В ЛЭТИ впервые при помощи отечественного ПО повысили точность цифровой модели «искусственного нейрона»
Результаты исследования найдут применение в сфере разработки элементов компонентной базы для вычислительных устройств, действующих на новых физических принципах.
Сегодня классические нейросетевые алгоритмы, реализованные на обычных компьютерах, практически достигли предела по эффективности в возможностях обучения вычислительных устройств выполнять самостоятельные действия. Поэтому исследовательские группы по всему миру ведут разработки новых типов систем искусственного интеллекта.
В этой сфере в последние годы наиболее перспективным направлением являются нейроморфные вычисления, которые используют архитектуры нейронных сетей – по аналогии с биологическими нервными клетками мозга – нейронами. Таким искусственным нейроном является мемристор – электронное устройство, на основе которого возможно производить нейроморфные вычисления. Кроме того, как и природный нейрон, подобный элемент обладает энергонезависимостью: в отличие от пассивных компонентов, используемых в обычных компьютерах, мемристор способен запоминать характеристики тока, протекающего сквозь него.
В теории применение мемристоров, первые образцы которых были получены еще в 2000-х годах, позволит создать новый класс вычислительных устройств, обладающих высоким быстродействием и низкими энергозатратами. На практике же для создания нейроморфных компьютеров требуется разработка эффективной методологии проектирования устройств, соответствующей компонентной базе, а также высокоточного моделирования процессов, происходящих в мемристорах в режиме реального времени.
Исследования, направленные на решение вышеперечисленных задач, проводятся в Лаборатории нелинейной динамики и нейроморфных систем Молодежного НИИ СПбГЭТУ «ЛЭТИ». Научное подразделение фокусируется на разработке методов и инструментов автоматизации исследовательского проектирования мемристивных систем.
«При помощи разработанного в ЛЭТИ программного обеспечения CUDAynamics существенно уточнили математическую модель, которая описывает процессы, происходящие в мемристоре второго порядка. Это наиболее совершенный на сегодня нейроморфный элемент, понимание принципов работы которого требует высокой точности и производительности при моделировании».
Руководитель Лаборатории нелинейной динамики и нейроморфных систем МолНИИ, доцент кафедры систем автоматизированного проектирования (САПР) СПбГЭТУ «ЛЭТИ» Валерий Юрьевич Островский
CUDAynamics представляет собой интерактивный программный комплекс, объединяющий высокопроизводительные GPU-вычисления с инструментами визуального анализа нелинейной динамики. Он позволяет исследовать хаос, мультистабильность и другие сложные режимы поведения динамических систем, используемых в современной физике, электронике и нейроморфных технологиях.
Благодаря данному программному комплексу ученые ЛЭТИ переформулировали исходную систему уравнений, которые и составляют основу для моделирования процессов мемристора второго порядка. Они также построили двухпараметрические диаграммы периодичности и количественно оценили ошибку методов относительно эталонного решения (RK4, шаг 0,0001) с использованием метрики схожести изображений.
Кроме того, в рамках исследования проведено моделирование при трех типах входного воздействия (синус, треугольник, меандр) с варьированием амплитуды и частоты. Для каждого случая построены карты максимального показателя Ляпунова и диаграммы периодичности в пространстве параметров граничных сопротивлений мемристора. С помощью возможностей CUDAynamics исследователи продемонстрировали эволюцию гистерезисных петель вольт-амперных характеристиках мемристора при переходе от периодических режимов к хаотическим, что обеспечивает наглядное понимание механизмов нелинейной обратной связи.
«Помимо уточнения системы уравнений для мемристора, мы ставили перед собой цель показать, что CUDAynamics позволяет значительно повысить точность исследований нелинейных процессов, которые, например, происходят в мемристорах. Наш инструмент находится в открытом доступе для всех исследователей, занимающихся моделированием нейроморфных вычислений и другими проектами в сфере нелинейной динамики».
Руководитель Лаборатории нелинейной динамики и нейроморфных систем МолНИИ, доцент кафедры САПР СПбГЭТУ «ЛЭТИ» Валерий Юрьевич Островский
Результаты исследования опубликованы в научном журнале Algorithms. Проект поддержан грантом РНФ «Методы и средства автоматизации исследовательского проектирования мемристивных систем» (№23-79-10151).
Вебинар по моделированию атак и обнаружению инцидентов пройдет 23 июня
23 июня в 11:00 состоится вебинар «Моделирование атаки на инфраструктуру и обнаружение с Efros Defence Operations», посвященный методам оперативного выявления киберугроз. Мероприятие организовано компаниями «OCS» и «Газинформсервис».
В условиях, когда стандартные средства защиты не обеспечивают полной картины, оставляя специалистов по ИБ в «слепой зоне», особую актуальность приобретают инструменты, позволяющие фиксировать атаку в момент ее реализации, а не по прошествии недель.
В программе вебинара:
— демонстрация атаки внешнего нарушителя на веб-сервер;
— сценарий действий внутреннего нарушителя;
— выявление последствий вторжений с помощью комплекса Efros DefOps;
— разбор практической работы платформы в рамках реального кейса.
Спикеры:
— Александр Травкин, ведущий пресейл-инженер компании «OCS»;
— Юлия Парфенова, менеджер направления контроля целостности продукта Efros Defence Operations компании «Газинформсервис».
Участники узнают, как обеспечить защиту тысяч объектов — от сетевых устройств до сред виртуализации — без компромиссов между производительностью инфраструктуры и уровнем безопасности. Регистрация открыта.
Rariteco использует возможности комплексного цифрового моделирования
Широкое применение технологии информационного моделирования при реализации проекта клубного дома Quartier d’Or / «Золотой квартал» позволило девелоперской компании Rariteco совместно c BIM-интегратором ARO Group одной из первых в полной мере воплотить концепцию цифрового двойника в строительстве объекта класса делюкс. Работа в этом направлении началась еще на этапе проектирования. Сейчас в клубном доме идет монтаж инженерных систем, а цифровой двойник наполняется информацией со строительной площадки в онлайн-режиме.
На текущий момент цифровой двойник “Золотого квартала” это не просто 3D-модель с набором информации, а множество различных моделей, непрерывно информационно связанных между собой. Каждая из них позволяет решать конкретные задачи.
- Проектная BIM-модель была создана на этапе разработки концепции клубного дома и позволила еще до старта строительства выявить и разрешить большинство коллизий.
- Математическая модель проектных показателей была создана на основании BIM-модели и позволила получить идеальный баланс площадей клубных резиденций.
- Детальная рабочая BIM-модель для раскладки и монтажа фасадного камня позволила максимально эффективно реализовать замысел архитекторов и добиться утонченного и изысканного облика здания.
- Полигональная модель – одно из требований Москомархитектуры для строительства капитальных объектов в центре столицы – предназначена для последующего формирования метавселенной Москвы – реалистичной копии города в виртуальной среде. В будущем метавселенная Москвы станет доступна всем желающим, а клубный дом Quartier d’Or / «Золотой квартал» займет достойное место в реальном и виртуальном пространстве Замоскворечья.
- VR-модель мест общественного пользования создана на основании BIM-модели для интерактивной оценки девелопером пространственных решений и интерьеров клубного дома еще до завершения строительства.
- Исполнительная BIM-модель инженерного оборудования на данный момент создается параллельно с возведением инженерных коммуникаций на строительной площадке. После завершения строительства эта исполнительная модель обеспечит эффективное управление клубным домом за счет технологий цифровой эксплуатации.
Применение BIM-технологий при реализации проекта позволило уже на старте создать комплексный массив данных и многократно его использовать, решая различные прикладные задачи. В дальнейшем структурированная и детализированная в цифровом виде информация обеспечит максимальный комфорт жителей клубного дома Quartier d’Or / «Золотой квартал».
Компания Rariteco одной из первых стала изучать вопрос использования BIM-моделей в проектировании. И это не просто следование трендам, а необходимость. «Мы начали внедрять BIM-технологии в 2023 году и стали одним из немногих застройщиков, кто применяет их на всех этапах реализации проекта, – комментирует Екатерина Борисова, директор по девелопменту компании Rariteco. – Проектирование клубного дома делюкс-класса Quartier d’Or / «Золотой квартал» ведется с использованием информационного моделирования, которое позволяет выявлять недочеты и ошибки на ранних стадиях и своевременно их устранять. Благодаря синхронизации всех текущих изменений с помощью цифрового двойника мы можем заранее увидеть и проанализировать конечный результат, внести необходимые корректировки, чтобы оптимизировать затраты и обеспечить высокое качество проекта».
Непрерывную поддержку в применении и внедрении BIM-технологии для создания и реализации концепции «Цифрового двойника» клубного дома Quartier d’Or / «Золотой квартал» оказывает компания ARO Group, признанный эксперт в области применения BIM-технологии в России.
