Будущее транспорта всё больше связано не с железом, а с цифровыми технологиями. На форуме о будущем городов БРИКС «Облачные города» учёные из Сколтеха рассказали о разработках, которые меняют представление о том, как будут устроены самолёты, поезда и автомобили завтрашнего дня.
Цифровые двойники: от самолётов до поездов
Руководитель лаборатории киберфизических систем Сколтеха (Центр системного проектирования) Андреас Панаи напомнил, как цифровые технологии помогли авиационной отрасли выйти из кризиса.
«В 2009 году весь мир ожидал запуска Boeing 787 Dreamliner. Но во время испытаний появились трещины на стыке крыла и фюзеляжа. Конечно, в такой самолёт нельзя было допускать пассажиров. Для поиска решения потребовались цифровые двойники: на их основе провели исследования крыла в более чем тысяче симулированных полётных случаев. Это позволило найти проблему и устранить её, сэкономив годы и миллиарды на физических испытаниях», — рассказал учёный.
Сегодня команда Андреаса внедряет решения в транспортные системы России. В проекте запуска беспилотных поездов «Ласточка» на МЦК, лаборатория киберфизических систем Сколтеха совместно с ВНИИЖТ, разработали систему прескриптивной аналитики. Она собирает данные о работе разных систем, и совместно с цифровыми двойниками делает обоснованные выводы о их состоянии.
«На борту работает сервер, который в реальном времени предсказывает сбои и отправляет рекомендации диспетчеру. Система показывает, какие неисправности могут возникнуть в течение 24 часов, а какие требуют немедленного вывода поезда на техосмотр», — объяснил Панаи.
Схожие технологии учёные Сколтеха разрабатывают и для авиации: они работают над тем, чтобы дроны проводили визуальный осмотр самолётов, анализируя состояние фюзеляжа и прогнозируя возможные неполадки. Ещё один проект касается железных дорог: в рамках гранта РНФ команда Андреаса создаёт методику дефектоскопии рельсов на основе предиктивной аналитики.
Рой беспилотников и когнитивные роботы
Если цифровые двойники решают вопросы надёжности, то следующая ступень развития транспорта — полная автономность.
«Мир очень быстро движется к беспилотным транспортным средствам. Китай уже начинает экспортировать эти технологии: в следующем году они развернут беспилотные такси в Британии, Германии и Турции. И это то, к чему нам нужно стремиться», — заявил Дмитрий Тетерюков, руководитель Лаборатории интеллектуальной космической робототехники Сколтеха (Центр системного проектирования).
По его словам, пятая степень автономности, при которой человек больше не нужен как водитель, — это лишь промежуточный этап. Следующий шаг Автономность 6.0 — транспортные рои, управляемые генеративным ИИ. Беспилотные такси, автобусы и поезда будут обеспечивать бесшовное передвижение человека, а бесшовная доставка будет осуществляться роем грузовиков, шаттлов, роверов, и на последнем шаге - человекоподобными роботами.
«Представьте будущее, где рой беспилотников берёт на себя все транспортные задачи: от такси до доставки. Вы приезжаете домой на беспилотном такси — и в ту же минуту у дверей вас уже ждут продукты из магазина», — отметил учёный.
Здесь снова ключевую роль играют цифровые двойники. Тетерюков напомнил, что Nvidia, лидер в этой области, оценивается в $4 трлн — сопоставимо с бюджетом США. Их платформы позволяют создавать виртуальные фабрики и обучать роботов в симуляторах, что даёт возможность готовить автономные транспортные системы к любым дорожным и климатическим условиям.
В Сколтехе уже тестируются беспилотные автомобили совместно с компанией 168 Robotics. В прошлом году на конференции IEEE FLMM 2024 лаборатория Тетерюкова представила VLM-ассистента, использующего визуальные языковые модели для автономного вождения.
«Это не заранее прописанный алгоритм, а система, которая умеет рассуждать: оценивать качество дороги, освещённость, наличие пешеходов и которая способна менять стратегию движения прямо во время движения», — подчеркнул он.
Учёные также работают над плавностью хода, применяя лидарную навигацию и учитывая динамику автомобиля. А в другом эксперименте они первыми в мире реализовали навигацию по радару четвероногого робота без использования визуальных данных — технология, которая работает при любых условиях освещённости и погоды.
Наконец, для роевых систем разработана концепция первой в мире и мультиагентной и модульной операционной системы Cognitive OS. Она позволяет роботам разных типов общаться на едином языке — как между собой, так и с человеком.
Не смотря на то, что все эти технологии выглядят, как горизонт далёкого будущего, на самом деле они уже становятся нашим настоящим, и в течение 10-15 лет навсегда изменят мир вокруг нас.