Авиация России

В Московском авиационном институте разработано программное обеспечение для ускорения сложных инженерных расчётов в авиационной отрасли. Однотипные аэродинамические расчёты исследователи МАИ заместили методами с использованием искусственного интеллекта. Созданная нейросетевая библиотека позволит с приемлемой точностью выполнять на обычном домашнем ПК задачи, требующие сегодня использования самых мощных суперкомпьютеров, рассказали в МАИ.

Проект выполняется на базе лаборатории искусственного интеллекта и математического моделирования института № 8 «Компьютерные науки и прикладная математика». Эта работа была начата в рамках отдельного постановления Правительства РФ, в котором университет играет роль главного разработчика нового отечественного программного обеспечения для комплексных мультифизических расчётов в области авиации.

При проектировании нового вида авиационной и космической техники на этапе выбора оптимальной конфигурации образца требуется производить множество расчётов на суперкомпьютерах. В частности, исследователи занимаются детальным моделированием аэродинамических процессов, что является одной из самых долгих и трудозатратных частей работы. Для того чтобы перебрать как можно больше вариантов компоновки летательного аппарата или чтобы посчитать несколько секунд полёта традиционными методами вычислительной аэродинамики, требуется затратить месяцы работы суперкомпьютера.

Библиотека программного комплекса была написана на Python и С++, а нейросети — на базе фреймворка PyTorch. В своей работе специалисты МАИ использовали самые современные архитектуры: физически-информированные нейронные сети (PINN) и графовые нейросети (GNN).

Разработчики встроили в свою библиотеку модуль генерации данных для почти любого, даже самого сложного случая обтекания тела. Получив набор сгенерированных данных, нейросети обучаются на них, а затем проводят быстрые расчёты без использования суперкомпьютеров. Модуль генерации данных построен на основе программного обеспечения для моделирования процессов динамики жидкости и газа, а именно — CFD-решателей «Логос» и OpenFOAM.

В качестве главного индустриального заказчика МАИ выступает Министерство промышленности и торговли Российской Федерации, которое субсидирует разработку для внедрения на предприятиях авиационной промышленности. На данном этапе специалисты тестируют первую версию библиотеки и планируют до конца года получить вторую версию с более широким функционалом и лучшим качеством обученных нейросетей. Также в ближайшем времени разработку планируется запатентовать.

Как рассказали в МАИ, модуль позволяет сократить время на аэродинамические расчёты от 2 до 1000 раз, сейчас библиотека ПО находится на стадии тестирования и доработки. В рамках цельного комплекса она начнёт тестироваться в декабре, и по плану начало разработки техники на реальных предприятиях состоится в следующем году. Первыми разработку МАИ начнут тестировать и применять в «ОКБ Сухого», КТРВ, ГНПП «Регион» и МКБ «Вымпел».

193