«Формируют бюджет страны»: проректор Политеха — о том, как цифровая трансформация меняет современные технологии

Цифровые двойники, виртуальные копии реальных изделий, перестают быть экспериментальной технологией и становятся главным инструментом для достижения технологического лидерства. По оценкам экспертов, их внедрение способно кардинально сократить время и бюджет разработки сложнейших продуктов — от авиадвигателей до автомобилей. В ближайшие годы ключевыми бенефициарами этой технологии станут нефтегазовый сектор, атомная энергетика, машиностроение, авиа- и судостроение, где конвергенция цифровых моделей и искусственного интеллекта обещает дать наибольший экономический эффект.

От «Кортежа» до беспилотников: как работает технология

Вопреки распространенному мнению, цифровой двойник — это не просто 3D-модель. Согласно национальному стандарту, это система, включающая цифровую модель и двустороннюю связь с реальным объектом. В отличие от «цифровой тени», которая лишь фиксирует параметры уже работающего устройства, двойник позволяет моделировать и тестировать изделие еще до его физического создания. Одним из знаковых проектов, подтверждающих эффективность подхода, стала разработка автомобилей семейства «Аурус». Матрица требований к машине насчитывала 125 тысяч позиций. После тысяч виртуальных испытаний автомобиль с первой попытки получил высший балл по пассивной безопасности на реальном полигоне. Сегодня на платформе CML-Bench, созданной в Санкт-Петербургском политехническом университете, реализовано уже более 60 проектов для десяти высокотехнологичных отраслей.

Прорыв в двигателестроении и новые горизонты

Особого внимания заслуживает опыт создания цифровых двойников газотурбинных двигателей (ГТД), которые считаются одними из самых сложных инженерных устройств. Специалистам удалось разработать и сертифицировать цифровой двойник авиационного ГТД ТВ7-117СТ-0, что позволило пройти испытания Росавиации в 2022 году. Сейчас накопленные компетенции транслируются в новую сферу — беспилотные авиационные системы (БАС). В рамках этой работы уже создана линейка БПЛА «Снегирь» и электродвигатель CML_03, который превосходит зарубежные аналоги по пиковой мощности на 15% и снижает биения момента на 30%, обеспечивая плавность хода.

Медицина будущего: от протезов до цифрового двойника человека

Цифровые технологии активно проникают и в медицину. Более 20 лет назад с их помощью проектировались «ловушки для тромбов», а в 2006 году была создана цифровая модель головного мозга. Сегодня эти методы применяются для создания индивидуальных протезов. Эксперты прогнозируют, что при ежегодном росте рынка цифровых двойников на 60-65%, следующим логичным шагом станет появление цифрового двойника всего человека. Такая виртуальная копия сможет проводить предиктивную аналитику и сигнализировать о рисках для здоровья на протяжении всей жизни. Создание цифрового двойника — это сложнейшая задача балансировки матрицы требований, где тысячи параметров, зачастую противоречащих друг другу, должны быть согласованы с законами физики. Однако именно этот путь позволяет сократить количество натурных испытаний и, как следствие, существенно экономит ресурсы. Техническим барьером остается сложность математического описания биологических процессов, однако, как показывает история, этические споры вокруг новых технологий со временем уступают место пониманию их практической пользы.