Сейчас в каком-то смысле задача поставлена иначе. Нельзя сказать, что наша страна достаточно развита в пространственном отношении, здесь есть свои проблемы: и дрейф кадров в центральную часть страны, и обеднение территорий. Но сегодня остро стоит проблема покорения современных технологий. Поэтому задача, которая была поставлена перед нами президентом, — это создание центра, ориентированного по ряду приоритетных направлений науки и технологий на достижение технологического суверенитета. Мы понимаем, что в двадцать первом веке победителем будет тот, кто победит не в гонке вооружений, а в технологической гонке. И именно поэтому стоит задача концентрации сил, средств, компетенций для того, чтобы в целом ряде приоритетных научно-технологических направлений обеспечить нашей стране быстрое развитие, для достижения паритета, а может, где-то даже и лидерства.

— А почему именно «Росатом» и именно в Сарове?

— «Росатом», которому, собственно, и поручено создание нашего центра, — это корпорация, которая известна тем, что она умеет ставить большие цели и достигать их. Все семьдесят пять лет нашего мирного, послевоенного времени были такими в значительной степени благодаря тому, что атомная отрасль решила проблему ядерного паритета. Когда мы сейчас говорим, что нам нужен технологический паритет в различных направлениях, мы обращаем свои взоры к «Росатому» и твердо уверены, что он умеет это делать. Это первое.

Второе: «Росатом» уже давно занимается не только собственно атомной отраслью, но и очень широким спектром различных наук и технологий. За «Росатомом» теперь закреплены материалы: и композиты, и чистые материалы, и цифровое материаловедение. «Росатом» сегодня — это и квантовые технологии, создание квантовых компьютеров.

За «Росатомом» — Северный морской путь, освоение Арктики, различные новые виды энергетики, в том числе возобновляемой. Самые большие ветровые парки тоже строит «Росатом». Это к вопросу, почему «Росатому» поручено создание академгородка двадцать первого века для научно-технологического развития нашей страны.

А Российский федеральный ядерный центр ВНИИЭФ в стотысячном Сарове — это самая крупная научно-технологическая организация в стране, где трудится более 20 тысяч сотрудников в целом ряде научных институтов. Это центр, который стал платформой для создания нового амбициозного научного проекта.

Кроме того, Федеральному ядерному центру в Сарове был необходим выход за пределы своей закрытой территории. Поясню для чего. С конца девяностых годов, понимая, каким образом меняется ситуация в стране и в мире, в Сарове стали больше заниматься созданием гражданских технологий на базе своих закрытых разработок и их дальнейшей коммерциализацией. Это стало еще более актуально, когда президент России поставил задачу, чтобы 50 процентов оборонки работало на выпуск гражданской продукции.

Поэтому и в самом Федеральном ядерном центре давно возникло желание создать открытую зону рядом с закрытым городом. Все эти факторы привели к тому, что на пересечении этих задач и возможностей появилась территория, которая, как все признали, лучше всего подходит для размещения Национального центра физики и математики.

И конечно, очень важен логистический фактор. Науке, по большому счету, не очень комфортно в больших городах. Наука не терпит суеты, и ученым необходимо где-то спокойно думать, не отвлекаясь на «соблазны большого города». Это осознали во многих странах мира, и мировой тренд сегодня ориентирован на создание таких территорий, где комфортнее думается.

Кроме того, эта территория уже начала осваиваться в культурно-историческом и туристическом плане. Это кластер Арзамас — Саров — Дивеево, который будет очень интересной и привлекательной зоной высококультурного и исторического, а для многих и духовного наследия.

Другой вопрос, можно ли в наших современных обстоятельствах, в условиях дефицита и научных кадров, и ресурсов построить такой центр и в каком виде мы можем его построить.

Привлечь людей и создать им условия

— И каким он вам видится?

— Давайте начнем с такой развилки: мы ставим цель, чтобы к 2030 году на этой территории работало две тысячи специалистов. Но можно ли их найти в нашей стране или воспитать, не обедняя другие «научные» территории? Непростой вопрос, и частично для того, чтобы его решить, с самого начала в концепт НЦФМ был встроен филиал МГУ.

Почему именно МГУ? Тоже вопрос вариативности. Дело в том, что в Сарове есть СарФТИ — Физико-технический институт, филиал МИФИ. МИФИ — это Национальный ядерный университет и один из лучших вузов в стране, у которого есть филиалы в ряде закрытых городов, в том числе в Сарове. И казалось бы, причем тут МГУ? Надо сказать, что здесь тоже учитывались разные факторы, потому что, если мы говорим, что этот академгородок должен быть мультидисциплинарным, в нем должна быть разная наука, и в этом смысле лучше опереться на вуз мультидисциплинарный.

— Классический…

— Классический. Это первый момент. Второй момент связан с тем, что современная молодежь — и абитуриенты, и студенты — хочет иметь престижный диплом. Можно бесконечно дискутировать о том, где лучше и качественнее физико-математическое образование — в МГУ, в Томске, в Нижнем Новгороде или в Питере. И есть разные ответы на этот вопрос. Но в части престижности диплом МГУ — номер один. Поэтому на этапе становления, для привлечения молодежи, это был очень правильный ход. Хотя, надо прямо сказать, мы не хотим при этом разрывать наши связи с другими университетами, в том числе с МИФИ, и активно используем их возможности.

Таким образом, уже второй учебный год работает филиал — МГУ Саров, где сейчас обучаются сто магистрантов. В 2023 году летом будет первый выпуск магистров, и это будет некий момент истины: останутся — не останутся, уйдут в другое место и скажут: «Спасибо за образование, за высокую стипендию, но, извините, меня манит Москва, Париж или Нью-Йорк». Поэтому мы стараемся сделать так, чтобы это первое распределение было в так называемый контур НЦФМ. Контур, как мы понимаем, это не только сама территория центра, но и научные институты, которых больше 50, которые работают с нами в научной кооперации. И мы хотим, чтобы наши ребята остались и продолжали работать, воплощая идеи НЦФМ. Когда появятся новые лаборатории уже на площадке центра, они смогут вернуться и будут работать у нас. Но важно, чтобы они не ушли, как мы говорим, за контур НЦФМ.

Конечно, у этой молодежи должны быть опытные наставники. Во всей научной кооперации НЦФМ есть большое количество ведущих российских ученых, которые готовы у нас работать, готовы руководить аспирантами, создавать в НЦФМ новые лаборатории.

И конечно, когда мы в 2020 году замышляли этот проект, мы говорили, что НЦФМ должен стать международным центром. Сейчас это сложнее, тем не менее мы не снимаем эту задачу с повестки дня, по крайней мере на уровне наших коллег из СНГ, где есть сильные физические школы и институты, например в Узбекистане и в Армении. Вне всякого сомнения, это сотрудничество мы поддерживаем и будем развивать. И я думаю, что со временем мы, конечно, будем приглашать к нам работать по ряду проектов ведущих ученых из Китая, Индии и других стран.

— Наверное, всех этих людей надо обеспечить достойными условиями жизни…

— Это следующая проблема, которая возникает, когда мы говорим, как наполнить кадрами наш центр, как обеспечить их социальные и культурные потребности. Для этого нужно создать целую экосистему. Иначе как вы заманите туда молодого человека? Если у него есть семья, жена, ребенок, а для них не будет условий? И жена, естественно, поставит вопрос: а в какой школе будет учиться наш малыш, а что я буду делать, когда ты будешь сутками пропадать в этом НЦФМ? И мы это тоже понимаем. Архитекторы сейчас работают с нами над созданием модели академгородка, имея в виду не только науку и образование, но и комфортную среду для проживания разных категорий его жителей: научной молодежи, ученых старшего поколения, для семей, для студентов и школьников.

Мы планируем, что к 2030 году на территории НЦФМ — а у нас около 650 гектаров земли — будет проживать до десяти тысяч человек. Научный состав — около двух тысяч человек, и еще представители научных коллективов, находящихся с нами в кооперации, которые, как мы рассчитываем, будут приезжать к нам, чтобы работать на наших установках. Их мы тоже считаем, а это несколько тысяч ученых со всей страны.

— А есть ли для вас в мире образец, к которому вы хотите стремиться?

— Конечно, есть. Это ЦЕРН. Как устроен ЦЕРН? Там есть ядро — это несколько тысяч сотрудников постоянного состава. Но в разы больше ученых из международной коллаборации, которые работают в разных странах мира и приезжают в ЦЕРН для участия в экспериментах. ЦЕРН ведь приглашает ученых из разных стран к участию и выделяет средства для того, чтобы они могли проводить у них научные эксперименты. Эта модель себя очень продуктивно зарекомендовала, потому что она продуцирует множество открытий и самых современных проектов.

Важнейшие задачи

— Какие научные задачи центра вы бы выделили, как важнейшие в данный момент?

— Научная программа НЦФМ ориентирована, помимо многих других научных направлений, на создание нескольких установок класса mega science. В первой очереди три установки: фотонный суперкомпьютер, Супер С-тау фабрика — электрон-позитронный коллайдер и XCELS — лазер с рекордно высокой пиковой мощностью.

Почему именно электрон-позитронный коллайдер и какие научные задачи он должен решить? Человечество постоянно систематизирует свое понимание микромира в виде различных моделей и таблиц. Как, например, таблица Менделеева, которая отражает химический уровень строения материи — атомы. Понятно, что и атомы имеют внутреннюю структуру — ядра и электронные оболочки и, в свою очередь, ядра атомов имеют свою структуру. И нейтроны, и протоны, из которых формируются ядра, тоже имеют свою структуру. Следующий уровень устройства материи — это уровень, который описывается Стандартной моделью: это кварки и частицы, посредством которых осуществляется взаимодействие кварков, из которых состоят протоны и нейтроны. Мы думаем о том, как нам перейти на еще более глубокий уровень понимания структуры микромира. К Стандартной модели есть много вопросов, и в поиске ответа на вопрос, а что находится за ее рамками, мы хотели бы принять участие.

К этому можно идти разными путями. В соответствии с нашими современными представлениями, чтобы нам пойти дальше, нам бы хотелось иметь ускорители и коллайдеры с еще большей энергией, чем в Большом адронном коллайдере (БАК). Разогнать энергию столкновения частиц не до ТэВа, (1012 СТЕПЕНЬ электронвольт), как в Большом адронном коллайдере, а на пару порядков больше. Тогда точно мы бы что-нибудь такое нашли, что заложило бы наше понимание более глубокого уровня мироздания.

Но тогда мы должны думать о строительстве установок гораздо большего масштаба, чем БАК. Человечество, наверное, с трудом может это потянуть. Чтобы сделать ускоритель с энергией порядка 1015 СТЕПЕНЬ электронвольт нужна длина ускорителя, которая равна экватору земного шара.

Но можно идти другим путем — остаться в рамках тех энергий, которые мы имеем в электрон-позитронном коллайдере разумных размеров с диаметром в несколько сотен метров, на уровне до десяти ГэВ. Но построить установку, в которой интересные с точки зрения поиска Новой физики процессы будут происходить гораздо чаще, да еще и в удобном для их наблюдения виде. В этом случае мы потом из статистики сумеем вытащить необходимую информацию. То есть мы размениваем большую энергию на проведение достаточно большого количества реакций для статистической достоверности. Вспомним про обнаружение бозона Хиггса — ведь вывод о его существовании был сделан на основе огромной статистической обработки результатов многочисленных экспериментов. Увидели маленький энергетический пичок и сказали: «Вот он, бозон Хиггса». Большой адронный коллайдер генерирует огромное количество результатов взаимодействия, потому что сами протоны имеют сложную структуру внутри себя — они состоят из кварков.

Например, при столкновении электрона и позитрона на Супер С-тау могут рождаться очарованный кварк и антикварк либо тау-лептон. Регистрация распада этих короткоживущих частиц может пролить свет на пока не решенные вопросы Стандартной модели.

Такой подход, между прочим, был реализован и в ЦЕРНе на начальном этапе его функционирования, поскольку БАК предшествовал также 27-километровый электрон-позитронный коллайдер, который был фабрикой Z-бозонов. Сегодня в Японии, в Цукубе, на установке КЕК работает электрон-позитронный коллайдер, который называется Б-фабрика, потому что он производит другого типа кварки — Б-кварки.

В Китае есть также электрон-позитронный коллайдер ВЕРС, на котором тоже изучают физику с-кварка и тау-лептона, но у нас он называется «супер C-тау», так как по нашему проекту мы должны обеспечить гораздо большее число реакций в единицу времени за счет эффективного использования наших технологий создания коллайдеров и столкновения частиц в них. И поэтому «супер» у нас означает, что число взаимодействий в секунду будет на два порядка больше, чем другие могут себе сегодня позволить.

— То есть у вас строится такой коллайдер?

— Будет строиться. И это одна из задач, которую надо решить до 2030 года.

А вторая установка — это XCELS-лазер с рекордно высокой пиковой мощностью, о котором я уже упомянул и который позволяет нам из вакуума генерировать вещество и антивещество.

И третья задача, о которой я тоже упомянул, — это фотонный суперкомпьютер. Двадцатый век был веком электроники, в которой электроны использовались и для хранения информации в памяти, и для обработки информации. Отсюда название «электронные вычислительные машины». Но в двадцать первом веке поняли, что фотоны тоже могут быть частицами, с помощью которых можно хранить и обрабатывать информацию. У фотонов есть свои прелести — это более легкие, более быстрые частицы, чем электроны. Но с ними и свои проблемы. И первая — для работы с ними нужна особая компонентная база. .

Есть несколько путей для реализации идеи фотонных компьютеров. Можно, например, попытаться повторить стандартную двоичную логику, которая используется в электронных вычислительных машинах. И булеву алгебру, когда вы используете четыре логических оператора для обработки информации в ЭВМ. Как в пятидесятые годы прошлого столетия человечество встало на этот путь, так до нашего времени вся наша цифровая эпоха и базируется на этой идее — побитовое представление информации и те же логические операторы. А прогресс достигается в том, что мы постоянно уменьшаем размер процессора в ЭВМ, сегодня уже до единиц нанометров. И есть такое направление — в фотонике повторить ту же самую логику и такое же представление числа.

А есть другое направление — использовать свет не для цифровой обработки информации, а для аналоговой. В пятидесятые годы, когда человечество еще колебалось, по какому пути обработки информации ему пойти, цифровому или аналоговому, выбрали цифровой. Аналоговый отложили, но сейчас намечается возвращение к тому, чтобы пользоваться аналоговым представлением информации, когда вместо дискрета ноль‒один мы имеем непрерывное, «континуальное» представление информации. И когда мы говорим про наш фотонный суперкомпьютер, то у нас он будет именно аналоговый. И работать он будет в тесной связке с развитием технологий искусственного интеллекта.

Это связано с тем, что стремительно прогрессирующий в последние годы искусственный интеллект — это на 99 процентов применение нейронных искусственных сетей в виде программного продукта для обработки информации. В такой обработке с точки зрения затрат машинного времени практически ничего нет, кроме выполнения процедур умножения матрицы на вектор или матрицы на матрицу. Системы на основе искусственного интеллекта делают огромное количество таких операций и на стадии обучения, и потом в рутинной работе.

Оказалось, что именно аналоговая фотонная машина способна эти операции умножения матрицы на матрицу или матрицы на вектор делать на много порядков быстрее, чем это делается в «цифре» на электронных компьютерах. В прошлом году в Окридже сделали первую экзафлопсную ЭВМ (1018 СТЕПЕНЬ операций в секунду). Покорение следующего — зеттафлопсного (1021) СТЕПЕНЬ — уровня в мире ожидается к концу десятилетия. Наша задача — построить фотонную машину с производительностью на уровне 10 зеттафлопс

— А у нас есть специалисты, которые уже понимают, как двигаться в этом направлении?

— Да, кооперация, которую мы создали по части фотоники, позволяет нам это сделать.

— А с кем, если не секрет?

— Вы знаете, это уже десятки учреждений. Это, конечно, сам РФЯЦ‒ВНИИЭФ в Сарове, который работает на передовых рубежах в области современной оптики и фотоники. С очень интересными предложениями выступили Самарский и Нижегородский университеты. Это физфак МГУ и МФТИ. Это еще несколько наших партнеров, которые умеют делать соответствующую компонентную базу в виде интегральных оптических и электрооптических структур.

— СМИ сообщают, что в вашем центре предполагается разработать самый современный фотолитограф для производства микроэлектроники.

— Это проект, в котором планируют участвовать несколько крупнейших учреждений «Росатома» и академических институтов. Я говорю о литографе на основе лазерно-плазменного взаимодействия, когда у вас есть мощный лазер и лазерная мишень в форме капли вещества или струи газа, которые, превращаясь в плазму, становятся источниками рентгеновского излучения. И тут очень важны высокоотражающие рентгеновские зеркала, потому что они позволяют это излучение концентрировать, транспортировать и рисовать с помощью него на фоторезисте различные наноструктуры.

В России есть все необходимые для этого компоненты, которые мы хотим объединить в своей разработке. Во-первых, мощный лазер. В «Росатоме» есть мультикиловаттные лазеры, которые используются в различных приложениях. Во-вторых, технология изготовления рентгеновских зеркал, например в Институте физики микроструктур РАН, у нас одна из лучших в мире. Мы также можем использовать разработки «Росатома» для моделирования всей этой системы на основе цифрового двойника.

Интересно вспомнить, что первая в мире успешная разработка рентгеновского литографа была осуществлена силами нескольких национальных лабораторий министерства энергетики США, аналога нашего «Росатома». И наши институты тоже в этой программе участвовали. Нам сегодня нужна аналогичная кооперация сильных институтов, и мне кажется, что уж где, как не в рентгеновской литографии, мы можем обеспечить страну установкой (см. «Сложить нанопасьянс», «Эксперт» № 4 за 2012 год. — «Эксперт»). С учетом наших научных заделов в целом получается проект, за который надо срочно браться и делать его.

— Вы упомянули сотрудничество с Институтом физики микроструктур РАН из Нижнего Новгорода. А какая еще кооперация с его образовательными и научными учреждениями у вас выстраивается? Благо это рядом с Саровом и вы связаны с этим городом.

— С Нижним Новгородом в первую очередь связан проект лазера XCELS, который родился в нижегородском Институте прикладной физики и будет реализован в НЦФМ. Кстати, создание уникальных источников рентгеновского и гамма-излучения на основе лазерно-плазменного взаимодействия — это один из разделов программы XCELS.

Есть еще интересное направление, если мы говорим про Нижний Новгород, которое активно развивается в Университете имени Лобачевского, — это нейроморфный интеллект. Мы пока обсуждали с вами искусственные нейронные сети, реализуемые в виде программного продукта. Нейроморфный интеллект — это попытка в искусственных физических системах воспроизвести манеру обработки информации мозгом. И применить это на той материальной базе, которая имеет преимущество по сравнению с живым мозгом, скажем по скорости обработки информации или по концентрации информации в единице объема.

В Университете Лобачевского развивается интересное направление, связанное с использованием для этих целей мемристоров. Мемристоры — это такие искусственные элементы, которые меняют свое сопротивление, запоминая, какой ток через них протекал. Аналогичной особенностью обладают синапсы мозга — контакты между его нейронами. Это свойство называется пластичностью синапсов. Пропускание электрических импульсов нейрональной активности синапсами находится в основе обучения мозга. Как говорят нейробиологи, в процессе обучения происходит своеобразное «прокладывание дорожек» через синаптические контакты в мозге, и дальше мозг, будучи обученным, пропускает сигналы по этим проторенным дорожкам эффективнее, чем по другим. Таким образом осуществляется распознавание информации от внешних сигналов в мозге. Мемристоры — это как раз те элементы, которые моделируют работу синапсов и, будучи собранными в сетевые структуры, получают возможность обрабатывать информацию. Данное направление — одно из поддерживаемых научной программой НЦФМ.

— Сейчас много говорят, что российской науке и промышленности не хватает больших проектов масштаба атомного, ракетного. Ваши проекты могут стать такими?

— Думаю, что одним из таких проектов должно стать развитие искусственного интеллекта на новых принципах обработки информации и новой современной компонентной базе. Если в нашей стране мы твердо встали на путь развития искусственного интеллекта, понимая, что будущее за ним, то, конечно, такое развитие без новой фотонной компонентной базы не обойдется. А если объединить это направление и разработки в области виртуальной реальности, тоже использующей новейшие достижения в обработке оптических сигналов и изображений, то это суперпроект, конечно.

Как НЦФМ обеспечен финансами

— Финансы — важнейшее условие выполнения таких грандиозных проектов, как ваш центр. Кто сейчас финансирует НЦФМ в целом?

— Первые два года научную программу, строительную программу и в значительной части образовательную программу, включая строительство общежитий для студентов, «Росатом» реализовывал в основном за свои деньги. Начиная с 2022 года мы стали получать первые федеральные деньги на строительство первых объектов НЦФМ. А с 2023 года мы начнем получать уже первые деньги на реализацию научной программы — это около 2,8 миллиарда рублей, которые будут дополнены деньгами «Росатома». Научная программа — это исследования по десяти направлениям НЦФМ. На mega science установки требуются средства уже гораздо большие, но это следующий шаг.

— Эти средства пока не выделены?

— Это, конечно, будет бюджетное финансирование, а сегодня мы пока говорим о начале сооружения установок, как мы их называем, класса midi science — они меньше и по объему вложений, и по физическим размерам.

На первые пять миллиардов рублей, выделенных из федерального бюджета на строительство инфраструктуры, и будут построены первые два больших здания на территории НЦФМ. Одно из них будет центром коллективного пользования, а второе — это Центр конгрессов, как мы его называем, что чрезвычайно важно для нас, потому что надо, так сказать, приучать ученых собираться у нас. То есть, несмотря на сложное финансовое положение с бюджетом в стране, средства есть, нам надо их осваивать, и осваивать эффективно.

Мы также должны получить средства на строительство нового корпуса МГУ Саров. Проект уже разработан, в марте ожидаем получения заключения госэкспертизы, По оценкам, в районе семи миллиардов рублей, это бюджетные деньги. Мы также рассчитываем получить деньги на строительство двух новых экспериментальных корпусов, завершить его планируется в 2025 году.

Задача, которая была поставлена перед нами президентом, — создание центра, ориентированного по ряду приоритетных направлений науки и технологий на достижение технологического суверенитета

— Раз у нас зашла речь о финансировании, вспомним и финансирование науки в целом, которое у нас все-таки отстает от зарубежных образцов. Вы в свое время говорили, что это в большей степени следствие слабого участия бизнеса в финансировании науки. Если брать Соединенные Штаты или Китай, то там бизнес значительно больше в этом участвует. Вы предполагаете привлекать какой-то бизнес в свои проекты?

— Вне всякого сомнения, и мы это уже делаем. И «Росатом» — это очень правильная корпорация, у которой есть свои внутренние инвестиционные программы, причем это программы с бизнес-выходом, потому что «Росатом», вложив свои средства в развитие какой-то технологии, стремится затем на базе этой технологии создать серьезный бизнес. Например, литограф, про который мы говорили, — ведь это то, что корпорация уже начала финансировать два года назад из своих внутренних средств. Идет проект, который ведет институт «Росатома» «Тринити» в Троицке, по созданию источников экстремального ультрафиолетового излучения на основе лазерной плазмы. Хотя, конечно, приход других инвесторов — это тоже очень важно. Но вы знаете, всегда, когда кто-то начинает инвестировать и вкладывать свои средства, для других это тоже важный сигнал, что тут дело серьезное. И есть предложения со стороны других компаний. Я вижу сейчас, что «Росатом» очень активен, особенно в современных условиях, когда мы говорим, что стране нужна технологическая независимость. И в корпорации много инвестиционных проектов по широкому спектру направлений.

Из того, что я рассказал, ясно, что НЦФМ должен заниматься не только фундаментальной наукой, но и развитием технологий — это всеми принято, и здесь мы стоим на том, что когда строятся крупные установки mega science, то по дороге разрабатывается очень много сопутствующих технологий. Тот же самый ЦЕРН — я думаю, что он многократно себя окупил, например, за счет того, что он был одним из прародителей интернета.

И мы понимаем правительство, которое говорит: «Мы даем вам деньги на развитие новой науки, потому что стране нужны новые научные заделы». Технологии будущего невозможны без научных заделов сегодняшнего дня. С заделами у нас дело плоховато, много еще с советского времени используем. Правительство говорит: «Мы даем вам деньги на создание новых заделов, но будьте добры, как только будет появляться что-то интересное для коммерциализации, пожалуйста, работайте и над трансфером технологий». И у нас это будет по всем трем направлениям — и фотонная машина, и лазерная установка, и коллайдер.