В МАИ разработали нейросетевую библиотеку для быстрых аэродинамических расчётов

Московский авиационный институт, 8 ноября 2023 года

В Московском авиационном институте разработали программное обеспечение для ускорения сложных инженерных расчётов в авиационной отрасли. Однотипные аэродинамические расчёты исследователи МАИ заместили нейросетевыми методами. Созданная нейросетевая библиотека, которая продолжает пополняться, позволит с приемлемой точностью выполнять на обычном домашнем ПК задачи, требующие сегодня использования самых мощных суперкомпьютеров.

Проект выполняется на базе лаборатории искусственного интеллекта и математического моделирования института № 8 «Компьютерные науки и прикладная математика» МАИ. Эта работа была начата в рамках отдельного постановления Правительства РФ, в котором университет играет роль главного разработчика нового отечественного программного обеспечения для комплексных мультифизических расчётов в области авиации.

— При проектировании нового вида авиационной и космической техники на этапе выбора оптимальной конфигурации образца требуется производить множество расчётов на суперкомпьютерах. В частности, исследователи занимаются детальным моделированием аэродинамических процессов, что является одной из самых долгих и трудозатратных частей работы, — рассказал участник проекта, ведущий разработчик научно-исследовательского отдела кафедры 806 «Вычислительная математика и программирование» МАИ Вадим Кондаратцев. — Для того чтобы перебрать как можно больше вариантов компоновки летательного аппарата или чтобы посчитать 5 секунд полёта традиционными методами вычислительной аэродинамики, требуется затратить целые месяцы работы больших суперкомпьютеров. Чтобы решить проблему скорости типовых расчётов, мы и создаём нейросетевой аналог классических методов решения подобных задач. Ведь нейросети могут хорошо делать быстрые предсказания в сложноструктурированных задачах.

Библиотека программного комплекса была написана на Python и С++, а нейросети — на базе фреймворка PyTorch. В своей работе специалисты МАИ использовали самые современные архитектуры: физически-информированные нейронные сети (PINN) и графовые нейросети (GNN).

Разработчики встроили в свою библиотеку модуль генерации данных для почти любого, даже самого сложного случая обтекания тела. Получив набор сгенерированных данных, нейросети обучаются на них, а затем проводят быстрые расчёты без использования суперкомпьютеров. Модуль генерации данных построен на основе программного обеспечения для моделирования процессов динамики жидкости и газа, а именно — CFD-решателей «Логос» и OpenFOAM.

Маёвская разработка не имеет аналогов на отечественном рынке. При этом в мире только шесть коллективов занимаются подобной задачей, включая специалистов института № 8 МАИ. Программное обеспечение учёных МАИ сопоставимо по уровню с продуктами одного из лидеров в сфере инженерного ПО — американской компании Ansys Inc.

В качестве главного индустриального заказчика МАИ выступает Министерство промышленности и торговли Российской Федерации, которое субсидирует разработку для внедрения на предприятиях авиационной промышленности. На данном этапе специалисты тестируют первую версию библиотеки и планируют до конца года получить вторую версию с более широким функционалом и лучшим качеством обученных нейросетей. Также в ближайшем времени разработку планируется запатентовать.




Сообщения компаний:

В МАИ отметили 79-ю годовщину Великой Победы
Московский авиационный институт

«Аэроэкспресс» примет участие во всероссийской акции «Гудок Победы»
ООО "Аэроэкспресс"

Подведены итоги XI Евразийского международного форума Беспилотная авиация - 2024
Центр стратегических разработок в гражданской авиации (ЦСР ГА)

В Московском аэропорту Домодедово раздали более 2000 георгиевских ленточек
Московский аэропорт Домодедово

КрасАвиа классифицирует лётный состав
АО "КрасАвиа"

В ЦАГИ состоялся митинг в честь Дня Победы
ФАУ ЦАГИ

В Кольском районе отремонтируют искусственные покрытия аэродрома
ООО "Тендеры и закупки"

Эмирейтс модернизирует дополнительный 71 самолет A380 и B777
Авиакомпания Emirates

В аэропорту Астрахани зафиксирован рекордный пассажиропоток
АО «Аэропорт Астрахань»

С начала 2024 года международный аэропорт Волгограда обслужил более 490 тысяч пассажиров
Международный аэропорт Волгоград

В небе – эскадрилья Бессмертного полка «России»
АО "Авиакомпания "Россия"

ОАК передала Минобороны новые самолеты Су-35С
ПАО "ОАК"

Аэропорт Владивосток поздравляет с Днем Победы!
АО "Международный аэропорт Владивосток"

Авиакомпания «Аврора» открывает прямой рейс из Южно-Сахалинска в Пекин
АО "Авиакомпания "Аврора"

В аэропорту Красноярск выступил Сибирский мужской хор
Международный аэропорт Красноярск

Авиакомпания NordStar доставила частицу вечного огня в Норильск
АО "Авиакомпания "НордСтар"

В аэропорту Братск зафиксировано рекордное увеличение пассажиропотока
Аэропорт Братск

Аэрофлот поставит новый рекорд по количеству рейсов между Москвой и Казанью
ПАО "Аэрофлот"

Выпускник МАИ Алексей Матвеев назначен директором ОКБ Микояна
Московский авиационный институт

Nordwind Airlines увеличивает частоту полетов из Казани
АО "Международный аэропорт "Казань"