Нейросеть будет проектировать «вечные» дороги в России в условиях мерзлоты

Российские учёные создали нейросеть, способную проектировать устойчивые круглогодичные дороги для тяжёлой техники в самых труднодоступных регионах – на болотах и вечной мерзлоте.

Эта разработка Пермского национального исследовательского политехнического университета позволяет точно рассчитать конструкцию дорожного полотна с использованием современных материалов, что раньше было невозможно. Внедрение технологии обещает преодолеть многолетний логистический кризис в лесной отрасли и снизить стоимость перевозок.

Перерасход и ненадёжность дорог

Проблема бездорожья исторически сдерживает освоение российских лесов, площадь которых превышает 894 миллиона гектаров. Традиционные временные пути – «зимники» – становятся ненадёжными из-за изменения климата и сокращения холодного сезона. Строительство же постоянных трасс на слабых грунтах часто приводит к быстрому разрушению и неоправданным затратам. Современные решения с применением геосинтетических материалов не имели точных инструментов проектирования.

«Существующие методы расчёта не могут адекватно предсказать, как новые материалы будут взаимодействовать со сложными грунтами под нагрузкой. Это вело либо к перерасходу средств, либо к созданию ненадёжных дорог», – объясняет суть проблемы доцент кафедры автомобильных дорог и мостов вуза, кандидат технических наук Владимир Клевеко.

Важное решение

Разработанная система является уникальной – аналогов для расчёта дорожных конструкций такого типа в мире пока не существует. На основе сотен виртуальных экспериментов исследователи обучили нейронную сеть, которая анализирует 13 параметров будущей дороги – от свойств грунта до типа укрепляющего материала. В результате она прогнозирует два критически важных показателя: величину просадки покрытия и напряжение в геосинтетическом слое.

«Результаты испытаний подтвердили высокую эффективность разработки. Модель продемонстрировала стабильную точность прогнозирования на уровне 90,76% при погрешности менее 10%, что полностью соответствует требованиям для практического применения», – приводит ключевые данные Владимир Клевеко.

Нейросеть также выявляет, какие факторы сильнее всего влияют на долговечность трассы. Например, она определила, что главный враг прочности – слабый грунт, а для защиты от образования колеи наиболее важна толщина асфальтового покрытия. Эти инсайты позволяют инженерам оптимизировать проекты, делая их одновременно прочными и рентабельными.

Путь к освоению лесных ресурсов

Цифровая трансформация процессов проектирования ускоряет создание надёжных дорог, удешевляет строительство и открывает доступ к богатейшим лесным ресурсам, ранее считавшимся недоступными.

Внедрение данной технологии имеет стратегическое значение не только для России, но и для других стран со сложными ландшафтами и климатом. Она позволяет снизить логистические издержки во всей цепочке – от заготовки леса до производства конечной продукции, такой как бумага или мебель, укрепляя экономическую и экологическую устойчивость лесопромышленного комплекса в глобальном масштабе. В ближайших планах учёных – патентование программного обеспечения для его широкого внедрения в отрасль.