Как поддерживаются IT-разработки
Исследованиям и разработкам в IT-области в России уделяется особое внимание. В университетах ежегодно увеличивается количество бюджетных мест на программы в сфере информационных технологий с целью обучения будущих ученых, способных создать прорывные разработки в данной отрасли.
Задачам популяризации исследований в ИТ-отрасли отвечает федеральный проект «Развитие кадрового потенциала ИТ-отрасли» национальной программы «Цифровая экономика». Формирование у молодого поколения, начиная со старших классов, востребованных рынком труда цифровых компетенций поможет минимизировать разрыв между требованиями работодателей и уровнем кандидатов в области ИТ, а также поддержать баланс спроса и предложения в отрасли. К 2024 году более 210 тысяч студентов получат дополнительную квалификацию по ИТ-профилю на «цифровых кафедрах» — участниках программы «Приоритет-2030». Также не менее 100 тысяч талантливых школьников 8–11 классов пройдут бесплатный дополнительный двухлетний курс обучения современным языкам программирования на базе АНО «Университет Национальной технологической инициативы 2035».
Важной целью является и внедрение новых IT-технологий. Благодаря нацпроекту «Наука и университеты» на базе ведущих университетов и научных организаций создаются Центры компетенций Научной технологической инициативы. Центры ведут исследовательскую и образовательную деятельность в партнерстве с крупнейшими технологическими компаниями. Участники консорциума определяют конкретные направления деятельности Центров, а также набор реализуемых проектов с учетом перспектив их коммерциализации. Часть таких Центров компетенций ведут разработки в сфере IT и предлагают уникальные решения, оптимизирующие деятельность в различных отраслях.
Ученые Центра компетенций НТИ по направлению «Искусственный интеллект» создали систему оптимизации движения железнодорожного транспорта
На базе Московского физико-технического института (МФТИ) благодаря нацпроекту «Наука и университеты» функционирует Центр компетенций НТИ по направлению «Искусственный интеллект».
Одной из разработок Центра компетенций стала система оптимизации движения ж/д транспорта «Прогноз» для прогнозирования, моделирования и оптимизации движения железнодорожного транспорта, в том числе с применением технологий анализа больших данных. Проект направлен на создание инструментов поддержки принятия оперативных решений и автоматизированного управления поездной ситуацией в режиме реального времени с применением технологий ИИ.
Разработка и внедрение такой системы позволит значительно повысить эффективность использования железнодорожных ресурсов за счет оптимального распределения нагрузок на участок, сокращения затрат на диспетчерскую работу, уменьшения времени простоя поездов в аварийных ситуациях, исключения ошибок и человеческого фактора.
В будущем на базе данной системы планируется реализовать функцию «Автодиспетчер», применение которой повысит безаварийность и производительность труда диспетчера на 20%. Система «Прогноз» способна интегрироваться в имеющиеся системы диспетчерской централизации, которые охватывают более 80% железных дорог России.
В настоящее время уже создан опытный образец системы, с помощью которой было разработано расписание для однопутного диспетчерского участка Монгольской (Улан-Баторской) железной дороги протяженностью 125 км. Время формирования корректного нормативного графика движения поездов на участке с интенсивностью 50 пар поездов в сутки сокращено с 7 дней до 20 секунд. Испытания будут проведены в 2022 году в рамках информационной системы диспетчерского пункта управления движением поездов на реальном железнодорожном участке Казахстанской железной дороги.
Руководит проектом молодой ученый, кандидат технических наук Горбачев Роман Александрович. Он заведует лабораторией мехатроники и робототехники МФТИ, в 2016 году защитил диссертацию в области автоматического управления перспективными транспортными системами. Руководитель и ответственный исполнитель многих НИОКР в области робототехники и интеллектуальных транспортных систем.
Разработка ученых МГУ предсказывает сбои оборудования
Ученые Центра компетенций НТИ по технологиям хранения и анализа больших данных МГУ (Центра НТИ МГУ) и Научно-исследовательского вычислительного центра МГУ разработали и апробировали программный комплекс по предиктивной аналитике технических систем, который позволяет предсказывать и предупреждать сбои и отказы оборудования. Центр компетенций НТИ осуществляет работу по нацпроекту «Наука и университеты».
Программный комплекс прогнозирует состояние технологических систем путем анализа накопленной базы исторических данных и данных, передающихся с датчиков в режиме реального времени. В случаях, когда имеющихся данных недостаточно, а также когда необходимо предсказать ранее не происходившие или не изученные события, при построении прогнозных моделей применяются цифровые двойники.
Программный комплекс заранее оповещает оператора о возможной поломке и предлагает превентивные меры для ее предотвращения. Решение позволяет оптимизировать технологические процессы производства для достижения максимального срока жизни оборудования и улучшения качества выпускаемой продукции. Решение помогает компаниям отказаться от планового ремонта и проводить его только тогда, когда он действительно нужен. Потенциальные потребители разработки – производственные и добывающие компании в нефтегазовой, металлургической, энергетической и других отраслях.
В консорциум проекта также входят СПбПУ и МФТИ, компетенции которых применяются для детального изучения производственных процессов.
Российские ученые испытали уникальный эндопротез
Сотрудники Центра компетенций Национальной технологической инициативы «Новые производственные технологии» Санкт-Петербургского политехнического университета Петра Великого, который ведет свою деятельность благодаря нацпроекту «Наука и университеты», провели расчетное исследование персонализированного эндопротеза тазобедренного сустава для пациента ФГБУ НМИЦ онкологии им. Н. Н. Блохина Минздрава России.
Ключевым подразделением Центра компетенций НТИ СПбПУ является Инжиниринговый центр «Центр компьютерного инжиниринга» CompMechLab – лидер в области цифрового проектирования и моделирования, компьютерного и суперкомпьютерного инжиниринга, IT-технологий.
«Эндопротез, который мы рассмотрели в данном случае – не самый часто встречающийся в практике объект, такая конструкция используется только в сложных случаях», - сообщил ведущий инженер Инжинирингового центра CompMechLab Михаил Жмайло. По его словам, в более простых ситуациях применяются серийные комплекты, на основе которых можно прямо в операционной собрать, как из конструктора, эндопротез сложной формы.
Как пояснил инженер Центра компетенций НТИ СПбПУ Дмитрий Соловьев, использование цифрового проектирования и моделирования дают более точный результат, позволяя более реалистично восстановить двигательные возможности пациента: «Расчетные исследования позволяют снизить вероятность возникновения проблем у пациентов с индивидуальными конструкциями. Крайне важно, чтобы после операции человек вернулся к нормальной жизни».
Научная группа давно работает с подобными задачами. «Постепенно мы стараемся совершенствовать применяемые методики и подходы, задействуем новые более эффективные программные системы и аппаратные решения, чтобы ускорить процесс подготовки моделей и проведения виртуальных испытаний для моделируемых систем «скелет-эндопротез», - отметил ведущий научный сотрудник Центра компетенций НТИ СПбПУ Леонид Маслов. В своих работах исследователи широко применяют ресурсы суперкомпьютерного центра «Политехнический», что позволяет им не задумываться о ресурсоемкости задач, а в большей степени фокусироваться именно на качестве получаемого решения.
Робот-собака из Центра компетенций НТИ на базе Университета Иннополиса
Центр компетенций НТИ по направлению «Технологии компонентов робототехники и мехатроники» работает на базе Центра развития робототехники Университета Иннополис. Он занимается проведением, апробацией и внедрением ключевых научных исследований, образовательных модулей и коммерческих работ мирового уровня по тематике «Робототехника и мехатроника». В числе разработок Центра компетенций НТИ — робот-собака и беспилотный самолёт с вертикальным взлётом и посадкой.
Ученые Центра компетенций НТИ по направлению «Технологии компонентов робототехники и мехатроники» создали четырехногого робота. Разработка представляет собой сложную комплексную систему, включающую приводы, датчики, камеры, вычислительные схемы. В будущем ее можно будет применять для решения задач автономной инспекции промышленных объектов, строек, опасных объектов, в спасательных операциях, а также в роли экскурсовода и собаки-поводыря.
Проект создан при участии старшего научного сотрудника Лаборатории робототехники Университета Иннополис Рамиля Хусаинова. Рамиль Хусаинов занимается программированием подобных устройств. Раньше он занимался разработкой двуногого человекоподобного робота, а затем переключился на шагающих четырехногих роботов. Рамиль Хусаинов отмечает, что такие роботы могут пройти, проползти, перепрыгнуть в тех местах, в которых не могут передвигаться гусеничные или колесные роботы, и на рынке большой спрос на них.