Нейросеть, которую создали ученые Уральского федерального университета, сможет находить опасные трещины в мостах, дорогах и зданиях за секунды. Технология заменит многочасовые ручные проверки, снизит риск аварий и сэкономит бюджет на обслуживании инфраструктуры. Разработка уже показала точность 88,7 % на снимках из России и Китая. Описание разработки опубликовано в журнале Sensors.

«В то время как традиционная ручная проверка мостов или дорожных конструкций занимает от одного до двух часов, наша модель способна обрабатывать изображения в 100 раз быстрее — в течение секунд, что теоретически позволяет существенно сократить время инспекций и обеспечить непрерывный, высокоточный и объективный мониторинг. В дальнейшем мы планируем провести тестирование модели на платформе Jetson и интегрировать ее с беспилотными системами для практического применения в задачах мониторинга мостов, дорог и другой инженерной инфраструктуры в реальном времени», — пояснила соавтор работы, заведующая кафедрой «Строительные конструкции и механика грунтов» УрФУ Зоя Беляева.

Как сообщили ученые, система обладает рядом преимуществ, в частности, высокой скоростью обработки (до 232 кадров в секунду) и легкой архитектурой в сравнении с конкурентами (2,51 млн параметров). Благодаря этим характеристикам у разработки уральских исследователей есть большой потенциал для использования в дронах или других устройствах, которые смогут обеспечить быструю инспекцию строительных сооружений.

Чтобы уменьшить количество ложных срабатываний на тенях или водяных пятнах, исследователи также внесли в нейросеть ряд улучшений, внедрив механизм внимания SimAM и применив модуль Concat_BiFPN. Первый имитирует фокусировку человеческого зрения и позволяет выделять области с трещинами без добавления дополнительных параметров, эффективно подавляя помехи от фоновых элементов. Второй модуль используется для многомасштабного слияния признаков, что позволяет модели более точно захватывать текстурные особенности мелких трещин. Результаты тестов почти на 2000 изображений показывают, что улучшенная модель демонстрирует прирост точности на 1,4 %, обеспечивая более стабильное распознавание трещин в сложных условиях — туннели, нижние части мостов и ночное время суток.

Сейчас команда адаптирует систему для реальных задач — совмещает ее с дронами на платформе Jetson и добавляет поддержку инфракрасных камер, что позволит обнаруживать скрытые дефекты ночью или под слоем грязи. В то же время из-за небольшой вычислительной мощности подобных платформ использование таких моделей представляет собой непростую задачу. Для решения этой проблемы ученые использовали модуль C3Ghost, который позволил сократить количество параметров модели более чем на 16 % при сохранении стабильной точности, обеспечив возможность ее работы в реальном времени.

«Мы исследуем возможность слияния инфракрасных и видимых изображений, чтобы за счет инфракрасного спектра усилить текстурную информацию и повысить способность модели обнаруживать трещины в условиях низкого контраста. Хотя эта работа пока находится на экспериментальной стадии, она закладывает основу для создания системы круглосуточного и всепогодного мониторинга в будущем», — отметил соавтор работы, аспирант УрФУ Чжан Цзяхуэй.

Сейчас алгоритм верифицируют и продолжают обучать на фотографиях с трещинами, сделанных в России и в Китае. При наличии подходящих партнерских платформ или пилотных сценариев технология будет подготовлена к практической реализации. Параллельно ученые отслеживают международные стандарты оценки повреждений конструкций, такие как ASTM (США) и CEN (Европа), чтобы в будущем обеспечить совместимость модели с мировыми нормами.

Справка

По данным Росстата, 60 % аварий конструкций связаны с несвоевременным обнаружением трещин. Классические методы требуют до трех экспертов на объект, Первая система мониторинга трещин на основе нейросетей была представлена в Японии в 2018 году, но требовала мощных серверов. Разработка УрФУ в 10 раз легче зарубежных ИИ-аналогов, которые зачастую не работают в реальном времени.

По материалам: пресс-служба УрФУ. 

Уралвагонзавод (в составе Концерна УВЗ Госкорпорации Ростех) провел малые «Олимпийские игры» для дошкольников. Спортивное мероприятие прошло уже в восьмой раз на стадионе предприятия и собрало порядка 300 воспитанников из 40 детских садов Дзержинского района Нижнего Тагила, а также их родителей, педагогов и болельщиков. 

Каждый детский сад выставил на соревнования команду из 6 человек. Ребята в возрасте 6-7 лет смогли проверить свои силы в беге 4х25 метров, прыжках в длину и метании мяча. Педагоги поддержали своих воспитанников и вышли на дистанцию в 60 метров. А самую спортивную семью выбирали в семейном забеге. Команды из двух родителей и ребенка на время преодолели 400 метров: папы пробежали 200, мамы – 150, а дети – 50 метров. Судьями соревнований выступили представители дирекции по персоналу Уралвагонзавода и спортивных школ Дзержинского района.

Перед началом «Олимпийских игр» на заводском стадионе прозвучал гимн Российской Федерации, участниками была произнесена клятва олимпийцев. В торжественном параде наравне с воспитанниками детских садов прошли пловцы, хоккеисты, фигуристы, самбисты, баскетболисты, гимнасты – воспитанники спортивных школ города, победители и призеры всероссийских, региональных и муниципальных соревнований. Перед стартом удачи ребятам пожелали директор по персоналу УВЗ Руслан Юсупов, председатель первичной профсоюзной организации «Уралвагонзавод» Евгений Лутохин и директор МАДОУ «Детство» Надежда Шадрина.

— Сейчас на Уралвагонзаводе, наверное, замер производственный процесс, потому что ваши родители, ребята, держат за вас кулачки! Каждый из вас уже чемпион, потому что участвует в малых «Олимпийских играх». Побед вам – не только сегодня, но и каждый день! – отметил Руслан Юсупов.

В общем командном зачете первое место занял детский сад №181. Первое место в забеге педагогов у воспитателя детского сада №194 Анастасии Щучиновой. В семейном забеге с лучшим результатом к финишу пришла семья Юрик из детского сада №206.  Все участники малых «Олимпийских игр» получили памятные подарки от Уралвагонзавода и МАДОУ «Детство». А победителям и призерам вручили грамоты, медали и кубки.

— Мы занимаемся на уроках физкультуры по всем представленным на малых Олимпийских играх дисциплинах, и ребят, показывающих лучший результат, отбираем в команду. Все по-настоящему! Наши воспитанники тоже подходят к соревнованиям ответственно, тренируются. Спорт приносит здоровье, радость и удовольствие! – рассказала воспитатель детского сада №175 Любовь Калинина.

— Мы сегодня получили столько радости и эмоций, увидели счастливые глаза наших детей и их родителей. Проведение этого яркого летнего спортивного праздника совместно с нашим социальным партнером стало уже доброй традицией! МАДОУ «Детство» и Уралвагонзавод – вместе всегда! – подчеркнула Надежда Шадрина.

Приобщение подрастающего поколения к физкультуре, спорту и здоровому образу жизни, а также воспитание в ребятах патриотизма и любви к градообразующему предприятию является одной из важнейших задач партнерства Уралвагонзавода с дошкольными учреждениями, которое длится на протяжении многих лет.

С самого начала своей истории предприятие шефствует над детскими садами Дзержинского района Нижнего Тагила, сегодня это 43 дошкольных учреждения. Их посещают более 6 000 детей, более половины – дети работников Уралвагонзавода. Родители могут спокойно выполнять важнейшие производственные задачи, зная, что их дети в надежных и заботливых руках. За каждым детским садом закреплены шефы. Это практически все производственные подразделения УВЗ, а также другие нижнетагильские предприятия Концерна: АО «УКБТМ», АО «Уралкриомаш» и ООО «УБТ-Сервис». Их сотрудники участвуют в ремонтных работахи благоустройстве территории, проводят субботники, кронируют деревья, помогают ухаживать за цветниками. Еще одна важная инициатива – ежегодный завоз свежего песка на участки всех детских садов МАДОУ «Детство». Предприятие ведет активную работу с дошкольными учреждениями по реализации совместных обучающих и профориентационных проектов. Воспитанники детских садов – частые гости в учебно-производственном цехе УВЗ и Выставочном комплексе Уралвагонзавода.

По материалам: УВЗ