"Дорожная карта развития "сквозной" цифровой технологии "Компоненты робототехники и сенсорика" (утв. Минкомсвязью России)

ДОРОЖНАЯ КАРТА
РАЗВИТИЯ "СКВОЗНОЙ" ЦИФРОВОЙ ТЕХНОЛОГИИ
"КОМПОНЕНТЫ РОБОТОТЕХНИКИ И СЕНСОРИКА"

1. Преамбула, введение, общее описание
направления развития СЦТ

Дорожная карта (ДК) "сквозной" цифровой технологии (СЦТ) "Компоненты робототехники и сенсорика" является одним из основополагающих документов в реализации Федерального проекта "Цифровые технологии" Национальной программы "Цифровая экономика Российской Федерации". Документ включает в себя цели и ожидаемые результаты внедрения и распространения технологии, оценку влияния на социальный прогресс, экономическое развитие и технологическое лидерство страны к 2024 году, перечень барьеров развития и мероприятия по их устранению, ключевые проекты и стимулирующие мероприятия к реализации и другие комплексные мероприятия развития СЦТ.

При подготовке Дорожной карты проведен анализ перспективных технологий в области робототехники и сенсорики, изучены потребности ведущих отечественных компаний, сформирован приоритетный перечень субтехнологий, для которых определены начальное состояние и целевые показатели до 2024 г. Достижение целевых показателей развития субтехнологий обеспечивается комплексом мероприятий и инструментов финансовой поддержки компаний, участвующих в их реализации. Инструменты поддержки предоставляются через финансовые программы Институтов развития с учетом утвержденных бюджетов паспорта Федерального проекта "Цифровые технологии" на период с 2019 - 2021 гг. Дорожная карта предусматривает также дальнейшую актуализацию плана мероприятий ввиду возможных рыночных изменений и регулярный мониторинг достижения КПЭ.

Описание "сквозной" цифровой технологии

СЦТ "Компоненты робототехники и сенсорика" охватывает направления разработки автоматизированных технических систем и методов управления ими, разработки сенсорных систем и методов обработки сенсорной информации, взаимодействия технических систем между собой и с человеком. Робототехника и сенсорика основываются на методах механики, электроники, мехатроники и других науках. Роботы предназначены для замены человека при выполнении рутинных, грязных, опасных работ, а также там, где требуется высокая точность и повторяемость. Область применения и перспективы современной робототехники исключительно широки: роботы уже применяются в быту, в сфере обслуживании людей, в медицине, в сельском хозяйстве и многих других видах работ. Основой взаимодействия с людьми являются человеко-машинные интерфейсы, современные виды которых включают не только традиционное представление визуальной информации и привычные органы управления, но и перспективные интерфейсы на основе анализа электрической активности мозга и мышц, с обратными силомоментными связями. Современная сенсорика, в свою очередь, является комплексной цифровой технологией, включающей в себя не только методы измерения физических величин, но и методы обработки сенсорной информации.

ДК СЦТ "Компоненты робототехники и сенсорика" по программе "Цифровая экономика" включает в себя только часть технологий в области робототехники и сенсорики, с одной стороны попадающих под определение цифровых технологий, а с другой стороны не отнесенных к смежным областям, таким как "Новые производственные технологии" или "Искусственный интеллект". Реализация ДК будет способствовать формированию отечественного рынка робототехники и сенсорики, решению проблемы дефицита кадров для цифровой экономики, преодолению технологических, социальных и регуляторных барьеров.

Перечень субтехнологий

СЦТ "Компоненты робототехники и сенсорика" отличается большим разнообразием направлений, каждое из которых включает в себя многочисленные методы, аппаратные средства и программное обеспечение (ПО). Среди других возможных способов классификации, в ходе проведенных обсуждений с экспертным сообществом, было принято решение сгруппировать направления по их функциональным задачам и близости используемых методов. Таким образом, по результатам исследования экспертного мнения, анализа публикационной активности и патентного анализа в рамках СЦТ были выделены три субтехнологии, для которых определены технологические компоненты.

Таблица 1 - Перечень субтехнологий

Качественные критерии субтехнологий

Таблица 2 - Качественные критерии субтехнологий

Характеристика субтехнологий

Субтехнология 1 "Сенсоры и цифровые компоненты РТК для человеко-машинного взаимодействия" включает в себя весь спектр технологий, связанных со взаимодействием человека и робототехнической системы, за исключением методов и средств интеллектуального управления. В состав субтехнологии входят алгоритмы, цифровые компоненты и сенсорные системы для задач управления средствами ассистивной, коллаборативной, сервисной, когнитивной и социальной робототехники, включая задачи обеспечения безопасности при взаимодействии робота и человека, и человеко-машинные интерфейсы.

Субтехнология 2 "Технологии сенсорно-моторной координации и пространственного позиционирования" включает в себя методы управления робототехническими системами для обеспечения эффективного взаимодействия их с объектами окружающего мира. В рамках субтехнологии рассматриваются задачи разработки новых приводов различных типов, задачи динамического перемещения объектов, методы тактильного очувствления, методы динамического управления движением робототехнических систем, методы расчета и моделирования робототехнических систем на базе физических и теормеханических моделей, методы синтеза систем диагностирования и отказоустойчивого управления.

Субтехнология 3 "Сенсоры и обработка сенсорной информации" включает в себя технологии создания электронной компонентной базы сенсоров, сенсорных систем различного назначения, обеспечивающих получение информации об объектах, среди которых находится робот, для задач локализации, планирования движения и управления, а также методы обработки, включая методы восприятия и интерпретации сенсорной информации, методы обработки и комплексирования сенсорных данных, методы проектирования систем обработки сенсорной информации.

При формировании целевых показателей развития СЦТ была проведена оценка уровня готовности отечественных субтехнологий и сравнение ее мировыми показателями согласно ГОСТ Р 57194.1-2016.

Таблица 3 - Уровень готовности субтехнологий

При определении перспективных областей развития субтехнологий в рамках СЦТ "Компоненты робототехники и сенсорика" следует руководствоваться перечнем областей, сформированным в Таблице 4, но не ограничиваясь им.

Таблица 4 - Приоритетные отрасли применения СЦТ

Ключевые технические характеристики субтехнологий, приведенные в таблице 5, представляют собой технологические барьеры, преодоление которых значительно повлияет на уровень развития технологии. Ключевые характеристики предназначены для мониторинга развития технологии. Преодоление указанных барьеров позволит использовать разработанные технологии в большом количестве конечных продуктов. Даже частичное достижение обозначенных показателей позволит создавать конкурентоспособные решения, соответствующие или превосходящие мировой уровень.

Таблица 5 - Ключевые технические характеристики субтехнологий

Приоритизация субтехнологий

Каждая из выделенных субтехнологий включает в себя несколько самостоятельных направлений исследований, объединенных по схожести решаемых задач, хотя способы решения этих задач могут быть и различны. Субтехнологии сравнимы между собой по научной и технологической сложности и имеют близкие приоритеты. Для ранжирования субтехнологий между собой по приоритетам использовались следующие критерии:

- Имеющийся в стране научно-технический задел для развития субтехнологии;

- Оценка перспективы получения результатов, превосходящих мировой уровень.

Выделен следующий список приоритетных субтехнологий:

- Субтехнология "Сенсоры и цифровые компоненты РТК для человеко-машинного взаимодействия";

- Субтехнология "Технологии сенсорно-моторной координации и пространственного позиционирования";

- Субтехнология "Сенсоры и обработка сенсорной информации".

Эффекты от развития "сквозной" цифровой технологии

Последовательное развитие, внедрение и распространение СЦТ позволит вывести страну на качественно новый уровень и оказать заметное влияние на технологическое лидерство, экономическое развитие и социальный прогресс.

При достижении целевых показателей ожидаются следующие эффекты:

Таблица 6 - Эффекты от развития СЦТ

Основными рыночными драйверами развития СЦТ можно считать:

- постепенное снижение стоимости производства и комплектующих, что ведет к снижению порога входа в отрасль;

- снижение времени окупаемости роботов за счет оптимизации процессов проектирования робототехнических систем от компонентной базы (включая электронную компонентную базу) до систем в целом;

- увеличение роста рынка сервисной робототехники, с наибольшим распространением в потребительском сегменте, индустрии развлечений, медицине;

- стремительная роботизация азиатской экономики (по итогам 2018 года Китай и Япония лидируют по объемам поставки промышленных роботов);

- увеличение конкурентности на рынке робототехники;

- повсеместное распространение интернета, облегчающее сбор, распространение и анализ информации, поступающей в облачные сервисы для роботов.

Основные рыночные тенденции развития СЦТ:

- расширение перечня областей применения роботов и сенсорных средств;

- увеличение числа стартап-компаний в сфере робототехники и сенсорики;

- естественная убыль населения в развитых странах, что приводит к повышенному спросу на робототехнические решения;

- увеличение количества проектов, публикующих свой программный код в свободном доступе;

- снижение себестоимости сенсорных средств и систем обработки информации;

- повышение распространения экзоскелетов, активных средств для индивидуальной механотерапии и реабилитации, и восстановления утраченных локомоций.

Барьеры и риски развития СЦТ:

Стратегия развития СЦТ и создание перспективных российских решений на их базе сопровождается определенными барьерами и рисками, которые можно классифицировать по пяти категориям:

1) законодательные и административные барьеры:

отсутствие единой стратегии развития отрасли;

отсутствие законодательства, устанавливающего основы регулирования и государственной политики в сфере робототехники;

отсутствие административно-правового механизма координации полномочий органов государственной власти в связи с внедрением роботов в различные секторы экономики и др.;

2) технологические и инфраструктурные

а) барьеры:

низкая скорость разработки и внедрения готовых решений по сравнению с зарубежными аналогами;

излишняя фокусировка на производстве робототехники в области ВПК;

небольшой размер внутреннего рынка робототехники;

б) риски:

высокая технологическая конкуренция с западными производителями;

применение технологий для целей нарушения общественного порядка и безопасности;

3) экономические барьеры:

небольшой размер рынка робототехники в России;

нерентабельность промышленных роботов в России;

труднодоступны финансовые ресурсы (дорогие кредиты, сложность получения займов и налоговых льгот);

4) социальные

а) барьеры:

инертное мышление менеджеров;

боязнь высококвалифицированных специалистов участвовать в предпринимательской деятельности;

б) риски:

технологическое замещение профессий;

5) научные и кадровые барьеры и риски:

а) барьеры:

устаревшие программы вузов;

нехватка квалифицированных специалистов;

б) риски:

отток высококвалифицированных специалистов из страны.

Синергетические эффекты

Развитие направления робототехники и сенсорики в России тесно связано с развитием СЦТ "Новые производственные технологии" и СЦТ "Искусственный интеллект". В некоторых задачах робототехники применяются методы компьютерного зрения и интеллектуального принятия решений, развитие которых запланировано в дорожной карте СЦТ "Искусственный интеллект". Промышленное применение роботов и, в частности, вопросы взаимодействия промышленных роботов с технологическим процессом включены в дорожную карту СЦТ "Новые производственные технологии". В свою очередь, СЦТ "Новые производственные технологии" является потребителем методов и средств сенсорно-моторной координации и сенсорных систем, разрабатываемых в рамках СЦТ "Компоненты робототехники и сенсорика". Области применения технологий виртуальной и дополненной реальности расширяются за счет применения средств СЦТ "Виртуальная и дополненная реальность" для управления различными робототехническими системами, в то же время развитие технологий сенсорики имеет синергетические эффекты в части удовлетворения потребностей СЦТ "Виртуальная и дополненная реальность". Взаимосвязи между "сквозными" цифровыми технологиями дают синергетические эффекты в части экономии бюджетных средств, преодоления технологических, нормативно-правовых, социальных барьеров и ограничений. В то же время субтехнологии различных СТЦ строго разграничены, не допускают пересечений или двойного финансирования.

2. Текущее состояние и целевые показатели развития до 2021 и 2024 года

Целью развития технологии является получение новых, конкурентоспособных на мировом рынке, научных результатов и технологических решений. Показателем эффективности технологического решения является получение на его основе конкурентоспособного продукта, продающегося на отечественном или мировом рынке. На основе анализа перспективных отечественных разработок по областям применения было сформировано текущее состояние и запланированы целевые показатели на 2021 и 2024 годы по количеству робототехнических или сенсорных систем российского происхождения, внедренных на глобальном рынке. Технологическая ценность определяется также патентоспособностью разработанных решений. Поэтому среди целевых показателей предложены показатели количества российских и зарубежных патентов. Конкурентоспособность и ценность научных результатов характеризуется количеством публикаций в высокорейтинговых журналах и докладов на престижных научных конференциях. Запланирован соответствующий показатель публикационной активности.

Таблица 7 - Целевые показатели развития

--------------------------------

<1> В соответствии с методикой определения уровней готовности технологий согласно ГОСТ Р 58048-2017 "Трансфер технологий. Методические указания по оценке уровня зрелости технологий".

<2> Текущий показатель указан по предыдущему 2018 году.

<3> В субкатегориях Robotics, Automation and Control Theory, Mechanical Engineering, Human Computer Interaction, Signal Processing.

В результате реализации задач и мероприятий Дорожной карты планируется поэтапное увеличение числа внедрений на глобальном рынке робототехнических и сенсорных систем российского происхождения в пять раз с 16 в 2019 году до 80 или более в 2024 году. Планируется почти пятикратное увеличение ежегодного выпуска патентоспособных технических решений со 110 в 2018 году до 500 и более в 2024 году. При этом предполагается значительное увеличение качества получаемых решений, что скажется на их конкурентоспособности на мировом рынке. Так, в 2018 году только 6% технических решений (7 из 110) в области робототехники и сенсорики были доведены до получения международных патентов. В 2024 году этот показатель планируется увеличить до 10%. Планируется также пятикратное увеличение количества высокорейтинговых научных публикаций, в том числе за счет финансирования вне инструментов поддержки Федерального проекта "Цифровые технологии", таких как научные фонды РФФИ, РНФ и другие.

Реализация Дорожной карты в том числе будет способствовать достижению целевых показателей Федерального проекта "Цифровые технологии":

- увеличение затрат на развитие "сквозных" цифровых технологий;

- увеличение объема выручки проектов (по разработке наукоемких решений, по продвижению продуктов и услуг по заказу бизнеса) на основе внедрения "сквозных" цифровых технологий компаниями, получившими поддержку в рамках федерального проекта "Цифровые технологии".

3. Технологические задачи и предложения по их решению, ожидаемый результат применения мер, предлагаемые инструменты

Для достижения сформулированных целевых показателей развития разработан список технологических задач и мероприятий. Предлагаемые инициативы направлены на реализацию комплексных проектов, предполагающих получение качественно новых технологических результатов и реализацию потенциала технологических решений в виде продуктов для конечного потребителя, конкурентоспособных на глобальном рынке. Технологические задачи представлены в порядке их приоритетности на основе оценки критериев имеющегося в стране научно-технического задела для реализации технологической задачи и оценки перспектив получения результатов, превосходящих мировой уровень.

Таблица 8 - Направления, этапы и мероприятия по решению технологических задач для субтехнологий

--------------------------------

<*> Наивысший приоритет мер поддержки.

<**> Высокий приоритет мер поддержки.

<***> Средний приоритет мер поддержки.

4. Оценка требуемых ресурсов в привязке к инструментам поддержки (до 2024 г.)

Таблица 9 - Оценка требуемых ресурсов в привязке к инструментам поддержки (до 2024 г.), млрд руб.

--------------------------------

<*> Наивысший приоритет мер поддержки.

<**> Высокий приоритет мер поддержки.

<***> Средний приоритет мер поддержки.

При оценке ресурсов по бюджетному и внебюджетному финансированию учитывались бюджет паспорта Федерального проекта "Цифровые технологии" на период с 2019 - 2021 гг., программы постановлений Правительства Российской Федерации от 03.05.2019 N 554 "Об утверждении правил предоставления субсидии из Федерального бюджета", N 551 "О государственной поддержки ЛИЦ", N 550 "Субсидии на поддержку проектов по преобразованию отраслей экономики и социальной сферы на основе внедрения отечественных продуктов, сервисов и платформенных решений созданных на базе СЦТ", N 549 "О поддержке компаний-лидеров по разработке продуктов, сервисов и платформенных решений на базе СЦТ", N 555 "Субсидии в рамках поддержки проектов по преобразованию приоритетных отраслей экономики и социальной сферы на основе внедрения отечественных продуктов, сервисов и платформенных решений, созданных на базе СЦТ", от 30.04.2019 N 529 "Субсидии на поддержку проектов по преобразованию отраслей экономики и социальной сферы на основе внедрения отечественных продуктов, сервисов и платформенных решений созданных на базе СЦТ".

Возможный сценарий поддержки для малых предприятий включает в себя получения финансирования по линии грантовой поддержки проектов малых предприятий на этапе НИР, НИОКР и внедрения с последующим финансированием на этапе роста по линии получения кредитов или по линии поддержки региональных проектов.

Возможный сценарий поддержки для компаний-лидеров включает в себя получение финансирования по линии поддержки российских компаний-лидеров на всех этапах с возможностью получения дополнительного финансирования по линии поддержки проектов по масштабированию технологических решений высокой степени готовности в приоритетных отраслях экономики и социальной сферы начиная с этапа ОКР, по линии предоставления кредитов начиная с этапа внедрения, по линии поддержки региональных проектов - на этапе роста.

Возможный сценарий поддержки для ЛИЦ предполагает финансирование по линии поддержки программ деятельности ЛИЦ с этапа НИР до этапа внедрения включительно с последующей поддержкой на этапе роста по линии предоставления кредитов или по линии поддержки региональных проектов.

Сценарии поддержки могут отличаться для разных субтехнологий. Так, в субтехнологиях "Сенсоры и цифровые компоненты РТК для человеко-машинного взаимодействия" или "Технологии сенсорно-моторной координации и пространственного позиционирования" могут успешно развиваться относительно небольшие проекты, реализуемые малыми предприятиями с соответствующими инструментами поддержки. В то время, как для реализации субтехнологии "Сенсоры и обработка сенсорной информации" приоритет должны иметь крупные проекты, поддержка которых осуществляется в большей степени за счет финансирования компаний-лидеров и других инструментов поддержки крупных предприятий.

В соответствии с обозначенными приоритетами развития технологий наибольшую поддержку в размере 11,35 млрд руб. бюджетных средств при общем объеме финансирования 50,7 млрд руб. предполагается выделить для развития субтехнологии "Сенсоры и цифровые компоненты РТК для человеко-машинного взаимодействия". Для субтехнологии "Технологии сенсорно-моторной координации и пространственного позиционирования" предполагается поддержка в размере 8,775 млрд руб. бюджетных средств при общем объеме финансирования 36,55 млрд руб. Поддержка субтехнологии "Сенсоры и обработка сенсорной информации" предполагается в размере 8,7 млрд руб. бюджетных средств при общем объеме финансирования 45,4 млрд руб.

Приоритетность выделения денежных средств по инструментам поддержки для различных субтехнологий определяется следующим образом.

Грантовая поддержка малых предприятий: финансирование распределяется в соответствии с перспективами реализации небольших проектов в рамках субтехнологии. Относительно небольшие проекты, реализуемые малыми предприятиями, более востребованы при разработке конечных решений для задач человеко-машинного взаимодействия или сенсорно-моторной координации и менее актуальны для более крупных задач разработки сенсоров.

Поддержка программ деятельности ЛИЦ: финансирование распределяется равномерно. Равномерная поддержка ЛИЦ оправдана необходимостью гармоничного развития всех исследовательских направлений.

Поддержка отраслевых решений: финансирование распределяется в соответствии с перспективами внедрения отечественных продуктов по отраслям. Субтехнологии с более высоким уровнем готовности или наличием конкурентоспособных продуктов будут давать большее количество перспективных решений по отраслям.

Поддержка разработки и внедрения промышленных решений: финансирование распределяется в соответствии с перспективами внедрения отечественных продуктов при развитии субтехнологии. Большее количество перспективных решений по отраслям потребует большей поддержки при их масштабировании.

Поддержка региональных проектов: финансирование распределяется в соответствии с перспективами внедрения отечественных продуктов. Большее количество перспективных решений по отраслям потребует большей поддержки при их внедрении на уровне регионов.

Поддержка компаний-лидеров: финансирование распределяется в соответствии с потребностями вывода на рынок новых продуктов. Компании-лидерам будет предоставлена большая гибкость при реализации наиболее востребованных решений, ориентированных на более массовые рынки, связанные с человеко-машинным взаимодействием и сенсорикой.

Поддержка путем субсидирования процентной ставки по кредиту: финансирование распределяется в соответствии с потребностями вывода на рынок новых продуктов. При получении кредитной поддержки компании будут ориентироваться на более массовые рынки, связанные с человеко-машинным взаимодействием и сенсорикой.