Так бывает, но редко, чтобы в один день праздновали юбилей научной организации, созданной отцом-академиком и день рождения сына-академика, отдавшего этой научной организации бÓльшую часть своей жизни. Но 8 ноября в Южном федеральном университете (ЮФУ) состоялось расширенное заседание Ученого совета, посвященное двум событиям: 50-летию со дня организации Научно-исследовательского института многопроцессорных вычислительных систем им. академика А.В.Каляева и 65-летию со дня рождения академика Игоря Анатольевича Каляева. Он 18 лет возглавлял НИИ МВС, а ныне — научный руководитель направления ЮФУ.
Игорь Каляев — ведущий российский ученый в области многопроцессорных вычислительных и управляющих систем, интеллектуальной робототехники и искусственного интеллекта, хорошо знакомый читателям автор газеты «Поиск». Список его научных регалий не уместится и на нескольких страницах. Главное — он академик РАН, заслуженный деятель науки РФ, лауреат Государственной премии в области науки и технологий, дважды лауреат премии Правительства РФ в области науки и техники, лауреат премии Правительства РФ в области образования, лауреат премии им А.А.Расплетина РАН и т. д. В последние годы активность в ЮФУ он совмещает с заботами соруководителя двух направлений научной программы Национального центра физики и математики (НЦФМ), создаваемого в Сарове по инициативе Росатома и в соответствии с поручением Президента РФ.
Поздравляя Игоря Анатольевича со знаменательными датами, редакция попросила его ответить на некоторые вопросы касательно этой сферы его многогранной деятельности.
— Игорь Анатольевич, сегодня искусственный интеллект — один из основных трендов мирового научно-технологического развития. О нем и байки травят, и всерьез обсуждают перспективы — не зря среди приоритетных направлений исследований Национального центра физики и математики в Сарове эта тема тоже присутствует. Расскажите, пожалуйста, какие работы ведутся там по направлению «Искусственный интеллект и большие данные в технических, промышленных, природных и социальных системах»?
— В рамках данного направления в НЦФМ реализуются три крупных проекта. Первый предполагает создание интеллектуальных нейроморфных и нейрогибридных систем на основе новой электронной компонентной базы. Он базируется на новой парадигме, с развитием которой в электронике связывают прорыв в аппаратной реализации нейросетевых алгоритмов и мозгоподобных информационно-вычислительных систем, основанных на использовании мемристоров, т. е. резисторов с памятью. Такие устройства делают реальностью создание совершенно новых нейроморфных вычислительных систем, приближающихся по своим возможностям к человеческому мозгу.
Важнейшим свойством мемристивных устройств является их стойкость ко внешним воздействиям, в том числе ионизирующим и дефектообразующим. Это открывает перспективу конструирования микросхем спецстойкой энергонезависимой резистивной памяти, способных функционировать в жестких условиях АЭС.
Кроме того, разрабатываемая технология послужит созданию энергоэффективного и масштабируемого аппаратного обеспечения для реализации как алгоритмов машинного обучения, так и новых нейросетевых алгоритмов на основе импульсных нейронных сетей. В среднесрочной перспективе это позволит перейти к производству опытных образцов, в последующем и к серийному выпуску специализированных аппаратных средств на базе архитектуры и принципов функционирования биологических нейронных сетей, обеспечивающих достижение качественно новых характеристик систем принятия решений и управления сложными объектами критической инфраструктуры.
Добавлю, подобные мемристорные устройства обеспечивают пути перехода к гибридному интеллекту, т. е. системам, собирающим в единое целое искусственные и естественные нейронные сети, что, в свою очередь, приближают нас к созданию компактных и энергоэффективных адаптивных систем для нейропротезирования. То есть к замещению и восстановлению утраченных функций мозга и нервной системы человека!
Второй проект концентрирует исследования и разработки технологий искусственного интеллекта для предиктивного моделирования и поддержки принятия решений.
Люди всегда пытались заглянуть в будущее и каким-то образом приготовиться к тому, что их там ждет. Именно потому в Средние века так популярны были астрологи. Конечно, астрология — псевдонаука, но современные технологии ИИ позволяют нам в той или иной мере заглядывать в будущее. Действительно, если мы будем собирать большие данные о функционировании некоторой технической или промышленной системы на протяжении всего ее жизненного цикла, то на основе этих данных с помощью технологий ИИ можно выявить отдельные закономерности в ее развитии, а на основе этих закономерностей — предсказать будущее состояние и поведение системы.
Поэтому в последние годы наиболее востребованным подходом к управлению сложными объектами и технологическими процессами стало управление на основе прогнозирующей модели объекта, а также предиктивного (т. е. предсказательного) моделирования его поведения. С помощью такого впередсмотрящего моделирования возможно, например, оценивать остаточный ресурс сложных технических систем, т. е. определять момент, когда они могут выйти из строя, и, соответственно, принимать превентивные меры для минимизации потенциального ущерба. Безусловно, это очень важно для систем ответственного применения, в частности, объектов атомной энергетики, выход которых из рабочего состояния может приводить к катастрофическим последствиям.
Но такие же технологии предсказательного моделирования можно использовать для анализа состояния природных и даже социальных систем, например, прогнозировать различного рода природные катастрофы или социальные явления.
В планах проекта — создать программную среду предиктивного моделирования, внедрение которой позволит существенно снизить риски возникновения недопустимых состояний сложных технических и производственных систем, повысить эффективность их автоматизированного парирования.
Третий проект направлен на разработку и исследование технологий искусственного интеллекта для профилактической медицины и здоровьесбережения.
Одной из основных причин высокой смертности населения в России признаны хронические неинфекционные заболевания, большинство из которых провоцирует образ жизни людей. Отсюда актуальность развития систем профилактической медицины, позволяющих формировать персональные рекомендации, направленные на комплексную стратегию по снижению рисков возникновения хронических заболеваний у человека. Ее будут строить на основе цифрового профиля его здоровья и выявленных персональных особенностей. Безусловно, такая система профилактической медицины крайне важна для работников атомной отрасли, которые зачастую трудятся в экстремальных производственных условиях и подвержены большой психологической нагрузке.
При этом одним из основополагающих факторов здоровья человека является его психоэмоциональное состояние, от которого заметно зависит его способность принимать правильные решения и выполнять адекватные действия в условиях стрессовых и критических ситуаций. В связи с этим крайне актуальными стали проводимые исследования по разработке и внедрению систем дистанционного контроля психоэмоционального здоровья людей, особенно операторов критической инфраструктуры. Это снизит риски возникновения техногенных аварий вследствие человеческого фактора.
— Какова кооперация ученых, работающих по данному направлению НЦФМ?
— В НЦФМ по линии технологий ИИ задействованы около 20 ведущих организаций страны, таких как: ВНИИЭФ, ИПУ РАН, ФИЦ ИиУ РАН, ГосНИИАС, ИМБП РАН, ННГУ им. Н.И.Лобачевского, Южный федеральный университет, ИСП РАН, ГНЦ им. А.И.Бурназяна ФМБА и др.
— Где и каким образом планируется внедрение полученных результатов исследований?
— В первую очередь внедрение начнется в тесной кооперации с различными структурами Росатома. Например, совместно АО «Русатом автоматизированные системы управления» и НПО «Критические информационные системы» данные результаты намечено использовать при создании интеллектуальных и доверенных АСУ атомных станций малой мощности (АСММ).
АСММ — весьма перспективный тренд развития атомной энергетики: более 40 ведущих компаний мира ведут их разработку. В планах Росатома — введение в эксплуатацию к 2045 году 19 АСММ и занятие порядка 20% мирового рынка малой атомной энергетики. АСММ — это дешевая, надежная, быстровозводимая и автономная «батарейка» в районах, где недоступны иные источники электроснабжения. Но специфика создания и эксплуатации АСММ порождает принципиально новые требования к их системам управления, такие как: высокая автономность и минимальное вмешательство человека в процессы управления, компактность и отказоустойчивость, минимизация обслуживающего персонала и повышение доверия к принимаемым ими решениям и т. д. Все это требует широкого использования технологий искусственного интеллекта, в первую очередь тех, которые разрабатывают в рамках научной программы НЦФМ.
Что касается научных результатов по проекту создания технологий ИИ для профилактической медицины и здоровьесбережения населения, то уже в этом году мы собираемся совместно с ИМБП РАН провести их апробацию для тестирования и контроля психоэмоционального состояния участников изоляционного эксперимента по моделированию длительных космических полетов, что сродни тестированию операторов удаленной критической инфраструктуры. Кроме того, совместно с Технологической академией Росатома планируется внедрение данных технологий на тренажерных комплексах для оценки функциональных возможностей операторов критической инфраструктуры, а также в системах медицинских осмотров перед рабочими сменами, практикуемых на российских АЭС. В дальнейшем интеллектуальную систему профилактической медицины и здоровьесбережения мы хотим распространить на весь Росатом.
Елизавета АНДРЕЕВА
Фото предоставлено НИИ МВС ЮФУ
Нет комментариев