Церемония открытия Международной студенческой нефтегазовой олимпиады PetroCup (лига Северной Евразии) на площадке Санкт-Петербургского горного университета императрицы Екатерины II стала поводом для содержательной дискуссии о месте искусственного интеллекта в горном деле.
Участники турнира получили от корифеев минерально-сырьевого комплекса в качестве напутствия два основных тезиса: потребность в углеводородах в обозримом будущем будет только расти, расширение автоматизации и применения ИИ в отрасли поднимает планку требований к творческой составляющей профессии инженера.
Олимпиада PetroCup среди студентов проводится с 2018 года. Команды старших курсов профильных вузов нефтегазового направления соревнуются в поиске эффективных решений по управлению разработкой нефтегазовых месторождений на интерактивном симуляторе-тренажере, детище организатора олимпиады компании «Нафта Колледж».
Турнир разбит на 5 этапов. На каждом из них студенты должны предложить отдельный комплекс геолого-технических мероприятий на условный год эксплуатации месторождения. Симулятор моделирует процесс разработки месторождения за 5 управляемых лет и 5 прогнозных лет. Участники команд, как и на реальном предприятии, разделены по специализации: менеджер по управлению активами, инженер по анализу разработки, специалисты по гидродинамическому, геологическому моделированию, петрофизик, инженеры по анализу гидродинамических и промыслово-геофизических исследований.
Турниры для симулятора PetroCup – дополнительная нагрузка. Программный комплекс активно используется в реальном производственном процессе на предприятиях нефтегазовой отрасли для виртуальной отработки основных этапов нефтедобычи. Практикам необходимо на математической модели спрогнозировать воздействие тех или иных инженерных решений на ход процесса, чтобы избежать ошибок и, соответственно, минимизировать затраты на производстве. Это как раз то направление автоматизации в горном деле, которое не вызывает сомнений у профессионалов. Сложнее – с ботами, выдающими управленческие решения на основе обработки загружаемых данных.
В этом году команда во главе с ботом, состоящая из оператора и самого бота, уже принимает участие в отборочном туре студенческой олимпиады. Он регулируется оператором, но тот не принимает решений. Человек лишь интерпретирует данные исследований для бота. По словам ректора «Нафта Колледжа» Артура Асланяна, задача научить нейросеть интерпретировать данные пока не решена. Бот активно продолжает и продолжит состязаться не только со студентами, но и с индустрией в разработке и проектировании нефтегазовых месторождений. Бот постоянно развивается и уже занимает места в турнирной таблице близкие к финалистам.
«Вам предстоит работать в индустрии в условиях интенсивного автоматизированного окружения. Движение ИИ в нефтяной индустрии не остановить, но информация, что он может вытеснить инженеров, не соответствует действительности. Если у человека нет собственного развитого интеллекта, то и искусственный ему не поможет. Цифровые инструменты эффективно работают только в умных руках», – обратился Артур Асланян к командам.
Ректор Санкт-Петербургского горного университета профессор Владимир Литвиненко отметил в приветственном выступлении, что во взаимодействии инженера с айтишником, тон должен задавать инженер.
«Когда с экранов говорят о наступлении эры цифровой экономики, речь часто идет не более чем об автоматизации работы секретаря. Если развивать искусственный интеллект только в этом направлении, и полагаться на него, как на панацею, то будет уже непонятно, кто руководит, секретарь или управленец. При таком подходе мы насытим нашу техногенную цивилизацию, созданную руками предыдущих поколений инженеров, опасными цифровыми игрушками.
Горняцкая специальность – весьма интересное и перспективное дело. Потребность в углеводородах не сократится. А главное, что отрасль все больше располагает к творческой исследовательской работе. Еще не завершена научная дискуссия о генезисе нефти. На ваших глазах открываются новые подходы к вопросу, где искать нефть, на каких глубинах и по каким признакам. Появляется новое буровое оборудование, делается серьезный шаг и в технологиях добычи и переработки углеводородов.
В рамках турнира вы будете предлагать решения по эффективной разработке месторождений. Для этого требуется глубокое понимание процесса. Какие-то знания, возможно, могут пригодиться на практике лишь однажды, когда возникнут нестандартные условия, но вы должны быть готовы к любому повороту событий и действовать творчески. Ответственность инженера очень высока», – сказал Владимир Литвиненко.
Директор по науке ПАО «Газпром нефть» Марс Хасанов согласился с тезисом ректора Горного о том, что не нужно переоценивать «цифровых секретарей». По его словам важно понимать, что цифровые технологии в сегодняшнем мире доступны практически всем, но конкурентное преимущество той или иной страны или предприятия обеспечит качество использования ИИ.
«Я этот тупиковый путь ориентирования ИИ на работу с документами называю МетаExel [по названию распространенной программы электронных таблиц]. Сегодня перед индустрией стоит большой объем задач по поиску оптимальных путей повышения нефтеотдачи, и здесь есть пространство для использования цифровых инструментов. Но если мы подобно Алладину из сказки будем «тереть лампу», то есть не более чем обслуживать ИИ, придем в тупик. Инженер должен искать пути, как двинуть технологии дальше – заниматься «вершками», а «корешки» отдать цифровым инструментам», – сказал Марс Хасанов.
В противовес концепции примитивизации возможностей ИИ, которую профессор Хасанов назвал МетаExel, все большую актуальность приобретают научные разработки в области так называемых метавселенных для промышленных предприятий. Речь идет о построении с помощью цифровых двойников виртуальной среды, способной моделировать, а значит, и прогнозировать все производственные процессы. Это сложнейший комплекс научных изысканий с использованием инструментов визуализации, интернета вещей и собственно математического моделирования.
Ученые Санкт-Петербургского Горного имеют большой пул исследовательских разработок в этой области. От систематизации действий по построению виртуальной среды предприятия до предложений по созданию цифровых двойников конкретных звеньев производства.
В октябре текущего года, незадолго до старта олимпиады PetroCup опубликован специальный выпуск журнала «Записки Горного института» по теме цифровой трансформации на предприятиях энергетики, нефтегазовой промышленности и горно-металлургической отрасли. В него вошли, например, статьи о применении машинного обучения и математического моделирования для определения негерметичности скважин и для моделирования параметров бурового раствора, для обнаружения неисправностей оборудования, прогнозирования проницаемости нефтяных пластов.
Научная работа в области автоматизации и моделирования опирается в Санкт-Петербургском Горном на стратегию формирования прикладных цифровых компетенций у студентов. По словам заведующей кафедрой прикладных компетенций в области цифровых технологий, Любови Николайчук, эта тема проходит через весь период обучения в университете. От классической начертательной геометрии и инженерной графики к математическому и геометрическому моделированию и созданию реалистичных 3D-моделей объектов, релевантных его будущей профессии.
Инженеры, которых Санкт-Петербургский горный уже третий год готовит в рамках президентского пилотного проекта в рамках новой образовательной модели, имеют глубокие фундаментальные знания, хорошо подготовлены к практической работе на предприятиях и на «ты» с цифровыми инструментами. Такой специалист в условиях нашествия цифровых инструментов уже не «переключит мозг в режим детекторного приемника», по выражению Сергея Сердюкова, главного конструктора обоих проектов «Северный поток», а сегодня спецпредставителя ректора Горного.
«Как кибернетик с 1976 года могу сказать, что кремниевые структуры не способны генерировать новые знания, они лишь накапливают и обрабатывают информацию. Такие сложные задачи, как например, разработку технологии эффективного освоения Штокмановского газоконденсатного месторождения [одно из крупнейших в мире, находится в территориальных водах РФ в Баренцевом море], вокруг которой идут споры, сегодняшние студенты, завтрашние инженеры, будут решать своим умом и талантом», – сказал Сергей Сердюков.
Дискуссия на открытии олимпиады PetroCup показала, что в минерально-сырьевом комплексе России существует понимание необходимости использования цифровых инструментов, прежде всего для решения конкретных производственных задач в «железе». Это единственная стратегия, которая сможет преодолеть проблему «разомкнутой инновационной системы», когда затраты на НИОКР в конечном итоге превращаются в эффективные производственные технологии и конечный рыночный продукт за рубежом.
Материал подготовлен при содействии Международного центра компетенций в горнотехническом образовании под эгидой ЮНЕСКО