Нцфм vs darpa задачи схожие, методы разные

 
   «НЦФМ»  vs  «DARPA»: задачи схожие, методы разные.
 
Так как речь пойдёт о целях, которые ещё предстоит достигнуть, необходимо сразу закрыть рот всёпропальщикам, русофобам и прочим бесам с их неизменным «вы сначала сделайте» и вкратце «отчитаться» о том, что уже есть.
В ядерных технологиях Россия достигла немыслимого, невообразимого успеха, о чём я рассказывал в десятках статей.
 Китай значительно уступает по всем направлениям. Франция застряла на технологиях 1970ых годов, США – 1950ых. Соответственно полвека и семьдесят лет отставания. Других конкурентов на нашей планете просто нет.
 После краткой «политинформации» приступим к рассмотрению вопросов, которые человек без базовой подготовки, но с излишними амбициями готов оценивать в категории «ты чё, опохмелиться забыл»?! Но, как говорится, собака лает, а караван идёт.

В Национальном центре физики и математики (НЦФМ) к 2030 году заработают три установки класса «МЕГАСАЙЕНС».  В нацпроекте «Наука» так называют исследовательское оборудование, которое превосходит что-либо уже созданное, выводит за рамки существующих знаний, открывает новые возможности в развитии технологий.
НЦФМ — научный городок нового поколения, расположенный вблизи  закрытого города Сарова в Нижегородской области, где  зародилась советская атомная программа.  Созданный  в 2021 году согласно указу президента РФ, сегодня НЦФМ является крупнейшим в стране проектом по развитию научно-исследовательской инфраструктуры мирового уровня.   


В  Сарове  расположен Российский федеральный ядерный центр — Всероссийский научно-исследовательский институт экспериментальной физики. Это крупнейший научно-технический институт страны, где работает более 24.000 человек. Здесь десятилетиями концентрируется наша передовая наука, плодом которой  является российский ядерный щит — технология, гарантирующая будущее нашей страны.
  НЦФМ же в России рассматривается как «DARPA» (Управление перспективных исследовательских проектов Министерства обороны США) наоборот.   Задачи «DARPA» — ставить передовую гражданскую науку на военные рельсы. У НЦФМ противоположные цели: как можно скорее превращать научные знания в рыночные технологии.


 Сегодня  как никогда силён спрос на практическое применение отечественной  научной базы для  достижения мирового технологического лидерства как  минимум по принципиально важным, стратегическим направлениям.
(В скобках отметим, что население России составляет  менее двух процентов, точнее одну пятьдесят седьмую  часть жителей нашей планеты и стремиться быть первыми абсолютно во всём, допустим, селекции кофейных деревьев или масличных пальм —  это почти шутка — нет ни смысла, ни логики!).
Наша оборонная наука полна технологий, которые тот же «Росатом»  активно транслирует на гражданский рынок, от энергетики до медицины.

Итак, три установки класса «МЕГАСАЙЕНС»: 
Новый ускоритель частиц.
 Лазер для «кипячения» вакуума. Вычислительная машина со светом вместо электричества.   


Российская атомная промышленность зарождалась в период, когда человечество открыло и начинало осваивать новый источник энергии, расщепление атомного ядра. Американцы первыми продемонстрировали его военное применение, мы — мирное. Сегодня мы предполагаем, что станут возможны новые, гораздо более эффективные способы получения энергии, которые коренным образом изменят мировой уклад, как  в свое время ядерные технологии.
К появлению таких новых источников энергии  приведут передовые исследования микромира. Открытия, связанные с лучшим пониманием его самых фундаментальных процессов, сегодня витают в воздухе и ждут соответствующей научно-технической базы. Создать эту базу и такие открытия совершить, основная задача НЦФМ.


Одной из мегасайенс-установок НЦФМ станет многофункциональный ускорительный комплекс с источником комптоновского излучения (ИКИ). 
 Возможности, которые предоставит ИКИ НЦФМ, не способна обеспечить ни одна научная установка в мире: таких источников гамма-излучения на сегодняшний день просто нет. Он позволит революционизировать представления о фундаменте материального мира, нуклонной и кварковой материи. Например, с его помощью можно будет  с ранее недостижимой точностью сканировать энергетическое и даже пространственное распределение нуклонов — протонов и нейтронов — в ядрах атомов.


Ключевым преимуществом ускорителя станет его многофункциональность. У него будет не просто очень высокая энергия излучения, её можно будет варьировать в беспрецедентно широком диапазоне. Это позволит работать со множеством различных ядер и проводить самые разные исследования: фотоядерные реакции, физика изомеров, ядерная спектроскопия и многое другое.
В результате  открываются ранее недостижимые перспективы в развитии теории атомного ядра и множество практических приложений:   новые источники энергии,  интересы ядерно-оружейного комплекса,  новые методы переработки ядерных отходов, решение множества проблем материаловедения, неразрушающего контроля и безопасности, наконец, биология и медицина, включая диагностику и лечение заболеваний.
 


В рамках второго мегапроекта в НЦФМ создаётся мощнейший в истории лазер.
Данный лазер имеет эксаваттный (1018) уровень пиковой мощности, что на три порядка (в тысячу раз) больше максимальной мощности существующих исследовательских лазеров, которая измеряется в петаваттах (1015). Например, в нашей стране есть лазер с мощностью 3 петаватта, он расположен в Институте прикладной физики им. А. В. Гапонова-Грехова РАН в Нижнем Новгороде.


Для сравнения, установленная мощность всех рукотворных источников энергии на нашей планете измеряется в тераваттах, что в тысячу раз меньше той, которую выдает нижегородская установка. Как известно, мощность — это энергия, деленная на время. То есть такие лазеры физически возможны потому, что чудовищную мощность выдают на очень коротком временном интервале, порядка 10-14 секунд.
Теперь же в   распоряжении российских учёных  окажется мощность еще в тысячу раз больше. И она послужит инструментом для познания физики на самом фундаментальном уровне: с её помощью намечается расщепить — или, как принято говорить, «вскипятить» — вакуум.


На вакууме будет фокусироваться   очень интенсивное излучение, чтобы увидеть, что же из этого вакуума будет рождаться.  Вакуум — это вовсе не пустота, а целое море постоянно возникающих и взаимно аннигилирующих виртуальных пар «частица—античастица». Эксаваттная мощность позволит за ничтожное время жизни такой пары ускорить её до чудовищных энергий, достаточных для её расщепления. В результате виртуальные частицы превращаются в реальные, вакуум   будто «вскипает» электронами и позитронами, возникающими словно из ниоткуда.


Это даст учёным понимание структуры и энергии вакуума, с которыми связаны очень многие загадки современной фундаментальной физики, в том числе тёмная материя и тёмная энергия. С одной стороны, эти исследования позволят   заглянуть за пределы всех нынешних представлений о самых основах физического мира, чего не делал еще никто. С другой,  потенциально они открывают дорогу к появлению принципиально новых способов получения энергии.


  Третья мегаустановка — фотонная вычислительная машина, которая  принципиально отличается от привычных электронных компьютеров.
 Мощнейший на сегодня суперкомпьютер  — американская установка «El Capitan» в национальной лаборатории в Ливерморе, штат Калифорния, производительностью почти 3 эксафлопс (3*1018 операций в секунду). Фотонный вычислитель НЦФМ будет на четыре порядка —  в десять тысяч раз — быстрее: он сможет выполнять до 1022  операций в секунду.
 
Конечно, такой скачок возник не  на  ровном месте.  Классическая технология ЭВМ на полупроводниках подходит к лимиту своих возможностей: закон Мура об удвоении производительности компьютеров каждые полтора года перестал работать из-за физических ограничений.
 Фотонная вычислительная машина — это принципиально иная технология, в которой для записи, передачи и обработки информации используются не электроны, а кванты света  фотоны. Это дает колоссальные преимущества в производительности при анализе и обработке больших объемов информации.


Среди примеров операций, с которыми такие процессоры могут справляться быстрее традиционных супер-эвм,  самые востребованные сегодня задачи. Например, распознавание образов в реальном времени, тут применения самые разные, от экологического мониторинга до обороны. (Вполне реально за счёт «всевидящего ока»  дронов тотального мониторинга дикой природы на миллионах квадратных километров взять под контроль жизнедеятельность любого биологического объекта от  рождения до кончины размером если не с полевую мышь — нужды в этом скорее  всего не  будет  — то с лань и росомаху точно!).
 
Также расчёт моделей сложных систем и процессов, создание цифровых двойников, без чего сегодня не обходится ни одна из высокотехнологичных отраслей. Поэтому все эксперименты на двух других мегасайенс-установках НЦФМ будут сперва обкатываться на их цифровых двойниках.
Наконец, обучение нейронных сетей. В основе такой процедуры лежит операция перемножения матриц, с чем фотонный компьютер справляется на порядки быстрее традиционных ЭВМ, расходуя при этом в десять раз меньше энергии.



Однако сам по себе фотонный вычислитель не универсален, классические электронные для многих задач эффективнее. Поэтому речь идёт о применении гибридных фотонно-электронных систем: фотонный вычислитель разрабатывается в качестве сопроцессора, то есть дополнения к классическому электронному процессору, который будет обеспечивать преимущество в решении отдельных задач. 


  К 2030 году все три мегасайенс-установки будут готовы, причём в этот срок планируется не только продемонстрировать, что все они работают, но и запустить на них эксперименты.
 

Помимо рассмотренных проектов   в НЦФМ прямо сейчас реализуются задачи несколько меньшего масштаба:   семь лабораторий класса «миди-сайенс». 
  С одной стороны, эти   лаборатории сами по себе нужны для решения актуальных задач на важнейших направлениях  фундаментальной и прикладной науки. С другой — это промежуточный этап на пути к созданию трёх   мегаустановок. Когда лаборатории заработают, туда из институтов РАН и ядерных научных центров переместится разработка проектов «мегасайенс», экспериментов для них.



Одна из лабораторий будет целиком посвящена созданию фотонных вычислителей, соседняя — разработке суперкомпьютерных двойников индустриальных объектов, еще одна — работе над различными технологиями искусственного интеллекта, включая техническое зрение, управление робототехникой, обработку сигналов нейроинтерфейсов.


В разработке эксаваттного лазера будет участвовать лаборатория сверхсильных оптических полей, универсального ускорителя с ИКИ — лаборатория ядерной фотоники. В лаборатории сильных магнитных полей займутся созданием научно-исследовательской базы для развития российских полупроводников, микро- и наноэлектроники.
 Наконец, в седьмой лаборатории — моделирования астрофизических и геофизических явлений — будут вести исследования по программам будущих российских полётов на Луну и Марс. Создание лабораторий завершится в 2027 году, первые эксперименты в них запустят к началу 2028-го.


Как мы  видим, друзья, мемы «бензоколонка, прикидывающаяся  страной», «гондурас», «пьяная рашка» и далее по инструкции, это явления бесконечно другой реальности, затухающей до полной потери пульса уже даже в головах самых оголтелых русофобов.
Ненависть, конечно, никуда не делась, а вот презрение  перерастает  в страх.
Мы же, вновь отметив, что здоровым и богатым быть лучше, чем бедным и больным, пожелаем всем нам, то есть и себе, дальнейших успехов  в достижении поставленных целей.
До скорых встреч, Ваш ЛЕВ!