Можно ли вернуть мамонтов к жизни?
Только представьте, как было бы здорово, если бы в руках человечества оказался надежный инструмент по возвращению в наш мир тех животных, которые когда-то вымерли: шерстистые мамонты, птицы додо, стеллеровы коровы, саблезубые тигры... Среди кандидатов на возвращение в списки ныне живущих видов мамонты – одни из первых претендентов, потому что найденные в вечной мерзлоте туши древних травоядных отлично сохранились. Но насколько это реально и зачем это нужно? Действительно ли современные технологии позволят нам вернуть на Землю любой вид живого существа из прошлого? Давайте разбираться, что же на сегодняшний день реально могут сделать ученые в этом направлении.
А зачем нам вообще возвращать исчезнувшие виды?
Противники этой идеи задаются вопросом: а насколько это вообще разумно – возвращать к жизни те виды, для которых в существующих экосистемах давно нет места, например, тех же шерстистых мамонтов, вымерших около 3600 лет назад? С тех пор изменились и климат, и ландшафты, и их кормовая база. И смогут ли они вообще выжить в дикой природе без помощи человека и насколько будут жизнеспособны в долгосрочной перспективе? Ну и главный аргумент скептиков: получить генетически чистого мамонта на данный момент невозможно, но о причинах этого чуть позже.
Тем временем и у сторонников возвращения мамонта есть свои аргументы, среди которых чаще всего упоминается:
- сохранение и восстановление биоразнообразия видов на планете;
- новый вектор для развития научных технологий;
- стабилизация климата: предполагается, что мамонты будут способствовать сохранению вечной мерзлоты в Арктике, расчищая заросли кустарников, стимулируя развитие на их месте травянистых тундровых сообществ, под которыми сильнее промерзает почва, а также уплотняя и разгребая снег зимой, что тоже приведет к более глубокому распространению мерзлых грунтов. Однако при этом не уточняется, какое количество животных необходимо получить и расселить по планете для реализации столь амбициозных планов.
А пока идут дебаты по поводу целесообразности таких проектов, коллективы наиболее оптимистично настроенных ученых ведут кропотливую работу по возрождению этого и других уникальных видов.
Как именно можно вернуть мамонта к жизни?
Сегодня ученые видят два наиболее вероятных сценария воскрешения шерстистого мамонта.
- Клонирование подходящей клетки мамонта, полученной из останков животного, которое будет проходить в несколько основных этапов:
- из яйцеклетки близкородственного вида – азиатского слона, удаляют ядро с родным генетическим материалом;
- на его место помещают ядро из соматической клетки мамонта;
- стимулируют начало деления ядра и дальнейший процесс развития эмбриона: для этого воздействуют на клетку электрическим током или химическими препаратами;
- пересаживают эмбрион суррогатной матери – азиатской слонихе, для вынашивания мамонтенка.
- Получение клетки для клонирования максимально приближенного к мамонту животного в лабораторных условиях. Этот путь тоже состоит из нескольких этапов:
- расшифровка генома мамонта;
- выделение фрагментов, отличающих его от близкородственного азиатского слона;
- редактирование генома азиатского слона и вставление в него фрагментов ДНК мамонта;
- создание клетки, внутри которой будет ядро с отредактированной ДНК гибридного животного с максимально возможными чертами мамонта;
- клонирование клетки, в ядре которой содержится отредактированная ДНК.
А теперь посмотрим, как эти способы работают в реальной жизни.
Клонирование ДНК шерстистого мамонта: в чем проблема?
Процедура клонирования млекопитающих позволяет получить генетически идентичный живой организм всего из одной клетки донора. Но клетка эта должна быть хорошего качества, то есть иметь жизнеспособное ядро с генетическим материалом. Получить таким способом, например, динозавров, вымерших более 60 миллионов лет назад, не получится: слишком много времени прошло с момента смерти «пациента», которого собираются клонировать, и материал ядер клеток уже разрушен. Но вот возвращение к жизни шерстистого мамонта, чьи останки гораздо моложе и пролежали все это время в самых лучших для сохранности условиях – в толще вечной мерзлоты, это уже более реальный сценарий. Увы, тут есть свои нюансы: идеально сохранившиеся жизнеспособные клетки, пригодные для клонирования мамонта, пока не найдены.
То, что палеонтологи с восторгом называют «прекрасно сохранившаяся туша мамонта», для генетиков является материалом, из которого можно с большим трудом заполучить лишь какую-то часть ДНК. Главным поставщиком генетического материала шерстистого мамонта в масштабах всей планеты была и остается российская Сибирь, с ее огромной площадью многолетних мерзлых грунтов. За пределами данного региона известен только один случай находки туши аналогичной сохранности – это мамонтенок Нун-Чо-Га возрастом 30 тысяч лет, найденный в Канаде на территории одного из золотых рудников Клондайка. А вот несколько примеров мамонтов с хорошей сохранностью мягких тканей, найденных в нашей стране.
- В 2010 году в Усть-Янском районе Якутии недалеко от моря Лаптевых обнаружили мамонтенка по имени Юка возрастом около 28 тысяч лет. Российские ученые совместно со специалистами из Японии получили биологически активные клетки шерстистого мамонта, ядра из которых были пересажены в яйцеклетки мышей, и даже были зафиксированы реакции, характерные для процесса деления клеток, но этого материала оказалось недостаточно для полноценного процесса клонирования из-за повреждения клеток.
- В 2013 году на острове Малый Ляховский в море Лаптевых была найдена туша взрослой особи мамонта возрастом около 43 тысяч лет. Ученых поразила отличная внешняя сохранность тканей и жидкая кровь насыщенного красного цвета, которая вытекла при повреждении останков. Были детально исследованы клетки крови, но найти живые клетки с ДНК не удалось.
- В 2018 году вблизи поселка Белая Гора в Республике Саха (Якутия) был найден мамонт по имени ЯкИнф возрастом 52 тысячи лет. На основе тканей этого мамонта международная команда ученых, в составе которой были и российские специалисты, обнаружила уникальные хромосомы с сохранившейся трехмерной структурой и выделила ген, отвечающий за шерстяной покров мамонта, о чем мы подробно рассказывали здесь.
- В 2024 год в термокарстовом провале Батагайка в Верхоянском районе Якутии был обнаружен мамонтенок Яна возрастом более 100 тысяч лет. Очень хорошо сохранились внутренние органы и даже содержимое желудка. Исследования еще идут, но предварительные данные говорят о том, что структура клеток сильно повреждена и они не пригодны для клонирования.
Как видим, даже в случае с самыми лучшими по меркам ученых материалами, речь не идет о наличии клеток с полностью сохранившейся ДНК, которые способны к делению и подходят для клонирования. С теми генетическими материалами, что обнаружены на данный момент, возможно только возрождение мамонта по второму сценарию: полное или частичное восстановление ДНК мамонта на основе найденных фрагментов.
Способ второй: фрагменты ДНК мамонта, азиатский слон и CRISPR/Cas9
Как все же получить ДНК шерстистого мамонта? Полный геном мамонта был впервые расшифрован еще в 2008 году группой ученых из России и США. Оказалось, что мамонты – это на 99,6 % азиатские слоны, и лишь на 0,4 % собственно мамонты. То есть эти два вида очень близкие родственники. Это значит, что от общего числа генов, которые кодируют внутреннее и внешнее строение организма и все процессы в нем специфических, чисто мамонтовских генов менее 0,5 %. Но как раз они и отвечают за то, чтобы это был тот самый мамонт с:
- густой шерстью;
- толстой прослойкой подкожного жира;
- длинными мощными бивнями;
- кровеносной системой, которая эффективно функционирует в холоде;
- пищеварительной системой, способной переваривать широкий ассортимент растительности: от травы и листьев до толстых веток и корней деревьев.
И если найти пригодную для клонирования клетку мамонта с жизнеспособным ядром не получилось, то ее можно создать, соединив уникальные фрагменты генома мамонта – те самые 0,4%, с генетическим материалом азиатского слона. И для этого планируют использовать систему CRISPR/Cas9.
Система CRISPR/Cas9 – это механизм, при помощи которого можно вырезать нужные фрагменты из последовательности ДНК и добавить в нее новые. Данный механизм не изобретение генетиков, а интересная система иммунной защиты, которую ученые позаимствовали у бактерий. Система функционирует следующим образом. Бактерия накапливает информацию об опасных для нее вирусах и хранит фрагменты вирусной ДНК в своем геноме в виде специфических CRISPR-последовательностей. А при встрече с этим самым вирусом, бактерия узнает его по сохраненному фрагменту и посылает к нему особый фермент под названием Cas9, который повреждает вирус, разрезая его, словно ножницы. Генетики назвали эту систему CRISPR/Cas9 и успешно применяют для целенаправленного изменения ДНК: например, в Великобритании ее уже использовали для лечения лейкемии, в США, Китае и России тестируют для возможного применения в лечении онкологических и генетических заболеваний, а недавно итальянские ученые при помощи этой технологии создали новый карликовый сорт риса, который можно будет культивировать в условиях Международной космической станции. При помощи этой системы и планируется получить из генома азиатского слона геном животного, максимально приближенного к шерстистому мамонту путем вырезания ненужных фрагментов ДНК и добавления тех самых 0,4%.
И наконец, клонирование. На этом этапе работы генетики выйдут на финишную прямую: когда ученые получат клетку с отредактированной ДНК мамонта или «почти мамонта», они планируют взять яйцеклетку азиатского слона, удалить из нее ядро с родным генетическим материалом и заменить его на ядро с отредактированной ДНК мамонта. Ну а далее яйцеклетку поместят в матку суррогатной матери – азиатской слонихи, которая будет вынашивать потомство на протяжении 22 месяцев.
Разумеется, на деле в этом плане, который мы описали только в самых общих чертах, много подводный камней, и никто не может гарантировать успех. Но научные работы идут и даже есть некоторые промежуточные результаты.
Проекты по воскрешению мамонтов
Оптимистичных заявлений о планах по клонированию мамонта достаточно много, расскажем лишь о тех проектах, участники которых предъявляют миру какие-то результаты.
- Российские ученые из Института цитологии и генетики СО РАН и Института общей генетики имени Н.И. Вавилова РАН совместно с сингапурским центром «Биополис» сообщали, что восстановили ДНК мамонта при помощи генетического материала азиатского слона и технологии редактирования CRISPR/Cas9.
Компания Colossal Biosciences из США, в состав научного консультативного совета которой входит знаменитый эволюционный биолог и палеогенетик Бет Шапиро, объявила о промежуточном успехе в проекте по клонированию мамонта – создании мыши с измененным геномом, в который были встроены фрагменты ДНК мамонта, отвечающие за шерстяной покров и специфическую жировую ткань, о чем подробнее можно почитать в нашем новостном материале.
А что будет, если мы все-таки его воскресим?
В случае успеха, под которым подразумевается появление на свет гибридного животного или даже небольшой популяции, состоящей из вида, максимально похожего на шерстистого мамонта, возникает вопрос о его дальнейшей судьбе. И вопрос первый: «Где они будут жить?»
В свое время мамонты обитали в основном на территории тундростепи, или мамонтовой степи: это была высокопродуктивная пастбищная экосистема на территории Евразии и Северной Америки, в которой нишу травоядных вместе с мамонтами занимали и другие представители плейстоценовой мегафауны – шерстистые носороги, большерогие олени, овцебыки. Сегодня в России существует очень интересный проект по возрождению этих ландшафтов – заказник под названием Плейстоценовый парк, который был организован на севере Якутии в 1996 году по инициативе ученого Сергея Афанасьевича Зимова. Здесь проходит эксперимент по восстановлению той самой высокопродуктивной экосистемы мамонтовой степи, правда, пока без мамонтов, но при участии крупных травоядных – бизонов, овцебыков, лосей, яков. И если мамонт будет когда-то воссоздан как вид, способный к жизни в дикой природе, то вероятнее всего, местом его обитания будет именно территория Плейстоценового парка.
С какими из вымерших видов еще работают ученые?
Помимо «мамонтовых», есть несколько других любопытных проектов, удачных и не очень, в которых фигурируют и другие биологические виды.
- Испанские ученые в 2003 году клонировали вымершего пиренейского горного козла. Генетический материал был взят у последней живой особи, сохранен и клонирован, но полученный детеныш не выжил после родов: у него обнаружили врожденные нарушения в легких, несовместимые с жизнью. Этот пример наглядно показывает, что даже при наличии подходящего живого донора никто не может гарантировать успех клонирования.
- Компания Colossal Biosciences из США объявила о воссоздании ужасных волков (лат. Aenocyon dirus), которые жили на американском континенте и вымерли около 9,5 тысяч лет назад. Мы писали об этих волчатах в нашем материале, где можно увидеть и снимки малышей. Правда, ряд специалистов не доверяет этим заявлениям и полагает, что с генетической точки зрения их нельзя назвать полноценными животными вида ужасный волк.
- Тот же американский стартап Colossal Biosciences в сотрудничестве с австралийскими учеными пытается возродить вымерших сумчатых животных тилацинов: в январе 2025 года сообщалось о промежуточном успехе – наполовину выращенном эмбрионе животного, полученного путем редактирования генома, о чем подробнее можно почитать здесь.
Хочется упомянуть и о российском проекте «Арктическая сирена» по восстановлению стеллеровой коровы – крупного морского млекопитающего, которого истребили во второй половине XVIII века. На данном этапе идет сбор генетического материала, фрагменты которого планируется совместить с ДНК дюгоня – ближайшего родственника стеллеровой коровы.
***
Итак, реально ли все же воскресить мамонта? Скорее всего, это и в самом деле возможно, особенно учитывая тот факт, что в слоях вечной мерзлоты скрыто еще много ценного палеонтологического материала шерстистого мамонта, и его обнаружение – вопрос времени. Да и прогресс в этом направлении не стоит на месте: то, что совсем недавно считалось фантастикой, сегодня стало технологиями, доступными многим научным коллективам. Поэтому не исключено, что в ближайшие годы или десятилетия мы увидим с вами не только живых мамонтов, но и стеллерову корову, и птицу додо, и тасманийского волка… А возможно, все же и динозавров?
Автор текста Ольга Фролова
Изображение на обложке: Ai-generated
Тайны шифров: как современная криптография помогает защищать...
На протяжении веков люди придумывали все более хитроумные способы шифрования — от древних «решеток» до современных цифровых кодов. В этой статье мы заглянем в увлекательный мир криптографии — науки о шифрах, — где математика становится главным оружием в борьбе за конфиденциальность.
Слово «криптография» происходит от двух древнегреческих слов: κρυπτός («криптос») — скрытый, тайный и γράφω («графо») — пишу. То есть дословно криптография означает «тайнопись», или «скрытное письмо», что отражает ее главную задачу — защищать информацию, делая ее недоступной для непосвященных.
Сегодня криптография занимает важное место не только в жизни дипломатов и военных, но и в быту практически каждого человека. Каждый из нас хотя бы раз в день сталкивается с шифрованием данных. Банковские транзакции, мессенджеры, цифровые подписи: день ото дня все большее количество информации требует защиты, способы которой становятся все изощреннее... Криптография была известна еще древним грекам. С тех пор она прошла огромный путь развития, многие идеи прошлых времен актуальны и сегодня.
Шифры древности: от восковых табличек до «пляшущих человечков»
Конечно же, история шифрования началась задолго до появления компьютеров, ведь со времен изобретения письменности, люди поверяли ей свои тайны. Еще в древней Спарте полководец Лисандр использовал хитроумный метод передачи секретных донесений — так называемый «шифр сциталь». Как это работало:
- брали деревянный цилиндр (жезл) строго определенного диаметра и наматывали на него узкую полоску пергамента по спирали;
- вдоль оси жезла писали сообщение: каждая буква оказывалась на новом витке;
- пергамент разматывали — теперь текст выглядел как набор бессвязных символов, ведь буквы исходного сообщения были «разбросаны» по всей ленте;
- прочитать послание мог только тот, у кого был жезл того же диаметра: при намотке буквы снова выстраивались в строку.
Этот метод напоминал аналоговый шифр перестановки — безопасность зависела от секретности параметров (диаметра жезла). Если враг перехватывал ленту, без «ключа» восстановить текст было почти невозможно.
Кстати говоря, «опробовать» на себе этот метод шифрования можно самостоятельно. Достаточно вооружиться карандашом и бумажной лентой.
Еще один знаменитый пример — «шифр Цезаря», применявшийся Юлием Цезарем. Каждая буква в сообщении заменялась на третью после нее в алфавите. Например, слово «РИМ» превращалось в «УЛП». Этот простой шифр замены позже стал основой для более сложных систем шифрования.
В XVI веке итальянский ученый Джероламо Кардано изобрел еще один способ сокрытия тайн. Он использовал бумажную решетку с вырезами, которую накладывали на текст. Буквы, видимые в прорезях, и составляли секретное послание. После прочтения решетку сдвигали — и открывался новый фрагмент сообщения. Кстати, такой способ шифрования можно увидеть в титрах знаменитого советского сериала «Приключения Шерлока Холмса и доктора Ватсона»: после наложения на заполненный буквами кадр шифровальной решетки в ней появляются имена создателей фильма, а после того как рамка исчезает, мы снова видим набор бессвязных букв.
Но криптография — это не только оружие императоров, шпионов и ученых. Она вдохновляла великих писателей, заставляя их создавать шедевры, полные загадок. Вспомните «Золотого жука» Эдгара По, где таинственный шифр ведет к несметным сокровищам, или «Пляшущих человечков» Артура Конан-Дойля — где забавные на первый взгляд символы скрывают мрачную тайну.
Отечественная криптография: от Посольского приказа до Министерства иностранных дел
На Руси первые профессиональные криптографы появились при Иване Грозном. Они работали в Посольском приказе, отвечавшем за внешнюю политику, и разрабатывали так называемые «азбуки», или «цифири» — простые шифры замены. Однако настоящий прорыв в криптографии произошел при Петре I. С 1700 года шифровальная служба стала профессиональной: создание шифров, шифрование и дешифрование велись в цифирном отделении Посольского приказа, а позднее — в Посольской канцелярии.
Типичными для того времени были все те же шифры простой замены: каждая буква алфавита заменялась новым знаком, буквой или сочетанием букв. Кроме того, использовались «пустышки» — незначащие символы, которые усложняли дешифровку.В XIX веке криптографическая деятельность сосредоточилась в Канцелярии Министерства иностранных дел. Одним из ярких успехов русских криптографов стало дешифрование переписки Наполеона, что сыграло ключевую роль в победе России в Отечественной войне 1812 года. Воспоминания современников сохранили для нас отрывок из диалога, состоявшегося после войны между императором Александром I и командующим одним из корпусов армии Наполеона маршалом Макдональдом. «Нам очень сильно помогло то, что мы всегда знали намерения вашего императора из его же собственных депеш <...>», - сказал маршалу русский император. И на фразу того: «Я считаю очень странным, что Вы смогли их прочесть. Кто-нибудь, наверное, выдал Вам ключ?» с достоинством возразил: «Отнюдь нет! Я даю Вам честное слово, что ничего подобного не имело места. Мы просто дешифровали их».
Шифровальные машины: как техника изменила искусство тайнописи?
Быстрые криптографические системы начали развиваться во время Первой и Второй мировых войн. Появление вычислительной техники ускорило развитие и совершенствование криптографических методов. Наиболее известной была немецкая шифровальная машина системы «Энигма». По некоторым оценкам, для вооружения армии было выпущено до 100 000 ее экземпляров. А первый математический аппарат для дешифрования «Энигмы» разработали выпускники Познаньского университета Мариан Раевский, Генрих Зыгальский и Ежи Розицкий. Позже их наработки легли в основу британской операции «Ультра», в ходе которой в Блетчли-парке (главном криптоцентре Англии) под руководством ученого-математика и криптографа Алана Тьюринга ежедневно расшифровывали тысячи немецких сообщений. Подробнее об этих событиях можно узнать из фильма «Энигма» (2001), основанного на истории взлома системы. Успешная дешифровка сообщений противника помогла англичанам предугадывать действия вермахта — от планов бомбардировок до перемещений подлодок.
Советские шифрмашины: железная стена криптографии
Немецкие шифровальные машины системы «Энигма» известны всему миру, но далеко не все знают, что в СССР создавали собственные шифровальные системы, о которых почти ничего не было известно даже союзникам. Первая попытка создать советский текстовый электромеханический шифратор была предпринята в 1923 г. В 1930-х годах под руководством Ивана Волоска создавались первые образцы советских шифрмашин. Устройства того времени реализовывали наложение случайной последовательности, так называемой гаммы, на открытое текстовое сообщение. Даже сейчас такой подход считается современным и в целом может обеспечивать стойкость шифрования. В-4, М-100 — одни из первых советских шифрмашин, реализующих шифры гаммирования. В 1938 г. началось их серийное производство. Общий вес комплекта М-100, состоявшего из семи упаковок, достигал 116 кг. Аккумуляторы для автономного питания электрической части машины весили 32 кг.
Существует легенда о том, что на одном из совещаний Гитлер воскликнул: «Эти проклятые русские шифровальные машины, мы никак не можем их расколоть!». После чего глава фашистской Германии инициировал настоящую охоту за советскими шифровальщиками. Гитлер лично обещал «Железный крест», поместье в Крыму и пожизненную пенсию» тому, кто захватит русскую шифровальную технику или возьмет в плен русского шифровальщика. Однако, несмотря на все усилия, немцам так и не удалось дешифровать сообщения, зашифрованные с помощью советской техники. Перед приходом врага офицеры спецсвязи на грани жизни и смерти уничтожали шифровальные документы, а советские шифровальщики даже под пытками не выдавали ни кодовых таблиц, ни особенностей использования шифровальной техники.
На машинную шифросвязь в годы войны легла основная нагрузка при передаче секретных телеграмм. Только в 8-м Управлении Красной Армии за период с 1941 по 1945 годы было обработано свыше 1,6 миллионов шифротелеграмм. И советская шифровальная служба ценой титанических усилий справлялась с этими объемами.
Кстати говоря, позднее появились более совершенные и компактные шифрмашины — К-37 («Кристалл»), М-101 («Изумруд») и другие. Наряду с шифрами гаммирования применялись и шифры многоалфавитной замены.
Криптография: вызовы компьютерной эпохи
С появлением компьютеров шифрование стало сложнее. Теперь вместо простых замен используются математические алгоритмы, основанные на огромных числах. В середине прошлого века шифрование использовали в основном армии и дипломаты, а к XXI веку оно стало необходимо каждому из-за широкого распространения интернет-банкинга и мессенджеров. И если раньше криптография служила только интересам государства, то с появлением интернета ее методы стали интересовать и частных лиц. Криптография широко используется всеми: и хакерами, и борцами за свободу информации, и простыми пользователями, желающими защитить свои данные в сети.
Криптография XX века прошла путь от механических шифровальных машин до цифровых алгоритмов, изменивших саму природу секретности. Если в середине столетия главным инструментом были сложные, но ограниченные устройства вроде «Энигмы», то к его концу криптография превратилась в науку, тесно связанную с математикой и компьютерными технологиями. Военные шифры уступили место гражданским стандартам, а вместо секретных разработок спецслужб появились открытые алгоритмы, проверяемые международным научным сообществом.
Ключевым переломом стало появление асимметричной криптографии в 1970-х, которая решила проблему обмена ключами — вечную головную боль прежних эпох. Если раньше отправитель и получатель должны были заранее договориться о секретном коде (что делало системы уязвимыми), теперь можно было свободно публиковать «открытые ключи», сохраняя расшифровку в тайне. Это открыло дорогу электронной коммерции и защищенной цифровой связи.Как же происходит шифрование информации в интернете? Давайте рассмотрим один из самых известных современных методов — RSA, названный по первым буквам фамилий его создателей: Рона Ривеста, Ади Шамира и Леонарда Адлемана.
Суть метода состоит в том, что:
- открытый ключ (известный всем) шифрует сообщение;
- закрытый ключ (известный только получателю) расшифровывает его.
Чтобы понять, как это работает на практике, попробуйте умножить два числа, например 17 × 23. Получится 391. А теперь представьте, что вам нужно проделать обратную операцию и разложить 391 на множители. Это уже сложнее, правда? А представьте, если числа будут в сотни раз больше! Именно на этом принципе и строится современная защита данных.
Коренное отличие сегодняшней криптографии от криптографии прошлого столетия — масштабы и скорость. О том, какие вызовы перед системами криптографии стоят сегодня, рассказывает Иван Чижов, к.ф.-м.н., доцент кафедры Информационной безопасности факультета ВМК МГУ им М.В. Ломоносова, заместитель руководителя лаборатории криптографии по научной работе «Криптонит»: «Самый большой вызов современным криптографическим системам — это возможное появление многокубитного квантового ускорителя, который позволяет решать задачу разложения чисел на множители и задачу дискретного логарифмирования. Сложность именно этих задач лежит в основе стойкости почти всех используемых на практике криптосистем с открытым ключом.
В 1994 году американский математик Дэвид Шор разработал эффективный квантовый алгоритм, способный решать эти задачи. Однако пока современная физика не смогла создать компьютер достаточной мощности, чтобы взламывать реальные системы. Но в настоящее время ученые сходятся во мнении, что такой ускоритель может появиться в ближайшие 10 лет».
Криптография в России XXI века
Важной вехой в развитии российской криптографии стал 2020 год: РЖД и Росатом запустили первую в стране квантовую линию связи между Москвой и Санкт-Петербургом. Суть технологии впечатляет: если злоумышленник попытается перехватить передаваемые фотоны, их квантовое состояние моментально изменится.
Еще активнее Россия стала развивать собственные технологии шифрования после 2022 года. Шифры «Кузнечик» и «Стрибог», сертифицированные ФСБ, теперь активно применяются в госструктурах и банковском секторе. 1 апреля 2024 года вступил в силу новый ГОСТ Р 71252–2024, регулирующий защищенный обмен данными в промышленных системах.
Заглядывают российские специалисты и в постквантовое будущее. Ученые МГУ и Сколтеха тестируют квантово-устойчивые алгоритмы, способные противостоять даже мощнейшим вычислительным системам будущего. А в Москве заработала первая в стране квантовая сеть связи с невероятной скоростью до 100 Тбит/с и абсолютной защитой от взлома. Проект, реализованный при поддержке «Ростеха», уже обслуживает государственные учреждения и IT-компании. К 2030 году планируется его масштабирование на другие регионы. При тестировании нейросети и ИИ помогают разработчикам находить уязвимости в алгоритмах шифрования. Однако есть и обратная сторона — киберпреступники тоже используют искусственный интеллект, делая атаки все более сложными и изощренными.
Как дальше будет развиваться криптография? Вот что думает по этому поводу Ивана Чижов: «Через 10 лет, скорее всего, все основные криптосистемы с открытым ключом будут заменены на так называемые постквантовые криптосистемы, для которых пока не существует эффективных квантовых алгоритмом взлома. В основе этих криптосистем лежат сложные задачи из теории целочисленных решеток и теории помехоустойчивых кодов. Такие системы сейчас активно разрабатываются и внедряются в существующие протоколы. Интересно, что Национальный институт стандартов и технологий США к 2030 году прямо запрещает использование криптографии, которая была бы уязвима к атакам в условиях наличия у нарушителя квантового ускорителя».
А вот как прогнозирует развитие отрасли Сергей Воробей, заместитель начальника отдела лицензирования и сертификации компании QRate, специализирущейся на квантовом шифровании: «Криптография остается консервативной отраслью: классические алгоритмы не теряют актуальности, их реализации модифицируются и усиливаются. Ведется разработка постквантовых ГОСТов, но революционных изменений в самих алгоритмах ожидать не стоит.
Ключевые изменения коснутся инфраструктуры и областей применения криптографии. Главные направления развития:
- Инфраструктура QKD для исключения человеческого фактора, особенно в критической инфраструктуре.
- Интеграция с новыми технологиями, такими как блокчейн-платформы.
- Новые области применения: федеративное обучение моделей ИИ, гомоморфное шифрование и подходы data-mesh.
Развитие криптографии будет определяться ее приложениями и стремлением к минимизации человеческого участия».
***
От деревянных сциталей Спарты до квантовых линий связи — история шифрования это нескончаемая дуэль между теми, кто прячет информацию и теми, кто пытается ее раскрыть. Кстати, для тех, кто хочет глубже погрузиться в историю вопроса, в Москве работает уникальный Музей криптографии. Его интерактивные экспозиции наглядно демонстрируют эволюцию защиты информации — от первых шифровальных устройств до квантовых коммуникаций, о которых шла речь в этой статье. Посетители могут разгадать криптографические загадки, обнаружить взаимосвязь криптографии и важных исторических событий, заглянуть в будущее.
Каждая эпоха бросала криптографии новые вызовы, но суть оставалась неизменной: чем сложнее шифр — тем изощреннее методы взлома. Криптография — это не просто технологии. Это вечное противостояние творческого гения человека и его же неуемного любопытства. И пока существуют секреты, эта битва будет продолжаться.
Автор текста Валерия Стопичева
Изображение на обложке: Freepik