BIS Journal №2(53)2024

17 мая, 2024

«Нас ожидает метрологическая революция»

Россия — страна с богатой историей настоящих прорывов в производственных технологиях. В их основе всегда лежат новые физические явления или принципы, что неоднократно было подтверждено практикой. Достаточно вспомнить электроискровой метод обработки материалов, который был разработан в СССР супругами Б. Р. Лазаренко и Н. И. Лазаренко.

Они зарегистрировали открытие электроискрового способа обработки металлов 3 апреля 1943 г., а 12 августа 1945 г. вышло в свет постановление Совнаркома СССР о патентовании данного способа за рубежом. В течение 1946 г. этот способ был запатентован в ряде стран: Швейцарии, Франции, Великобритании, США, Швеции. 

Значительный прогресс в обработке материалов был достигнут после изобретения лазера советскими учёными Н. Г. Басовым и А. М. Прохоровым. Данные технологии в настоящее время постоянно совершенствуются на основе использования современных информационных технологий. Например, бурно развивающиеся аддитивные технологии основаны на селективном лазерном cплавлении порошков, 3D-моделировании и программном управлении лазерным лучом. Мало кому известно, помимо узких профессионалов, что сама идея аддитивных технологий принадлежит советскому учёному. Ещё в 50-х годах XX века академик АН СССР, создатель роторно-конвейерных линий Л. Н. Кошкин видел перспективы развития промышленного производства в технологиях выращивания детали путём сложения, а не путём удаления лишнего материала. 

 

О проблеме «прорывов» в производственных технологиях

Сегодня возможности традиционных технологий обработки материалов практически исчерпаны. Поэтому для «прорыва» необходимо проведение фундаментальных исследований поведения материалов при сверхвысоких скоростях нагружения и высокоэнергетических воздействиях. Например, в Национальном центре физики и математики в Сарове реализуется проект создания крупной научной инфраструктуры — Международного центра исследований экстремальных световых полей (ЦИЭС) на базе использования источников лазерного излучения с гигантской (экзаваттного уровня) пиковой мощностью. Проект базируется на значительных успехах, достигнутых в России и мире в последнее десятилетие по созданию петаваттных лазеров (1 петаВатт = 1015 Ватт) с интенсивностью до 1022 Вт/см2, излучение которых сконцентрировано в импульсах сверхкороткой длительности (< 100 фемтосекунд = 10-13с). 

В основе планируемой инфраструктуры будет находиться новый уникальный источник света с мощностью 0,1–0,2 экзаВатта, в сотни раз превосходящей имеющиеся сейчас лазеры (для сравнения, подобная мощность приблизительно в 10 000 раз больше мощности всех источников энергии, работающих на планете). Фундаментальные процессы взаимодействия такого излучения с веществом представляют совершенно новую область знания и могут стать основой новых технологий. 

И только при таком подходе можно добиться реального технологического суверенитета для России и переместиться из положения догоняющей страны в опережающую позицию.

 

О вызовах «Индустрии 4.0» для отечественной промышленности

Сегодня производственные предприятия всего мира увлечены идеей того, что принято называть концепцией «Индустрия 4.0» или цифровой трансформацией. Она предполагает включение всех единиц технологического оборудования в общую информационно-телекоммуникационную сеть, связывающую их функционально, а также регламентирующую все аспекты производства, включая 3D-проектирование, энергообеспечение технологических операций, последовательное пооперационное перемещение обрабатываемых деталей и сборочных единиц по необходимым маршрутам, а также последующий маркетинг и послепродажное обслуживание, и т. д. (рис. 1) 

Рисунок 1. Точки роста цифровой трансформации ТМХ. Источник: https://tmholding.ru

 

Данный подход характеризуется экспоненциальным ростом числа измерительных операций и, соответственно, различных данных, несущих информацию. При этом данные наравне с людьми, технологиями, капиталом становятся одним из основных активов корпораций, а зачастую самым главным. Но надо понимать, что взрывообразный рост количества измерений требует проведения гигантских работ в области их метрологического обеспечения, разработки большого числа новых эталонов и др. Это необходимо для обеспечения достоверности данных для принятия правильных управленческих решений. По сути, это будет метрологическая революция. 

Однако на практическом уровне наблюдается удивительный парадокс. Россия, которая по измерительным возможностям в последние годы занимает первое или второе место в мире, при этом практически не имеет своего приборостроения, то есть производства средств измерений и контроля. А это значит, что для достижения технологического суверенитета необходимо создание новой большой отрасли приборостроения. 

Отдельно следует остановиться на проблемах информационной безопасности. Здесь возникают большие риски, связанные с появлением огромного количества умных устройств, включённых в большие сети, а значит, множество новых точек рисков ИБ. Эти данные стремятся интегрироваться друг с другом, поступают на другие уровни производства — риски нарастают. И это уже не просто DDoS-атаки, это и кибердиверсии. Достаточно вспомнить о вирусе Stuxnet на центрифугах обогатительного завода в Иране. 

 

«Горе от ума»

Новые серьёзные проблемы связаны с внедрением интеллектуальных счётчиков электроэнергии. Такой прибор, по сути, представляющий собой мини-компьютер, подвержен новым моделям угроз, с которыми раньше отрасль не сталкивалась. Изменение хранимых данных, корректирование внутренних метрологических настроек счётчика и резидентного программного обеспечения, атаки на коммуникации, перехват, подмена, незаконное считывание данных со счётчика, подача несанкционированных команд на счётчик — всё это может не только привести к искажению данных об энергопотреблении, но и стать причиной отключения многомиллионных городов. 

Помимо новых угроз, проекты по внедрению интеллектуального учёта сталкиваются и с необходимостью решения новых задач в области обработки и анализа получаемых данных. Подобные проблемы известны и за рубежом. Так, ИТ-специалисты из компании Digital Assurance обнаружили многочисленные недостатки в трёх видах счётчиков, которые используются, например, для учёта использования газа и электричества. Как правило, эти устройства используют беспроводное подключение к поставщику по стандартному протоколу, поэтому хакеру не составит труда внедриться в беспроводную связь и отправить ложные данные или команды счётчику. 

Специалисты специально приобрели несколько образцов счётчиков на интернет-аукционах и обнаружили, что в некоторых из них уровень защиты ниже, чем в игровых консолях Xbox. «Счётчики — это по существу плохие компьютеры в плохих коробках» — так охарактеризовали состояние безопасности умных счётчиков американские специалисты.

В целом во всём мире сейчас наблюдается повышенный интерес к защите объектов критически важной инфраструктуры, использующих проводные компьютерные сети, в то время как возможностям беспроводного взлома уделяется гораздо меньше внимания. Здесь точно нужны опережающие разработки отечественных специалистов для того, чтобы производственные сети российских промышленных предприятий, которым Правительство РФ «прописало» технологическую модернизацию на базе передовых технологий, не оказались беззащитными перед лицом киберзлоумышленников после успешного импортозамещения и цифровизации производственных участков.

Технические реализации концепции «Индустрия 4.0» как одного из вариантов обработки больших данных (BigData), конечно, будут применять нейросетевые модели. Весьма многообещающе выглядят возможности современных нейронных сетей заменить обучающей выборкой классические механизмы искусственного интеллекта, требующие предварительного составления детальных исчерпывающих и логически непротиворечивых описаний возможных реальных ситуаций. При этом нейронные сети демонстрируют весьма неплохой уровень устойчивой работы даже при выходе из строя значительного количества элементов. Однако новые возможности идут рука об руку с новыми рисками ИБ. И эти риски в части производственных нейросетевых моделей, а также имитационных моделей, используемых, например, для построения цифровых двойников производств, ещё предстоит изучать и исследовать. 

Таким образом, задача достижения технологического суверенитета для российской промышленности имеет вид большого комплекса взаимосвязанных задач из самых разных сфер: от фундаментальных наук, изучающих физические явления в различных промышленных процессах, до прикладных наук, предлагающих новые подходы к организации производства, и до различных направлений математики, превращающих «физику» промышленности в «цифру» информационных систем управления, контроля, безопасности. 

Стать автором BIS Journal

Смотрите также

Подписаться на новости BIS Journal / Медиа группы Авангард

Подписаться
Введите ваш E-mail

Отправляя данную форму вы соглашаетесь с политикой конфиденциальности персональных данных

14.06.2024
Два попадания из ста — такое себе сафари. Официальный «яблочный» браузер не смог в рыбалку
14.06.2024
Матвеев: Россия может захватить технологическое лидерство в области внутренней ИБ
14.06.2024
ЛК: Кибермошенники добрались до персонала гостиниц
14.06.2024
Использование генеративного ИИ в разработке ПО медленно, но растёт
14.06.2024
Указ о новых мерах по обеспечению кибербезопасности России подписан
14.06.2024
Роскомнадзор активно модернизирует всю антискам-систему
14.06.2024
Работающие без выходных безопасники готовы увольняться
13.06.2024
Летний санкционный комбо-сет: Мосбиржа, «Точка» и техкомпании
13.06.2024
«Ростелеком» создаст ещё один фонд для инвестиций в ИТ-сектор
13.06.2024
Ляпунов: Сосредоточение функций ИБ-надзора в новой госструктуре усилит киберустойчивость страны

Стать автором BIS Journal

Поля, обозначенные звездочкой, обязательные для заполнения!

Отправляя данную форму вы соглашаетесь с политикой конфиденциальности персональных данных