«Реализация нейронных сетей»: разработчик электроники — о новых российских системах для роботов и беспилотников

— Алексей Эдуардович, для начала расскажите немного о научно-техническом центре «Модуль». На чём специализируется предприятие и каким компаниям поставляет свою продукцию?

— Наше предприятие работает с 1990 года. Мы занимаемся производством микропроцессоров, микроконтроллеров, вычислительных модулей, радиоэлектронной аппаратуры, комплектов программных средств для разработки и реализации глубоких нейронных сетей, ЭВМ и других систем. В структуре «Модуля» функционирует один из крупнейших в России дизайн-центров встраиваемой аппаратуры и микроэлектроники.

У нас очень широкий круг заказчиков: организации ЖКХ, вузы, администрации бизнес-центров, большое число частных компаний. Также в число основных потребителей нашей продукции входят предприятия ведущих государственных корпораций — «Роскосмоса» и «Ростеха».

К примеру, на современном этапе активно развиваем взаимодействие с одним из ведущих российских производителей авиационной техники и поставляем вычислительные машины, которые устанавливаются на спутники российской системы «ГЛОНАСС».

К ключевым направлениям деятельности «Модуля» относятся искусственный интеллект, навигация, космос, авиация, медицина, машинное зрение, беспилотные комплексы, мультимедиа, программно-отладочные средства. В последние годы огромный простор для деятельности центра появился в связи с запуском программ импортозамещения, переходом предприятий и государственных учреждений на отечественную электронно-компонентную базу.

— На прошедшем недавно международном авиакосмическом салоне МАКС-2021 вы представили одно из своих последних изделий — новый мезонинный вычислитель. Что это за устройство и где оно будет применяться?

— Это эффективный спецвычислитель для реализации искусственных нейронных сетей и задач цифровой обработки сигналов и изображений. Он был создан на базе самого современного нейропроцессора и представляет собой плату для решений в области искусственного интеллекта. Размер представленного на МАКС-2021 образца составлял 12 х 12 см, но в серийном производстве площадь вычислителя будет 10 х 10.

Это восьмое поколение чипов и четвёртое поколение архитектуры.

Создание нового модуля коллектив центра считает большим достижением: устройство потребляет от 5 Вт до 9 Вт энергии при вычислительной мощности в 0,5 флопса.

Изделие легко подключается к «голове» робототехнических комплексов, беспилотников и пилотируемых летательных аппаратов — наш спецвычислитель устанавливается в стандартный разъём управляющей платы. Он может выступать как зависимое средство — то есть принимать «указания» извне — и выполнять функции микрокомпьютера, действуя «самостоятельно».

По сути, новое изделие было разработано по просьбам целого ряда российских производителей беспилотных комплексов. Они попросили нас уменьшить габариты и уровень энергопотребления тех вычислителей, которые мы им поставляли. Для российских беспилотников мезонинный модуль является по-настоящему уникальным решением. Ни одно российское предприятие ничего подобного пока не предлагает.

Интеграция спецвычислителя помогает беспилотнику выполнять полёт в автономном режиме, в условиях, когда отсутствуют сигналы «ГЛОНАСС» и GPS. Таким образом, летательный аппарат практически не подвержен воздействию средств электронной борьбы противника.

Новое устройство обеспечивает носителю широкие возможности благодаря интеграции технологий глубоких свёрточных нейронных сетей. Благодаря им искусственный интеллект учится принимать решения без участия человека по результатам анализа базы данных.

Мезонинный модуль выполняет огромный объём вычислений, помогает системе управления БПЛА распознавать окружающие объекты и определять позиционирование носителя. Несмотря на это, мы двигаемся дальше и приступаем сейчас к разработке девятого и десятого поколений чипов и пятого поколения архитектуры.

— Какие ещё проекты в сфере искусственного интеллекта для БПЛА реализует коллектив центра?

— На базе процессора «Эльбрус» и наших ускорителей Neuromatrix (вычислительных модулей. — RT) мы создали автоматизированное рабочее место по распознаванию объектов для БПЛА. Если говорить проще, это классический компьютер с системным блоком (процессором. — RT).

Нейронная сеть, которая там применяется, почти безошибочно идентифицирует цели. Показатель точности распознавания приближен к 100%. Для сравнения: уровень человеческого глаза даёт 85%. Компьютер полностью построен на отечественной компонентной базе и предназначен для использования на пункте управления беспилотником.

Мы рассчитываем, что со следующего года автоматизированное рабочее место будет поставляться государственным заказчикам.

— Ранее вы сообщали, что центр развивается и в направлении медицины. О какой продукции идёт речь? Участвует ли предприятие в борьбе с пандемией коронавируса?

— В сотрудничестве с холдингом «Швабе» и федеральным медицинским биофизическим центром им. Бурназяна был разработан мобильный диагностический комплекс с встроенной системой искусственного интеллекта. Сейчас изделие тестируется в порядка десяти федеральных медучреждениях и в будущем, конечно, будет использоваться для выявления заболевания ковидом.

Наш вклад заключается в разработке медицинского нейросетевого программно-аппаратного комплекса. Это рабочее место (компьютер), которое распознаёт COVID-19, анализируя томографические снимки лёгких человека. Нейросеть помогает сократить нагрузку на медперсонал, что особенно актуально в период пандемии.

Вероятность точного заключения, которое даёт этот медицинский модуль, составляет 95%, но окончательный диагноз, естественно, ставит врач. Проект данного медицинского комплекса имеет большое значение для системы российского здравоохранения. Его можно перебросить в любой населённый пункт и провести там необходимые мероприятия.

— Нейросеть не может обходиться без широкой базы данных. Откуда вы её берёте?

— Действительно, это так. Чтобы сформировать базу данных для нейросети, мы кооперируемся с заказчиками и их подрядчиками. Вообще наша основная задача — это «железо», то есть создание эффективно работающей микроэлектроники, плат и компьютеров. На свои решения мы портируем софт, который создан заказчиками или другими организациями.

— Какие ещё новые изделия предлагает «Модуль» своим заказчикам?

— Как я уже говорил выше, у нас немало государственных заказчиков, с которыми мы сотрудничаем по импортозамещению, созданию ЦОДов (центров обработки данных), микроЦОДов, серверных решений. У нас много совместных продуктов с МГТУ им. Баумана, разработчиками «Эльбрусов» (АО «МЦСТ». — RT) и процессоров «Байкал» (Baikal Electronics. — RT).

Тем не менее в своей деятельности и кооперации мы в большей степени ориентируемся на рынок. Например, мы предлагаем системы управления освещением и жилищно-коммунальным хозяйством, которые позволяют сократить потребление электричества и других ресурсов.

Преимущество наших систем заключается в том, что они могут управляться оператором без специального образования. Они интуитивно понятны любому человеку. Эксплуатантам не нужно держать штат инженеров или IT-специалистов, достаточно одного оператора. Экономический эффект от интеграции наших умных комплексов очень ощутимый.

Важным направлением «Модуля» является изготовление источников тока. В частности, наш центр сконцентрировал усилия на разработке линейки аккумуляторов «Триумф» с электролитом в виде геля. Их можно устанавливать на наземную технику и летательные аппараты, в том числе в качестве резервных источников питания.

Особенность этого изделия заключается в том, что внутри него нет жидкости. Гелевый аккумулятор неприхотлив и чрезвычайно устойчив к механическим повреждениям — он сохраняет работоспособность, даже если пробивается насквозь.

Такое изделие однозначно подойдёт армии и силовым ведомствам. Помимо нас, в России сейчас работает только одно предприятие, которое выпускает гелевые аккумуляторы.

— Действительно любопытная разработка. Получается, что такой аккумулятор способен работать даже после попадания осколков и пуль?

— Совершенно верно. Он продолжает работать, причём выделения электролита и вредных газов не происходит. «Триумф» прекрасно переносит попадание воды, хорошо работает на морозе и жаре, а после полной разрядки способен заряжаться до 100%. Жидкостные аналоги такими качествами не обладают — в лучшем случае они зарядятся на 80%. И самое главное — это безопасность.

Мы предлагаем стартерные, тяговые и другие виды гелевых аккумуляторов. Да, их стоимость выше на 10—20%, чем жидкостных аккумуляторов, которые повсеместно используются в войсках и на гражданке. Но, сами понимаете, преимуществ у гелевой батареи гораздо больше. Например, её практически не надо обслуживать.

К сожалению, на внутреннем рынке российские гелевые аккумуляторы представлены слабо. Однако ситуация начинает меняться. «Триумф» сейчас успешно проходит испытания в ряде силовых ведомств и в арктических условиях. Рассчитываем, что наша линейка уникальных гелевых аккумуляторов найдёт широкое практическое применение.