Санкт-ПетербургПасмурно+1°C
$ЦБ:74,36ЦБ:90,41OPEC:55,14

Горный университет развивает цифровые технологии, несмотря на пандемию

цифровое моделирование
Фото © Форпост Северо-Запад /

В Санкт-Петербургском горном университете начал работать программный комплекс цифрового моделирования. Это высокопроизводительный вычислительный кластер, который позволил учёным вуза вывести свои исследования на принципиально иной уровень. «Форпост» выяснил, какие возможности открылись перед ними после ввода в строй новых лабораторий, и почему статус научных организаций в современном мире во многом зависит именно от наличия подобных платформ.

Зачем нужно моделирование?

Создание цифровых моделей позволяет более точно понять последствия тех или иных событий, которые с определённой долей вероятности могут произойти в будущем. Например, природных катаклизмов или техногенных катастроф. Их воссоздание в виртуальной реальности – сложный процесс, связанный с вводом в вычислительную систему огромного объёма данных. Однако выводы, сделанные оператором на основе результатов анализа, зачастую позволяют принять максимально верные решения, способствующие росту уровня безопасности населения и инфраструктуры.

Во многих странах мира военные имитируют таким образом целые сражения. Это даёт им возможность с высокой степенью достоверности предсказать, какие потери понесёт армия или флот в ходе столкновения с потенциальным противником. Прогноз, естественно, окажется точным лишь в том случае, если известен уровень боевой подготовки и вооружения обеих сторон.

Росатом воспроизводит с помощью сверхмощного программного обеспечения такие происшествия, как падение самолёта на АЭС. Одно такое исследование может занять до полугода, но в итоге оно будет способствовать максимальной защищённости объекта. Даже от таких инцидентов, вероятность генезиса которых в реальном мире близка к нулю.

Эксперименты, в основе которых лежит создание цифровых моделей, востребованы и со стороны бизнеса. Один из наиболее популярных запросов – просчитать эффективность оборудования, установленного на производстве, или тех установок, которые предприятие планирует закупить. Заказчиков интересует, как они будут вести себя при взаимодействии с определёнными металлами или рудами и каким окажется срок их межремонтной эксплуатации.

цифровое моделирование
Фото © Форпост Северо-Запад /

«Доказать адекватность данных, полученных при помощи моделирования, без физических испытаний, конечно, нельзя. Но вычислительный процесс позволяет значительно уменьшить их число. Допустим, если раньше для того, чтобы подтвердить безупречность функционирования системы безопасности автомобиля, вам было необходимо разбить сотню машин, то теперь большинство из них разрушаются в виртуальном пространстве. Это позволяет производителям экономить и время, и деньги», - поясняет директор учебно-научного центра цифровых технологий Горного университета Юрий Жуковский.

Новый уровень научных экспериментов

Несмотря на пандемию, петербургский вуз принял решение не откладывать до лучших времён создание нового программного комплекса. Он состоит из трёх лабораторий. Две из них предназначены для студентов (там после возвращения петербургских вузов к очной форме обучения будет идти образовательный процесс), а третья – для серьёзных научных изысканий и выполнения хоздоговоров.

Общая стоимость центра с учётом инвестиций в покупку компьютеров, серверов, программного обеспечения, высокоскоростных каналов связи, ремонт помещений и других затрат составила 63 миллиона рублей. Деньги немалые, но необходимые для поступательного развития университета и его позиционирования в качестве одного из мировых лидеров в области горнотехнического образования.

Открылся кластер совсем недавно, но здесь уже вовсю идёт работа. Так, на одном из восьми компьютеров головной лаборатории считается модель установки, куда поступает два потока жидкостей – тёплый и холодный. Задача состоит в том, чтобы понять какое воздействие они окажут на металл в долгосрочной перспективе. На другом моделируется взрыв горной породы (этот процесс – неотъемлемая часть технологии добычи твёрдых полезных ископаемых). Заказчика интересует, какое количество зарядов при эксплуатации конкретного месторождении будет оптимальным. На третьем идёт подбор наиболее рациональной расстановки оборудования для завода по производству солнечных панелей. Это позволит избежать ошибок при его строительстве.

цифровое моделирование
Фото © Форпост Северо-Запад /

«Многие ошибочно считают, что программа способна самостоятельно дать ответ на все интересующие нас вопросы. Это, конечно, не так. Без человека ничего не получится. Более того, вводом данных и их интерпретацией должны заниматься не программисты, а люди, обладающие специальными компетенциями. В зависимости от того, к какой области научных знаний относится та или иная цифровая модель – нефтяники, горные инженеры, дизайнеры или представители каких-либо других профессий», - говорит Юрий Жуковский.

В ближайших планах вуза – совместный проект с французской энергомашиностроительной компанией Schneider Electric (специализируется на решениях в сфере увеличения энергоэффективности и автоматизации производств). Партнёры планируют совместными усилиями разработать для горно-обогатительных комбинатов умную мельницу (Smart Mill), которая позволит экономить электроэнергию, не теряя при этом качества руды. Изыскания на этом направлении начнутся с моделирования процесса измельчения, а их итогом должно стать сокращение числа внеплановых ремонтов оборудования на ГОКах, испытывающих потребность в повышении эффективности технологических цепочек.

Повышение качества учебного процесса

Шнайдер электрик
Фото © Форпост Северо-Запад /

В двух других помещениях стоят менее мощные компьютеры. Эти лаборатории не сертифицированы для оказания платных услуг и предназначены исключительно для студентов и аспирантов. Поработать там может любой желающий, что, с одной стороны, даёт возможность молодым людям получать компетенции в области цифрового моделирования, а с другой – разделяет учебный процесс и научные исследования, что способствует повышению продуктивности последних.

«У любого студента Горного университета есть возможность пользоваться самыми современными инженерными инструментами. Это не только способствует росту их конкурентоспособности на рынке труда, но и минимизирует время адаптации на предприятии после того как они устраиваются на работу. В то же время, если мы видим, что чьё-то исследование является перспективным, и вычисления, которые идут в его рамках, требуют доступа к более мощным компьютерам, то этот студент может быть допущен для продолжения экспериментов в головную лабораторию», - подчеркнул Жуковский.

Отметим, что в роли лидеров рынка программного обеспечения в области цифрового моделирования сегодня выступают две компании – американская Ansys и французская Dassault Systèmes. В целях знакомства обучающихся с софтом обеих компаний руководством Горного университета было принято решение о закупке сразу двух платформ. Используют в вузе и аналогичные отечественные разработки, однако, лишь для локальных вычислений. Например, Центр геомеханики моделирует с их помощью массив горных пород.