CC BY
31Федотовских А.В.1
к.э.н., PhD, профессор РАЕ, член Президиума Координационного совета по развитию Северных территорий и
Арктики, Российский союз промышленников и предпринимателей
СЕВЕРНЫЕ «ГОРОДА» - ЦИФРОВЫЕ ДРАЙВЕРЫ АРКТИЧЕСКОЙ ЗОНЫ РОССИИ
Ключевые слова: инновационная экономика Крайнего Севера; искусственный интеллект в Арктике; полярные дата-центры; арктические мегасерверы; цифровой двойник Норильска.
Keywords: innovative economy of the Far North; artificial intelligence in the Arctic; polar data centers; Arctic megaservers; digital twin of Norilsk.
Новая цифровая реальность Арктики
Исторически Российская Арктика - исключительно сырьевой регион, его инфраструктура и используемые технологии связаны, прежде всего, с освоением и переработкой полезных ископаемых. Но Арктика способна стать местом развития высоких технологий. Особенно в парадигме того, что цифровая экономика должна развиваться во всех регионах России, а не только в густонаселенных и комфортных для проживания. Принятый в августе 2020 г. федеральный закон о преференциях для развития бизнеса в Арктической зоне РФ обозначил, что поддержка будет оказываться не только сырьевым компаниям, но и ведущим иную деятельность, в т.ч. в сфере информационных технологий.
Мировая тенденция в информационных технологиях заключается в постоянном росте требований к мощностям и объемам хранения информации. Метаданные, майн-фермы, тестирование новых алгоритмов, рост проектов распределенных систем вычислений и систем централизованного единого алгоритма привели к всплеску строительства центров обработки данных, внедрению «облачных» технологий и Интернета вещей во всем мире. Миллиарды компьютеров создают огромное количество тепла и требуют колоссальных затрат для охлаждения. Ряд компаний уже хранят свои данные в морозных местах мира, в которых нет проблем с охлаждением, где и летом царствует относительно прохладный климат, а цены на электроэнергию достаточно умеренные.
Внедрение цифровой экономики в Арктике входит в число основных направлений деятельности Координационного совета по развитию Северных территорий и Арктики Российского союза промышленников и предпринимателей (РСПП), а также его региональных отделений. Совет с марта 2018 г., совместно с партнерами, реализует междисциплинарный научно-практический проект по популяризации и внедрению интеллектуальных цифровых технологий в Арктике и выступает в качестве своеобразного института формирования рынка HiTech. Речь идет о робототехнике, технологиях искусственного интеллекта, обработке больших данных, цифровизации экономических процессов.
От центров обработки данных к серверным городам
Цифровая экономика динамично внедряется и развивается во всех регионах, однако, в Арктической зоне России этот процесс несколько замедлен, в регионе существуют особенности цифровизации, среди которых: цифровое неравенство (Интернет, IoT) по сравнению с другими регионами России; удаленность от «материка» (особенно центральная и восточная части Арктики); сложная и дорогая логистика; кадровые проблемы; высокие финансовые затраты («северное удорожание»); межведомственная разрозненность, несмотря на создание специального министерства.
Однако территории, входящие в Арктическую зону, имеют ряд преимуществ для реализации проектов в области IT: уникальный климат и низкие температуры идеальные для охлаждения компьютерной техники; особый инвестиционный режим для инвесторов согласно 193-ФЗ; достаточное количество вырабатываемой электроэнергии и стабильные энергосистемы в большинстве регионов, в т.ч. замкнутые.
Серверное оборудование для хранения и обработки данных не является идеальным и выделяет значительное количество тепла при работе, и даже в обозримом будущем КПД серверов не будет расти значительно. В условиях даже относительно теплого климата системы охлаждения крупных дата-центров потребляют много энергии. Естественные низкие температуры окружающей среды позволят существенно снизить эти затраты.
1 Профессиональные интересы: экономика Крайнего Севера и Арктической зоны России; арктическое законодательство; искусственный интеллект; территориальный маркетинг; экономика аэрокосмического комплекса. E-mail: fav@rspp-arctic.ru
Координационный совет Российского союза промышленников и предпринимателей по развитию Северных территорий и Арктики создан в мае 2014 г. для решения актуальных вопросов инвестиционного, научно-технического и социально-экономического развития Крайнего Севера и мер стимулирования экономик северных регионов. Главной задачей Совета является улучшение социально-экономического положения арктических регионов. Страница Совета в сети: http://www.rspp.ru/about/structure/ body/koordinatsionnyy-sovet-rspp-po-razvitiyu-severnykh-territoriy-i-arktiki/
Рисунок 1.
Особенности цифровой трансформации в Арктике
В 2016 г. консалтинговая компания Cushman&Wakefield издала доклад «Data Centre Risk Index», в котором эксперты оценили риски размещения дата-центров в разных странах. Первые шесть мест в рейтинге стабильности заняли Исландия, Норвегия, Швейцария, Финляндия, Швеция и Канада. Пять из шести стран - северные, ставшие лидерами благодаря следующим показателям: безопасность, стоимость электроэнергии, скорость передачи данных, простота ведения бизнеса. Строительство и обслуживание IT-инфраструктуры создает новые рабочие места, обеспечивается приток инвестиций от крупных компаний. На государственном уровне поддерживаются предприниматели законодательно, а местные учебные заведения готовят востребованных специалистов. Facebook и Google стали первыми, кто выбрал для своих мегасерверов холодные страны Скандинавии (Швецию, Финляндию, Норвегию). В Арктике функционируют десятки дата-центров, каждый из которых служит примером эффективности использования технологии климатического охлаждения. В России добиться таких результатов можно благодаря наличию политической воли и желанию властей привлечь в малонаселенные регионы крупных инвесторов, а также инфраструктурной помощи инвесторам со стороны государственных и муниципальных органов.
В Российской Арктике также работают центры обработки данных, хотя их количество измеряется единицами. При создании и вводе в эксплуатацию широко используется опыт и стандарты построения современных дата-центров (центров обработки данных, ЦОД) по всему миру. Компания «Норникель» два года назад модернизировала свои дата-центры. В Арктику приходят частные коммерческие компании, этому способствует, в т.ч. активизация процессов структурами Российского союза промышленников и предпринимателей. В октябре 2020 г. дата-центр открылся в Норильске. Первая очередь электроэнергетической мощности составляет 11,2 МВт, в 2021 г. году планируется увеличение до 31 МВт. На площадке, оборудованной на территории закрытого Никелевого завода, расположены модульные ЦОДы, с современными устройствами типа Antminer S19. Специалисты сходятся во мнении, что холод - одно из условий комфортной работы оборудования. Еще три года назад нельзя было предположить, что на Таймыре будет возможно строительство дата-центров. Теперь в Норильске функционирует ВОЛС, достаточно энергетических мощностей, готовы кадры, создана инфраструктура.
Источник: «ВйС1ш1ег»
Рисунок 2.
Дата-центр компании «ВкС1и81ег» в Норильске
На севере Карелии формирование сети центров обработки данных вошло как приоритетное направление в утвержденную Президентом России Стратегию развития Арктической зоны РФ и обеспечения национальной безопасности на период до 2035 г. В 2020 г. в Карелии должны начать работу два первых ЦОД. Инвестор проекта «КЮ дата-центр» на территории алюминиевого завода «Русала» в Сегежском районе вложил в площадку 520 млн. руб. собст-
венных средств и создал 120 новых рабочих мест, которые заняли местные жители. Сеть дата-центров на 20 тыс. стойко-мест создает Петрозаводский госуниверситет. Первый пилотный объект появится на территории завода «Пет-розаводскмаш» в 2020 г., в 2021 г. стартует создание второго ЦОДа в Костомукше. Основная часть мощностей разместится именно в арктических районах республики, их климатические условия позволяют снижать затраты на эксплуатацию до 40%.
Безусловно, при строительстве дата-центров в регионах России с холодным климатом нужно просчитать определенные риски. Создание таких колоссальных проектов требует и серьезной подготовки, но все возникающие проблемы носят решаемый характер. Интересную разработку предлагает ВНИИТФ Росатома из Снежинска. Это конструкции модульных и мобильных ЦОД для регионов с суровыми климатическими условиями. Такие ЦОД подходят и для коммерческого использования на объектах нефтехимии, газодобычи, машиностроения, для обслуживания приисков, портов, верфей и пр.
Строительство ЦОДов в Арктике позволит привлечь в регион крупные инвестиции, что, несомненно, станет новым драйвером развития регионов. Плюсы таких проектов однозначны: снижение затрат на оборудование и энергию для охлаждения, экологическая безвредность, способствование комплексному развитию 1Т-структуры региона. Если арктические ЦОДы докажут свою эффективность и экономическую целесообразность, то в перспективе они могут перерасти в мегасерверы или серверные «города», своего рода арктические киберкампусы или 1Т-долины.
Источник: Современные системы связи
Рисунок 3.
Проект Arctic Connect
Строительство трансарктической подводной ВОЛС по берегам морей Северного ледовитого океана с локальными выходами в прибрежные и материковые населенные пункты, запуск новых проектов ПАТЭС или мобильных АЭС с низкой стоимостью квт.ч. электроэнергии позволит возводить «бесконечные» облачные хранилища и дата-центры, которые впоследствии смогут стать основой для цифровой трансформации арктических регионов, а также создания сильного искусственного интеллекта.
Цифровые двойники процессов, предприятий и поселений
Цифровой двойник (англ. Digital Twin или цифровой дублер) определяется как цифровая копия физического объекта или процесса, помогающая оптимизировать эффективность бизнеса или управления. Концепция «цифрового двойника» является частью промышленной революции 4.0 и позволяет предприятиям оперативно обнаруживать физические проблемы, точнее предсказывать их результаты, производить продукты на более высоком, качественном уровне.
В переложении на арктическую специфику цифровые двойники наиболее актуальны в следующих отраслях: в нефте- и газодобыче на шельфе, в т.ч. цифровые подводные месторождения; в экологии и природопользовании - «копии» заповедников, модели больших пространств с использованием беспилотных воздушных судов (БВС); на транспорте - «двойники» судов Северного морского пути, включая возможности автономного плавания и логистические модели; в электроэнергетике - цифровые копии объектов энергоснабжения; в строительстве - двойники зданий и сооружений, включая системы ЖКХ и иной инфраструктуры, автомобильных и железных дорог, трубопроводов, что наиболее актуально для мониторинга грунтов в связи с таянием вечной мерзлоты и потеплением, а также для реновации; комплексные двойники поселений и производственных циклов предприятий; космические сервисы для создания цифровых дублеров.
Если в европейских странах проекты создания цифровых двойников начали реализовываться еще 5-10 лет назад, то в России ситуация нестабильная, копии создаются, но разрозненно и в различных конфигурациях, отсутствуют единые платформы.
щ
щ*
ЦИФРОВЫЕ двойники ПО ОТРАСЛЯМ
- ЦД в нефте- и газодобыче на шельфе. Цифровые подводные месторождения.
- ЦД заповедников. Модели больших пространств с использованием &ВС.
- ЦД судов Севморпути, включая возможности автономного плавания. ЦД в логистике.
- ЦД объектов энергоснабжения в Арктике.
- ЦД зданий и сооружений, включая системы ЖКХ. ЦД поселений. ЦД для мониторинга растепления грунтов и реновации зданий.
- ЦД авто- и железных дорог, трубопроводов.
- Космические сервисы для создания ЦД.
Рисунок 4.
Цифровые двойники для Арктики по отраслям
В 2020 г. «Норникель» представил перспективы реализации программы цифровой трансформации, которая позволит перейти к безлюдному производству на добычных переделах. Компания запустила программу «Технологический прорыв» в 2015 г. Среди основных направлений программы: связь, позиционирование техники и персонала при проведении горных работ, планирование и диспетчеризация горных работ, моделирование и оптимизация процессов, горно-геологические информационные системы, управление промышленными активами, хранилище технологических данных и промышленная безопасность, охрана труда. Идет работа над созданием цифровых двойников для имитации любой ситуации в рудниках и на фабриках для точного принятия решений.
Цифровой двойник города - прототип города реального, на базе которого возможно анализировать жизненные циклы городских объектов, реакцию на возможные изменения и внешние воздействия. Это точное отображение реального города в цифровой реальности, информация к которому поступает с различного рода датчиков, систем мониторинга и счетчиков ресурсов.
В России реализуется более десятка проектов по созданию цифровых копий городов. Алгоритм примерно такой: беспилотники проводят ортофотосъемку города. Десятки тысяч снимков обрабатываются в привязке к местности и создается 3Б-моделъ. Проводится анализ и диагностика состояния городских систем, ЖКХ, инфраструктуры, собираются исходные параметры, их данные и атрибуты объектов. Цифровой двойник создается из нескольких актуальных срезов: образование, здравоохранение, транспортная инфраструктура, состояние ЖКХ, количество квартир, численность жителей в домах, требующих капитального ремонта и т.д. «Двойник» дает возможность экспериментировать с городской средой: создать модель дома, парка, памятника, храма, детской площадки и оценить, как она впишется в ландшафт, будет ли в шаговой доступности транспорт или другие объекты. Анализ реализующихся проектов показывает, что в России цифровые двойники разработаны не более чем в 20-30 городах в различных вариантах.
3Б-копии городов создаются в стандартных для картографирования масштабах. Арктические города сравнительно небольшие, поэтому достаточно масштаба 1:500. На карту накладывается модель городского хозяйства, на реальных объектах устанавливается система датчиков, которые проводят онлайн-мониторинг состояния зданий и сооружений, дорог и трубопроводов, ЛЭП, что актуально в условиях активного неподконтрольного таяния вечной мерзлоты.
Проблемы и перспективы создания цифровых двойников в Арктике обсуждались в сентябре 2020 года в Москве на конференции TAdviser Digital Twins Day 2020, посвященной технологиям цифровых двойников и их применению в различных сферах. Тема вызвала интерес как у разработчиков, так и потенциальных заказчиков.
Источник: Tadviser.
Рисунок 4.
Цифровые двойники в Арктике на Digital Twins Day 2020
Среди особенностей внедрения цифровых двойников в Арктике отметим следующие: пассивность разработчиков в сотрудничестве с реальным сектором экономики; низкая заинтересованность в популяризации ЦД и 1Т-еванге-лизма в целом; трудности в постановке КР1; отсутствие базового научного подхода и фантастического творчества; глобальное потепление; высокая финансовая емкость проектов. Однако есть и положительные факторы: растущие перспективные рынки и федеральная задача по перевозке 80 млн. т грузов по Севморпути к 2024 г.
В Арктике первыми городами с цифровыми дублерами могут быть Норильск и Мурманск. Для Норильска систему цифровой копии предлагает создать Сибирский федеральный университет. В цифровую архитектуру города будут интегрироваться различные сервисы: ЖКХ, здравоохранение и управление транспортом, прогноз снегопереноса, теплобеспечение, безопасность и контроль исполнения муниципальных услуг. Для городского хозяйства Норильска реализация проекта позволит сократить потребление энергии системами теплоснабжения на 25-30%. Закрытая система теплоснабжения города подразумевает предоставление потребителям возможности самостоятельного регулирования тепла в каждом доме. Для этого в цифровом двойнике создается блок «Умная энергетика», который направлен на сокращение потребления городом электроэнергии, создание умного городского освещения и т. д. В блоке «Экология» можно создать цифровой двойник атмосферного воздуха города для моделирования краткосрочного и долгосрочного прогнозирования его состояния (проект «Экомонитор»). Такой инструмент позволит моделировать мероприятия, которые планируются для снижения экологической нагрузки города, что особенно перспективно в рамках реализации федерального проекта по снижению выбросов.
Точная стоимость разработки «цифрового двойника» муниципалитетами не указывается, но может кратно отличаться, так как зависит от множества переменных: степени оцифровки данных, оборудования, персонала, квалификации и задач, стоящих перед городом и т.д.
Заказчиком традиционно выступают органы власти или муниципалитет, а исполнителями - частные компании. Платформа «двойника» помогает увидеть общую картину и ускорить процессы обмена информацией между различными ветвями власти и общества. Финансирование возможно из государственных фондов на условиях со-финансирования (ГЧП) и программ Минцифры.
Цифровой двойник - это «игра вдолгую», цикл окупаемости таких проектов как минимум несколько лет, и инвестиции в них оправданы, как правило, в формате государственно-частного партнерства. Любые инициативы такого рода - это большая последовательная работа с постоянно меняющейся средой, требованиями, и самое главное - технологиями. В дальнейшем можно интегрировать в «двойник» камеры видеонаблюдения системы «Безопасный город» и информацию «Электронного муниципалитета».
Профессиональные стандарты для цифровизации Арктики
Для создания и обслуживания дата-центров и разработки цифровых двойников необходимы эффективные высококвалифицированные сотрудники с релевантным опытом работы в различных технических и технологических сферах. Опыт показывает, что для реализации высокотехнологичных задач в арктических городах России поиск профессионалов осложнен. В этом случае компании или органы власти объявляют конкурс «на материке», что является отработанной годами схемой, в т.ч. на реализации крупных телекоммуникационных проектов.
В число направлений деятельности Координационного совета по развитию Северных территорий и Арктики Российского союза промышленников и предпринимателей входят также вопросы координации и разработки профессиональных стандартов. Основываясь на прогнозах экспертов-авторов «Атласа новых профессий» 2.0 и 3.0 необходима разработка и внедрение профессиональных стандартов по новым профессиям, а также подготовка их в сузах и вузах. В число таких профессий в части цифровизации региона входят: 1Т-евангелист и 1Т-проповедник; оператор беспилотных воздушных судов для разведки шельфа; разработчик «умных» систем энергопотребления в условиях низких температур; строитель «умных» дорог на вечной мерзлоте; 1Т-эколог систем предотвращения растепления и другие. Большую работу во внедрении новых учебных программ и профессиональных стандартов для Арктики проводит партнер Коорсовета - Северный (Арктический) федеральный университет.
развития квалификаций
сайу Щ СТАНДАРТИЗАЦИЯ ЦД
ПРОФЕССИОНАЛЬНЫЕ СТАНДАРТЫ
- 11-евангелист, 1Т-проповедник.
- Оператор БПЛА для разведки шельфа.
- Разработчик «умных» систем энергопотребления в условиях низких температур.
- Строитель кумных» дорог на вечной мерзлоте.
- 11-эколог систем предотвращения растепления.
Получено разрешение на использование «Атласа новых профессий»
СПЕЦИАЛИСТ
£ по информа-^т ционным
<4 системам
Утвержден Приказом Минтруда России от 18-112014 М896н
Рисунок 6.
Профессиональные стандарты новых профессий для Арктики
Актуализация трендов и новых стандартов стала возможной также после включения в работу Технического комитета по стандартизации ТК164 «Искусственный интеллект» по направлениям «Подготовка проектов стандарта в группах подкомитета 8С42 «КОЛЕС № ТЯ 24030. Примеры практического применения систем ИИ» и «КОЛЕС № 38507: Последствия ИИ для сферы управления», а также участие в создании Дорожной карты развития сквозной технологии «Искусственный интеллект».
В Арктической зоне России цифровая реальность только начала набирать обороты. Федеральные власти и инвесторы осознают, что Арктика - уже не телекоммуникационная пустыня, несмотря на небольшое количество населения и огромную площадь. Так, до 2017 года в Норильске и на Таймыре невозможно было представить создания дата-центров. Но с приходом волоконно-оптической линии связи (ВОЛС) с высокими скоростями Интернета, уникального даже по мировым меркам проекта, ситуация резко изменилась. Редко возникающие проблемы с разрывами решаются оперативно, в ближайшие 2-3 года вопрос полностью закроется резервными возможностями, а строительство дата-центров позволит расширить канал связи. На Севере нет проблем со зданиями и помещениями для дата-центров и «городов»-серверов. Например, Исландский дата-центр «Verne Global» расположен на месте бывшей военной базы НАТО. В арктических городах пустуют здания закрытых предприятий, при этом к ним подведены все коммуникации, можно подключаться и работать.
«Серверные города» в Арктике будут структурами многофункциональными и многопрофильными. Это системы майнинга криптовалюты, и облачные сервисы, центр управления «умным городом» и центр алгоритмов распределенных систем, увеличивающих человеческие математические возможности, что приближает нас к искусственному интеллекту. Это - реальные миллионы процессоров, настраиваемых на единый алгоритм расчета с централизованным управлением и первый шаг к суперкомпьютеру, который в итоге может повторить объем операций и скорость реакции человеческого мозга. А дальше будут создаваться «бесчеловечные» дата-центры с дополнительным преимуществом -отсутствием человеческого персонала. И это тоже будущее Арктики. Поэтому, Союзы работодателей Арктической зоны РСПП активизировали процесс внедрения систем искусственного интеллекта. Работа отмечена не только предпринимательским, но и научным сообществом и ведется при поддержке Российской академии естествознания. Аналитические публикации - участники международных книжных выставок и ярмарок.
1. Практических проектов по созданию дата-центров и цифровых двойников в Арктике немного, но к ним существует огромный интерес со стороны государства и бизнеса.
2. Необходима активная РЯ-кампания и GR разработчиков для привлечения внимания к теме.
3. Необходимо системное инвестирование. Любые инициативы такого рода - это большая последовательная работа с постоянно меняющейся средой, требованиями и самое главное - технологиями.
Россия - бесспорный лидер в сырьевом освоении Арктики, но всем заинтересованным сторонам необходимо вернуть ей статус научного лидера. Законодательная база создается, но работать уже можно. Рост научной мысли во всем мире неоспорим, а это значит, в ближайшие 5-10 лет новые технологические решения снизят стоимость содержания арктических дата-центров. Закон Мура работает на пользу - энергопотребление процессоров из расчета на один транзистор продолжит снижаться. Вложение муниципалитетов в практику - готовность оказывать инфраструктурную помощь инвесторам в создании дата-центров в Арктике, этот тезис поддерживают на Кольском полуострове, на севере Красноярского края и в Карелии1.
1 Полная информация о реализации проекта, а также текст итогового обзора и авторских тематических публикаций доступны на специальной странице проекта на сайте Союзов промышленников и предпринимателей Арктической зоны России: http://www.rspp-arctic.ru/vyisokie-texnologii/
Цифровая Арктика 2035: первые итоги
Источник: РАЕ
Рисунок 7.
Каталоги с изданиями на стенде РАЕ на МКЯВ-2020
Выводы
