С сентября 2025 года на механико-математическом факультете Томского государственного университета стартует новая профессиональная магистратура «Моделирование и цифровые двойники» («Simulation&DTwins»). Это программа для тех, кто хочет работать с цифровыми двойниками – виртуальными копиями реальных объектов и процессов, помогающими оптимизировать производство, прогнозировать неисправности и снижать затраты на их профилактику и устранение. Навыки, которые получат студенты, уже сейчас востребованы в энергетике, транспорте, промышленности и здравоохранении.
Современный мир переживает масштабные изменения в работе компаний и отраслей благодаря развитию цифровых технологий, это называют цифровой трансформацией. Ключевыми элементами такой трансформации являются машинное обучение, интернет вещей, большие данные, робототехника, квантовые технологии, VR/AR, предиктивная аналитика.
Особую роль в цифровой трансформации играют технологии цифровых двойников (Digital Twin). Это виртуальные копии физического объекта, процесса или системы, которая создается с использованием данных и 3D-моделей для имитации, анализа и прогнозирования поведения объекта в реальных условиях. Использование цифровых двойников позволяет оптимизировать производственные процессы, улучшать качество продукции, снижать финансовые и временные затраты компаний.
– Если говорить про цифровой двойник изделия, представьте, что у вас есть, например, заводской станок. Его цифровой двойник – это точная компьютерная модель, которая повторяет все параметры, поведение и состояние станка в условиях воздействия на него нагрузок, и все это в реальном времени. Вы можете следить за его работой, тестировать разные сценарии, находить слабые места и оптимизировать процессы, даже не прикасаясь к самому станку. Данные, получаемые от физических датчиков, сопоставляются с данными, генерируемыми виртуальными датчиками цифрового двойника. Это как симулятор, который помогает предсказывать, что произойдет в реальности с изделием, – поясняет доцент кафедры вычислительной математики и компьютерного моделирования ММФ ТГУ Елена Гурина.
Компьютерное моделирование (CAE, Computer-Aided Engineering) – это технология для решения задач индустриальной математики. В основе компьютерной модели лежит математическая модель, реализованная в виде программного кода, и данные, определяющие конкретный объект моделирования.
– Учитывая, что именно математическая модель является основой цифрового двойника изделия, а без нее компьютерная модель изделия превращается лишь в красивую, но лишенную практической пользы визуализацию, наш факультет обладает всеми необходимыми знаниями и ресурсами для подготовки специалистов в этой области. Так и зародилась идея создания новой магистратуры «Моделирование и цифровые двойники» на ММФ ТГУ, – добавляет Елена Гурина.
Программа включает три модуля – математика Digital Twins, основы создания цифровых моделей и данные для Digital Twins, а также две мастерские – натурных экспериментов и цифровых экспериментов.
Цифровые двойники не относятся к традиционному производству, где изменения в изделие вносятся итерационно после неудачных испытаний опытных образцов. Они применяются в передовом производстве. Идеальный случай – когда цифровой двойник позволяет успешно пройти испытания с первого раза, что значительно сокращает время и стоимость разработки.
– Хотя ММФ обладает значительной базой по необходимым дисциплинам, особенно в части математического и численного моделирования, методов параллельных вычислений и вычислительной гидроаэродинамики, разработка цифровых моделей – это необходимое, но не достаточное условие для реализации концепции цифровых двойников. Для обеспечения двусторонних информационных связей с натурным изделием требуется внедрение целого модуля новых дисциплин, – отмечает Елена Гурина.
Поэтому в магистерской программе «Моделирование и цифровые двойники» 80% дисциплин – абсолютно новые. Среди них искусственный интеллект и машинное обучение для решения задач индустриального сектора, IoT и системы сбора данных, прикладной статистический анализ, AR/VR и визуализация для Digital Twins, цифровые технологии в промышленности и другие.
Обучение на новой магистерской программе предусматривает очные и дистанционные занятия. Срок обучения – два года. На бюджетные места смогут поступить 11 человек. Это, в частности, выпускники технических направлений, специалисты из высокотехнологичных отраслей, инженеры, технологи и менеджеров, занятые в цифровой трансформации. Для специалистов смежных областей предусмотрены дополнительные занятия в первом семестре для быстрого погружения в тему.
Подробности о новой магистратуре – в телеграм-канале.
