Специалисты Национального исследовательского ядерного университета «МИФИ» (НИЯУ МИФИ) внедряют в образовательный процесс цифровые двойники – виртуальные копии объектов использования атомной энергии. Ученые рассказали, что это не только позволяет студентам вуза более подробно изучать опасные ядерные объекты, но и помогает более эффективно организовать работу в любой сфере: от бизнеса до строительства.
Цифровые двойники способны показывать невидимые в реальности внутренности объектов и визуализировать физические процессы, протекающие в них, объяснили эксперты. С виртуальной копией физического объекта могут работать представители разных специальностей, программа должна это учитывать. Например, виртуальный аналог объекта может помочь предпринимателю оптимизировать эффективность бизнеса, предприятиям быстрее обнаружить неполадки в оборудовании, а строителю возвести сложный объект. Кроме того, хороший цифровой двойник умеет комплексно анализировать поведение реального объекта не только в привычных условиях работы, но и при необычных сценариях развития событий.
Важнейшим преимуществом такой технологии становится ее доступность из любой точки мира, подключение к цифровому двойнику по интернет-каналам достаточной пропускной способности, отметили ученые.
«Вместо установки сложных лабораторных стендов в удаленных вузах мы сможем помочь им организовать проведение виртуальных лабораторных работ, при выполнении которых действия студентов будут близки к действиям в реальной лаборатории. Комплексные цифровые двойники сложных инженерных объектов могут быть использованы не только в процессе высшего образования, но и как база тренингов оперативного персонала в режиме дополнительной подготовки. Кроме того, данный проект может широко использоваться для популяризации научных знаний, научного туризма и для повышения заинтересованности учащейся молодежи современными цифровыми технологиями», – рассказал заместитель директора Института ядерной физики и технологий НИЯУ МИФИ Георгий Тихомиров.
Сегодня в НИЯУ МИФИ разрабатывают комплексный цифровой двойник учебного ядерного реактора (ИРТ МИФИ). Наличие установки подобного масштаба в московском вузе уникально, однако условия действия текущей лицензии на эксплуатацию не позволяют использовать ее в полном объеме. В такой ситуации студенты вынуждены реализовывать часть практики «в тетрадке».
«В большинстве вузов страны, даже производящих целевую подготовку специалистов для «Росатома», выполнить лабораторную работу и экспериментальное исследование по нейтронной или реакторной физике в принципе невозможно из-за отсутствия установок. При этом практика на предприятиях атомной отрасли, как показала пандемия, не всегда может быть проведена в полном объеме. Естественно, такое положение вещей затрудняет формирование нужных компетенций у выпускников. Невозможно, чтобы все профильные вузы были укомплектованы подкритическими стендами и ядерными реакторами, а виртуальные ядерные установки можно будет легко внедрить в учебный процесс», – рассказал Тихомиров.
Виртуальный аналог реактора, по словам ученых, даст возможность делать то, чего нельзя сделать на настоящем объекте. Например, увеличивать мощность и смотреть, как это повлияет на характеристики реактора; заменять элементы оборудования; подключать или отключать различные устройства. Работа с цифровым двойником также позволит разработать образовательные продукты, принципиально невозможные ранее – лабораторные работы по действиям в чрезвычайных ситуациях и устранению их последствий, по виртуальному управлению реактором, его ремонту и другие.
Сегодня важной задачей НИЯУ МИФИ является подготовка кадров атомной отрасли, разбирающихся в современных цифровых технологиях, отмечают эксперты. Для этого в 2017 году в университете была создана Высшая инжиниринговая школа для подготовки инженеров цифрового будущего, а также разворачивания полигонов тестирования новых решений для цифрового бизнеса. Еще одним важным шагом стало открытие в 2018 году Лаборатории виртуальной и дополненной реальности.
При этом опыт разработки математических моделей физических процессов в объектах использования атомной энергии в НИЯУ МИФИ насчитывает несколько десятилетий. По словам представителей вуза, математические модели физических процессов, протекающих на ядерных объектах, разработанные учеными университета, широко используют в атомной отрасли.
«Объединение потенциалов коллективов, занимающихся проектированием, моделированием физических процессов и представлением трехмерных моделей в виртуальной реальности позволило ставить амбициозные задачи по разработке виртуальных аналогов и цифровых двойников сложных инженерных объектов», – рассказал Тихомиров.
Он также отметил, что в РИА Новости рамках данного подхода уже разработаны виртуальные аналоги подкритических и критических стендов и комплекс лабораторных работ. К разработкам цифровых двойников в вузе активно привлекают студентов и аспирантов, которые осваивают и развивают современные цифровые технологии не только в рамках учебных курсов, но участвуя в реальных проектах.
Реактор ИРТ в МИФИ Википедия