Wi-Fi 7 и сотовые сети шестого поколения, рецепт создания успешного научного коллектива, беспилотный транспорт и города без светофоров и пробок, интернет вещей и очки виртуальной реальности — обо всём этом Евгений Хоров 1, заведующий лабораторией беспроводных сетей Института проблем передачи информации РАН 2, настоящий цивилизационный оптимист, побеседовал с корреспондентом ТрВ-Наука Алексеем Огнёвым.
Евгений Хоров — докт. техн. наук, завлаб и член ученого совета ИППИ РАН, профессор и зам. зав. кафедрой МФТИ, завлаб и член ученого совета НИУ ВШЭ.
Передовые результаты
— Какие самые сильные результаты вашей лаборатории за последние несколько лет?
— Очень сложно выделить что-то одно. У нас три основных направления: Wi-Fi, сотовые сети и беспроводной интернет вещей. Лаборатория создана пять лет назад, и у нас уже больше 40 сотрудников, мы давно перешли рубеж «лаборатории одного проекта». Опубликовано более 20 статей в журналах Q1 с 2020 года, написанных молодыми сотрудниками. Много разных тем разрабатываем параллельно — и в каждой теме есть хороший результат.
Например, несколько лет назад мы сделали первый в мире прототип устройств Wi-Fi с неортогональным доступом 3. На программно-конфигурируемой радиоплатформе мы сделали точку доступа Wi-Fi, которая одновременно на одной и той же частоте с одной и той же антенны может передавать данные нескольким устройствам или принимать от них. Примечательно, что одно из устройств может быть устаревшим и вообще ничего не знать про неортогональный доступ. В нашем стенде мы используем старенький ноутбук. Прошлой осенью мои ребята получили награду Best Demo Award на престижной конференции ACM Mobihoc в Южной Корее 4.
Мы сделали прототип реконфигурируемой интеллектуальной поверхности, которая отражает сигнал в заданном направлении. Так мы повышаем мощность сигнала на приемнике, а чем больше мощность, тем больше данных мы можем передавать. Аспирант Андрей Тярин сам собрал эту штуку. Она очень легкая, тонкая, ее можно повесить на стену как картину. И работает она как зеркало, только управляемое. В России уже есть несколько таких прототипов. Наш очень простой и дешевый. Это перспективная тема: планируется, что такие устройства будут использоваться в сотовых сетях 6G. Раньше таких поверхностей не было, поэтому они требуют достаточно сложных алгоритмов. Мы сейчас проводим ряд исследований в этой области вместе с НИУ ВШЭ. Также мы разработали платформу имитационного моделирования систем передачи данных с такими поверхностями. Ее уже начали использовать десятки научных коллективов из разных стран 5.
Далее, мы сделали целый комплекс алгоритмов для сотовой связи, которые обеспечивают сверхнадежную связь с малой задержкой. Это совершенно новый тип связи, который подразумевает, что данные доставляются за 1 мс и потерять можно не более одного пакета, скажем, из ста тысяч, из миллиона. Задачи, связанные с обеспечением сверхнадежной связи, вычислительно сложны, и мы должны построить правильные эвристические алгоритмы для того, чтобы эта задача решалась за разумное время. Причем мы нашли теоретическую границу для этих алгоритмов, что важно. Замечательный результат здесь был получен Антоном Карамышевым 6, когда он был еще студентом третьего курса, а теперь он аспирант Физтеха. Благодаря границе мы понимаем, насколько далеко наши алгоритмы от оптимума.
Мы сделали математическую модель передачи данных устройствами Wi-Fi 7. Благодаря этому можно оптимально выбирать параметры передачи. Так мы можем рассчитать пропускную способность новых устройств в разных режимах при наличии старых устройств. Мой аспирант Николай Королёв на днях защитил диссертацию по этой теме. Другой аспирант, Илья Левицкий, проводит экспериментальные исследования в этой области.
Кроме того, у нас есть замечательные результаты по классификации типов зашифрованного трафика. Сейчас почти весь трафик в Интернете шифруется. А нам хотелось бы знать тип каждого потока, чтобы его правильно обслуживать. Казалось бы, если трафик шифрованный, то криптография нас учит: не будет никакой возможности понять, что там передается. На самом деле мы можем находить признаки в открытых заголовках (а сейчас мы анализируем и интервалы между пакетами, размеры пакетов и т. д.), которые косвенно сообщают, что именно передается, и делать классификацию типов трафика, даже когда он зашифрован 7.
Wi-Fi
— Поговорим теперь подробнее о вайфае…
— Эта тема мне ближе всего. У моего научного руководителя Андрея Игоревича Ляхова и у меня основной бэкграунд в этой области. Многие, когда слышат «Wi-Fi», думают: это что-то такое старое, давно не интересное. На самом деле Wi-Fi динамически развивается.
— Да, он обновляется семимильными шагами…
— Сотовые сети делают ребрендинг каждые десять лет, 3G меняется на 4G, 5G и т. д. Шестое поколение обещают к 2030 году. Эволюция Wi-Fi до недавнего времени была не очень заметна, а сейчас тоже стали нумеровать стандарты, и уже завершается работа над стандартом Wi-Fi 7. Важно, что еще задолго до создания лаборатории беспроводных сетей наш коллектив участвовал в работе группы IEEE802.11 международного комитета по стандартизации 8. По сути дела, наши предложения внедрены в любое устройство в мире, которое поддерживает последнюю версию стандарта Wi-Fi. Собственно, часть результатов из моей докторской диссертации вошла в стандарт IEEE802.11ax (Wi-Fi 6). В комитете мы общаемся с инженерами из Intel, Huawei и других корпораций. И нам приходится людей из этих компаний убеждать, что наше предложение лучше. Аналогичная ситуация с другими результатами, которые мы получаем. Очень многое мы пытаемся либо внедрить в стандарт, если это стандартизуемо, либо, что касается интеллектуальных алгоритмов, — определить, как наилучшим способом передавать данные, как выбирать параметры передачи, чтобы обеспечить высокую скорость, низкую задержку и высокую надежность, — мы выполняем заказы коммерческих компаний, производящих оборудование, и многие наши решения опять-таки внедряются в те или иные устройства.
— Насколько я понимаю, ваше представительство в комитете, несмотря на санкции, не только не приостановлено — оно даже расширяется?
— Да, у нас уже шесть сотрудников лаборатории имеют право голоса в группе IEEE802.11, разрабатывающей стандарты Wi-Fi. Мы единственные, кто представляет Россию. Более того, когда в прошлом году возникли проблемы с оплатой регистрационных взносов, нам пошли навстречу и разрешили оплатить их позже.
— Почему так происходит? Вы уникальные специалисты?
— Безусловно, наше участие полезно. Нас ценят, у нас хорошие отношения со многими коллегами. Я не могу сказать, что без нас там всё рухнет, но наш вклад есть, и он достаточно весомый.
— Что собой этот комитет в принципе представляет?
— Комитет по стандартизации 802 разбит на несколько групп. Группа 802.11, которая делает стандарты Wi-Fi, объединяет около 500 человек. В основном это представители крупных компаний: Intel, Huawei, Broadcom, Mediatek… Наверное, кроме ИППИ, туда входят еще буквально два-три исследовательских института из разных стран.
— И все-таки почему так сложилось?
— У нас здесь две цели. С академической точки зрения самое главное — возможность актуализировать задачи, которые мы решаем. Важно «находиться на земле». Конечно, ты должен мечтать, определяя облик беспроводных сетей будущего, но при этом нужно понимать, а что вообще реализуемо и что действительно нужно производителям. В России нет ведущих производителей беспроводного телекоммуникационного оборудования — я имею в виду, нет известной российской марки устройств Wi-Fi. Кто-то собирает точки доступа, но они, как правило, работают на иностранных чипах. Поэтому участие в комитете по стандартизации — это возможность актуализировать задачи. Другой способ — выполнять прикладные НИР по заказу производителей телекоммуникационного оборудования. И здесь наш коллектив весьма востребован среди крупных международных корпораций. Для нас важно просто общаться с коллегами, держать руку на пульсе, видеть тренды развития.
В свое время, когда работа над Wi-Fi 6 завершалась, мы задумались о том, что в 5G основная революционная фича — это сверхнадежная связь с малой задержкой. А почему бы такое же не попытаться сделать в Wi-Fi? Сама природа сотовых сетей такова, что там большие задержки, там протоколы устроены так, что уменьшить задержку крайне сложно, это прямо головная боль для разработчиков сотовых сетей. У Wi-Fi, наоборот, задержки должны быть маленькие, опять-таки исходя из его природы. Но Wi-Fi менее надежен, он работает на нелицензируемых радиочастотах. Это значит, что рядом с вами может передавать сигнал другое устройство на тех же самых частотах, и передачи будут конфликтовать. Мы предложили ряд методов, позволяющих, так сказать, в более рафинированных условиях обеспечить для Wi-Fi высокую надежность и низкую задержку.
Мы предложили в IEEE802.11: а давайте Wi-Fi будет поддерживать приложения реального времени на уровне стандарта, выполняя требования к качеству обслуживания. Я тогда выступал в комитете, и, признаюсь, была достаточно полярная реакция аудитории. Кому-то идея понравилась, кто-то сказал: да ни за что на свете Wi-Fi не будет поддерживать приложения реального времени — из-за случайного доступа, нелицензируемых частот и вообще… Тем не менее спустя полгода была создана подгруппа «Поддержка приложений реального времени». И после того, как она завершила работу, в документе, определяющем цели стандарта IEEE802.11be (Wi-Fi 7), было прописано, что новый стандарт будет обеспечивать в том числе поддержку реального времени. То есть вот это направление, которое мы инициировали, стало фактически одним из двух ключевых направлений развития Wi-Fi 7. Окончательную версию стандарта мы ожидаем в конце 2024 года.
— Что собой представляет стандарт? Он абсолютно всё регламентирует?
— Стандарт телекоммуникационных технологий — это минимальный набор правил, обеспечивающий возможность двум устройствам разных производителей «общаться» друг с другом. Если мы полностью стандартизируем всё на свете, все устройства будут одинаковые. Тогда стандарт будет очень долго разрабатываться.
Вот мы с вами общаемся, потому что мы пользуемся одним и тем же стандартом под названием русский язык. Если я бы говорил на китайском, а вы на суахили, мы бы не поняли друг друга. Но в то же время те мысли, которые мы излагаем, — это наши собственные мысли, а не мысли, прописанные в стандарте. Стандарт обеспечивает форматы кадров, правила, как сообщение отправить. А вот что делать, когда нужно передать данные, как выбрать сигнально-кодовую конструкцию, с какими параметрами вести передачу — решают уже сами производители. Они должны разработать алгоритмы, которые будут выбирать параметры передачи, будут там обеспечивать надежную доставку данных и т. д. Притом это позволяет двум устройствам разных производителей конкурировать друг с другом. Одно устройство работает лучше, другое — хуже, в повседневной жизни мы видим, что все устройства разные. У кого-то ловит сигнал, у кого-то не ловит. И минимальную производительность мы можем получить, просто если выполним требования стандарта. Но для того, чтобы действительно обеспечить наивысшую скорость передачи данных, низкие задержки, высокую надежность, нужны новые умные алгоритмы.
Интернет вещей
— Что происходит с интернетом вещей?
— Конечно, еще пять-десять лет назад ожидалось, что интернет вещей сильно изменит нашу жизнь. На самом деле опыт показывает, что интернет вещей проникает гораздо медленнее в нашу жизнь, чем хотелось бы. Нужно перестроить не только инфраструктуру, но и бизнес-процессы, сознание людей… Но тем не менее число автономных устройств, вовлеченных в беспроводное взаимодействие, неуклонно растет.
— Сколько их сейчас?
— Оценки разнятся. Наверное, несколько десятков миллиардов.
— Миллиарды?!
— Ну, элементарно. Допустим, сервис, который показывает автомобильные пробки, — это тоже фактически интернет вещей. Почему? Навигаторы в автомобилях отправляют данные о скоростях и местоположении, а алгоритмы их обрабатывают. Это же всё происходит без участия человека. Роботы-пылесосы, телевизоры, системы увлажнения воздуха… В Москве когда-то развернули сеть парковочных датчиков. Безумно полезный для Москвы проект. Почему он умер? Непонятно. Сейчас парковаться в центре — иногда такая головная боль… Если бы навигатор показывал ближайшее парковочное место — это просто огромное облегчение.
В то же время приятно осознавать, что в России появляются отечественные технологии интернета вещей, например, NB-Fi, ставшая национальным стандартом. У нас недавно вышла серия работ, посвященных исследованию этой технологии, в том числе в главном международном журнале по этой теме IEEE Internet of Things Journal 9, причем основной автор работ — студентка на тот момент 4-го курса Полина Левченко.
Коллектив лаборатории
— Теперь расскажите, пожалуйста, о создании лаборатории.
— Наша лаборатория появилась в рамках мегагранта в конце 2017 — начале 2018 года, но она возникла не на пустом месте. Сложился хороший коллектив в лаборатории анализа и синтеза сетевых протоколов ИППИ, с достаточно качественными результатами, но стало понятно, что мы, допустим, боялись публиковаться в высокорейтинговых журналах (думаю, это самое правильное слово). Нужно было вывести исследования на мировой уровень. Тогда возникла идея мегагранта. Мы пригласили профессора Яна Акилдиза 10, одного из ведущих специалистов в области компьютерных наук и телекоммуникаций. Он согласился.
— Вы уже были знакомы?
— Да, мы пересекались на конференциях, переписывались, он даже приезжал на ежегодную молодежную конференцию ИППИ РАН «Информационные технологии и системы». Мы подали заявку на мегагрант, выиграли, и Акилдиз стал приезжать в Россию на несколько месяцев каждый год, кроме ковидного, когда был локдаун. Важно, что Акилдиз пришел уже в сложившуюся команду, достаточно сильную, и дал нам хороший импульс. Кроме того, мы избежали ситуации, когда по окончании мегагранта профессор уезжает и забирает с собой всех самых лучших из команды. По сути, сейчас у нас две лаборатории — одна новая и одна материнская, состав сильно пересекается. Мы продолжаем развиваться.
— Расскажите о вашем коллективе, пожалуйста.
— В коллективе уже больше 40 человек. Сейчас к нам пришли новые студенты. Самый старший сотрудник — Андрей Игоревич Ляхов, мой научный руководитель. А так все младше меня. Мне 37.
— Из каких вузов?
— В основном это выпускники Физтеха, но есть ребята из МГУ и из Высшей школы экономики. Основная точка присутствия — здесь в ИППИ, также у нас есть базовая кафедра на Физтехе, откуда, в общем, весь костяк нашего коллектива. И в НИУ ВШЭ у нас также есть учебная лаборатория. Еще мы читали лекции в МГУ на ВМК. Один из аспирантов скоро выйдет на защиту, выпускник ВМК. Наша кафедра очень популярна на Физтехе. К нам приходит полфакультета на собеседование.
— А вы преподаете, да?
— Да. У нас выстроена программа по телекоммуникационным технологиям, но на самом деле в основном про беспроводные сети. И мы начиная с третьего курса студентам рассказываем про разные аспекты беспроводной связи. Сначала более базовые вещи, теорию, а потом уже углубляемся в работу конкретных технологий, потому что можно отдельно изучить линейную алгебру или электричество в рамках курса общей физики, а вот все знания собрать вместе и определить, как построить систему, которая будет передавать данные из точки А в точку Б, — тут нужно уже опираться на конкретные технологии. Поэтому у нас есть (не побоюсь сказать) лучшие в России курсы по Wi-Fi, по 5G, по беспроводным технологиям для интернета вещей и курсы по отдельным аспектам телекоммуникации: как делать коды, организовать доступ к каналу, обрабатывать сигналы и т. д.
— А студенты насколько сильные сейчас? Что меняется с годами?
— Студенты сильные. На самом деле нам повезло. У нас кафедра очень популярная, мы сильно вкладываемся в развитие молодежи, поэтому к нам идут лучшие студенты.
— Видимо, людям интересно шагать в ногу со временем…
— Дело в том, что мы сочетаем академическую свободу и решение практически значимых задач. Каждый сотрудник вправе сам выбрать тему своих исследований. Моя задача как завлаба — подобрать под это грант, например, но это право есть у каждого сотрудника, в том числе студента. С другой стороны, мы делаем вполне конкретные вещи и стараемся, чтобы эти вещи внедрялись в жизнь. Может быть, не сегодня, даже не через год… У нас есть процедура защиты задач. Когда мы начинаем заниматься какой-то задачей, мы обсуждаем: а является ли задача научной, будет ли здесь практическое применение, насколько эта задача, вообще говоря, важна, интересна. В принципе очень много направлений появилось «снизу», по инициативе студентов старших курсов и аспирантов.
— Например?
— Мы недавно стали заниматься «железками». Наш основной инструмент — это математическое моделирование. Соответственно, мы либо пишем математические модели, либо делаем имитационное моделирование для того, чтобы проверить, что наш алгоритм действительно улучшает производительность. Но с 2016 года благодаря РНФ у нас в коллективе появилась компетенция в области прототипирования, и целая команда уже сложилась, которая занимается именно прототипированием и разработкой, исследованиями с помощью железа. И при этом делают новые прототипы не только конфигурируемого радио.
— Из каких городов ваши сотрудники?
— Из самых разных. Москва, Таганрог, Саратов, Пермь, Смоленск, Кишинев, Челябинск, Воронеж, Глазов, Уральск, много небольших городов…
Путь в науку
— На ваш взгляд, что сейчас приводит молодых людей на Физтех, в науку?
— На сегодняшний день Физтех — ведущий технический вуз в России… Почему люди туда поступают?.. Например, я шел за качественным образованием, потому что верил, что качественное образование решает всё. Мне нравились физика, математика в школе…
— А где вы учились?
— Я родом из Молдавии. Учился в Кишиневе. До 10-го класса о Физтехе ничего не знал. Думал: наверное, буду поступать в Бауманку. Потом я перешел в довольно сильный лицей. Там сложилась традиция: несколько выпускников каждый год поступают на Физтех. И я подумал, что должен тоже поступить. Было сложно. Я участвовал в физтеховских олимпиадах. По сути, из экзаменов сдавал только зачет по русскому языку. Кстати, из моего класса многие поступили тогда в московские вузы и живут сейчас в Москве.
— Почему вы стали работать в ИППИ?
— А вот в ИППИ я попал совершенно случайно. На первом-втором курсе увлекся языком Java (тогда это слово было, наверное, настолько же популярно, насколько сегодня «нейросети») и пошел на кафедру компании NetСracker (сейчас это подразделение NEC). Дипломы студенты кафедры писали в стенах ИППИ. В качестве диплома Андрей Игоревич Ляхов, мой научный руководитель, подкинул мне задачку, которая ему казалась почти решенной, — дипломная работа точно сложится. А я неожиданно, может быть, для него и для себя продвинулся вперед сильно, и в итоге получилась даже неплохая научная статья. Мне это понравилось. Я уже тогда в Netcracker’е был teamlead’ом. Но я решил перейти в ИППИ. Это было достаточно мучительное переживание. Карьера программиста достаточно понятна — а карьера ученого?.. В 1990-е ученые просто не котировались. В 2000-е престиж ученых стал расти. Я решил рискнуть — и пришел в ИППИ, о чем, в общем, нисколько не жалею.
— То есть вам изначально точные науки были интересны?
— Да. Я очень рано стал участвовать в олимпиадах по физике и математике, классе в пятом-шестом.
— А если не секрет, родители ваши из этой сферы?
— Мама моя инженер-экономист, но я не могу сказать, что она определила мой выбор. Скажем так, она видела, что у меня получается, помогала и говорила: «Вперед-вперед-вперед-вперед!»
— А бабушки-дедушки?
— Моя бабушка, уже будучи взрослой, оканчивала вечернюю школу, потому что в первый год войны осталась круглой сиротой: ее отец, мой прадед, погиб под Москвой в 1941 году. Наверное, именно она сформировала убеждение, что качественное образование важно, но при этом не навязывала мнение, куда мне нужно поступать.
— А кто преподавал в вашем лицее?
— Мне всегда везло с очень хорошими учителями. Они прививали олимпиадное мышление, тягу к решению нестандартных задач, культивировали движение вперед и развитие. Учительница математики Зинаида Порфирьевна Узунова порекомендовала мне в шестом-седьмом классе воскресную школу, где я узнал про графы, которые потом во многом определили сферу моих интересов. В другой школе учительница Ядвига Денисовна Чернюк держала весь класс в тонусе, давая задачи всё время немного сложнее, чем ты можешь решить. Но это приучало работать и стремиться к большему. Первую контрольную я у нее написал на тройку. Или вот еще пример. Идет урок физики. Учительница Маргарита Николаевна Сорокопудова двух-трех учеников сажает отдельно, дает им задачки повышенной сложности и говорит: решайте. У нее было умение выделить в классе учеников, которым интересен предмет, и заинтересовать их еще сильнее. Я скучал обычно на уроках физики. А тут мы прорешивали десяток задач со звездочкой, за рамками школьной программы. Или другой пример. У меня не было компьютера до 11-го класса. Однажды учитель информатики Аркадий Давыдович Малярович дал задание на дом. Сказал: «Кто хочет — напишите программу». Я ему через неделю принес решение, написанное от руки, на десяти листах бумаги — компьютера дома не было.
— На каком языке?
— На «Паскале». По-моему, это была игра «Червячок», очень даже нетривиальная. Преподаватель удивился… У нас был компьютерный класс, там по выходным или вечером работало что-то вроде интернет-кафе. Он сказал: «Ты можешь приходить в любое время, кроме уроков. Ничего платить не надо. Сиди, решай задачки… В общем, делай что угодно, но не играй».
— Дал карт-бланш.
— А потом еще поговорил с моей мамой и сказал: «Делайте что хотите, но ребенку компьютер купите». И я ему невероятно благодарен, это для меня послужило хорошим импульсом вперед, я в олимпиадах по информатике стал участвовать успешно. Он мне скинул подборку задач по олимпиадному программированию, в том числе известную книгу Александра Шеня 11. Знаете, да?
— Конечно.
— Уже потом я узнал, что он сотрудник ИППИ. И я просто сидел и прорешивал оттуда задачи от первой до последней. Ну, вот как-то так.
— А в принципе физикой, математикой как-то бессознательно увлеклись?
— Да. Это было абсолютно бессознательно. Знаете, когда олимпиады начались. Я считаю, что школьные олимпиады — это прямо отличная идея. Смотрите… Вся школьная программа настроена на решение среднестатистических задач. Я неплохо учился, но не был круглым отличником. Почему? Потому что был крайне невнимательным. Мог всё правильно решить и в последнем действии плюс и минус перепутать. А олимпиадные задачи позволяют найти новый ориентир. В России тот же самый Физтех организует дистанционную заочную физико-техническую школу (ЗФТШ), на которой учат решать нестандартные задачи. Это очень классный инструмент, о котором я узнал слишком поздно и которого мне не хватало. Там читают лекции, дают дополнительные задачи, проверяют их студенты-аспиранты, им это засчитывается за педпрактику. Даже если ты живешь в далеком селе, ЗФТШ…
— … это социальный лифт?
— Именно так.
Кадры решают всё
— Чем вы руководствуетесь при выборе сотрудников?
— Большая часть людей, которых мы берем на кафедру в Физтехе, имеют средний балл выше 4,9 по пятибалльной системе. То есть либо круглые отличники, либо почти круглые.
— Это серьезно…
— Но при этом мы можем взять студента с низкими баллами или отказать отличнику. У нас есть определенные правила. Мы проводим собеседование, минут на двадцать. Основной критерий: а что человек делает помимо учебы? К чему лежит душа? Кто-то железки паяет, кто-то занимается программированием… Ведь в науке важно выходить за пределы стандартных задач. Если хочешь получить новый результат, нет готового алгоритма. Допустим, кто-то хорошо разобрался в какой-то теме. И прямо интересно с такими людьми пообщаться. Человек не просто взял книжку и прочел от корки до корки, а заинтересовался, нагуглил еще кучу статей… Ну и, кроме того, мы даем на собеседовании простые, но нестандартные задачи. Задачи из «задавальника» обычно предельно корректно сформулированы. В жизни, в науке так не бывает. Во-первых, математическую постановку задачи еще нужно сформулировать. Во-вторых, непонятно, какие данные нужно измерить, учесть. В-третьих, данные могут быть зашумлены, и нужно как-то систематизировать то, что ты вообще намерен обнаружить. Мы даем задачи не всегда корректные, не всегда тривиальные, но простые, которые можно решить в уме.
— Например?
— Ну, вот условно задача нулевого уровня. Передается пакет. Вероятность того, что он доставляется успешно за одну попытку передачи, — 90%. Если пакет доставлен, получатель отвечает подтверждением. Вероятность того, что успешно дойдет подтверждение доставки пакета, — тоже 90%. Если подтверждение не пришло, передача повторяется. Сколько в среднем попыток передач нужно совершить для того, чтобы доставить этот пакет? Тут самое главное, как человек думает. Набор знаний в лаборатории требуется, в общем-то, стандартный: математика, программирование, цифровая обработка сигналов, распространение радиоволн… Однако важно эти знания применить на практике.
— Расскажите еще о ежегодной летней школе.
— Это интересная вещь, по сути дела — научный «Хакатон». Мы в течение всего года собираем реальные научные задачи: актуальные, но не очень срочные. И летом даем их студентам. За месяц-полтора студенты с помощью кураторов должны решить новую научную задачу, которую до них никто не решал. Это не задачка из «задавальника». И вот здесь студент может, на мой взгляд, очень хорошо самореализоваться. Он начинает понимать, как устроена наука, что представляет собой научная работа — от постановки задачи до публикации статьи.
— И сколько человек примерно?
— До десяти. Каждый год по-разному.
Ближайшее будущее
— И последняя тема: каким вы видите будущее? Что будет происходить в вашей области в ближайшие двадцать лет, на ваш взгляд?
— Хороший вопрос… Сверхнадежная связь развивается, появляются новые стандарты, новое оборудование. Прогресс неизбежен. Развитие систем связи традиционно достаточно сильно меняло различные сферы деятельности человека. А появление беспроводных сетей, их массовое внедрение дало старт многим новым сервисам. У нас появились смартфоны, GPS-навигатор, онлайн-банкинг… Сейчас ковид нас многому научил. Мы осознали всю прелесть удаленной работы, увидели, что общаться можно на расстоянии…
— Что будет дальше?..
— Давайте начнем с интернета вещей. Сейчас это отдельные фрагментарные решения. За двадцать лет точно возникнет целая экосистема интернета вещей, когда различные устройства будут взаимодействовать друг с другом автономно, без участия человека. Уже сейчас есть парковочные датчики, системы «умного дома» и т. д… Беспроводной интернет вещей приходит на производство. Это как раз та область, где, наверное, следует ожидать хорошего, достаточно быстрого внедрения. Почему? Потому что производство и бизнес заинтересованы в том, чтобы минимизировать расходы. Сейчас уже многие цеха работают в отсутствие человека. Это кардинальным образом меняет то, как они выглядят. Сейчас мы всё еще видим традиционное оборудование, просто вместо человека стоит компьютер. Цеха будущего будут кардинальным образом отличаться. Вам не нужно заботиться о вентиляции, о том, как там будут ходить люди. Промышленность изменится. Эффект будет такой же, как переход от лопат к экскаватору.
— А беспилотный транспорт? Что нас ждет?
— Здесь, наверное, самое интересное. Одно из нововведений 5G — это сверхнадежная связь с малой задержкой. Она сложна в разработке, внедряется медленно. Высокой надежности с миллисекундным временем доставки еще нет. Но когда она будет внедряться, это может кардинально перевернуть транспортную отрасль. Мы сможем автомобили связывать в одну систему. Тогда вы можете построить город без пробок и без светофоров.
— Вы в это верите?
— Да. Это возможно. Начинаться всё будет, наверное, с трасс между городами. Там легче контролировать движение. Несколько месяцев назад, летом, впервые в России на трассе М-11 Санкт-Петербург — Москва уже стартовали коммерческие перевозки с использованием грузовиков в беспилотном режиме 12.
— Невероятно…
— На самом деле для прямого маршрута от точки А к точке Б проблем нет. Проблемы возникают, когда вы беспилотники пускаете в город, потому что есть люди, светофоры, собаки. Но как только доля беспилотников превысит 50%, уже начнут появляться зоны, куда въезд будет только беспилотному транспорту, и там можно будет наладить бессветофорное движение. Уменьшится аварийность, потому что всё движение будет строго синхронизировано. Вы полосы сможете сделать у́же, вам нужно будет меньшее количество полос, и это всё повлияет на облик города. Будет больше зеленых тротуаров, больше пространства для жителей… И мы сможем добираться из одного конца Москвы в другой по беспилотным дорогам за 20 минут со скоростью 100 км/ч.
— А в каких городах это прежде всего появится?
— Ну, Штаты, Китай… Арабские Эмираты — они сейчас очень много вкладываются в развитие технологий… Германия, Великобритания… Именно передовые в инженерном смысле страны.
— А что с виртуальной реальностью?
— Думаю, очки виртуальной реальности станут такими же массовыми, как смартфоны. И здесь опять-таки будет важна роль беспроводных сетей. Потому что сейчас, чтобы качество изображения было стабильным, шлем подключается по проводу к компьютеру, а если будет обеспечиваться стабильная высокая скорость по беспроводному каналу, то можно и без провода обойтись.
— Вы пробовали эти очки?
— Да. Я купил. Вообще класс. Пять минут — и уже забываешь, где ты находишься. Мы в лаборатории делаем исследования по передаче трафика виртуальной реальности. Это нельзя изучать всерьез, пока сам не наденешь очки.
— Какие у вас?
— Oculus Quest 2. Глаза устают, но это не топовая модель. Сейчас я вижу две проблемы. Первая — низкое качество картинки, но оно постоянно увеличивается. Вторая — скорость передачи данных, потому что, допустим, дома я пользуюсь вайфаем и чувствую: иногда что-то подвисает немножко.
— Вы верите, что у каждого будут такие очки?
— Понимаете, сейчас это всё еще индустрия развлечений. Но постепенно это изменится. Врач дистанционно делает операцию — робот-манипулятор выполняет его указания. Вот вы покупаете новую квартиру, сейчас вы должны приехать и на месте посмотреть. А можете надеть очки — и по квартире перемещается робот со встроенной веб-камерой…
— Наверное, это эволюционно более удобно, чем смотреть на плоский экран…
Wi-Fi 7 и Wi-Fi 8 уже нацелены на обслуживание трафика виртуальной реальности. Через несколько лет всё будет значительно лучше, чем сейчас. Опять-таки, да, пройдет какое-то время, будет это.
— В общем, нам нужно только молиться, чтобы не произошло новых катастроф…
— Да. Хотя, с другой стороны, именно катастрофы быстро меняют мир и стимулируют воплощение передовых научных наработок. Вот смотрите: коронавирус унес миллионы жизней, но спасти многие другие миллионы жизней помогла наука, вакцинация. Сейчас разработка мРНК-вакцин удостоена Нобелевской премии. При этом эпидемия изменила нашу повседневную жизнь. Мы увидели, что можно работать дистанционно, общаться с людьми по всему земному шару и не пользоваться самолетами…
Сто лет тому вперед
— А если говорить о далеком будущем? Что будет через 100–200 лет?
— Мне кажется, мы будем развиваться по тому пути, который описал Айзек Азимов. Можно просто открыть его романы и сказать: «Вот, будет так». Просто непонятно, когда это будущее наступит и что нас ждет: то ли «Стальные пещеры», то ли «Обнаженное солнце».
— Что вам еще близко из научной фантастики?
— К сожалению, сейчас почти нет времени читать художественную литературу. Когда-то — Беляев, Шекли, Гаррисон… Слушайте, Жюль Верн даже. В принципе, почти всё, что он предсказал, в XX веке воплотилось, стало абсолютной реальностью. Посмотрим, что нас будет ожидать в XXI веке. Еще раз: то, что я вам рассказываю, — это просто экстраполяция тех трендов, которые есть сейчас.
— Спасибо вам за разговор. Вы настоящий оптимист…
— Да, действительно, потому что заниматься наукой может только оптимист.
— А что ваш оптимизм подпитывает? Или это природная вещь?
— Не знаю, сложно сказать. Наверное, просто здравый смысл. Знаете, как говорят: «Экзамен — лотерея, но лучше все-таки идти подготовленным, потому что мы меняем вероятность счастливого и несчастливого билета». Так и в жизни.
— Но корни оптимизма и пессимизма — они где? В биохимии мозга?
— Вообще всё, как известно, в конечном итоге сводится к квантовой механике… Я могу сказать одно: надо на жизнь смотреть оптимистично. Иначе ни одна проблема не будет решена. Пессимист сдается быстро. А оптимист всегда будет искать решение — и найдет. Рано или поздно.
3 Khorov E., Kureev A., Levitsky I. , Akyildiz I. F. Prototyping and Experimental Study of Non-Orthogonal Multiple Access in Wi-Fi Networks. Network, vol. 34, no. 4, pp. 210–217, July/August 2020. doi: 10.1109/MNET.011.1900498.
4 Zlobin R., Kureev A. and Khorov E. A prototype of uplink NOMA Wi-Fi with successive interference cancellation: demo. ACM MobiHoc’22. Association for Computing Machinery, New York, NY, USA, 291–292. doi.org/10.1145/3492866.3561255
5 Burtakov I., Kureev A., Tyarin A. and Khorov E. «QRIS: A QuaDRiGa-Based Simulation Platform for Reconfigurable Intelligent Surfaces,» in IEEE Access, vol. 11, pp. 90670–90682, 2023,
doi: 10.1109/ACCESS.2023.3306954.
6 Karamyshev A., Khorov E., Krasilov A., Akyildiz I. F. Fast and accurate analytical tools to estimate network capacity for URLLC in 5G systems. Computer Networks, Vol. 178, 2020, 107331, ISSN1389–1286, doi.org/10.1016/j.comnet.2020.107331
7 Shamsimukhametov D., Kurapov A., Liubogoshchev M. and Khorov E. Is Encrypted ClientHello a Challenge for Traffic Classification? IEEE Access, vol. 10, pp. 77883–77897, 2022, doi: 10.1109/ACCESS.2022.3191431.
8 IEEE — Институт инженеров электротехники и электроники, некоммерческая ассоциация более 400 тыс. инженеров почти из 200 стран. IEEE802 — группа стандартов семейства IEEE, касающихся локальных вычислительных сетей (LAN) и сетей мегаполисов (MAN). IEEE802.11 отвечает за сети Wi-Fi.
9 Bankov D., Levchenko P., Lyakhov A., Khorov E. On the Limits and Best Practice for NB-Fi: A New LPWAN Technology. IEEE Internet Things J. 10(14): 12352–12365 (2023)
10 en.wikipedia.org/wiki/Ian_F._Akyildiz
(5 оценок, среднее: 4,20 из 5)
Загрузка...
[…] Подробное интервью можно прочитать по ссылке. […]
Прочёл, и не нашёл ничего, кроме саморекламы. Но ведь Intel он сообщает нечто содержательное?