Пермские ученые применили новый подход для быстрого поиска участка повышенной нагрузки на поверхности тела по данным о его деформациях, основанный на использовании нейронных сетей.
Безопасность эксплуатации высокотехнологичных промышленных объектов и инженерных сооружений – одна из первостепенных задач современной науки и технологий. В настоящее время для ее обеспечения, помимо традиционной регулярной диагностики состояния объекта, создаются системы экспериментального мониторинга и так называемые «цифровые двойники» объектов.
Как правило, повреждение или разрушение объекта возникает из-за длительного воздействия экстремальных условий окружающей среды, или в результате быстрых процессов, таких как удар или взрыв. Для случая последних ни один из существующих методов не позволяет не то, что оценить состояние конструкции в реальном времени, а даже провести анализ достаточно оперативно.
Ученые Пермского федерального исследовательского центра Уральского отделения Российской академии наук (ПФИЦ УрО РАН) применили новый подход для быстрого поиска участка повышенной нагрузки на поверхности тела по данным о его деформациях, основанный на использовании нейронных сетей. Они исследовали проблему нахождения величины и, главное, места приложения неизвестного воздействия по откликам конструкции, зафиксированным лишь в нескольких специальных точках. Это наиболее сложная с математической точки зрения, так называемая обратная задача, которая требует огромных вычислительных ресурсов при решении классическими методами. Новый подход с привлечением искусственного интеллекта позволяет обойти наиболее критические ограничения.
Для реализации этого подхода был создан набор данных для глубокого машинного обучения, на основе которого была получена искусственная нейросеть, способная решать задачу поиска внешнего нагружения за доли секунды. По мнению авторов исследования, никаким другим методом такой результат достигнут быть не может. При этом время расчета может еще уменьшиться, если модель будет перенесена напрямую в микроконтроллер и станет частью системы датчиков.
Исследования выполнены по проекту «Фундаментальная механика в новых материалах, конструкциях, технологиях», реализуемого при поддержке Минобрнауки России.
Результаты исследований опубликованы в статье: В.А. Конюхов, В.П. Матвеенко, Р.А. Степанов. Применение нейронных сетей для локализации сосредоточенной нагрузки на поверхности деформируемого тела по данным о деформациях.
