— Коллеги, расскажите, пожалуйста, о вашей работе.

Михаил Попов. Я старший преподаватель Института микроприборов и систем управления МИЭТ, читаю курс «Архитектура процессорных систем», на котором рассказываю студентам о том, как устроены компьютеры в широком смысле и как создают микропроцессоры с использованием программируемых логических интегральных схем (ПЛИС).

До 2020 года я занимался в МИЭТ разработкой микроэлектронных устройств, которые нельзя купить в магазине, а сейчас я работаю в Дизайн Центре «КМ211». В нашей компании разрабатывают процессоры с собственной цифровой архитектурой, например, для сим-карт, которые сейчас производят миллионными тиражами.

Александр Силантьев. Я закончил МИЭТ в 2014 году и теперь являюсь в нем начальником Группы разработки цифровых схем и решений. Я занимаюсь проектированием цифровой части микрочипов, то есть цифровым дизайном. Чипы могут представлять собой как встраиваемые системы, так и специализированные процессоры.

По совместительству я старший преподаватель Института микроприборов и систем управления в МИЭТ.

— Как вы пришли к теме электроники и что находите в ней захватывающего?

Александр Силантьев. В школе я мечтал стать врачом, но в какой-то момент меня захватило программирование, особенно электроники. Поэтому я поступил в Московский институт электронной техники, название которого говорит само за себя. В процессе учебы я понял, что мне интереснее не делать конечные устройства, такие как фитнес-браслеты или умные часы, а проектировать чипы, которые в этих устройствах стоят. Я захотел стать архитектором чипов и преуспел.

Михаил Попов. А я с детства хотел заниматься чем-то связанным с электроникой. Сперва получил среднее специальное образование по направлению «Автоматизированные системы управления и обработки информации». Грубо говоря, стал программистом, и мне это нравилось, но нужно было уточнить детали.

Потом закончил бакалавриат по направлению «Комплексная защита объектов информатизации», но информационная безопасность оказалось не совсем тем. Наконец, я стал магистром направления «Информатика и вычислительная техника» и понял, что создавать цифровые устройства — то, что мне нужно.

Само программирование выглядит как магия: ты словами говоришь технике, что она должна сделать, и она это делает. А потом, когда ты начинаешь разбираться, как это устроено, оказывается, что все очень логично. Понять методы разработок компьютеров было все равно что взломать волшебство. Удивительное чувство, когда телефон становится для тебя не чудо-коробочкой, а понятно устроенной техникой. Создатель электроники видит ее на другом уровне, самом глубинном.

— Вам можно позавидовать. Какие научные и технологические проблемы решаются в сфере электроники? В чем специфика вашей работы?

Михаил Попов. Наша задача — создание программируемых устройств, то есть устройств, которым можно при помощи программы объяснить, что они должны делать. А сама программа — это просто последовательность действий, которые устройству нужно выполнить.

Везде, где я работал, суть сводилась к тому, чтобы получить некоторое эффективное решение для создания программируемых устройств. Например, более быстрый процессор или устройство, которое потребляет меньше энергии или стоит заметно дешевле.

— То есть главная технологическая проблема электроники сейчас — оптимизация, а не изобретение нового?

Михаил Попов. Да, потому что сейчас весь мир переживает золотой век процессорных архитектур. До 2007 года компьютеры развивались по некоторому классическому пути. Хотелось, чтобы они работали быстро и выполняли новые задачи. А в 2007 году появился IPhone и другие смартфоны, и оказалось, что производительность — это не единственная задача, которую нужно решить.

Потом появились нейронные сети, облачные технологии, интернет вещей, и курс развития снова изменился. Сейчас требуется создавать колоссальное количество специализированных решений для разных задач. Например, Google создает свои нейропроцессоры для того, чтобы их дата-центры работали быстрее. Появляется много нового, и МИЭТ не отстает, в нем работают над созданием собственного процессора.

Александр Силантьев. Сейчас нельзя представить ни одну область деятельности без электроники, поэтому везде нужны инженеры. Вместе с коллегами в МИЭТ мы действительно изобретаем устройства. Например, недавно закончили радар для беспилотных автомобилей, который помогает во время движения машины обнаруживать препятствия и пешеходов, оценить скорость движущихся объектов. Сделанный мной блок для этой системы отвечает за обработку цифрового сигнала и выдачу информации.

— Можете рассказать побольше об устройствах, которые делают в МИЭТ?

Александр Силантьев. Мы сейчас редко делаем конечные продукты. Обычно результат нашей работы — это их составные части, а наша команда — часть большого коллектива.

Мы много занимаемся интернетом вещей. Его концепция состоит в том, что люди окружают себя устройствами с датчиками, следящими, например, за микроклиматом помещений. Можно удаленно регулировать эти устройства, например, двигать створки, подающие воздух в помещение. Большинство таких устройств строятся на микроконтроллерах с беспроводным каналом. При этом микроконтроллер должен потреблять мало энергии, чтобы батарейка работала лет 10, а не полгода. Так как информация с датчиков устройства передается по беспроводному каналу, она обязательно должна шифроваться, причем в соответствии с отечественными ГОСТами.

И вот наша команда сейчас проектирует микроконтроллер, подходящий под эти условия: с шифрованием, встроенным беспроводным каналом и потреблляющий мало энергии. Наши партнеры поставят этот чип в свое устройство для интернета вещей.

— А что собой представляет собственный процессор МИЭТ, о котором упомянул Михаил?

Михаил Попов. Это высокопроизводительный процессор с архитектурой RISC-V, который планируют сделать к 2025 году. Его разработкой занимается отдел Александра.

Архитектура RISC-V просто потрясающая. Она полностью открыта, любой человек может пользоваться ей бесплатно. Вокруг нее собралось большое комьюнити, создавшее за 10 лет множество бесплатных инструментов для работы с ней. В отделе МИЭТ, занимающегося RISC-V, уже «испекли» настоящий кристалл, то есть электронную схему, выполняющую функцию целого устройства.

Александр Силантьев. Когда наши студенты поступают, они думают, что кристалл — это что-то вроде рубина или алмаза. Но если вы откроете любое устройство, то увидите вместо драгоценных камней множество микросхем. Они и называются в отрасли микроэлектроники кристаллами.

Дело в том, что на фабрике выращивают большие кремниевые цилиндры, полупроводниковые кристаллы, которые потом разрезают на тонкие пластины. Их в свою очередь, делят на маленькие прямоугольники, которые вставляются в пластиковый корпус и монтируются на плату, например, в смартфоне.

Используя такие кристаллы, мы в академических и немного индустриальных целях пытаемся создать ядро процессора с архитектурой RISC-V. Оно не предназначено для ноутбуков, а будет вставляться в небольшие носимые устройства системы интернета вещей.

Наша система будет не просто записывать голос человека и пересылать в облако для распознания, а самостоятельно распознавать несколько ключевых слов в команде и передавать их в устройство. Это сократит энергопотребление и повысит безопасность, потому что голос не будет транслироваться дальше. Кроме того, это повысит проводимую способность беспроводного канала, потому что если множество устройств шлют по нему информацию одновременно, он плохо работает. Это можно увидеть в многоквартирном доме, где множество роутеров одновременно работают медленно.

— Невероятно. Кстати, а какие еще есть проекты на вашем направлении. Например, у ваших коллег?

Михаил Попов. Недавно наши коллеги занимались разработкой болюсов для коров — таких таблеток, начиненных электроникой. Корова болюс глотает, а он оценивает биологические процессы, происходящие в ее желудке, и сообщает об этом через радиоканал на другое устройство. Коровы гуляют по полю и питаются, а оператор видит, что у них при этом нормальный обмен веществ, они здоровы. Это устройство для подъема сельского хозяйства абсолютно безвредно для коров, которые вряд ли заметили, как съели что-то лишнее. Сила излучения болюса меньше, чем у телефона. То есть это устройство безопаснее, чем телефон, а телефон это достаточно безопасно.

Александр Силантьев. Еще для сельского хозяйства в МИЭТ разрабатывается радар, который может быть поставлен на беспилотник или спутник. С его помощью можно контролировать степень вегетации почвы, то есть ее подготовленность к росту растений, зависящую от влажности, температуры и других факторов.

— Как бы вы охарактеризовали миссию Института микроприборов и систем управления МИЭТ? Какой образ будущего там желают достичь?

Михаил Попов. Наша миссия очень понятная. Мы учим студентов создавать электронную аппаратуру любой сложности от идеи до серийного образца. Но «электроника» — достаточно широкое понятие. Мы делаем акцент на ПЛИС. Это микросхемы, не имеющие заданной на этапе производства конфигурации. Они как цифровой пластилин, из которого можно слепить все что угодно: процессор, контроллер интерфейса, управляющее устройство. Мы хотим научить наших студентов применять ПЛИС в разных сферах деятельности, от производства игрушек до ракетостроения.

— С какими сложностями вы сталкиваетесь при этом в своей деятельности?

Михаил Попов. Думаю, что конкуренция с мировым рынком — это главная сложность. Необходимо придумывать оригинальные решения, чтобы создать конкурентоспособные продукты. В этой эстафете Россия несколько отстала, и необходима смекалка, чтобы это исправить.

Александр Силантьев. Пока наша индустрия небольшая и растет, но ей уже требуется давать клиентам необычные и более хорошие продукты. Здесь необходима помощь государства. Ведь России нужно конкурировать с Китаем, США и Европой, которые уже вложили в национальный сегмент отрасли большие средства. Мы молодая индустрия, которую надо холить, лелеять и развивать.

Есть и проблема нехватки кадров. Конечно, после 2010 года микроэлектроника в России начала возрождаться, но доля ее разработчиков среди людей, занимающихся в России электроникой в целом, пока очень мала.

— А какими должны быть эти кадры? Что характеризует людей в команде Института микроприборов и систем управления?

Михаил Попов. Наши коллеги должны быть умными, начитанными и разносторонними людьми, какими и являются. А принимать к себе мы хотели бы людей заряженных, имеющих цель. Как говорят, плох тот солдат, который не мечтает стать генералом. Это особо касается кадров, занимающихся высокотехнологичными разработками. Индустрия быстро развивается, появляются новые технологии. Как и в медицине, здесь всегда нужно следить за последними разработками и быть «на острие».

— Александр, а что можно сказать о вашей Группе разработки цифровых схем и решений внутри института?

Александр Силантьев. Наша команда небольшая, в ней сейчас 8 человек. Мы будем рады тем, у кого математический склад ума и есть опыт решения олимпиадных задач. Они готовят человека к работе, не имеющей готового алгоритма действий, который привел бы к гарантированному результату.

Большинство наших ребят также интересовались в школе программированием и электроникой. Это большой плюс, потому что такие ученики осознают, зачем они пришли в вуз и кем хотят стать.

— На какие факультеты нужно поступить абитуриентам, чтобы учиться у вас?

Михаил Попов. Я читаю курс двум потокам. Студенты направления «Информатика и вычислительная техника» глубинно изучают архитектуру процессорных систем, а направления «Прикладная математика» и «Программная инженерия» проходят сокращенный курс. Александр преподает там же, где и я.

— А где потом работают выпускники этих направлений?

Михаил Попов. В первую очередь в компании «Байкал Электроникс», в которой делают отечественные процессоры. Еще в «Яндексе», «Сбербанк-Технологиях», «Роскосмосе» и различных дизайн-центрах, например, КМ-211, где работаю я. Кто-то делает встраиваемую в ракеты аппаратуру, а кто-то процессоры для ноутбуков, и все это электронная техника.

Александр Силантьев. Также наши выпускники работают в научно-производственном центре «Элвис», компаниях «МЦСТ» и Syntacore, являющейся дочерней компанией группы YADRO. Там любят наших выпускников и соревнуются за них.

— Названные компании можно назвать вашими партнерами?

Александр Силантьев. Многие из них — образовательные партнеры МИЭТ. Они проводят факультативы и берут студентов на практику, чтобы в будущем получить более мотивированных и подготовленных сотрудников. Хотя русская микроэлектроника развивается в Москве, Санкт-Петербурге, Воронеже, Томске и отчасти в Новосибирске, большая часть таких компаний либо имеет офис в Зеленограде, либо целиком находятся там, как и МИЭТ.

С другими компаниями у нас есть промышленное сотрудничество, например, с «Роскосмосом» и Государственным космическим научно-производственным центром. им. М.В. Хруничева.

— Можете привести примеры совместных проектов?

Александр Силантьев. С компанией «Элвис» мы занимаемся доверенной электроникой. Представьте, у вас есть беспилотный комбайн, который работает на спроектированной в США электронике или ПО. На сколько можно быть уверенным, что этот комбайн не выедет на трассу и не столкнется с автомобилем по команде в заложенной уязвимости? Или, например, нужно не допустить, чтобы какой-нибудь хакер отключил все светофоры в Москве. Есть отрасли, в которых важно использовать продукты, спроектированные внутри страны. Поэтому компания «Росатом» попросила нас и «Элвис» сделать экологический мониторинг с микроядерной доверенной операционной системой Лаборатории Касперского.

Есть у МИЭТ исследовательские проекты с компанией «КАМАЗ». Если дальнобойщик, ведущий фуру, уснет, произойдет авария. Поэтому законодательно закреплено, что большегрузный транспорт должен быть оснащен системой мониторинга состояния водителя, которая может остановить машину или дать звуковой сигнал. Мы делаем систему, которая будет следить за состоянием водителя по частоте дыхания и пульсу. Она удобна тем, что не нужно время от времени смотреть в камеру или надевать на себя датчики. Система запустится автоматически, как только человек сядет за руль.

Также мы разработали устройство мониторинга толщины льда. Когда в Сибири приходит зима, то движение до нефтяных месторождений происходит через реки по ледовым трассам. Наша система следит за тем, чтобы лед перед камазом был достаточной прочности, и машина не провалилась.

— Что бы вы порекомендовали будущим абитуриентам, которые заинтересовались микроэлектроникой и хотят заниматься ей?

Михаил Попов. Обратить внимание на математику. Приведу пример из книги Джордана Элленберга «Как не ошибаться. Сила автоматического мышления». Студентка спрашивает у профессора, зачем ей выполнять большие домашние задания и считать неопределенные интегралы. На что профессор ей отвечает, что она будет этим заниматься в будущем. Другой профессор услышал этот диалог и подумал: «Ну зачем он ей говорит неправду? Не будет она эти интегралы считать, для этого есть уже множество инструментов. Не для того домашние задания даются». И затем объяснил свою позицию, с которой я полностью согласен. Он рассказал о футболистах, которые перед тем, как выйти на поле, подтягиваются и отжимаются. Но странно было бы спросить у кого-нибудь из них них: «А ты что, будешь подтягиваться на поле?» Конечно, нет. Но без этого спортсмен не примет форму, которая бы позволила ему профессионально играть в футбол. Тут то же самое. Математика учит думать.

Связанные с ней предметы — информатика и физика — тоже важны, потому что помогают натянуть абстрактную математику на реальность. Так что этим трем дисциплинам школьник должен уделить особое внимание, прежде чем заняться нашей специальностью.

Александр Силантьев. Я бы отметил, что для правильного склада мышления особенно важна физика. Это база, которая будет студентов всю жизнь кормить, чем бы потом они ни занимались. Но, конечно, проще учиться тем, кто занимался программированием, ходил в кружки по робототехнике или электронике. Таких сейчас огромное множество в школах и кванториумах. Национальная технологическая олимпиада по подходящим профилям тоже будет в плюс, она дает льготы к поступлению.

Следующий шаг — поступить в профильный вуз. Уникальность подготовки на нашем направлении такая, что мы каждому помогаем найти практику: даем ребятам направления в компании-партнеры, берем в научные группы МИЭТ. На 4 курсе у всех наших студентов есть стажировка или работа, а к моменту выпуска написана дипломная работа про собственный опыт в индустрии. Они уже мало-мальски начинающие специалисты после бакалавриата, а после магистратуры — востребованные, за ними идет охота.

— Это, должно быть, весьма привлекательно для выпускников. А какие книги и мероприятия вы могли бы порекомендовать заинтересовавшимся?

Михаил Попов. В первую очередь книгу «Цифровая схемотехника и архитектура компьютера» Сары и Дэвида Харрис. Они не родственники, их одинаковые фамилии — совпадение. Это супер-классная книга, написанная очень доступным языком. В ней при помощи доходчивых примеров рассказывается, как работает компьютер. Мне кажется, уже класса с 7 она вполне подъемна.

Есть еще книга «Цифровой синтез. Практический курс» замечательного Юрия Панчула [прим. ред.: под редакцией Александра Романова]. Он живет и работает в США, куда уехал в 1991 году и не возвращался до 2011, но переживает, что на его родине плохо развивается цифровой дизайн, и сейчас активно занимается его популяризацией.

С подачи Юрия Панчула недавно был запущен проект, который называется «Сколковская школа синтеза цифровых схем». Она каждый год проходит как в онлайн-режиме, так и очно в Инновационном центре «Сколково». На занятия может абсолютно бесплатно прийти любой человек. Я искренне не понимаю, почему там так мало людей. Сотни просмотров и десятки пришедших — это недостаточно для такого потрясающего проекта. Я думал, там двери снесет, когда люди будут бежать к началу первых занятий. Рекомендую заглянуть туда и школьникам, и студентам, которым интересна электроника.

Александр Силантьев. В «Сколковской школе цифрового дизайна» я провожу часть занятий. Этот проект — коллаборация преподавателей университетов и работников компаний, которые вместе пытаются улучшать образование в сфере микроэлектроники в России. Занятия школы проводятся по субботам, есть трансляция на YouTube. Для школьников это хороший шанс пообщаться с преподавателями и с разработчиками микроустройств, профориентироваться.

Михаил Попов. В МИЭТе, конечно же, тоже проходят мероприятия. Правда, с 2020 года они стали нерегулярны. Есть онлайн-олимпиада «РИТМ МИЭТ», на которой школьники демонстрируют свои проекты. Ее победители получают дополнительные баллы ЕГЭ, но важнее, что преподаватели обращают внимание на работы ребят. Например, в прошлом году на олимпиаду пришел замечательный парнишка, который делал масочки со светодиодами и устройства, которые по хлопку что-нибудь открывают. Когда наш преподавательский состав увидел его проекты, мы загорелись идеей учить его и были очень рады, когда он к нам пришел.

Еще при МИЭТ есть детский технопарк «СМАРТ-ПАРК», где школьники делают свои проекты в виде электронных устройств.

— А есть ли у вас материалы в открытых источниках, которые дополнят интервью и расширят картину для будущих абитуриентов?

Михаил Попов. У меня есть YouTube-канал, на который я выкладываю лекции, а у МИЭТ есть сайт для абитуриентов: http://abiturient.ru/.

— Спасибо за рекомендации. Хотели бы вы что-то пожелать абитуриентам?

Михаил Попов. Скажу то, что я считаю действительно важным. В некоторым смысле бич современной России — люди, которые занимаются не тем, что им нравится. Я хотел бы посоветовать и абитуриентам, и даже коллегам не изменять себе и делать то, что на самом деле хочется. Кто-то идет в нашу профессию за зарплатой. Да, в цифровом дизайне хорошо платят, потому что специалистов пока не хватает на мировом уровне. Но я вижу, что больших успехов в любой области добивается тот, кому нравится то, чем он занимается.

Александр Силантьев. Удовольствие от работы бесценно, поэтому тратить время на то, что вы не любите, это не лучший способ провести жизнь. Я желаю абитуриентам не только знать, чем хочется заниматься, но и целеустремленности и упорства. Не гонитесь за сиюминутным результатом. Карьера — это не быстрый процесс. Смотрите, что в выбранном направлении в тренде. Пусть в нашей стране станет много востребованных профессионалов в разных областях деятельности, которым нравится то, что они делают.