Алексей Боровков представил компетенции Передовой инженерной школы СПбПУ «Цифровой инжиниринг» в цифровом материаловедении на Форуме будущих технологий

20-21 февраля 2025 года в конгресс-центре Центра международной торговли Москвы состоялся Форум будущих технологий – ежегодное флагманское событие, на котором представляют технологии и инновационные научные разработки, определяющие вектор развития отраслей экономики на ближайшие годы.

Мероприятие выступает дискуссионной площадкой, посвященной развитию в России наукоемких технологий, стартовавшей в 2023 году. Форум стал одним из ключевых деловых событий, в рамках которого ведущие эксперты, ученые, представители бизнеса и органов государственной власти обсуждают передовые научные разработки и продуктовые решения на их основе. Оператором Форума является Фонд Росконгресс, а соорганизаторами – крупнейшие российские корпорации. Мероприятие прошло при поддержке Минпромторга России, Российской академии наук, Российского научного фонда и Российского квантового центра.

Новые материалы и химия – центральная тема Форума будущих технологий в 2025 году.

«…По сложившейся традиции в центре внимания участников – сущностные, актуальные темы, связанные с укреплением технологического суверенитета страны, внедрением в производство передовых конструкторских, технических, управленческих решений.

Уверен, что нынешний форум, посвящённый новым материалам и химии, продемонстрирует высокий уровень заинтересованности и кооперации, позволит выйти на конкретные инициативы, межрегиональные и межгосударственные проекты, которые обязательно будут востребованы. Послужит выработке современных, новаторских решений в стратегических отраслях экономики, энергетике, медицине, в космических программах, других наукоёмких направлениях.

Желаю вам плодотворного общения и реализации намеченных планов, призванных укрепить научно-технологический суверенитет России и её лидерские позиции в мире прорывных знаний», – отметил Президент Российской Федерации Владимир Путин в приветствии, направленном участникам и гостям Форума.

В рамках программы Форума состоялось более 30 панельных дискуссий, распределенных на тематические технологические блоки, научных конференций, бизнес-сессий по внедрению передовых разработок в экономический оборот, открытых и специальных выставок технологических достижений. Всего в мероприятиях деловой программы приняли участие 1800 представителей науки, бизнеса и государственной власти из 19 стран.

Министр промышленности и торговли Российской Федерации Антон Алиханов выступил спикером панельной сессии Форума будущих технологий «Перспективы индустрии новых материалов: продукт – производство – реализация». Министр подчеркнул системообразующую роль нацпроекта «Новые материалы и химия». Проект охватывает 4 ключевые отрасли и фокусируется на восстановлении цепочек в химии и материалах, что критически важно для производства высокотехнологичной продукции.

«Здесь нам нужно будет восстановить отдельные выпавшие звенья, а иногда и полностью перестроить в 23 приоритетных интегрированных цепочках товаров – это, к примеру, фосфорная цепочка, кремнийорганическая и целый ряд других. Итогом должно стать производство более 700 критически важных продуктов.

Есть критически важные продукты, которыми мы сейчас активно занимаемся, по которым импорт был существенно ограничен, а по некоторым – полностью прекращен в силу санкционного давления. Собственно, эти материалы составляют основу современных технологий, и нам нужно будет возрождать целый ряд среднетоннажных и малотоннажных предприятий», – заявил глава Минпромторга России Антон Алиханов.

Заместитель Председателя Правительства Российской Федерации Дмитрий Чернышенко осмотрел выставку Форума будущих технологий. Экспозиция Форума собрала разработки высокотехнологичных предприятий со всей страны – достижения представлены на стендах крупнейших корпораций, которые развивают наукоемкие производства.

«Совместная работа представителей науки, бизнеса и государства имеет ключевое значение в достижении технологического лидерства России – национальной цели, поставленной Президентом Владимиром Путиным. Выставка Форума будущих технологий показывает яркие примеры такого взаимодействия. На ней представлены десятки новейших отечественных разработок, которые внедряются в промышленное производство и имеют высокий экспортный потенциал», – подчеркнул Дмитрий Чернышенко.

Проректор по цифровой трансформации СПбПУ, руководитель Передовой инженерной школы СПбПУ «Цифровой инжиниринг» (ПИШ СПбПУ), Научного центра мирового уровня СПбПУ «Передовые цифровые технологии», Центра компетенций НТИ СПбПУ «Новые производственные технологии», Центра трансфера технологий СПбПУ «Центр трансфера и импортозамещения передовых цифровых и производственных технологий» и Инжинирингового центра (CompMechLab^®) СПбПУ Алексей Боровков представил Передовую инженерную школу Санкт-Петербургского политехнического университета Петра Великого «Цифровой инжиниринг»  (ПИШ СПбПУ) на мероприятии, выступив спикером на панельной дискуссии «Цифровое материаловедение: новые свойства для новой реальности».

Доцент Высшей школы передовых цифровых технологий ПИШ СПбПУ , ведущий инженер Научно-исследовательского и образовательного центра «Везерфорд-Политехник» Екатерина Алексеева,  заведующая лабораторией  защищенных и модульных сооружений Научно-технологического комплекса «Цифровой инжиниринг в гражданском строительстве» ПИШ СПбПУ «Цифровой инжиниринг» Дарья Немова, заведующий лабораторией механики многокомпонентных и многофазных сред и ведущий инженер лаборатории защищенных и модульных сооружений Научно-технологического комплекса «Цифровой инжиниринг в гражданском строительстве» ПИШ СПбПУ «Цифровой инжиниринг» Евгений Котов стали слушателями мероприятия.

Панельная дискуссия была посвящена обсуждению перспектив цифрового материаловедения, оценке формирования баз данных новых материалов и уровню их регулирования. Эксперты поделились опытом и рассмотрели динамику развития цифрового материаловедения с точки зрения компьютерного моделирования, применения искусственного интеллекта и использования квантовых вычислений для разработки новых материалов и оценке характеристик существующих.

«В условиях текущей геополитической ситуации на передний план выходит проблема обеспечения технологического суверенитета и лидерства России. Для достижения этих целей конструкторам необходимы материалы и технологии нового поколения с требуемыми характеристиками. Сегодня я предлагаю поговорить о материалах нового поколения. Это не просто игра слов.

Термин “материалы нового поколения” включает все со стадии разработки конструкции, чтобы это позволило максимально реализовать все возможности материала: технологии переработки, создание соответствующего оборудования, виды дополнительной обработки, выпуск всего объема нормативной документации», – определил  основные вопросы для обсуждения модератор панельной дискуссии, председатель совета, президент Ассоциации государственных научных центров «НАУКА» Евгений Каблов.

Начальник испытательного центра Всероссийского научно-исследовательского института авиационных материалов НИЦ «Курчатовский институт» Михаил Горбовец поддержал тезис о том, что создание новых материалов неотделимо от цепочки «материал – технологии – конструкция». Спикер представил опыт Всероссийского научно-исследовательского института авиационных материалов НИЦ «Курчатовский институт» в части применения искусственного интеллекта и аддитивных технологий при разработке и производстве новых материалов, а также создания цифровых паспортов и баз данных материалов в контексте задач авиакосмической отрасли.

«В настоящее время на первый план выходит не только триада “материал – технологии – конструкции”. Она дополняется программным обеспечением и оборудованием. Это становится уже также неразрывной цепочкой. Поэтому в нашем понимании долгосрочной стратегической задачей материаловедения является именно объединение всех уже наработанных цифровых технологий в единый жизненный цикл в одном цифровом пространстве, когда мы можем видеть, что происходит с материалом от разработки материала и до окончания его жизненного цикла в составе изделия, то есть завершения эксплуатации детали и с пониманием дальнейшей переработки», – заключил Михаил Александрович.

Генеральный директор АО «Оператор платформы «Технологии, материалы и конструкции» Лев Донковцев осветил разработку цифровой платформы для выбора материалов в рамках проектной деятельности «Госкорпорации «Росатом». Спикер акцентировал внимание на прикладном характере данной платформы, которая существенно снижает временные затраты при проектировании изделий, благодаря актуальной, верифицированной и открытой для всех участников инженерных команд корпорации информации о характеристиках материалов.

«Платформа состоит также и в том, чтобы не просто обеспечивать представление данных, но и описывать их жизненный цикл, потому что информация о материалах вместе с материалами растет и изменяется. Материалы применяются в разных сферах и отраслях. Многопрофильная деятельность госкорпорации требует разного среза информации о материалах», – дополнил Лев Альбертович.

В начале выступления проректор по цифровой трансформации СПбПУ, руководитель Передовой инженерной школы СПбПУ «Цифровой инжиниринг» Алексей Боровков дал определение термину «технологическое лидерство», которое в соответствии с Распоряжением Правительства Российской Федерации от 20 мая 2023 года № 1315-р «Об утверждении Концепции технологического развития на период до 2030 года» заключается в превосходстве технологий и продукции по основным параметрам (функциональным, техническим, стоимостным) над зарубежными аналогами. Далее спикер поддержал тезис о проектировании высокотехнологичных изделий мирового уровня в рамках неделимой триады «материал – технологии – конструкции» и представил экспертный взгляд на развитие цифрового на материаловедения, проведя аналогию с передовой технологией цифровых двойников.

«Мы должны одновременно работать на разных стадиях жизненного цикла и с материалами, и с технологиями, и с конструкциями, и искать оптимумы. Но мы понимаем, что оптимумы там найти очень сложно, решая одну задачу. Поэтому фактически мы работаем на разных стадиях. Мы должны снимать противоречия и находить компромиссы, то есть производить балансировку.

С одной стороны, у нас есть требования к материалу, и они распадаются на физические, химические, технические. Также мы имеем целевые показатели, которые хотим достичь. Наконец, у нас всегда есть ресурсные ограничения: технологические, производственные, экономические, экологические, нормативные и так далее. Таким образом, мы должны действовать в рамках этих параметров. Балансировка требований, целевых показателей и ресурсных ограничений, это и есть цифровой двойник», – разъяснил Алексей Иванович.

Алексей Боровков представил Цифровую платформу по разработке и применению цифровых двойников CML-Bench^®, на которой сохранены цифровые и проектные решения по множеству наукоемких проектов, а также аккумулированы данные о характеристиках разных материалов, а также валидированные и верифицированные математические модели, подтверждающие свойства материалов на мезо-, макро- и наноуровнях.

«Вычислительные возможности, именно цифровые технологии, позволяют нам генерировать более расширенные данные, имея валидированные модели. Собственно, когда мы объединяем два датасета, то можем действительно получить за миллисекунды, то, что раньше занимало часы, сутки расчетов на многопроцессорных машинах.

Этот прыжок из часов в миллисекунды очень важен на этапе концептуального проектирования, когда очень быстро нужно сравнить те или иные варианты между собой, включая созданные из разных материалов. И тогда опять возникает задача такой оптимизации на платформе, когда мы должны выжать максимум из материалов, технологий, из самой конструкции изделия с учетом эксплуатационных режимов для того, чтобы выпустить на рынок лучшее решение», – подвел итог спикер.

В заключение проректор по цифровой трансформации СПбПУ поделился достижениями Передовой инженерной школы СПбПУ «Цифровой инжиниринг» в сфере композиционных материалов и отметил стремительное развитие аддитивных технологий в контексте высокотехнологичных отраслей промышленности. Алексей Боровков выделил «запас лучших технологических решений», который формируется благодаря применению технологии цифровых двойников и обеспечивает глобальную конкурентоспособность отечественных изделий.

Генеральный директор ООО «Исследовательский комплекс центра технологического обеспечения» Антон Рязанцев представил тезисы о современной практике выбора и применения материалов, сформулированные в процессе проектирования перспективного пассажирского лайнера МС-21.

«Новые материалы с заданными свойствами являются одним из ключевых аспектов для достижения технологического лидерства. По итогам работ над лайнером МС-21 мы пришли к выводу о том, что чем меньше мы знаем о материале, тем большие коэффициенты запаса используем, и тем, соответственно, менее конкурентоспособную конструкцию мы имеем. Если материала нет в цифровом виде, то инженеры и конструкторы не могут его использовать и принимать по нему решения. На примере композиционных материалов мы видим какой большой массив данных необходимо обработать для валидации моделей.

Также моделирование позволило нам сократить цикл разработки материала и конструкции кратно. В современном мире скорость является главным фактором. В этом и состоит задача цифрового материаловедения. Тоже приведу пример. Мы много занимаемся испытаниями в авиации, в том числе композитных материалов, и видим, что объем дублирования испытаний от проекта к проекту колоссальный. Если мы сделаем базу данных композитных материалов и масштабируем ее на наши основные конструкторские бюро, то это позволит кратно ускорить разработку изделий, просто не дублируя испытания и, соответственно, экономить время и деньги», – разъяснил Антон Эдуардович.

Начальник отдела «Компьютерного материаловедения» Всероссийского научно-исследовательского института автоматики имени Н.Л. Духова Алексей Янилкин представил проекты Госкорпорации «Росатом», демонстрирующие преимущества цифрового материаловедения и барьеры его развития на примере реакторного строительства. Алексей Витальевич подчеркнул, что цифровое материаловедение и его инструменты должны развиваться в контексте реальных вызовов и прикладных задач современной промышленности.

О разработке и применении квантохимических методов моделирования различных систем на молекулярном уровне и перспективных направлениях развития наноматериалов рассказал заведующий лабораторией «Цифровое материаловедение» Университета науки и технологий МИСИС Павел Сорокин.

«Нам очень важно довести научные исследования материалов до реального технологического воплощения. Для этого действительно нужна в каком-то смысле государственная воля. Возможно, перевод инновационной политики государства с системного на проектную, когда создаются некие большие вызовы, и уже под них подбираются команды, которые будут работать над их решением», – дополнил Павел Борисович.

Руководитель лаборатории методов искусственного интеллекта для разработки материалов Сколковского института науки и технологий Александр Шапеев осветил формирование практических методов расчёта свойств материалов и химических соединений с помощью ускорения квантовой механики и разрабатываемую цифровую платформу для предсказания свойств материалов на основе объединения молекулярной динамики, квантовой механики, потенциалов машинного обучения.

Возможности генеративного искусственного интеллекта для решения задач современного материаловедения представил руководитель группы «Дизайн новых материалов» Института искусственного интеллекта AIRI, управляющий директор, начальник управления перспективных технологий AI ПАО Сбербанк Семен Буденный.

Заведующий кафедрой неорганической химии, декан химического факультета Самарского университета Денис Пушкин отметил, что создание глобальной базы физико-химических свойств веществ значительно ускорит процессы разработки новых материалов и их поиск при проектировании изделий.

Участники панельной дискуссии ответили на вопросы слушателей и рассмотрели ключевые аспектов формирования цифровых паспортов и баз данных материалов, а также основные барьеры и перспективы разработки новых материалов в контексте решения прикладных задач разных отраслей промышленности.

Смотреть трансляцию на сайте организатора.

Фотографии предоставлены организатором мероприятия.