Разработка ученых из Пензы упростит процесс проектирования в машиностроении

Специалисты Пензенского государственного университета (ПГУ) предложили два программных продукта на основе нейросетей для упрощения процесса проектирования в инженерии, строительстве и машиностроении. Разработка проводилась в соответствии с целями нацпроекта «Наука и университеты», сообщили в учебном заведении.

Для расчетов в проектировании обычно используют сложные алгоритмы и математические модели. Сложное уравнение или система уравнений сводится к решению большого количества простых. Эти вычисления встроены в программные комплексы, которые проектируют различные инженерные конструкции. Часто при изменении одного из параметров проекта специалистам необходимо начинать все расчеты заново.

Для решения подобных задач можно использовать нейросети, обученные на большом количестве примеров. Однако низкая доступность данных для многих научных, технических и биологических задач ограничивает возможность применения обычных нейронных сетей.

В ПГУ разрабатывают нейросети, основанные на физике. Они включают в себя математические формулы и физические законы, описывающие поведение моделируемой системы. Это означает, что такие нейросети учитывают физическое описание проблемы, а не только заменяют данные на близкие к исходным цифрам.

«Известные физические законы составляют основу для обучения нейронной сети. Они как раз и ограничивают пространство допустимых решений при поиске», — пояснил Владимир Горбаченко.

Научному коллективу впервые с помощью таких нейросетей удалось решить прямые и обратные задачи моделирования физических полей для неоднородных сред. Разработанные программные продукты помогают подбирать наиболее подходящий материал под определенную задачу, а также просчитывать температуру в любой интересующей точке изделия.

«В процессе проектирования важно правильно выбрать тот или иной материал для определенной цели, сопоставить и подобрать оптимальную толщину, длину и так далее. Нейросетевая компьютерная программа совершит расчет и выдаст результат», — подчеркнул Владимир Горбаченко.

Главная цель нацпроекта «Наука и университеты» — вывести Россию в пятерку мировых лидеров по разработкам в приоритетных областях. Создаются условия, чтобы ученым было комфортно жить и работать в нашей стране, большое внимание также уделяется популяризации науки, чтобы привлечь в эту сферу молодежь. Запущена программа по созданию сети современных кампусов. Исследователей обеспечивают передовым оборудованием и инфраструктурой, в том числе уникальными установками класса «мегасайенс» и новыми научными судами. Вузы, НИИ и бизнес приглашают участвовать в совместных проектах, что позволяет быстрее и эффективнее использовать передовые открытия на благо развития страны. Работа по этому нацпроекту велась с 2019 по 2024 год. С 2025 года по решению Президента Владимира Путина в России приступили к реализации обновленных национальных проектов.