Специалисты МФТИ начали применять цифровые полигоны, разработанные на основе модельно ориентированного системного инжиниринга. Полигоны помогут сократить издержки и ускорят процесс инженерной разработки, в том числе и прикладных систем ИИ. При этом они также позволят протестировать создаваемый продукт в широком спектре возможных условий его использования и нештатных ситуаций.
Один из новейших трендов в современной индустрии — переход к модельно ориентированному системному инжинирингу. Идея в том, чтобы в процессе создания продукта, изделия или системы деятельности вместо технической документации по возможности широко использовать унифицированные модели: как символьные, так и цифровые. При этом архитектурные модели будут описывать устройство изделия, математические модели — критерии оптимизации и управления, ограничения на создание изделия, его поведение и алгоритмы управления им. А уже компьютерная модель позволит имитировать, подбирать и формировать нужное поведение изделия в разных сценарных условиях.
Специалисты МФТИ одними из первых в РФ создают симуляторы и двойники физико-технических объектов в рамках мультифизического моделирования, при этом дополнительно включают в них алгоритмы управления и искусственного интеллекта.
«На этапе разработки сначала мы встраиваем machine learning не в физический объект, а в его цифровую метамодель. Например, двойника-симулятора робособаки создали и обучили на цифровом полигоне, после чего “обученную модель системы управления” виртуальной робособаки встроили в реальную физическую робособаку — и она успешно побежала на задних лапах, что непросто. Таким образом, если технологический уклад 4.0 позволяет переносить модели из виртуального мира в физический (посредством 3D-принтинга и интернета вещей), то наша технология дополняет спектр. Она позволяет переносить из виртуального модельного объекта в двойственный ему физический объект уже алгоритмы и возможности ИИ», — рассказал Вячеслав Кондратьев, директор Исследовательского центра прикладных систем искусственного интеллекта МФТИ.
«Виртуальный полигон моделирует внешнюю среду испытаний прототипов целевой системы, создавая все возможные нештатные и форс-мажорные ситуации. При испытаниях систем с искусственным интеллектом это становится особенно важным», — добавил Роман Горбачев, заведующий лабораторией волновых процессов и систем управления МФТИ.
В итоге сценарии проектирования и испытаний метамодели разрабатываемой системы включают архитектуру, мультифизику, управленческие и интеллектуальные алгоритмы, порядки проведения испытаний и задания ситуационных параметров среды, а также контрольные примеры и репозиторий представляющих интерес решений.
Разработчики подчеркивают, что ключевые выгоды подхода — сокращение времени на проведение тестовых экспериментов, а также значительное снижение затрат, поскольку тесты проводятся не в физическом мире, а в виртуальном. Дополнительными преимуществами станут высокая степень «объяснимости» в ходе проектирования и легкое масштабирование: однажды разработанное решение может быть локализовано и быстро перенесено. Все модели и цифровые следы проектирования при этом хранятся в общедоступном репозитории и допускают неоднократное использование и масштабирование.
Следующий шаг, по словам представителей команды разработчиков, — масштабирование применений и пошаговое развитие инжиниринговой метавселенной.
