Энергия атома и сила кода: «Росатом» впускает ИИ в свои процессы — аккуратно и по делу

Атомная энергия — в числе главных технологических прорывов XX века. Где-то рядом с космосом, компьютером, автомобилем. А любой хай-тек-прорыв влияет не только на свою сферу: он меняет целые индустрии и жизнь простых людей, формируя вокруг себя новую вселенную возможностей. Самый наглядный и понятный пример — электронная вычислительная машина (ЭВМ). Создавалась как очень мощный «калькулятор» — а в итоге изменила вообще все. Спровоцировала появление виртуальной реальности, роботов, да тех же умных холодильников. Повлияла на все сферы жизни — от оборонки до развлечений.

Плоды обуздания атомной энергии могут быть не столь очевидны. Да, есть АЭС, которые вырабатывают электричество (каждая пятая лампочка в России горит благодаря им). Есть военные технологии — «щит и меч» для защиты суверенитета России. Но ведь это не все.

Фундамент отрасли начал закладываться в 1935 году, когда были сделаны первые серьезные шаги в изучении атомного ядра. С тех пор эта сфера накопила уникальную научно-техническую базу. А еще — огромный опыт управления сложными проектами. Вы ведь представляете, какая точность и ответственность требуются для создания и работы АЭС?

Наука, системность, дисциплина. Это «комбо» складывалось в течение восьми десятилетий. Сегодня оно помогает «Росатому» — наследнику лучших традиций советских атомщиков — продолжать удивлять весь мир. Мощные атомные электростанции, уникальные плавучие атомные теплоэлектростанции, атомные ледоколы, прокладывающие путь в Арктике. А еще — производство радиофармацевтических препаратов, создание новых материалов с особыми свойствами. Примеров того, как «Росатом» расширяет границы возможного в самых разных областях науки и технологий, много.

Останавливаться на этом пути никак нельзя. А в наши дни любые технические чудеса немыслимы без современных цифровых технологий — в том числе на основе искусственного интеллекта. Но где взять готовые решения в такой чувствительной сфере, как атомная? Негде. Только создать и разработать самим. И поделиться с другими отраслями, где безопасность и эффективность также в приоритете, по максимуму и без малейших послаблений.

ИИ-революция «Росатома»: искусственный, но абсолютно управляемый

Внедрение ИИ — уже не тренд, а объективная необходимость. Рядовой пользователь о нейросетях знает во многом благодаря программам, которые генерируют картинки и видео, выступают продвинутыми версиями «поисковиков». Но параллельно таким «бытовым» нейро-новшествам в промышленности сейчас идет свой бум развития ИИ-технологий.

«Росатом» подходит к этому процессу с той же основательностью и вниманием к деталям, которые всегда отличали атомную отрасль. Корпорация развивает собственные ИИ-решения, строго соблюдая все нормы, правила, этические принципы и требования безопасности. Академический подход позволяет — без спешки и с умом — интегрировать искусственный интеллект на всех этапах производственных и управленческих процессов, от проектирования и строительства АЭС до их эксплуатации, производства ядерного топлива, высокотехнологичного инжиниринга и повышения производительности труда.

ИИ на атомных станциях — звучит как будто немного тревожно. Но это только кажется. В госкорпорации подчеркивают: ИИ выступает ассистентом оператора, а не заменяет его. Окончательные решения по безопасности всегда остаются за человеком.

ПРЯМАЯ РЕЧЬ

«Одно из условий глобального технологического лидерства, к которому последовательно идет Росатом – широкое использование возможностей искусственного интеллекта. Поэтому мы сделали ИИ своим союзником и партнером. Мы внедряем ИИ-решения на всех этапах жизненного цикла атомных станций – от научных исследований и проектирования до сооружения, эксплуатации и сервисного обслуживания. ИИ для нас – один из ключевых инструментов роста производительности труда. Мы делегируем искусственному интеллекту рутинные задачи, тем самым освобождая специалистов и предоставляя им более качественные данные для принятия решений. Важно подчеркнуть, что всю ответственность за безопасность по-прежнему несут квалифицированные сотрудники, а ИИ остаётся вспомогательным инструментом, который мы используем аккуратно, прозрачно и под постоянным контролем».

Генеральный директор государственной корпорации по атомной энергии «Росатом» Алексей Евгеньевич Лихачев.

Пока во всем мире нет богатого опыта работы нейросетей на атомных объектах: все находятся на стадии экспериментов. «Росатом» как лидер отрасли идет в ногу с мировыми трендами, но задействует ИИ планомерно, осторожно — в «пилотном» режиме. До полноценного промышленного внедрения предстоит выработать стопроцентно надежные алгоритмы безопасности.

Тем не менее впечатляющие результаты внедрения передовых нейросетевых технологий и предиктивной аналитики (использует статистику и данные для прогнозирования будущих событий) у «Росатома» уже есть. Давайте вместе посмотрим, на что способны эти инструменты в атомной отрасли.

Анализировать и прогнозировать. Яркий пример — система информационной поддержки оператора АЭС (СИПО) на Нововоронежской АЭС. Она анализирует данные с 360 технологических систем и формирует прогнозы на период от минуты до нескольких суток. После ее запуска время реакции персонала сократилось на 20%, а нагрузка на оператора снизилась на 40%. Сегодня данная система функционирует на первом энергоблоке Курской АЭС-2 и на АЭС Руппур в Бангладеш.

Решать задачи матмоделирования. Нейросети в отраслевых кодах «Логос» и REPEAT ускоряют расчеты в десятки раз. Обе программы разработаны «Росатомом». Они используются для математического моделирования и инженерных расчетов. С их помощью создают цифровых двойников промышленного оборудования. Такие виртуальные копии в реальном времени отражают работу, износ и состояние техники. Сейчас объясним на примере. Например, есть топливный узел ТВС ВВЭР-1200. Он загружается в активную зону ядерного реактора и выполняет роль «кассеты» или «патрона» с топливом. Для этой системы нужно расчитывать теплогидравлику — проще говоря, как передается тепло. Ведь в атомной сфере каждый градус важен и для качества работы, и для безопасности.

С помощью матмоделирования теплогидравлика топливного узла считается в 10 раз быстрее без потери точности. Но проверяет результат все равно специалист — инженер-расчетчик.

Контролировать результат и создавать новое. Технологии на базе ИИ здесь способны на многое — от контроля качества продукции и обслуживания оборудования до работы с персоналом и проектирования новых изделий.

Так, на предприятиях Топливного дивизиона «Росатома» внедряют искусственный интеллект, который следит за состоянием оборудования, прогнозирует поломки и помогает управлять качеством изделий. Как это работает? Обычно оборудование на заводах ремонтируют либо по графику, либо когда появляются явные признаки поломки. В обоих случаях линию приходится останавливать, а завод недовыпускает продукцию и несет потери. Прогнозная аналитика собирает данные с датчиков, установленных на оборудовании, и из информационных систем предприятия, а затем определяет, в каком состоянии находится каждый агрегат. Это как с телефоном: видите, что батарея садится, — и ставите его на зарядку, не дожидаясь, пока он выключится. Так же и с оборудованием: ИИ на ранней стадии замечает отклонения в его работе, и ремонт можно начать именно тогда, когда он действительно нужен, — специалисты называют это ремонтом по состоянию. То же самое с качеством: по данным о режимах работы оборудования — температуре, давлении и других параметрах — ИИ заранее предсказывает, каким получится готовое изделие. Если прогноз неутешительный, можно сразу перенастроить оборудование или отправить изделие на переплавку.

Сегодня все эти проекты «Росатом» планирует собирать на единой платформе промышленного искусственного интеллекта. Ее можно сравнить с операционной системой смартфона, только вместо приложений здесь модели — алгоритмы, которые научились на заводских данных предсказывать поломки или брак. Создавать такую модель с нуля для каждого завода не нужно: если она уже прогнозирует износ пресса на одном предприятии, ее достаточно дообучить на данных другого. Это позволит запускать ИИ-проекты гораздо быстрее.

Двигать науку. Передовые нейросетевые технологии, согласованные с законами математической физики, помогают ученым-ядерщикам в десятки раз ускорить процессы моделирования и анализа работы объектов атомной энергии. В госкорпорации признаются: до внедрения вычислительных нейросетей расчеты занимали в пять раз больше времени.

У «Росатома» есть еще одна стратегическая связь с темой искусственного интеллекта. Этот самый ИИ оказался очень «прожорлив» в плане электричества. А чем активнее обычные люди, бизнес, государство используют технологии — тем больше энергии требуется. И не только для самого ИИ, но и для бесперебойной работы оборудования, которое хранит и обрабатывает все цифровые данные. У «Росатома», упрощенно говоря, эта энергия есть.

Неудивительно, что в России есть планы синхронизации развития мощностей для генерации энергии, к которым относятся АЭС, с мощностями вычислительными, к которым относятся ЦОД. АЭС дают стабильную выработку и экологичны. Строительство новых энергоблоков и малых атомных станций обеспечит растущие вычислительные мощности и укрепит технологический суверенитет России. А опыт «Росатома» по работе с ИИ поможет сделать деятельность ЦОД эффективнее.

«Росатом» готов поставлять свои решения даже за рубеж. На симпозиуме МАГАТЭ тоже говорили о дефиците энергии из-за роста потребления — ЦОДы стали одним из главных факторов этого роста. Российские атомные технологии помогут решить проблему и в России, и за ее пределами.

ИНТЕРЕСНЫЙ ФАКТ

Как атомщики вообще «попали» в цифровую отрасль?

С 1990 года в мире начался последовательный отказ от ядерных испытаний. Это побудило искать новые решения для расчета параметров ядерных взрывов. И подтолкнуло к разработке цифровых аналогов взрывов на вычислительном оборудовании, а позже — к развитию цифровых двойников и других сложных объектов и процессов. Накопленный за это время опыт позволил внедрить отечественные суперкомпьютерные технологии в высокотехнологичные отрасли России. Закономерно, что «Росатом» стал первой госкомпанией, разработавшей и реализовавшей Единую цифровую стратегию. Это комплексный долгосрочный план по внедрению цифровых технологий.

От промышленности до госсектора: цифровые решения «Росатома» в разных отраслях

Слово «импортозамещение», может, и успело набить кому-то оскомину, но менее важным от этого не стало. В критических отраслях экономики, таких как атомная, это уж точно залог безопасности и бесперебойной работы.

На сегодняшний день 92 % ключевого программного обеспечения в российской «атомке» — это отечественные разработки. Продвинулся сам — помоги другим. Следуя этому девизу, «Росатом» активно сотрудничает с отраслевыми индустриальными центрами компетенций, а в прошлом году — даже запустил Институт совместных проектов. Сегодня ИТ-системы и решения госкорпорации применяют более 4 500 промышленных компаний страны.

Вот лишь несколько примеров из разных отраслей

Промышленность: цифровые инструменты госкорпорации помогают предприятиям по всей стране повышать точность расчётов и сокращать сроки проектирования. Программа «Логос» (о ней мы уже упоминали выше) позволяет моделировать сложные физические процессы — от тепловых нагрузок до гидродинамики. А T-Flex даёт инженерам мощный инструментарий для 3D проектирования и конструкторской работы.

Вместе с отраслевыми экспертами Институт совместных проектов запускает крупные проекты в важнейших сферах экономики. Сейчас в фокусе — шесть ключевых отраслей: атомная, авиационная, автомобильная, космическая, строительная и машиностроительная.

Важная задача — создавать российское программное обеспечение, которое не просто отвечает мировым стандартам, а даже опережает их. Цель к 2030 году — сделать наши цифровые решения ещё мощнее и вывести страну в лидеры по промышленному моделированию и проектированию. Институт объединяет лучших специалистов, чтобы разрабатывать технологии, которые будут определять будущее.

Благодаря таким решениям машиностроение, судостроение и авиапром получают реальный шанс ускорить выпуск продукции и укрепить технологический суверенитет страны.

Бизнес: у «Росатома» и его партнеров есть разработки не только для критических отраслей. Например, платформа «Атом.Контент» помогает с эффективным управлением контентом и созданием приложений для предпринимателей. А решение на основе технологий ИИ «Атом.ОКО» распознает и анализирует документы.

У госкорпорации есть своя операционная система и для гаджетов. Она называется «ОКО» и рассчитана на государственный сектор и корпоративных заказчиков.

Госсектор: платформа «Росатома» «Умный город» и Центр управления регионом собирают и анализируют данные. На основе отчетов можно повысить эффективность управленческих процессов, сэкономить ресурсы. «Инфраструктурная IoT-платформа» (IoT — расшифровывается и переводится как «интернет вещей»») использует технологии ИИ, занимается обработкой больших данных и создает цифровые информационные модели. Платформа позволяет создавать IoT-среду при управлении инженерными объектами городского хозяйства, производственных кластеров, зданий и территорий.

И это лишь малая часть решений, которые представлены в портфеле технологических решений госкорпорации.

ВОПРОС РЕБРОМ

Может ли Россия заработать на этих технологиях?

В «Росатоме» подчеркивают: готовы делиться компетенциями и разработками с партнерами. Международная кооперация может подстегнуть появление новых технологий и в итоге усилить нашу промышленность.

В странах присутствия российской госкорпорации (более 60) представлены экспортные варианты созданных ИТ-решений — не только атомных. «Росатом» предлагает заказчику собственные разработки и в целом решения российского ИТ-рынка в составе проекта строительства станций.

Кроме того, «Росатом» может помочь заказчикам из других стран с обучением специалистов, в том числе навыкам работы с инструментами ИИ, автоматизированных систем управления, разработки и внедрения цифровых платформ и развитием цифровых компетенций. Возможно и постепенное расширение сотрудничества — включая передачу отдельных технологий зарубежным партнерам. Все это — элементы более широкой стратегии формирования цифрового доверия, которая, по сути, становится отдельным направлением работы.

В «Росатоме» говорят, что к 2030 году платформенные решения с ИИ откроют новые возможности для атомной отрасли. Речь не только о сокращении издержек или формальном повышении производительности. Сегодняшняя работа приведет к появлению передовых технологических решений. Сформируется единая цифровая платформа отрасли — она позволит развивать технологии дальше. Предприятия и дивизионы будут быстрее обмениваться данными, а алгоритмы ИИ подсветят «узкие места», на которые стоит обратить внимание. Нейросети еще точнее станут прогнозировать потребности и оптимизировать загрузку мощностей. То есть промышленность сможет не просто производить больше, а производить действительно нужный продукт.