Как видим заявление, что "кино, конечно, умрёт, а, телевидение останется", не оправдалось, все случилось совсем наоборот. Всё это история про то, что появилось очень много всего, и человечество много быстрее производит данные. 30 лет назад мы считали количество кадров в фотоплёнке, и каждый кадр был ценен и выверен, потому что фотопленка, проявка, печать стоили денег. Мы за одну прогулку целую кассету фотоплёнки никак извести не могли, это было слишком дорого, снимали по 10-15 кадров. Мы так 30 лет назад учились фотографировать. А сегодня, взяв телефон и нажав кнопку, мы можем произвести много больше данных, не задумываясь ни о чём. Энергия не стоит почти ничего, а вычислительная мощность процесса уже предоплачена.

Что человечество научилось делать, так это производить мусорные данные в невероятных количествах, и сильно больше, чем полезных. Полезные, правда, тоже научились. На самом деле такая свобода и некоторая легкость производства данных, во многом обусловлена развитием телекоммуникаций. Мы живем в очень интересном мире, когда есть данные, которые исключительно важны и передаются по защищенным каналам. Например, в управлении ядерной электростанцией передаются данные, только внутри этой электростанции и с изрядной степенью защиты, это тоже телекоммуникация. В реальности мы очень быстро все это производим. Это технологии, которые невероятно быстро меняются.

Когда проектировали профиль Олимпиады КД НТИ по технологиям беспроводной связи, мы его делали именно с целью показать то, что где-то там по-прежнему есть нолики и единички, а ещё амплитуда и фаза сигнала, а ещё диаграмма направленности, кроме того есть спутники, которые летают, и за которыми надо следить. Как мы можем показать то, что чудесно научились скрывать в технологиях? И как показать, что всё случается не само собой, а путем невероятного сочетания усилий и большого количества людей, и только в этом случае у нас случаются правильные работающие технологии связи, в том числе беспроводной. Поэтому самой главная задача профиля - увидеть технологию и её место в современном мире, понять, насколько это большой сложный момент, и насколько это большая сложная история. Мы начали с того, чтобы понять все о кодах и сигналах, об ошибках, о наличии шумов в физических каналах связи, которые от нас, пользователей, скрыты.

Команда разработчиков профилей - радиофизики, кандидаты физико-математических наук. Команду профиля школьного трека составляют ученые и инженеры Института Солнечно-земной физики Сибирского отделения отделения Российской академии наук, а студенческого - Сколтех. Профиль создавался и развивался вместе с этими научными институтами. В 2020 финал студенческого профиля будет проведен на площадке Сколтеха, а финал школьного пройдет на площадке МТУСИ. Это большая история, которая имеет для нас высокую ценность. Мы разработали для проведения профиля лабораторию и стенды, которые кажутся обманчиво очень простыми. Внешне они выглядят как какие-то ящики, на которых крутятся какие-то шестеренки, ездит какой-то блочок, а другой за ним следит. Но, чтобы сделать что-то обманчиво простое, нужно очень много поработать. Как правило то, что выглядит очень просто, например, поворот замка в ключе зажигания автомобиля, это движение, которое занимает секунду, но те, кто знает, как устроен автомобиль, могут посчитать количество систем, которые приводятся в движение поворотом ключа. Мы не настолько крутые, чтобы сделать штуку столь сложную и массовую, как автомобиль, но показать мы можем воочию, что бывает уровень, фаза и амплитуда сигнала. Мы можем показать, что бывает код, которой циклично повторяется, например, и нет возможности понять, где у него начало, а где конец, если просто глазами смотреть. Мы можем показать, что эти уровни сигналов надо перевести в нолики и единички, в этих ноликах и единичках, конечно же можно ошибиться при переводе. Всё это вместе взятое - очень полезно, чтобы представлять, что у технологии есть ограничения.

Для быстрорастущих технологий понимание ограничений - это вообще сверх важная вещь. Когда в шестидесятых по всему миру начал победное шествие фастфуд, то казалось, что у технологии производства пластиковой тары нет никаких ограничений, и только через 30 лет выяснилось, что есть чудовищные экологические ограничения. Это очень важно - не забыть про то, что у любой технологии ограничение, что у Земли ограниченное количество гафния, который нужен, чтобы делать процессоры, что радиочастотный спектр не бесконечный, что протоколы связи требуют определенных частот, и для этого нужно ещё и разрешение (государственное регулирование), что мощность сигналов тоже ограничена, что есть радиосвязь, и с ней тоже много-много возникает вопросов. Это вторая задача профиля - увидеть эти ограничения, почувствовать их, пощупать и понять, что нельзя так просто спроектировать технологию, потому что у неё есть ограничения.

Профиль помогает понять, что скачок с 3G в 4G, а за тем в 5G - тоже не просто так происходит. Когда мы прыгаем из 4G в 5G, мы говорим: "Ну наконец-то у нас плотность данных достаточная, чтобы беспилотные автомобили могли обмениваться друг с другом" - вот для чего нужен 5G. Стриминговые сервисы на 4G вполне себе работают, а вот для автомобиля уже не хватает. Опять же на 5G стриминговые сервисы будут работать еще лучше, так что мы сможем смотреть любимый стрим из любой точки. Дальше возникают другие ситуации: сколько надо наземных станций; как соотносятся наземные станции и спутниковый интернет; а если у них разные швы в каналах, тогда для разных швов по-хорошему надо по-разному кодировать, возникают разная избыточность кода, разное восстановление кода, разные переподачи сигнала; а если из многих позиций подают, потому что наземные станции стационарные, а космические станции летают; а плотность космических станций и алгоритмы управления ими; а низкоорбитальные спутники, которые запущены, и там появляется интернет, где раньше не было никакой инфраструктуры. Например, в одном из самых труднодоступных мест в мире, а именно на реке Лена, которая по труднодоступности, пожалуй, Сахару превзойдет, и раз в 10-15 по количеству туристов оно еще более труднодоступное место, потому что Российский Север - это невероятно труднодоступное место. Так вот, если в этом труднодоступном месте возникает спутниковый интернет, там возникает совершенно другая ситуация: экономическая, техническая, другие возможности, другие решения, что тоже надо суметь запроектировать. А если поставить задачу: как должна быть организована спутниковая связь в поясе астероидов? Или, как сделать технологии беспроводной связи в поясе астероидов так, чтобы они были еще и экономически рентабельны, тогда мы как человечество придем к тому, что начнем пояс астероидов вокруг Сатурна осваивать. И выяснится, что когда Циолковский писал свои формулы и представлял свои проекты, не было подходящего реактивного двигателя, подходящего топлива и окислителей. Во многом в технологиях связи есть как насущные супер интересные, так и принципиально новые, которые уже пора разрабатывать. А ещё есть множество принципов, которые связаны с передачей данных, и поэтому, когда мы даём школьникам задачи на каналы, на зашумление, на снижение, то мы с одной стороны задействуем стандартную программу: как посмотреть на ArUco-маркеры (визуальный маркер), как осуществить перерегулирование слежения, а с другой стороны не стандартную: как сделать так, чтобы за этой штукой, которая, бегая по очень сложной траектории, к тому же не совсем стабильна, по-прежнему можно было с высокой точностью смотреть. Как можно написать именно тот код, который именно для этих помех будет оптимальным? Как работать с сигналами разной скорости? Как передавать большие файлы по узким каналам (очень реальная ситуация)? Как вообще работать с каналами, которые разные? Например, для умной сковородки канал один, для умного холодильника - другой. Сковородке нужно просто пискнуть: "У меня все готово! Сейчас загоримся!", а холодильник может больше информации передавать, а именно вашему телефону - радикально больше. Умному зеркалу, в которое вы смотритесь, говорит: "Ты потолстел, товарищ", нужно передать третье количество информации. Все эти умные вещи, они должны в одном или разных протоколах жить? Этот протокол должен быть открытый или закрытый? Ни один из этих вопросов невозможно обсуждать, если нет понимания ограничения технологий. Ни один из этих вопросов нельзя обсуждать, если непонятно, как это устроено. Это те соображения, которые лежали в основе разработки профиля.

Можно посмотреть на видео с финала Олимпиады КД НТИ по профилю "Технологии беспроводной связи", посмотреть на то, как выглядят стенды, посмотреть на задачи прошлых лет, на задачи отборочных этапов, но если хочется понять, в чём основная добавленная ценность такой лаборатории и деятельности вокруг этой лаборатории, нужно ответить себе на важный вопрос: какие проблемы человечества мы решаем? Если вы формировались в семидесятые-восьмидесятые годы и были, например, радиолюбителем, также ответьте себе на вопрос: "Что бы я как радиолюбитель сегодня считал самым интересным?" Я сегодня посчитал бы самым интересным работу в системе спутниковой связи, которая нужна для колонизации спутников Сатурна или Юпитера. Вот это для меня сейчас было бы, наверное, самой интересной задачей из тех, которые доступны, в условно обозримом будущем. А другая задача для кого-то может быть наоборот: "Как должна выглядеть система связи, которая всю Африку подключит к интернету?" Это же очень серьёзно изменит всю социальную ситуацию в Африке! Чтобы для школьника это не было фантазией, надо это пощупать, попробовать, увидеть варианты, надо прототипировать, надо написать протоколы, посмотреть, как оно работает. Школьник должен понимать, может или не может он с этими задачами справиться, как управлять всем процессом и как над этим работать в команде.

Мы сделали профиль именно про это. Мы сделали профиль, который по сути является образовательной программой, которая затрагивает с одной стороны серьезную радиофизику, с другой стороны она затрагивает даже 3D прототипирование, с третьей стороны она серьёзно устремлена в математику, с четвертой стороны она довольно жесткая по программированию. Именно на этом стыке научного и инженерного она учит. Инженерного, конечно, больше, но там есть стык научного и инженерного и это, с нашей точки зрения принципиально и очень интересно.

Профиль - это еще и история про то, как можно по-другому спровоцировать у школьников интерес к математике, программированию, как можно по-другому спровоцировать интерес к радиофизике у студентов. Как можно протянуть это фундаментальное основание в полуигровой форме без потери строгости и без потери смысла. Как можно дать множество открытых функциональных задач, а не тех, когда, например, ученик приходит к преподавателю и говорит: "Ну, что я буду решать, если вы знаете ответ?", а когда он приходит и говорит: "Ааа, вы тоже может быть не знаете ответ?". И вот это самое главное, когда он понимает, что перед ним стоит задача, которую и преподавателю тоже придется решать, когда он может улучшить алгоритм, который является контрольным. Это ситуация, в которой можно поставить за решение задачи 101% или даже 110%. Это потрясающе - поставить 110% за задачу по-честному, это классно! Потому что у нас есть базовый алгоритм, который будет решать задачу, но он не обязан решить её "total!. Это дает новую ценность.

Сегодня я хотел просто рассказать о профиле, о базовой идее, с которой можно работать, и в какое пространство можно перейти, осуществив такую работу. Естественно, все это дает понимание о том, как устроены технологии, как устроена техносфера, понимание ограничений, и возможность немного помечтать, как будет развиваться самое начало инфраструктуры человечества по-настоящему космической эры.