Ученые СибГУ им. М.Ф. Решетнева оптимизируют всё

Дата публикации:

Заведующий лабораторией вычислительного интеллекта (CIA-Lab) Сибирского института прикладного системного анализа имени А. Н. Антамошкина СибГУ им. М.Ф. Решетнева Владимир Становов разработал программу для решения широкого круга задач из области техники. Владимир выиграл конкурс внутренних грантов за ранее выполненные исследования, который впервые за много лет был проведен в вузе, и получит за свое исследование от СибГУ им. М.Ф. Решетнева сто пятьдесят тысяч рублей.

Создание и поддержание сложных технических устройств и систем всегда связано с поиском оптимальной конструкции, либо способа взаимодействия элементов. Например, для минимизации выбросов от угольных электростанций необходимо распределять нагрузку в электросети таким образом, чтобы большая часть энергии генерировалась гидроэлектростанциями, при этом без ущерба для окружающей среды.

Пример сети с несколькими генераторами и потребителями.

Сегодня ученые СибГУ им. М.Ф. Решетнева работают над тем, чтобы создать инструменты поиска экономически эффективных путей использования сложных систем, в том числе электросетей. Для этого они разработали программную систему, способную находить оптимальные решения таких задач за приемлемое время.

«Работая с любой технической системой, рано или поздно сталкиваешься с задачей оптимизации: всегда хочется что-либо максимизировать, например, какую-то пользу, либо минимизировать затраты. Мы разработали универсальный инструмент для таких задач: при наличии математической модели и четкого понимания того, что нужно достичь, можно оптимизировать любой процесс. При этом объем и сложность задачи может быть невероятной – сотни и тысячи переменных, десятки ограничений – такие задачи мы можем и умеем успешно решать», – добавил руководитель проекта Владимир Становов.

Разработанная им совместно с коллегами программа в 2018 году заняла второе место среди всех известных алгоритмов на Всемирном Конгрессе по Эволюционным Вычислениям в Рио-де-Жанейро, Бразилия, уступив лишь китайской разработке, которая работала в сотни раз медленнее.

Пример композиционной функции для тестирования алгоритмов и процесса поиска

Владимир Становов рассказывает, что разработанные методы используют идеи из теории естественной эволюции – выживание наиболее приспособленного, наследственность и изменчивость. Изящество, с которым природа решает сложнейшие задачи создания и поддержания жизни сегодня освоено человеком и применяется для его нужд. Несмотря на это, данная область является обширным полем для исследований, в котором имеется множество нерешенных проблем.

Работы над проектом проводились в 2017-2020 годах, и продолжатся впредь. При этом решались задачи проектирования систем кондиционирования на производстве, сцепления с несколькими дисками, захвата роботизированного манипулятора, теплообменников, разделителей пропана, изобутана и n-бутана, расположения ветряных мельниц, и многие другие. Имеющиеся программы уже сегодня можно использовать для новых задач.