В Северо-Кавказском горно-металлургическом институте (СКГМИ) активно заработал Центр обработки данных (ЦОД), что значительно расширило возможности как исследовательской, так и образовательной деятельности.
«Все началось с конкурса ПАО «ГМК «Норильский никель», нашего стратегического партнера, на корректировку показателей технического проекта рудника «Маяк», — рассказывает ректор СКГМИ Юрий Дмитрак. — В нем участвовали различные организации, в том числе и мы. СКГМИ победил благодаря использованию «цифровых двойников»».
Команда состояла из преподавателей вуза, ведущих специалистов в области проектирования горно-геологических информационных систем, обработки и анализа больших данных, технологов горного производства и шести студентов, будущих айтишников-горняков. Всех ребят в результате пригласили на работу в компанию. Значительную часть средств, полученных за НИР, решили потратить на закупку оборудования для ЦОД. Так началось формирование системы высокой вычислительной плотности, оснащенной сопроцессорами GPU nVidia T4.
Сегодня вычислительные ресурсы центра составляют 3,3 TFlops на операциях с плавающей запятой двойной точности и 6,6 TFlops для операций с одинарной точностью соответственно. Комплекс также оснащен графическими сопроцессорами вычислительной мощностью в 1 GFlops на операциях с плавающей запятой двойной точности и 34 TFlops для операций с одинарной точностью. Они способны поддерживать одновременную работу более чем 50 высокопроизводительных графических рабочих мест на виртуальных машинах.
«ЦОД создавался не ради достижения максимальной вычислительной мощности, а для решения комплекса разноплановых задач, — говорит профессор кафедры «Горное дело» СКГМИ доктор технических наук Денис Стадник. — Поэтому он и сформирован на базе отказоустойчивого гиперконвергентного кластера серверов, имеющего масштабируемую архитектуру: при добавлении нового узла в кластер его вычислительные ресурсы становятся доступны в пользовательских приложениях. Твердотельные накопители NVMe последнего поколения с горячей заменой делают процесс наращивания вычислительных ресурсов кластера максимально комфортным для системных администраторов и прозрачным для пользователей».
В вузе в создании ЦОД особо подчеркивают значение стратегических партеров СКГМИ — ведущих горнодобывающих компаний страны. Кроме ПАО «ГМК «Норильский никель», это АО «АРМЗ» (горнорудный дивизион Госкорпорации «Росатом»), АО «Южуралзолото Группа Компаний»… А также разработчики современных горно-геологических информационных систем MICROMINE, SEEQUENT (LEAPFROG), GEOVIA (SURPAC), AUTODESK (AUTOCAD, REVIT), BENTLEY, ОАО «ВИОГЕМ» (ГЕОМИКС)… Большую роль сыграло и взаимодействие с представителями IТ-индустрии (AMD, NVIDIA, АО «Крафтвэй корпорэйшн ПЛС», ООО «АйТи-Архитектор», ООО «Модуль-Проекты»). Но прежде всего специалисты СКГМИ опирались на собственные многолетние научные исследования.
Одна из задач, которую с помощью появившихся вычислительных мощностей решают в СКГМИ, — подготовка современных высококвалифицированных специалистов, с использованием возможностей «цифровых двойников».
Появление этой технологии в арсенале экспертов чаще всего связывают с историей «Аполлона-13» в 1970 году. Благополучное завершение миссии, успешная посадка космического корабля и спасение астронавтов удались благодаря «цифровым двойникам». Сегодня, полвека спустя, технология «цифровых двойников» остается одной из самых многообещающих.
«Цифровой двойник» — синхронизированная с реальным объектом, системой, процессом их виртуальная модель. Эта технология, характерная для четвертой промышленной революции, призвана, в частности, помочь предприятиям быстрее обнаруживать проблемы и даже предсказывать их и эффективнее решать, а в конечном итоге производить более качественный продукт.
Использование «цифровых двойников» на горно-металлургическом комбинате позволяет реализовать в виртуальной среде все технологические процессы, воспроизвести все стороны жизни и деятельности огромного организма, не затрагивая реальное производство. «Цифровой двойник» помогает просчитать ближние и отдаленные последствия любых решений, принимаемых руководством, и, следовательно, выбрать оптимальные.
В СКГМИ с помощью такого инструмента студенты вначале изучают трехмерную визуализацию месторождений полезных ископаемых, которая позволяет более наглядно показать все их элементы, при этом анализ геологических баз данных становится быстрым и интуитивно понятным. Затем на старших курсах будущие специалисты знакомятся с комплексными технологическими моделями горного производства. Ну а на последних курсах изучают анализ больших цифровых геоданных и прогнозирование.
Другое важное направление подготовки — глубокий анализ нейронных сетей для промышленности. Так, в одной из последних студенческих работ, выполненных на базе ЦОД, рассматривается, как обучить нейронную сеть управлять системой вентиляции рудника. Эту задачу студенты СКГМИ решали на международном инженерном чемпионате «Case-in». Команда вуза «GEOX» вышла в финал и заняла призовое место в специальной номинации «Топ-6 лучших решений инженерного кейса» по направлению «Горное дело».
«За те аудиторные часы, которые выделяет Министерство науки и высшего образования РФ на подготовку специалиста, охватить все стороны современного горного производства невозможно, — говорит Денис Стадник. — Поэтому на базе СКГМИ создан уникальный для России Центр подготовки и аттестации инженеров горных роботизированных систем «АВАТАР», разработаны дополнительные компетенции — это знания и умения из других областей, которые необходимы горным инженерам в современном мире: системный анализ и компьютерное моделирование технологических процессов, автоматизированное проектирование в современных программных продуктах и использование методов и средств искусственного интеллекта для анализа больших геоданных и многое другое. Сегодня в Центре «АВАТАР» действующие специалисты горных предприятий углубленно преподают заинтересованным студентам эти дополнительные предметы, при этом учебную программу, благодаря ЦОД, мы можем формировать под требования заказчика».
Что касается научных задач, под которые ЦОД формировали, то вот некоторые из них: создание единой отраслевой системы автоматизированного проектирования освоения георесурсного потенциала РФ; разработка трехмерных моделей месторождений полезных ископаемых, «цифровых двойников» горных предприятий; переход к использованию горнотехнических систем с автономным управлением на базе применения методов и средств искусственного интеллекта; анализ больших цифровых данных и прогнозирование.
Но возможности ЦОД и этим не ограничиваются.
«Мы готовы предоставить вычислительные мощности Республике Северная Осетия-Алания, — говорит Денис Стадник. — Обработка больших данных необходима, например, для прогнозирования лавиноопасности горных территорий, моделирования и управления трафиком транспорта. Начинающим режиссерам РСО-Алания центр поможет в обработке данных видеопотоков, о чем было заявлено в СКГМИ на встрече с молодежью главы РСО-Алания С.Меняйло».
Не так давно ректор вуза Юрий Дмитрак предложил и коллегам из железнодорожного техникума воспользоваться открывшимися возможностями ЦОД. В частности, с его помощью они смогут в виртуальной реальности развивать навыки управления поездами, телемеханикой, всем сложным механизмом железнодорожного хозяйства.
Станислав Фиолетов
Нет комментариев