Региональный научно-образовательный математический центр (НОМЦ) и механико-математический факультет Томского государственного университета провели первую Всероссийскую конференцию «Моделирование и цифровые двойники – 2025». Ученые, специалисты промпредприятий, инжиниринговых компаний и разработчики ПО обсудили в ТГУ создание и практическое применение цифровых двойников. Это виртуальные копии реальных объектов и процессов, которые помогают оптимизировать производство, прогнозировать неисправности и снижать затраты. Современные методы математического и компьютерного моделирования помогают разрабатывать цифровые двойники для разных отраслей промышленности, медицины, метеорологии, экологии и многих других сфер.

Конференция собрала в ТГУ участников из университетов Москвы, Санкт-Петербурга, Нижнего Новгорода, Оренбурга, Стерлитамака и Томска, Института физики прочности и материаловедения СО РАН и представителей индустриальных партнеров вузов. Мероприятие дало специалистам возможности интегрировать знания в области фундаментальной математики, компьютерных наук, искусственного интеллекта и инженерных дисциплин.

– Конференция «Моделирование и цифровые двойники – 2025» показала, что ТГУ стал важной площадкой для развития цифровых технологий. Наши ученые создают практические решения для разных отраслей. Например, цифровые двойники нефтяных месторождений с машинным обучением помогают точнее прогнозировать добычу. Нейросетевые методы вычислений дают более точные результаты по сравнению с традиционными подходами. Расчеты на суперкомпьютере позволяют моделировать распространение загрязнений в воздухе, а цифровые модели термошкафов помогают оптимизировать энергопотребление в условиях северных регионов. Эти разработки вносят реальный вклад в развитие технологий и эффективность ключевых отраслей экономики, – комментирует организатор конференции, руководитель профессиональной магистратуры ММФ ТГУ «Моделирование и цифровые двойники» Елена Гурина.

Участники конференции выступали с докладами в четырех секциях: «Математическое и компьютерное моделирование», «Фундаментальная математика – основа наукоемкого производства», «Нейросетевые технологии и искусственный интеллект в моделировании» и «Цифровые двойники в инженерных задачах и промышленных приложениях». Лучшие доклады молодых специалистов – бакалавров, магистрантов и аспирантов – были отмечены дипломами.

Открытие Математического форума НОМЦ на базе ММФ ТГУ

Магистрант программы ММФ ТГУ «Моделирование и цифровые двойники», специалист компании «СИАМ Мастер» Аркадий Крошечкин отмечен дипломом I степени в секции «Математическое и компьютерное моделирование» (содокладчик Илья Фурсов, ООО «СИАМ Мастер»). Молодые ученые оптимизируют работу гидродинамической модели нефтяного месторождения.

Гидродинамические модели – это цифровые двойники месторождений нефти и газа. Применяют их для мониторинга и контроля за разработкой месторождений. Каждую гидродинамическую модель необходимо настраивать (калибровать) на данные промысловых замеров, выполняемых на скважинах.

– Такой процесс довольно трудоемок, и исчерпывающего решения обычно не дает, поскольку настройка гидродинамической модели – это плохо определенная обратная задача. Традиционно и повсеместно адаптация выполняется вручную, исходя из общих физических соображений, соответствующих происходящему на реальном объекте. В нашей работе применяется подход с автоматизированной адаптацией и с использованием инструментов машинного обучения, – отметили авторы доклада.

В режиме автоадаптации была оптимизирована модель нефтяного месторождения, где насчитывается более 680 скважин. Разработчики стремились воспроизвести в гидродинамической модели месторождения его физико-геологические свойства наиболее близко к реальным. Результаты прогнозных расчетов, выполненных на основе настроенной модели, отличаются более высокой степенью достоверности. В результате адаптации по заданным критериям было настроено 90 % скважин.

Участники математического форума ММФ ТГУ

Дипломом II степени в той же секции отмечена работа магистранта ММФ ТГУ Святозара Парамонова под руководством доцента кафедры вычислительной математики и компьютерного моделирования ММФ Виктора Гольдина и доктора физико-математических наук, сотрудника института теоретической и экспериментальной биофизики РАН Рубина Алиева. Ученые разрабатывают математическую модель транспорта ионов через мембрану клетки. Построение подобных математических моделей способствует углубленному пониманию физических процессов в живом организме.

Дипломом III степени был награжден магистрант ММФ, специалист компании «РН – Проектирование Добыча» Эдуард Фурманов, он представил виртуального помощника для установки подготовки воды. Прогнозы параметров получены методами машинного обучения и искусственного интеллекта. Система формирует понятные оператору рекомендации и предупреждения, помогая удерживать целевые показатели и сбалансировать нагрузку на оборудование.

В секции «Фундаментальная математика – основа наукоемкого производства» диплом I степени получил аспирант ММФ Егор Сидоровский под руководством доцента кафедры математического анализа и теории функций Татьяны Емельяновой. Их работа посвящена процессу Орнштейна–Уленбека из области финансовой математики и физических наук.

Диплом II степени в этой секции – у магистранта ММФ, специалиста «РН – Проектирование Добыча» Антона Трошина. Он работает над математической моделью авторегрессии, которую используют для анализа и прогнозирования в статистике.

Призером секции «Цифровые двойники в инженерных задачах и промышленных приложениях» стала аспирант ММФ ТГУ, сотрудник центра Хериот–Ватт ТПУ Анастасия Новгородова с докладом «О двух методах ускоренного вычисления пространственного распределения давления в моделях нефтегазовых месторождений».

В секции «Нейросетевые технологии и ИИ в моделировании» диплом II степени получила старший преподаватель кафедры вычислительной математики и компьютерного моделирования ММФ, младший научный сотрудник научно-образовательного центра ТГУ Ирина Дель. Вместе с заведующим кафедрой ВМиКМ ММФ, ведущим научным сотрудником Регионального НОМЦ Александром Старченко она работает над нейросетевым подходом к построению разностных схем для задач конвекции–диффузии. Такие задачи описывают движение тепла, частиц или других физических величин в ситуациях, когда имеют место как диффузия, так и конвекция или адвекция. Для повышения точности решений авторы работы применили подход, основанный на данных, с использованием искусственной нейронной сети. Его апробация подтвердила перспективность предложенного нейросетевого метода перед традиционными схемами.

• С полным списком призеров конференции «Моделирование и цифровые двойники – 2025» можно ознакомиться по ссылке.

• Видео с конференции доступно по ссылке.

Напомним, новая профессиональная магистратура «Моделирование и цифровые двойники» запущена на механико-математическом факультете ТГУ с этого учебного года.

В следующем году факультет планирует расширить формат, открыв специальную секцию для школьников.

– Для нас это не просто профориентация, а создание стартовой площадки для построения непрерывной научной траектории: «школа – университет – промышленность». Мы хотим показать, какие интересные и практически значимые задачи решаются в этой сфере – от создания цифровых моделей сложных систем до работы с большими данными. Уже со школьной скамьи ребята смогут прикоснуться к реальным исследовательским проектам факультета, а свои первые победы конвертировать в дополнительные баллы при поступлении в ТГУ, – приводит подробности ответственный секретарь конференции «МиЦД – 2025», менеджер профессиональной магистратуры ММФ «Моделирование и цифровые двойники» Полина Сомова.

Справка. В 2017 году ТГУ победил в конкурсе Минобрнауки РФ на право создания Регионального научно-образовательного математического центра (НОМЦ). Такие центры обеспечивают развитие исследований и подготовку специалистов в области математики и смежных наук в регионах. Миссия НОМЦ направлена на создание единой среды, объединяющей систему высшего общего и дополнительного образования и науку по всей траектории обучения: школа – университет – аспирантура – первые шаги в научной карьере. В настоящее время НОМЦ созданы на базе 14 российских вузов.