В Томске исследователи учат искусственный интеллект вести мониторинг состояния дорог и мостов
27.04.2022
Ученые Томского государственного архитектурно-строительного университета (ТГАСУ) применили самообучающиеся киберфизические системы в процессе дорожного строительства и ремонта мостов.
Киберфизическая система — это информационно-технологическая концепция, подразумевающая интеграцию вычислительных ресурсов в физические сущности любого рода, включая оборудование, механизмы и даже биологические объекты. На исследуемый объект устанавливается система датчиков, которая собирает, затем анализирует и систематизирует всю имеющуюся информацию. При этом датчики, оборудование и информационные ресурсы соединены в единую систему. Яркие примеры киберфизических систем — это автономные роботы, беспилотные летательные аппараты и транспорт и т.д.
«Например, можно сопоставлять данные с лазерного сканера, с видеорегистратора. В идеале необходимо создать такой искусственный интеллект, который бы исключил влияние человека из процесса определения дефекта и принятия решения о необходимом ремонте того или иного механизма, дороги или строения», — объяснил профессор кафедры прикладной математики ТГАСУ Борис Шумилов.
Заведующий кафедрой инженерной геологии, мостов и сооружений на дорогах (ИГМиСД) Павел Елугачев отметил, что при проектировании какого-либо механизма киберфизические системы позволяют минимизировать рутинные вычисления, которые берет на себя искусственный интеллект. Например, совместив киберфизическую систему с различными датчиками, можно вести мониторинг состояния автомобильных дорог.
«Совместив датчики с киберфизической системой, мы позволяем ей самообучаться, самонастраиваться. Таким образом, эти системы получают элементы искусственного интеллекта. На данный момент мы создали алгоритмы, которые могут распознавать дефекты автомобилей. Человеку бывает очень сложно определить неполадки столь сложной системы, как автомобиль. Наша система позволяет определять дефект, выявлять степень его сложности, а также выдавать рекомендации по ремонту», — рассказал ученый.
По словам Павла Елугачева, томские ученые уже используют различные сенсоры — лазерные лучи, ультразвуковые сигналы, датчики давления — для измерения нагрузки на сооружения. В ТГАСУ разработан алгоритм, с помощью которого можно провести мониторинг мостов и других дорожных сооружений.
Ученые отмечают, что для правильной оценки состояния мостов искусственный интеллект нужно научить определять все элементы конструкции — опоры, пролеты, балки — после чего с помощью датчиков «научить» киберфизическую систему определять состояние мостовой конструкции и разрабатывать рекомендации по ее ремонту.
Математический аппарат, разработанный сотрудниками ТГАСУ, способен заменить такие зарубежные аналоги, как SPLINE, WAVELET, CATIA, применяемые для ремонта автомобильных дорог.
«Создавая подобный математический аппарат, мы занимаемся импортозамещением, поскольку алгоритмы, разработанные в западных странах, становятся нам недоступны. Нужно самим создавать такие алгоритмы и находить им применение. Будущее за искусственным интеллектом, который будет широко применяться в дорожном строительстве, беспилотном транспорте, летательных и подводных аппаратах. Поэтому мы постоянно совершенствуем киберфизические системы, обкатываем алгоритмы на всех мостах и автодорогах, которыми занимаемся», — подчеркнул заведующий кафедрой ИГМиСД Павел Елугачев.
Киберфизическая система — это информационно-технологическая концепция, подразумевающая интеграцию вычислительных ресурсов в физические сущности любого рода, включая оборудование, механизмы и даже биологические объекты. На исследуемый объект устанавливается система датчиков, которая собирает, затем анализирует и систематизирует всю имеющуюся информацию. При этом датчики, оборудование и информационные ресурсы соединены в единую систему. Яркие примеры киберфизических систем — это автономные роботы, беспилотные летательные аппараты и транспорт и т.д.
«Например, можно сопоставлять данные с лазерного сканера, с видеорегистратора. В идеале необходимо создать такой искусственный интеллект, который бы исключил влияние человека из процесса определения дефекта и принятия решения о необходимом ремонте того или иного механизма, дороги или строения», — объяснил профессор кафедры прикладной математики ТГАСУ Борис Шумилов.
Заведующий кафедрой инженерной геологии, мостов и сооружений на дорогах (ИГМиСД) Павел Елугачев отметил, что при проектировании какого-либо механизма киберфизические системы позволяют минимизировать рутинные вычисления, которые берет на себя искусственный интеллект. Например, совместив киберфизическую систему с различными датчиками, можно вести мониторинг состояния автомобильных дорог.
«Совместив датчики с киберфизической системой, мы позволяем ей самообучаться, самонастраиваться. Таким образом, эти системы получают элементы искусственного интеллекта. На данный момент мы создали алгоритмы, которые могут распознавать дефекты автомобилей. Человеку бывает очень сложно определить неполадки столь сложной системы, как автомобиль. Наша система позволяет определять дефект, выявлять степень его сложности, а также выдавать рекомендации по ремонту», — рассказал ученый.
По словам Павла Елугачева, томские ученые уже используют различные сенсоры — лазерные лучи, ультразвуковые сигналы, датчики давления — для измерения нагрузки на сооружения. В ТГАСУ разработан алгоритм, с помощью которого можно провести мониторинг мостов и других дорожных сооружений.
Ученые отмечают, что для правильной оценки состояния мостов искусственный интеллект нужно научить определять все элементы конструкции — опоры, пролеты, балки — после чего с помощью датчиков «научить» киберфизическую систему определять состояние мостовой конструкции и разрабатывать рекомендации по ее ремонту.
Математический аппарат, разработанный сотрудниками ТГАСУ, способен заменить такие зарубежные аналоги, как SPLINE, WAVELET, CATIA, применяемые для ремонта автомобильных дорог.
«Создавая подобный математический аппарат, мы занимаемся импортозамещением, поскольку алгоритмы, разработанные в западных странах, становятся нам недоступны. Нужно самим создавать такие алгоритмы и находить им применение. Будущее за искусственным интеллектом, который будет широко применяться в дорожном строительстве, беспилотном транспорте, летательных и подводных аппаратах. Поэтому мы постоянно совершенствуем киберфизические системы, обкатываем алгоритмы на всех мостах и автодорогах, которыми занимаемся», — подчеркнул заведующий кафедрой ИГМиСД Павел Елугачев.
