Ракетный двигатель, разработанный ИИ и напечатанный 3D-принтером: фантастика или реальность?

Инженерная компания из Дубая LEAP71 сообщает, что спроектированный нейронной сетью Noyron и напечатанный в 3D-формате из меди ракетный двигатель успешно прошёл первые испытания на испытательном полигоне в Великобритании. Комментирует эксперт из МАИ, старший преподаватель кафедры 601 «Космические системы и ракетостроение» Иван Рудой.

Здравствуйте, Иван. Как Вы считаете, нейросеть в принципе способна создать целый двигатель?

Да. Но если говорить конкретно о сообщении компании LEAP71, то у них нейросеть создала пока геометрическую модель или, коротко говоря, рабочую конструкцию двигателя. Это только первый шаг на пути создания настоящего двигателя. Потом необходимо произвести опытный образец, испытать его, после испытания – получить обратную связь, правильно ли всё работает, после чего откорректировать конструкцию по итогам испытаний, и цикл начинается заново, пока двигатель не выдаст требуемые от него параметры.

Как нейросеть может создать такую сложную машину, как ракетный двигатель?

Она учится делать это постепенно. Нельзя сказать, что она придумала с нуля какую-то конструкцию, и эта конструкция – абсолютно истинна. Нет. Нейросеть работает по-другому: она берёт какие-то примеры или закономерности, и по этим исходным своим навыкам проектирует конструкцию двигателя.

Насколько работоспособна разработка нейросети? Единственный способ это проверить – провести испытание. Огневые испытания дорогие, поэтому сначала лучше провести виртуальные, на компьютере, проверить нейросеть на адекватность. А можно поступить иначе – сразу «вшить» виртуальные испытания в модель нейросети, чтобы она не только проектировала, создавала виртуальную конструкцию, но сразу же её и тестировала.

Но дубайский двигатель проработал только 15 секунд. Разве этого достаточно?

Да, он проработал только 15 секунд, но этого вполне достаточно, чтобы провести первое испытание. За эти несколько секунд двигатель выходит на рабочий режим, и дальше иногда просто нет смысла продолжать испытание, потому что итак понятно, что двигатель будет дальше работать. Дальше создаётся уже полноценный опытный двигатель, который уже проходит длительные испытания.

Как вы считаете, можно ли говорить о сроках, когда создадут уже настоящий, рабочий двигатель, сконструированный искусственным интеллектом? Или пока ещё рано об этом говорить?

Если говорить о серийном производстве, то здесь есть определённые технические препятствия. Нейросеть может нам давать разные варианты конструкции двигателей, но нам нужно как-то произвести все эти сложные варианты. С точки зрения газодинамики они может быть и правильные, но с точки зрения заводского технолога – нет. У дубайского двигателя очень сложная геометрия, а классические сегодняшние заводы крупных космических центров не умеют такие сложные геометрические формы производить. На сегодняшний момент это исключительно штучное производство.

А разве нейросеть не может что-то стандартное сделать, что под силу сегодняшнему производству?

А зачем тогда нейросеть? Возьмём современную техническую литературу по двигателям: в них камера сгорания исключительно цилиндрической формы. И редко какой инженер задастся вопросом: а надо ли эту форму менять? Вроде, горит да горит: зачем менять то, что работает? А у нейросети нет рамок зашоренности, как у инженеров с опытом, и она может выдавать очень интересные, разные экзотические формы, конструкции, решения, но даже если что-то из этого не сработает на испытаниях, у инженера-человека от этого появляется насмотренность. Он уже будет допускать у себя в сознании изменение привычных форм.

Почему они напечатали модель двигателя на 3D-принтере?

3D-принтер – это самый быстрый и лёгкий способ напечатать вычурную, нестандартную конструкцию. Нейросети могут создавать конструкции любой формы, и творчески подходят к решению задачи. Если присмотреться к фотографии дубайского двигателя, то на ней можно увидеть, какой он необычной, неклассической, я бы даже сказал, неправильной формы.

Известно, что ракетные двигатели эксплуатируются в экстремальных условиях высоких температур. Порошки, из которых печатают 3D-принтеры, могут сравниться по свойствам с огнеупорными сплавами?

Да, есть порошки из титана. Кроме того, существуют порошки и из других металлов и металлических сплавов, которые способны выдержать такие высокие температуры.

То есть, в принципе, можно и вполне рабочий ракетный двигатель напечатать на 3D-принтере?

Да, конечно. Но есть ещё один трюк. Можно напечатать конструкцию двигателя такой, что топливо будет идти через микроканалы в стенках двигателя, и тогда уже не так важно будет, какая жаростойкость у металла, если его постоянно охлаждает топливо. Например, в испытаниях дубайского двигателя температура пламени превышала отметку в 1000°С, а температура конструкции – всего 250°С на поверхности. Это говорит о том, что топливо постоянно охлаждает двигатель, и поэтому разработчики смогли обойтись без титана.

И в этом, кстати, ещё одно преимущество 3D-печати: мы можем печатать очень сложные, тонкие, труднодоступные с точки зрения производства каналы охлаждения. А попробуй сделать охлаждение с такими тонкими капиллярами и трубками, как попросила нейросеть, традиционным методом производства на заводе? Это будет технологически очень сложно произвести, а 3D-печать с этим вполне справляется.

Итак, умные технологии уже осваивают разработку и изготовление ракетных двигателей. Какие ещё задачи предстоит решить при помощи IT-технологий в космосе?

Например, сегодня до сих пор не создана единая система отслеживания всех летающих на орбите космических аппаратов и других объектов, в том числе космический мусор, которая бы предупреждала о столкновении.

В авиации такая система уже существует: есть крупные диспетчерские центры, которые отслеживают полёты по всему миру. Сегодня любой человек может открыть карту Flightradar и посмотреть, где какой самолёт сейчас летит.

В космонавтике такая система ещё не сделана. Есть отдельные передовики – Франция, Германия, Россия, США –, которые отслеживают очень много объектов, но они отслеживают их собственными радарами, то есть, фактически видят только свой кусок неба.

Получается такая ситуация. Допустим, Россия заметила какое-то скопление космического мусора над своей территорией. Дальше, когда этот мусор сделал несколько оборотов вокруг Земли, точность наблюдения за ним уже не такая высокая, теряется его местоположение, его можно перепутать с другим скоплением мусора.

Сейчас страны делятся этими данными только частично, до сих пор нет единой системы, и IT-сектор может справиться с такой задачей.

Способны ли IT-технологии подтолкнуть отрасль к развитию? Можете привести пример, какие технологии нужны для этого?

Есть технологии, которые, на первый взгляд, не касаются космоса, но очень нужны для развития отрасли. Например, технология электронного документооборота с участием искусственного интеллекта.

К сожалению, бывает так, что для того, чтобы сделать какое-то рутинное дело, например, отправить сотрудника в командировку, нужно ходить по кабинетам, стоять очереди, чтобы подписали документ. Переход к электронному документообороту не спасёт положение: он просто убирает из процесса ручку и бумагу, но всё равно ответственный специалист должен подписать документ – при помощи мышки, клавиатуры. В этом случае физические очереди сменяются виртуальными.

Искусственный интеллект, на мой взгляд, мог взять на себя роль секретаря, который мог бы выполнить подписание рутинных документов. Если это какая-то рутинная операция, если у вас десятки таких операций за день, нейросеть можно научить сравнивать, всё ли там адекватно, всё ли там подписано, все ли комментарии положительные, и если всё сходится, нейросеть автоматически поставит разрешения.

Да, это новый принцип, да, нужно часть ответственности передать нейросети. Но кто в таком случае понесёт ответственность в случае ошибки? Это новый философский вопрос. Однако именно такие, на первый взгляд, маловажные вещи помогут продвигать проекты, поощрять инициативу.

К сожалению, в нашей сфере некоторые инженеры просто не хотят проявлять инициативу именно из-за бумажной волокиты, потому что иногда до 90% времени им приходиться тратить на бумажную волокиту, а не на науку.

Материал подготовлен при поддержке Минобрнауки России