Применение блокчейна в РЖД: пять самых перспективных направлений

Лаборатория блокчейна ОЦРВ (дочернее подразделение «РЖД-Технологий», занимающееся разработками перспективных систем и сервисов) существует более четырех лет и активно разрабатывает и реализовывает проекты с использованием технологий распределенных реестров данных и смарт-контрактов. Так, например, в лаборатории были разработаны, а позже филиалами ОЦРВ введены в промышленную эксплуатацию проекты по учету жизненного цикла продукции: РРД «Колесные Пары» и РРД «Рельсы».

Учет жизненного цикла колесных пар, частей грузовых вагонов, рельсов и рельсоплетей – проекты, которые уже успешно работают на железной дороге и помогают сократить затраты на обслуживание и ремонт, оптимизировать контроль за состоянием деталей и повысить уровень безопасности движения.

Лаборатория блокчейна ОЦРВ акцентирует свое внимание на передовых направлениях в области блокчейна, таких как web3, цифровые активы, учет финансовых и нефинансовых операций. На основе полученного опыта и проведенных исследований была разработана собственная блокчейн-платформа для нужд отрасли и внутренних исследовательских проектов. На базе этой платформы проводятся исследования, подтверждаются или опровергаются концепции, создаются прототипы будущих решений и системных взаимодействий.

Цифровые сертификаты на блокчейн – это децентрализованное и безопасное решение по выпуску, учету и проверке выданных квалификационных документов, сертификатов соответствия и лицензий в различных отраслях, всевозможные акты допуска на инфраструктуру, пропуска и даже виртуальные коллекции, используемые в метавселенных.

Одним из главных преимуществ использования цифровых сертификатов на блокчейн является прозрачность и безопасность процесса выдачи и проверки подлинности документа. Благодаря децентрализации данных на технологии блокчейн, сертификаты могут быть доступны для проверки и храниться без риска подделки или изменения. Это может быть особенно важно для индустрий, где безопасность и конфиденциальность имеют высокий приоритет.

В России есть несколько примеров реализации похожих решений. К таким проектам можно отнести опыт Московского физико-технического института (МФТИ) по выдаче сертификатов о прохождении обучения на основе невзаимозаменяемого токена (NFT) и Пензенского государственного университета (ПГУ), который начал выдавать цифровые дипломы на блокчейн.

В 2022 году в Финансовом университете при Правительстве Российской Федерации победителям Международной научно-практической студенческой онлайн-конференции вручили NFT-кубок.
А в начале 2023 года награда в виде цифрового токена была вручена победителям «Школы передового опыта», Центра корпоративного обучения и развития ОАО «РЖД». Первые цифровые сертификаты на базе блокчейн-платформы, разработанной в нашей лаборатории, были выданы наиболее активным участникам программы.

Первые шаги лаборатории по реализации технологии блокчейн в холдинге начались с проектов по развитию ЕК АСУИ и уже находятся в промышленной эксплуатации. А один из них – РРД «Рельсы» – успешно масштабируется в холдинге, ведутся активные работы по подключению и интеграции разработанного решения.

Опыт, полученный в ходе разработки решений и их внедрения непосредственно в продуктив, позволяет собрать обратную связь от заказчика, получить запрос на необходимые изменения и дополнения, оперативно их доработать и усовершенствовать.

Блокчейн хорошо зарекомендовал себя как инструмент для реализации международных платежей. Сегодня множество проектов используют блокчейн для оплаты товаров и услуг с применением цифровой валюты. Это всевозможные NFT, децентрализованные финансы (DeFi), так называемые протоколы, сервисы управления данными и даже распределенное хранение большого объема данных непосредственно в сети. 
Но если говорить о корпоративном секторе, то в наибольшей степени блокчейн-технологии нашли применение в распределенных реестрах данных (РРД) и системах с применением смарт-контрактов.  Невероятную популярность набирают проекты по работе с цифровыми финансовыми активами (ЦФА).

В блокчейн-проектах существуют три основные проблемы. Первая –  стоимость внедрения и обслуживания – это не только длительность разработки, но и время на развертывание продукта. В нашей лаборатории этот фактор свели к минимуму: три года назад время развертывания одной ноды (сервера участника) в сети составляло порядка двух недель, такие сроки были у большинства блокчейн-сетей.

Сейчас этот процесс занимает не больше двух часов, не считая времени на синхронизацию данных. Это получилось благодаря автоматизированным скриптам развертывания и обслуживания, которые сводят ручные работы администратора системы к минимуму.

Максимально простые и понятные решения для операторов позволяют сэкономить немалые средства на обслуживании, например при масштабируемости решения.

Еще она сложность – скорость транзакций – чем больше блокчейн-сеть и количество участников в этой сети, тем ниже скорость транзакций. Так устроены принципы консенсуса корпоративных платформ, где самым распространенным является византийский консенсус (то есть одобрение большинством).

Соответственно, чем больше количество участников сети, тем больше потребуется времени на согласование транзакции для записи в сеть и синхронизации данных между всеми участниками. Например, запрос банковского сектора – это не менее 2000 транзакций в секунду. Примерно с такими показателями работают банковские корпоративные системы, системы платежей. В системе обмена платежами Swift производится порядка 200 транзакций в секунду.

Мы проектировали нашу блокчейн-платформу, принимая во внимание эти данные, и в данный момент достигли показателей банковского сектора. Но есть идеи, как увеличить этот показатель почти в два раза. Получается, наши разработки уже можно применять для реализации в финансовых проектах.

Третья проблема, с которой сталкиваются будущие пользователи и операторы блокчейн-проектов, – сложность принятия. Технологические ответвления блокчейна крайне сложно «пощупать», увидеть глазами их работу.

То есть достаточно трудно визуализировать, например, процесс формирования очередей транзакций с последующей записью в блок или работу протоколов на основе цепочки смарт-контрактов. Поэтому многие считают блокчейн довольно сложной системой. Но это не совсем так.

В наших проектах мы закладываем простые в освоении и интуитивно понятные интерфейсы для работы с решениями. Так, у нас есть наглядные просмотрщики транзакций, удобные административные панели и всем привычные личные кабинеты пользователей. Такой подход упрощает работу с блокчейн-приложениями и сводит все страхи перед технологией на нет.

Российские железные дороги – самая крупная транспортная компания в мире. В Холдинге существует множество программных и программно-аппаратных комплексов, которые обеспечивают работу компании. Услугами Холдинга пользуются десятки тысяч клиентов по всей России и за ее пределами, не говоря об объеме пассажироперевозок.
На всех этапах деятельности формируются терабайты информации, часть из которых несет коммерческую ценность, а другую часть необходимо сохранить с точки зрения безопасности. Вся информация проходит через свои процедуры согласований, подтверждений и часто сопровождается финансовыми документами, накладными и другими юридически значимыми операциями.

Лаборатория блокчейна ОЦРВ – это в первую очередь исследовательская лаборатория. Иными словами, основное наше направление – исследование и разработка перспективных направлений. Здесь отслеживают тенденции, изучают и создают новые решения в области профильной технологии и ищут возможности ее применения с максимально полезным результатом.

Существует определенный набор перспективных проектов для Холдинга. Некоторые из них уже в проработке, в прототипировании или на обкатке, другие на уровне идеи.

Например, «Цифровая Биржа» – это концепт решения, в котором на технологии блокчейн создается отдельный модуль, подключаемый к существующим проектам Холдинга. Данный модуль позволяет реализовать часть функционала, автоматизировать сделки посредством смарт-контрактов, производить расчеты с использованием цифровой валюты, токенизировать объекты (выдавать уникальный цифровой код), стоящие на балансе предприятий с последующей передачей прав (аренды или приобретения). Одна из задач такого решения при концептуальной разработке – спроектировать возможность масштабируемости и транспарентности с сохранением анонимности при различных сценариях использования, например при работе с цифровым рублем. Получается, лаборатория блокчейна ОЦРВ подготавливает почву для того, чтобы появление цифрового рубля не стало неожиданностью.
Кроме того, сегодня часто говорят о метавселенных. Но на данный момент эти беседы ограничиваются использованием VR-шлема или приложений в телефоне, которые позволяют зайти и выполнить какие-то действия. Но что такое метавселенная без блокчейна? Мы уже привыкли, что в компьютерных играх виртуальное имущество можно перенести из одной игры в другую. Технология блокчейн позволяет не только безопасно закрепить за владельцем виртуальные предметы (в виде NFT), но и осуществлять кросс-чейн-взаимодействие между метавселенными, передавая виртуальные объекты из одной вселенной в другую. В блокчейне такие решения называются «мосты». А если использовать шардинг, то мостами становятся ноды (серверы) участников.

В будущем в метавселенных можно будет приобретать не только билеты или коллекции сувенирной продукции, но и получать доступы к новым виртуальным локациям, сохранять информацию о своих путешествиях. Или, например, пассажир, выходя на перрон в населенных пунктах, сможет в режиме дополненной реальности посмотреть все достопримечательности поблизости, узнать исторические факты о данном месте, вокзале, городе и т.п., а за просмотр этой информации можно начислять баллы и выдавать уникальные NFT в системе блокчейна. Накопленные баллы пользователь сможет потратить на расширение своей виртуальной коллекции или потратить на бонусы от партнеров. С помощью таких технологий в будущем можно привлекать туристов в регионы, знакомить их не только с достопримечательностями, но и, например, давать скидку от партнеров на размещение в гостиницах, посещение ресторанов, выставок и т.д.

Также технология блокчейн позволяет привязать места, где вы побывали, к виртуальному счету, личному электронному кошельку, что в будущем позволит не только сохранить историю ваших путешествий, но и, возможно, привязывать к каким-то дополнительным услугам внутри железных дорог. В перспективе собранные NFT-токены могут стать билетом в определенные локации, реальные локации вроде стадионов или платных залов ожидания на вокзалах, где вместо билета вы предъявляете QR-код токена, привязанного к вашему кошельку в блокчейне.

Проекты лаборатории блокчейна ОЦРВ могут масштабироваться и на другие отрасли экономики. Технология универсальна, имеет множество нестандартных подходов. При необходимости ее можно легко адаптировать под любой запрос. Но разработка блокчейн-решений все еще не стандартизирована: например, нет OpenAPI, единых для всех систем правил формирования публичных данных. Разработка новых решений требует достаточно высоких затрат для небольших коммерческих компаний за счет высокой стоимости специалистов. Поэтому крупный бизнес старается развить соответствующие компетенции внутри себя, иметь под рукой лаборатории и разработчиков. И часто разработанные крупными холдингами решения становятся универсальными не только для отрасли, но и для рынка в целом.

Например, в ОЦРВ для своих исследовательских проектов, для обкатки прототипов разработчики написали блокчейн-платформу, которая позволяет реализовывать высокоуровневые проекты. В основу заложена микросервисная архитектура, что позволяет обновлять отдельные сервисы без остановки других, например, тех, которые участвуют в синхронизации данных сети, поддерживают консенсус или выполняют аналитику.

Также теперь нет необходимости под каждый проект создавать свою архитектуру. Можно создать микросервис, модуль к платформе, в котором будет реализовываться бизнес-логика. Такой подход очень важен в крупных инфраструктурных проектах, где минута-другая простоя системы может сказаться на бизнесе и повлечь потерю прибыли компании.

Если говорить о конкретных проектах, которые вышли в свет на блокчейн-платформе и востребованы в других отраслях, это, безусловно, цифровые сертификаты.