От металлургии до медицины: новый нейрокомпьтер ЮУрГУ решит задачи любой сложности

13.05.2022

Приборная база Научно-образовательного центра «Искусственный интеллект и квантовые технологии» ЮУрГУ пополнилась новым нейрокомпьютером.  В сентябре 2020 года первый на Урале нейрокомпьютер был установлен в Лаборатории суперкомпьютерного моделирования ЮУрГУ. Благодаря средствам гранта по программе «Приоритет 2030» в 2022 году университет приобрел новый более мощный нейрокомпьютер стоимостью 40 миллионов рублей, который позволит проводить исследования мирового уровня.

Сегодня направление, связанное с разработкой и применением искусственных нейронных сетей для решения сложных задач в различных областях, становится одним из самых ключевых во всем мире. Нейрокомпьютер – это специализированная многопроцессорная система для создания искусственных нейронных сетей. Нейрокомпьютер обучает нейронные сети, это трудоемкий процесс, и он требует больших ресурсов.

«Благодаря развитию индустрии компьютерных игр в 2010 году графические процессоры достигли большой мощности. Ученые увидели, что на этих графических процессорах можно обучать искусственные нейронные сети, и получили колоссальное ускорение на несколько порядков. И то, что раньше требовало месяцы обучения, то на графических процессорах уже занимает часы. Начался взрывной рост применения искусственных нейронных сетей для решения совершенно разных задач», — рассказывает об истории развития нейрокомпьютеров проректор по информатизации ЮУрГУ Леонид Соколинский.

Новый нейрокомпьютер ЮУрГУ обладает 80 гигабайт видеопамяти, которая является самой быстрой в мире со скоростью до 2 терабайт в секунду. Также установлена высокоскоростная система для длительного хранения данных на 700 терабайт и сверхскоростное хранилище объёмом 46 терабайт с SSD дисками, которые имеют более высокую скорость чтения и записи. В нейрокомпьютере установлены новейшие графические ускорители NVidiaA100. 

«Благодаря новому вычислительному комплексу ученые смогут обучать искусственные нейронные сети, работающие по принципам работы человеческого мозга, которые можно использовать для решения сложных задач в медицине, психологии, энергетике, машиностроении, металлургии и других отраслях. Обученная нейронная сеть может работать на обычных персональных компьютерах, ноутбуках планшетах или смартфонах», — поясняет директор НОЦ «Искусственный интеллект и квантовые технологии» Наталья Долганина.

В Южно-Уральском государственном университете уже запущено несколько проектов, задачи которых будут решаться с помощью нейрокомпьютера. Например, проект по разработке методов и алгоритмом для решения задач линейной оптимизации.

«Задача оптимизации – распределить имеющиеся ресурсы, чтобы получить максимальный эффект. Для ее решения приходится анализировать ситуацию в пространствах, в которых сотни и даже тысячи измерений. Обучаясь на новом нейрокомпьютере, искусственная нейронная сеть сможет найти оптимальное решение, учитывающее все параметры», — делится Леонид Соколинский, который является руководителем этого проекта.

Кроме того, в ЮУрГУ реализуются проекты по разработке и исследованию моделей и систем диагностики заболеваний на основе методов компьютерного зрения и глубокого обучения, по разработке умных устройств для здоровьесбережения, которые помогут решить актуальные вопросы своевременной диагностики сложных заболеваний с использованием снимков МРТ, КТ и других.

В рамках еще одного проекта команда ученых Южно-Уральского государственного университета создала математическую модель сложного глаза насекомых, которая будет использована для создания прототипа устройства на основе технологии компьютерного зрения. В дальнейшем с применением этих разработок возможно создание умных мобильных роботов для доставки лекарств людям, у которых нет возможности сходить в аптеку самостоятельно. Исследование было опубликовано в высокорейтинговом научном журнале Mathematics (Top-10Web of Science).

С помощью нейрокомпьютера уже решаются важные и сложные задачи для нашего региона, предприятий города. Например, разработана система подсчета автомобилей, классификация их и определение направления движения в часы пик и в будние дни, система мониторинга выбросов загрязняющих веществ от автотранспорта в режиме реального времени, система автоматического распознавания и классификации дефектов листового проката на основе искусственных сетей и другие.

Южно-Уральский государственный университет – это университет цифровых трансформаций, где ведутся инновационные исследования по большинству приоритетных направлений развития науки и техники. В соответствии со стратегией научно-технологического развития РФ университет сфокусирован на развитии крупных научных междисциплинарных проектов в области цифровой индустрии, материаловедения и экологии. В 2021 году ЮУрГУ победил в конкурсе по программе «Приоритет 2030». Вуз выполняет функции регионального проектного офиса Уральского межрегионального научно-образовательного центра мирового уровня (УМНОЦ).