Высокотехнологичная миссия «АВАТАРА»
На базе СКГМИ создали уникальный в своем роде Центр подготовки и аттестации инженеров горных роботизированных систем «АВАТАР». Студенты в Центре могут обучаться на новейшем оборудовании, работать в программах, которые используют в горнодобывающей промышленности, а также участвовать в разработке реальных проектов для предприятий и получать за это деньги. Кроме того, главным компонентом Центра является виртуальная цифровая лаборатория, где создатели планируют разрабатывать программы с использованием искусственного интеллекта. В интервью газете «Слово» доктор технических наук, профессор кафедры горного дела СКГМИ Денис Стадник рассказал, кто работает в Центре, в чем его уникальность и как будет развиваться Центр в будущем.
- Расскажите о Центре, что он собой представляет?
- Центр «АВАТАР» осуществляет деятельность по четырем основным направлениям: 1. Обучение и повышение квалификации горных инженеров. 2. Проектирование горнотехнических систем. 3. Виртуальная цифровая лаборатория. 4. Разработка архитектуры и сопровождение горных IT-систем. В первом направлении мы обучаем студентов и повышаем квалификацию уже действующих инженеров горных предприятий в области цифровизации горного производства. Во втором - создаем «цифровые двойники» по заказу горных предприятий, разрабатываем и сопровождаем реальные проекты. Третье направление – виртуальная цифровая лаборатория - это программно-определяемый центр обработки данных (ЦОД), который позволяет удаленно, с любой точки мира, где есть Интернет, работать над проектами, а также обучаться и повышать свою квалификацию. Ну и четвертый компонент Центра занимается архитектурой IT-систем. Это необходимо для системного администрирования, улучшения и поддержания в работоспособном состоянии как физического оборудования, так и программного обеспечения, а также сетевого подключения к ЦОДу.
- Для начала поговорим об обучении и повышении квалификации горных инженеров. ГМИ готовит специалистов в горной инженерии, чем принципиально отличается обучение студентов в вузе от обучения в Центре?
- Сотрудники Центра разработали систему дополнительных компетенций – это знания и умения из других областей, которые необходимы горным инженерам в современном мире: это и системный анализ, и компьютерное моделирование технологических процессов, и автоматизированное проектирование в современных программных продуктах, и использование искусственного интеллекта для анализа больших геоданных и т.д. Их нет в традиционной программе обучения горной инженерии, но эти знания необходимы для того, чтобы иметь конкурентные преимущества при устройстве на работу. Сейчас мы добавили определенные модули в текущую программу обучения вуза - наши студенты 4-5 курсов усиленно изучают системный подход, моделирование как инструмент исследования процессов горного производства, базы данных и знаний, управление большими данными. Однако в рамках тех аудиторных часов, которые выделяет Министерство науки и образования РФ на подготовку специалиста, охватить все невозможно. В Центре же студенты углубленно изучают все эти дополнительные предметы, при этом учебную программу мы формируем под требования заказчика.
- Поясните, кто эти заказчики, и о каких требованиях идет речь?
- Заказчики - это предприятия горной промышленности, которым необходимы сотрудники с теми или иными компетенциями. Они оплачивают для студентов целевые места на обучение в вузе, при этом ставят перед нами задачи, какими знаниями эти студенты должны обладать по выпуску. Если в рамках основной программы они это не изучают или изучают недостаточно углубленно, то мы их дообучаем в Центре. Также предприятия отправляют к нам своих действующих сотрудников для повышения их квалификации.
- А кто в Центре выступает в роли преподавателей?
- В зависимости от тех компетенций, которые мы хотим привить нашим слушателям, формируется штат преподавателей отдела обучения Центра. Это могут быть специалисты с производства, это могут быть участники академического сообщества, это могут быть практики по алгоритмизации и программированию и т.д. Мы работаем на клиента, именно они нам говорят, что должны уметь наши выпускники, поэтому контингент преподавателей формируется в зависимости от программы обучения, которую мы также разрабатываем.
- Расскажите о проектах, над которыми Вы работаете в научно-инжиниринговом отделе проектирования. Какие это проекты?
- Мы создаем «цифровые двойники» горных предприятий, с помощью которых предприятия актуализируют все свои внутренние процессы. То есть, если предприятию необходимо, допустим, подсчитать запасы полезных ископаемых, актуализировать показатели эффективности отработки запасов и т.д., мы строим для этого цифровую модель, в которой указываем исходные данные, проигрываем на ней все варианты, и на основании полученных данных разрабатываем проектную документацию, а также представляем интересы компании в ФАУ «Главгосэкспертиза России» и ЦКР-ТПИ Роснедр России. Все это экономит предприятию огромные средства и ресурсы, так как раньше, в первую очередь, разрабатывали проектную документацию, утверждали ее и затем начинали по ней работать. В процессе работы они могли столкнуться с какимилибо недочетами, из-за чего приходилось корректировать проект. Сейчас у нас еще несколько технических заданий (ТЗ) от других предприятий: это и Уральская горно-металлургическая компания, это и ОАО «Южуралзолото. Группа компаний» и другие. Их специалисты проходили у нас защиту диссертаций, мы показали наш процесс работы, им очень понравилось. В итоге у нас сейчас 4-5 ТЗ в разработке. Кроме того, они даже хотят организовать свои IT-системы так, как сделали это мы.
- Кто участвует в разработке этих проектов?
- В проектах участвуют преподаватели и научные сотрудники СКГМИ, а также привлеченные специалисты международного класса из разных уголков света - то есть это люди, которые работают в международных компаниях. Каждый из них - специалист в своей области, и каждому отведена своя роль в команде. Помимо этого, мы привлекаем к работе над проектами и наших студентов. Например, в проекте, который мы разработали для ПАО «ГМК «Норильский никель» по руднику «Маяк», участвовала команда специалистов, а для того, чтобы выполнять технические построения внутри программы, мы взяли 5-6 лучших студентов, обучили их в Центре и ввели в проект. За этот проект каждый из них получил по 300 тысяч рублей, бесценный опыт, а также отличное портфолио на всю жизнь, так как имя каждого студента указывается в документах проекта.
- Вы сказали, что в разработке проектов участвуют специалисты из разных уголков света, как проходит совместная работа?
- Здесь мы подошли к главному компоненту Центра – виртуальная цифровая лаборатория. Наша команда из разных уголков света, как я уже сказал, и нам для работы нужна общая цифровая площадка. Кроме того, мы работаем в нескольких программах для горно-геологических работ: это и Micromine, leapfrog, AutoCAD, Datamine и т.д. и для каждой лицензионной программы существует физический ключ, который необходимо вставить в компьютер для того, чтобы она работала. Понятное дело, что мы не можем раздать эти ключи всем студентам и работникам, чтобы они могли работать над проектом в любое время и из любого места. И, кроме того, даже если мы и раздадим ключи, для работы в этих программах нужен очень мощный компьютер, который мало у кого есть. Поэтому для того, чтобы эти ограничения не мешали нам работать, мы создали виртуальную цифровую лабораторию на базе суперкомпьютера. Это дает нашей команде возможность работать круглосуточно. Студенты, преподаватели, привлеченные специалисты могут пользоваться всеми программами, сидя дома, на диване, ночью, в выходной - когда угодно (24/7). В виртуальную лабораторию можно зайти даже с самого слабого компьютера и работать в указанных программах, ведь по сети передается только картинка, а все вычисления выполняются на нашем сервере, который мы приобрели для этих целей. Нам удалось сделать такую цифровую платформу, которая решала бы задачи очень многих сфер, в том числе и те задачи, которые мы даже не прогнозировали. То есть нам удалось создать универсальную платформу программно-определяемого центра. Четвертый компонент - архитектура ITсистем - как раз нужен для того, чтобы модифицировать и поддерживать в работоспособном состоянии все это оборудование, программное обеспечение и сетевое взаимодействие с серверами.
- Есть ли подобные Центры в России или за рубежом?
- По крайней мере, мы о таких не знаем. Наш Центр уникален в своем роде за счет комплексного подхода, то есть объединения всех этих четырех компонентов воедино. Когда ПАО «ГМК «Норильский никель» объявил конкурс на выполнение проекта, там было очень сложное техническое задание, так как на первом этапе нам даже исходных данных не дали, поэтому многие организации уже на этом этапе отказались от участия, они просто не могли выполнить эти задания. В итоге мы выиграли конкурс и сделали этот проект на очень высоком уровне. Получается, не все могут выполнять такие сложные задания, поэтому очень важен подход, который мы использовали. За границей совсем другой подход. Там, если недропользователь берется за сложные участки месторождений, для которых еще не существует технологии отработки, то государство не берет с него налог, а наоборот, еще и приплачивает им за то, чтобы они осваивали эти месторождения – это называется система рентных платежей за использование недр. Так вот, недропользователю выгодно, чтобы для него разработали новую технологию, а это наука, поэтому он идет в институт и финансирует их разработки. В России такого нет. В нашем Центре нам за науку денег не платят, нам платят за инжиниринговый проект с использованием науки.
- Кто был инициатором создания Центра?
- Руководством университета перед нами были поставлены определенные задачи: развивать СКГМИ, вывести его на первое место по подготовке специалистов, работать на нашу горную промышленность, сделать так, чтобы наши выпускники были востребованными на предприятиях и др. Мы понимали, что для этого нужен инструмент, однако какой, мы пока не знали. Тогда к нам пришла идея создать вот такой Центр. Получается, что инициатором является и руководитель, который поставил правильные задачи, и команда, которая правильно их реализовала, в итоге университет получил Центр международного уровня по подготовке специалистов и по выполнению проектов для предприятий. Команда, которая занималась созданием Центра, высококвалифицированная, у всех по 10-15 лет опыта работы в горной отрасли, в академическом сообществе, в бизнесе, в ITтехнологиях, и все специалисты Центра имеют международную сертификацию.
- На чьи средства закупалось оборудование для Центра и программное обеспечение?
- Конечно, это средства вуза, но это не бюджетные деньги, это те деньги, которые мы зарабатываем на проектах для предприятий. Это суперсовременное оборудование. Чтобы вам было понятно, это оборудование, которое используются для майнинга. (майнинг — процесс выпуска биткоина, построен на вычислении математических задач; прим. ред.). Когда был бум биткоинов, аппаратную архитектуру серверов немного переработали, они стали более простыми, но выдерживающими большие нагрузки - именно это оборудование мы используем в своей работе. Программное обеспечение компании предоставляют нам бесплатно, так как им выгодно, чтобы специалисты умели работать именно на их продукте, тогда предприятия будут закупать программы у них.
- Планируется ли расширять Центр и если да, то как?
- Мы хотим выйти на разработку автономных систем управления горной техникой. В настоящее время есть техника, которая работает без участия человека, но для этого необходимо поставить реперные точки, по которым данная техника будет ориентироваться. И наша задача - создать такую систему автономного управления процессами горных работ, которая не требует реперных точек. Механизмы смогут принимать решения, основываясь на том же, на чем основывается человек - на интеллекте. Только в данном случае речь идет об искусственном интеллекте. Механизм или машина смогут функционировать в любой части горного пространства без участия человека и будут способны принимать самостоятельные решения в зависимости от изменения ситуации – для этого мы используем программирование нейронных сетей под автономное управление. Такие технологии используются в космосе, там, где нет возможности ручного управления. Сейчас, например, Toyota занимается разработкой беспилотных автомобилей на базе аппаратной архитектуры NVIDIA. Мы в нашем Центре тоже используем сопроцессоры NVIDIATesla для графических вычислений и обучения нейронных сетей. Кроме того, мы планируем докупить еще серверы и увеличить мощность нашего кластера. То есть сейчас мы можем сделать 10-20 высокопроизводительных рабочих мест, а потом их количество можно будет довести до 120, причем нам всю аппаратно-программную архитектуру ЦОД перестраивать не надо, она изначально очень сложная и масштабируемая. Программно определяемый ЦОД позволяет использовать его мощности не только для выполнения трехмерных вычислений при моделировании и проектировании горнотехнических систем, обучения нейронных сетей при беспилотном управлении горными машинами, распознавании образов и т.д. Мы сможем предоставить вычислительные мощности нашего ЦОДа Республике Северная Осетия-Алания, например, для прогнозирования лавиноопасности и для решения других важнейших задач, требующих обработки больших баз данных.
Кристина СУРХАЕВА
