Фото / Видео: © Кадр из программы "Наука и техника", РЕН ТВ / РЕН ТВ
От канарейки к ИИ: как нейросеть заменила птиц в предупреждении катастроф
Ведущий Борзенков: в России создали робота-пожарного, управляемого с джойстика
Люди издревле использовали разные способы, чтобы предупредить катастрофы. Например, еще 50 лет назад в угольных шахтах можно было услышать пение канарейки. Они были своеобразным датчиком метана. Птица реагировала даже на минимальную концентрацию газа. Как только она замолкала и начинала кидаться по клетке, люди покидали забой.
В 1980-х годах живые детекторы заменили на электронные, а недавно китайские ученые привлекли к обнаружению метана искусственный интеллект. Какие еще технологии помогают предотвращать аварии и спасать жизни?
Подробнее – в программе "Наука и техника" с Михаилом Борзенковым на РЕН ТВ.
Как предотвратить обрушение мостов
Виртуальные копии строений и их преимущества
Крупная авария в американском штате Орегон. В январе этого года под тяжестью грузового поезда обрушился железнодорожный мост. Один вагон рухнул в реку, другие чудом застыли на краю пропасти. К счастью, обошлось без жертв, но в воду вылились тонны азотных удобрений. По оценкам экспертов, была допущена ошибка в оценке износа моста. Дорожные службы недосмотрели, металл и бетон не выдержали нагрузки – катастрофа была неизбежна. Но как не допустить повторения таких ЧП?
Как оказалось, их можно избежать. В этом поможет революционная технология ученых из Перми. Они разработали виртуальные копии мостов.
"Цифровые аналоги и двойники конструкции нам необходимы для прогнозирования поведения элементов конструкции и конструкции моста в целом. Таким образом мы сможем предотвращать различные негативные эффекты, а также предугадывать реакцию конструкции на экстремальные воздействия. Может быть, сейсмическое воздействие или воздействие из-за большой нагрузки", – рассказала кандидат технических наук, заместитель директора передовой инженерной школы ПНИПУ Аннам Каменских.
Виртуальные копии помогут узнать, когда деталь выйдет из строя
Надежность современных мостов во многом зависит от специальных подшипников, спрятанных внутри конструкции. Они выдерживают огромные нагрузки, вибрации и перепады температур, но со временем изнашиваются. Однако проверить их состояние невозможно без разбора всего моста, а это многомиллионные затраты и месяцы работы. Но благодаря уникальной системе виртуальных копий можно заранее знать, когда деталь выйдет из строя, и поменять ее до катастрофы. С помощью датчиков и искусственного интеллекта цифровые двойники мостов в реальном времени отслеживают состояние подшипников, прогнозируют их износ на десятилетия вперед и предупреждают о малейших угрозах.
"Наша научная группа занимается исследованием сферических опорных частей. Это один из видов конструкции, который воспринимает нагрузки в мостовом сооружении", – отметила Анна
Цифровые двойники – лишь один из способов повысить безопасность мостов и другой инфраструктуры. Ученые по всему миру сегодня создают технологии, которые помогут предотвратить аварии и спасти жизни.
Что позволит предупредить ЧП на ГЭС
Трагедия на Саяно-Шушенской гидроэлектростанции
Развороченную турбину и изуродованный машинный зал Саяно-Шушенской ГЭС может испугать. Чудовищная авария на крупнейшей гидроэлектростанции страны в 2009 году по масштабам сравнима с техногенным апокалипсисом. Тонны воды за минуты превратили все в руины. Погибли 75 человек, сотни тысяч жителей нескольких регионов Сибири остались без света. В Енисей попало до 50 тонн турбинного масла.
Расследование выявило комплекс причин катастрофы, включая технические недостатки и нарушения правил эксплуатации. В частности, что шпильки, удерживающие крышку турбины, разрушились из-за усталости металла и многолетних механических колебаний.
"Если говорить про Саяно-Шушенскую ГЭС, то там была зона нагрузки, в которой у вас возникают колебания. Проблема была в том, что через эту зону нагрузки у вас запросы по выработке энергии переходили большое количество раз за короткий интервал времени. Это привело к разрушительному воздействию этих колебаний на ГЭС", – подчеркнул доктор физико-математических наук, член-корреспондент РАН и профессор СПбГУ Николай Кузнецов.
Цифровые модели проанализируют работу ГЭС
После катастрофы на Саяно-Шушенской ГЭС Николай Кузнецов разработал теорию скрытых колебаний. Она обнаруживает опасные вибрации в механизмах, которые не видны обычным датчикам. С помощью цифровых моделей теперь можно анализировать работу всех узлов гидростанции – от турбин до генераторов и находить угрозы за месяцы до возможной аварии.
"Мы пытаемся сразу описать те параметры и начальные данные, в которые входить не надо. А вот если вы уже туда попали и у вас эти колебания возникли, то следующая задача – как их подавить, чтобы вернуть устойчивость. То есть это задача о том, чтобы у вас колебательных процессов не возникало, или наоборот, они возникали и были устойчивыми", – поделился Кузнецов.
За уникальную идею Кузнецов получил Государственную премию. Его разработка, не имеющая аналогов в мире, позволяет обнаруживать скрытые колебания в любых сложных системах – от гигантских гидроэлектростанций до микроскопических медицинских имплантов. В будущем такая технология изменит все – от строительства небоскребов до космических аппаратов. Но есть места, где опасность не вибрирует, а невидимо висит в воздухе.
Управляется с джойстика: в России создали робота-пожарного
Не так давно в австралийском Сиднее произошел чудовищный пожар – загорелась заправка. Пламя в любую секунду могло перекинуться на цистерны с топливом. Пожарным пришлось тушить огонь, рискуя жизнью. Но больше идти на такие жертвы не придется. Российские инженеры создали робота, способного справляться с пожарами, не подвергая опасности жизнь людей.
"Пожарный рукав подключается к машине, и под высоким давлением вода подается на насадок, который оборудован камерой, которая передает информацию на планшет оператора", – объяснил сотрудник КЭМЗ "Высокоточные комплексы" госкорпорации Ростех Василий Власов.
Управлять механическим пожарным так же просто, как играть в компьютерную приставку. Обычный джойстик, знакомый каждому геймеру. Одним движением задается направление, другим наводится брандспойт, а затем кнопкой запускается мощная струя воды или пены. Тушить пожар можно на расстоянии десятков метров – максимальная эффективность при нулевом риске для людей.
"Обладает мощной гидравликой, которая поднимает лафет на три метра над уровнем земли и позволяет пустить струю на 60 метров. Обладает пеногенератором, который можно менять активно во время работы", – рассказал Власов.
Это изобретение спасет от нерадивых строителей
Если пожарный робот спасает от стихии, то в Нижнем Новгороде искусственный интеллект взялся за защиту домов от самих строителей. И это неудивительно, там же одна из построек развалилась не из-за огня или урагана, а из-за грубейших ошибок в проекте. Но теперь таких недочетов не будет. Российские разработчики создали мобильное приложение с нейросетью. Оно, будто рентген, просвечивает каждую конструкцию, находя малейшие огрехи.
"Маркер распознает до 75% типов дефектов. От трещины в бетоне и коррозии металла до повреждения кровли и разрушения кирпичной кладки. Система работает с остальными типами конструкции, включая балки, колонны, фермы и мостовые опоры. Также поддерживается анализ рентгеновских снимков кислородных швов. Для повышения точности используются две нейронные сети. Одна выделяет тип конструкции, вторая проявляет их дефекты. Это позволяет эффективно и точно оценивать", – рассказал руководитель проекта мобильного приложения Дмитрий Степанов.
Работает приложение очень просто. Наведите камеру на стройку, и, как только система увидит проблему, на экране смартфона вспыхнет красная рамка с точным описанием недостатка. Дальше останется только отправить данные эксперту для окончательного вердикта.
"После завершения осмотра вся собранная информация отправляется в офис, где специалисты получают структурированные данные. На основе этих данных они уже проводят более детальную проверку, формируют дефектные ведомости и готовят техническое заключение о состоянии конструкции", – отметил Степанов.
Искусственный интеллект для мягкой посадки: приспособление для аэрофобов
А есть и изобретение, которые порадует аэрофобов. Особенно тех, кто боится, что у самолета на огромной высоте откажет двигатель, отвалится крыло или треснет корпус. Помочь вам взялись индийские ученые. Нет, они не придумали сверхпрочный алюминий или мотор, который никогда не сломается. Они изобрели приспособление, которое любую посадку сделает мягкой.
"При возникновении аварийной ситуации система оснащенная искусственным интеллектом активизирует гигантские внешние "подушки". Этот кокон будут состоять из крайне устойчивых материалов: кевлар, термопластичный полиуретан и сверхпрочные волокна. При падении он должен смягчить удар о землю, как амортизатор. Это значительно повысит шансы пассажиров выжить в катастрофе", – поделился автор проекта Мадрасского университета Далай-лама.
Сегодня искусственный интеллект и передовые разработки становятся главным щитом против катастроф. Они предупреждают обрушения, предотвращают взрывы и даже тушат пожары. В будущем, когда технологии начнут работать на опережение, трагедий уже не будет. Осталось сделать эти решения доступными для всех, и тогда мир станет по-настоящему безопасным.
