Читать книгу «Сколль. Холод и мгла» онлайн.
Глава 11. Шестой техноуклад
— Друзья, масштабные инвестиции и исследования невозможны без создания организации, отвечающей за проектирование, исследования и аудит технологий. Соответствующая структура была создана год назад. Сегодня выступит главный координатор ЦИК и ЦУР, моя правая рука, Павел Алексеевич Каменский. Он заменяет и штаб строительства, и Госплан, и бухгалтерию. Павел, расскажите в двух словах о вашем детище.
— В двух словах никак не выйдет. Добрый день! Я немного дополню доклады Андрея Владимировича про наши цифровые платформы, точнее про облачные микроприложения, работающее в платформе «Прометей». Геометрическое ядро в составе экосистемы «C3D-Прометей» потребовало массу времени для доработки, ведь оно ключевой технологический компонент для создания систем автоматизированного проектирования. Благодаря тому, что у нас имелись исходники конкурентов, мы довольно быстро справились с этой задачей и разработали «экосистему» из приложений, отвечающих за построение, редактирование, визуализацию и конвертацию геометрических моделей. «C3D-Прометей» строит геометрические модели, выполняет все необходимые геометрические вычисления и создает связи между элементами, обрабатывает данные, созданные в сторонних приложениях, и экспортирует геометрию в другие 3D-системы, в том числе системы виртуальной реальной других платформ. Например, все виртуальные модели в 3D- конференциях созданы на данном ядре.
Уже реализовано более семисот новых функций, методов и алгоритмов численного решения геометрических задач. Нам удалось добиться кратного ускорения в отдельных функциональных блоках реализуемого ядра, реализовано параллельное вычисление. Ядро постоянно совершенствуется, каждые сутки в автоматическом режиме проходит его сборка, модульное тестирование, тестирование перестроения моделей, построения плоских проекций и конвертации данных…
Геометрический моделировщик включает широкий набор инструментов для твёрдотельного и поверхностного моделирования, а также эскизирования и 2Dчерчения, ускорено выполнение булевых операций при работе с массивами тел, доработана триангуляция сложных участков граней. Параметрический решатель «C3D-Прометей» позволяет добавлять параметрические ограничения для 2D и 3D геометрии, накладывать сопряжения на самостоятельные геометрические объекты, принадлежащие пространству модели, а не только системе координат отдельного тела. Возможна трансформация всего чертежа или его отдельной части, улучшены алгоритмы решения систем ограничений в 2D решателе, что привело к более естественному поведению геометрических объектов при наложении на них ограничений и повышению стабильности работы с большими и сложными чертежами. Время импорта сборки сторонних файлов уменьшилось. Использование ядра при выполнении научно-исследовательских работ, которым требуется построение трехмерных геометрических моделей, позволит не тратить время и силы на работы над базовыми алгоритмами, сосредоточившись на решении прикладных исследовательских задач.
Ядро стало основой для виртуальных лабораторий и следующих сред разработки — «MCAD-Пифагор», механическое проектирование в 2D и 3D, «Лейбниц-EDA», проектирование электронных устройств, а также моделирование и отладки, «Гефест- CAM» управление ресурсами, процессами цифрового проектирования и моделирования. Приложение позволяет автоматизировать выполнение инженерных расчетов, структурировать все расчётные модели и варианты, упростить работу с базой данных расчетных моделей, результатов вычислений и расчетных вариантов, улучшить возможность представления и сравнения результатов инженерных работ. Уже доступен мониторинг изменений конструкторских решений, контроль эволюции и модификации расчетных моделей, что позволяет контролировать, сравнивать и наглядно визуализировать результаты цепочек вычислений, выполненных при математическом моделировании и оптимизации изделий или конструкций. «Гефест- CAM» поддерживает разработку цифровых двойников и умных цифровых двойников, изделий, производственных процессов их изготовления, системы цифрового проектирования, математического моделирования и компьютерного инжиниринга для формирования многоуровневой гиперматрицы требований, характеристик и ресурсных ограничений, математических моделей с высоким уровнем адекватности, реальным материалам, конструкциям, машинам, механизмам, приборам, сооружениям. Реализовано выполнение виртуальных испытаний материалов, конструктивных элементов, изделий, компонентов, подсистем и систем, разработки виртуальных стендов и виртуальных полигонов, выполнения на них виртуальных испытаний, автоматизации выполнения инженерных расчётов, сбора, обработки, каталогизации моделей и расчётных вариантов и подготовки сборочных файлов. В депозитарии узлов и механизмов отражается происхождение и история изменения каждой модели и результаты виртуальных испытаний. В случае одновременного выполнения проектов, их число может достигать десятков тысяч!
«Прометей-CNC» приложение числового программного управления многофункциональных обрабатывающих центров и 3-D принтеров. Реализована поддержка девяти осей, управление шаговыми двигателями и сервоприводами. «Прометей-CAD» анализирует загруженные 3D модели, как отдельные детали, так и комплексные изделия, позволяет рассчитать время их производства, стоимость, расходы материалов, выдаёт рекомендации по оптимизации производственного цикла, исходя из имеющихся мощностей — линий литья, сборочных, 3-D принтеров и обрабатывающих центров. «Прометей- SCADA» — централизованное управление несколькими технологическими линиями, узлами, локальными устройствами, машинами, логическими контроллерами и полевыми устройствами.
Если брать микро-приложения систем управления производством, то наш «MES-Прометей» поддерживает плановую и организационную составляющих производственного процесса, автоматически формирует детальное оптимизированное производственное расписание работ, операции для станков, оборудования, персонала. Разумеется, с автоформированием всей документации: производственных программ, нарядов, лимитно-заборных карт, таблиц и диаграмм загрузки оборудования и прочего. Доступна диспетчеризация производственных операций и их результатов (как положительных, так и отрицательных), внутрицеховое оперативное планирование, диспетчерский контроль потока изготавливаемых деталей по операциям, заказам, партиям, сериям, работоспособности оборудования, генерирование диаграмм Ганта, отображающих загрузку оборудования, распараллеливание критичных операций, корректировка или пересчёт производственного расписания в течение рабочей смены.
В течении месяца добавим внутрицеховое планирование и управление, продажи с формированием портфеля заказов, складское управление, управление ремонтами и обслуживанием оборудования, оперативное календарное планирование гибких автоматизированных производств, формирование расписаний для транспортных систем, осуществляющих перевозку партий деталей между цехом и складом, складские устройства приёма-выдачи партий деталей. Темпы внедрения — стахановские.
— Павел, думаю, достаточно. Те, кому нужно, узнают подробности на специализированных конференциях. Что у нас с программированием?
— Подсистема «Мимир-АСУК» поддерживает репозитарий разработчиков программного обеспечения, модули тестирования программ и оптимизации кода с учётом особенностей аппаратного обеспечения, на котором он будет выполняться.
Поставлено на поток внедрение новых алгоритмов, масштабирование и адаптация к нашему оборудованию, оптимизация языков программирования. Одни группы программистов дотягивают их для наших нужд, вторые разрабатывают интерфейс, третьи — эргономику, четвёртые — библиотеки и модули для программной среды. Вместо одной большой библиотеки используем сотни малых, и программист может выбрать те из них, которые ему действительно необходимы. Идёт доработка специализированного аппаратного обеспечения для цифровых платформ, математических сопроцессоров, материнских плат, котроллеров, которые пока будут изготавливаться в Тайване. В некоторых операциях они позволят увеличивать производительность наших «облачных» приложений в триста шестьдесят тысяч раз!
Разработаны следующие микроприложения, использующие технологии больших данных и машинного обучения: автодополнение кода, автозаполнение, автопроверка багов, тестирование и сортировка опций, автоматического рефакторинга и автоматической генерации исходного кода для библиотек и типовых интерфейсов, автоматического обновления зависимостей, «парного программирования».
— Это ещё что такое?
— Люди и роботы трудятся в облаке совместно. Один из них пишет код, а другой, просматривает и проверяет его, а потом они меняются местами. Понимаете, большая часть нужных для наших программ функций реализована в других продуктах. Зачем решать задачу, если её уже решили? Но для этого нам нужны исходники и много, своими силами не справимся.
— Будут вам исходники! — пообещал я.
— Вы не представляете, как бы они помогли! В работе микросервисы с программными роботами интеллектуальными агентами для поиска библиотек и фрагментов кода, компиляции приложения из локального в облачное, поиска неправильных шаблонов кода. Интересное приложение, позволяющее кодировать маленькие куски программы и осуществлять сложное межмодульное соединение визуально (с помощью VR-шлема). Вообще, методы визуального программирования идеально подходят для разработки интерфейсов микро-приложений наших платформ, и мы уделяем им много внимания.
Благодаря широкому использованию интеллектуальных агентов и научной организации труда мы увеличили скорость разработки программ, уменьшили на порядок количество ошибок и требования к аппаратному обеспечению. И всё же без людей никуда. На данный момент к разработке софта привлечено порядка четырёх тысяч удаленных программистов и одна тысяча двести постоянных сотрудников. И работы у нас непочатый край, хотя базовые функции «платформ» уже запущены.
— Мы уже поняли, «Прометей» отвечает за промышленность, «Платон» — за цифровое государство, а что такое «Птолемей»? — спросили Павла.
— Научная система взаимодействия, всепланетное глобальное хранилище информации, имеющее довольно отдалённое сходство с Википедией. Про Информаторий братьев Стругацких вы, наверное, в курсе? — Так вот, наш «Птолемей» очень близок к этой концепции. Другими словами, это «цифровая среда» для исследователей ЦИК и Центра Обучения, самая большая на планете структурированная база знаний, объём которой превысил двенадцать петабайт!
— Внушительно!
— А вам известно, что до пятидесяти процентов времени ученые и студенты тратитят на поиск и структурирование информации, ещё тридцать на усвоение и осмысление. С помощью «Птолемея» мы смогли сократить эти цифры в четыре раза!
— Интересно! Хочется услышать про эту базу подробней.
— Подробней на специализированных конференциях. А если кратко, то «Птолемей» формируют два яруса информации — бесструктурный, или «нижний океан», всевозможные закрытые научные журналы, их переводы, платные и бесплатные книги, технологии, чертежи, патенты, обучающие материалы, и структурированный «верхний» ярус, представляющий собой древовидную базу общих и специализированных электронных учебников, академически редактируемых и цензурируемых научных публикаций по типу wiki, презентаций, фильмов и интерактивных VR-курсов, сформированных по категориям научных дисциплин и уровню знаний. Ярус включает «ветви» знаний каждого проекта и репозитарий программ корпорации. «Ветви знаний» доступны исследователям из других групп, что здорово двигает общий прогресс.
Бумажные и цифровые данные распознаются и переводятся в единый формат вычисляемых документов (CDF), идеально подходящий для электронных учебников. Плюсов у такого формата масса — интерактивность, гибкая возможность управлять содержимым, возможность использовать текст и таблицы, изображения, звуки, анимация, плюс генерация графиков и результатов вычислений. В документах есть ползунки, иерархические меню и кнопки. Наши программисты серьёзно доработали формат, добавили продвинутые алгоритмы нечёткого поиска информации, рекуррентные нейронные сети и ещё кое-какие мелочи.
«Прометей» интегрирован с центром обучения. Многодневное перекрестное тестирование великолепно определяет текущий уровень знаний претендента по предмету, а очки смешанной реальности «Vuzix M4000» или «Varjo XR-3», в которых мы и проводим конференции, а также структурированные учебники в электронных цветных ридерах с сенсорным и перьевым управлением способствуют эффективному погружению в область исследований, если уровень знаний претендента недостаточен.
Исследователи и ученики не только самостоятельно работают с базами. При необходимости можно заказать обработку имеющейся информации переводы, удалённые исследования, графику и анимацию. «Птолемей» пополняют и развивают две тысячи триста сорок экспертов и вдвое больше программистов и специалистов по графике, работающих, в основном, в удалённом режиме. Штатные «библиотекари» в основном структурируют информацию, сливают дублируемую и ненужную информацию на нижний «ярус», заказывают специализированные статьи, работают с фрилансерами.
Реализованные микроприложения, работающие на платформе «Птолемей-Штурм» позволяют организовать интенсивное круглосуточное исследование с помощью интеллект карт и концентрировать необходимое число профильных и универсальных специалистов на конкретной задаче. В качестве примера интеграции рассмотрим микро-приложение «Птолемей-Лаборант», который отвечает за проведение химических экспериментов и анализов. Химические эксперименты занимают много времени, смешивание реагентов между собой в нужных пропорциях, фиксация полученных результатов. Подобные процессы нередко требуют нудного повторения одних и тех же действий.
Приложение управляет автоматизированными лабораторными многофункциональными химическими реакторами и автономными платформами. По заданному системой алгоритму робот-химик перемещается по направляющим, установленным в лаборатории и проводит полноценные исследования — переносит пробы, фиксирует получившиеся реакции. Анализирует и предсказывает полученные результаты. «Лаборант» умеет переставлять пробирки и откручивать крышки, создавать растворы смесей и солей нужной концентрации. Роботы полностью автономны и способны выполнять эксперименты, во время которых они создают сотни смесей или растворов заданного состава, перемещают пробирки с ними между реакторами. Манипуляторы, кстати, напечатаны на 3D-принтере, что во много раз уменьшает затраты на их создание. Всего один такой робот способен проводить эксперименты в полторы тысячи раз быстрей живого лаборанта. Масштабировать исследования и вести их в режиме двадцать четыре часа для нас уже не проблема.
Роботы лаборанты разрабатываются и для других областей. Не так давно кодеры из лаборатории ЦИК научили робота логическому мышлению с помощью нейросетей, и тот, всего за две недели, освоил стандартную программу обучения студента-лаборанта.