Наука задаст тон строительству
Власти пересматривают подход к реализации масштабных проектов, предлагая науке занять определяющее место, и если не диктовать, то предлагать инновационные и экономически выгодные решения проектировщикам. Ожидается, что в будущем научно-технологическое сопровождение стоимостью в 2% от общей цены контракта станет эффективным инструментом контроля и развития.
Первая ласточка
Сегодня новый подход к научно-технологическому сопровождению обкатывают при создании высокоскоростной железнодорожной магистрали между Москвой и Санкт-Петербургом. Уже в концессионном соглашении прописано обязательное участие научно-технологического эксперта. Более того, через него проходит вся проектная документация, прежде чем попасть на рассмотрение в ФАУ «Главгосэкспертиза».
«Что в итоге получилось: были проведены многоуровневые научные исследования, даже на этапе специальных технических условий; разработаны новые стандарты, которых ранее не существовало; организована работа научно-технологического контура и созданы специальные группы экспертов по всей стране, которые вошли совместно в консорциум Российского университета транспорта, Российской академии транспорта и Российской академии наук, — говорит президент Российской академии транспорта Александр Мишарин. — Получили два результата. Первый — оптимизация решений, которые были предложены проектными организациями. Цифры колоссальные: первые 100 километров — минус 100 миллиардов рублей при тех же технических условиях».
Напомним: высокие скорости движения предъявляют высокие требования к самой магистрали. Основная задача — обеспечить уплотнение и устойчивость трассы, не допустив просадки даже на два сантиметра на всем протяжении в течение следующих десяти лет активной эксплуатации. Сложности вызывает и то, что дорога пойдет по территориям, где колебание температур фиксируется на уровне до минус 40 градусов по Цельсию. Для ответов на подобные запросы отрасли ученые предложили особые решения, часть которых вводится в конструкцию эстакад.
Второй положительный результат связан с активизацией научной мысли и воспитанием специалистов нового поколения. Так, ученые ПГУПС озвучили результаты своих исследований, посвященных обеспечению надежности и долговечности проектируемых мостов в рамках реализации проекта высокоскоростной магистрали Москва — Санкт-Петербург и проблемам расчетов конструкций на прогрессирующее разрушение на симпозиуме Международной ассоциации инженеров-мостостроителей IABSE в Японии. Речь идет о применении новых материалов для строительства и ремонта искусственных сооружений, рациональном управлении ресурсами при содержании парка и мониторинга технического состояния мостовых конструкций с использованием широкого спектра измерительного оборудования и искусственного интеллекта. Как отмечают участники симпозиума, полученные знания и материалы непременно найдут отражение в учебном процессе и позволят сориентировать направления научных исследований в ключе актуальных мировых проблем мостостроения, а приобретенные профессиональные контакты дадут возможность расширить географию исследований.
При РУТ (МИИТ) активную работу ведет Первая инженерная школа «Академия ВСМ», где молодые ученые изучают вопросы создания и работы высокоскоростных магистралей. «Нам нужны конструкторы во всех областях: по подвижному составу, по системам связи, строительству и так далее. Растить инженеров необходимо в сотрудничестве с нашими производственными компаниями, научными институтами и другими университетами», — отмечает директор Центра компетенций ВСМ Передовой инженерной школы «Академия ВСМ» при РУТ (МИИТ) Олег Покусаев.
Эксперимент пойдет в масштаб
Ожидается, что в будущем подобный подход будет распространен на все масштабные проекты — особенно те, что пойдут в реализацию в рамках нового национального проекта «Эффективная транспортная система». В частности, научно-технологического сопровождения требуют работы на территориях Севера и Арктики, в условиях сложного рельефа и при возведении крупных мостовых сооружений. Для решения этих задач предлагается создать Центр научно-технологического сопровождения на базе Российской академии транспорта.
Нормативная база для введения нового инструмента контроля в виде научно-технологического сопровождения уже создана. Связь науки, образования, проектирования и строительства заложена в основу Указа президента России о национальных целях развития РФ на период до 2030 года и на перспективу до 2036 года, Указа президента России о Стратегии научно-технологического развития РФ и утвержденной Транспортной стратегии РФ на период до 2030 года с прогнозом на период до 2035 года. Сейчас законодатели дорабатывают проект Федерального закона «О технологической политике в РФ», который требует изменений для внедрения научно-технологического сопровождения. Также корректируется Градостроительный кодекс в части уточнения перечня уникальных и технически сложных объектов, направленных на реализацию национального проекта «Эффективная транспортная система». В ближайшее время увидит свет и Концепция научно-технологического развития транспортного комплекса Российской Федерации, предложенная федеральным Минтрансом. В конце мая этого года документ был принят президиумом Российской академии наук, а сейчас находится на утверждении правительства.
По мнению авторов концепции, наука должна опережать действительность: видеть задачи будущего, оценивать их и предлагать инновационные подходы заранее. «Главное — заглянуть в завтрашний день, потому что прикладная позиция — ”мы имеющимися методами ответим на все вопросы” — в перспективе проиграет. Только фундаментальная наука и глубинные исследования, опережающие наши технологии, дадут эффект и снимут нагрузки, которые возникают при решении современных транспортных задач. Я верю в силу наших ученых, мы активно сотрудничаем с Российской академией наук, и Минтранс открыт для новых идей», — подчеркивает заместитель министра транспорта Российской Федерации Константин Пашков.
В качестве одного из позитивных примеров эффективного взаимодействия ученых, проектировщиков и строителей можно назвать советский период, когда логистическая сеть страны росла именно под влиянием научной мысли. Академик Владимир Николаевич Образцов был уверен, что развитие дорог превратит молодую Россию в великую державу, и настаивал на создании крупных многопрофильных железнодорожных узлов, которые и сегодня являются удачным решением многих транспортных проблем. Исследователь буквально видел будущее и его задачи. Возможно, именно поэтому за полгода до начала Великой Отечественной войны Владимир Николаевич предложил решение для эффективной работы станций в военное время.
Два процента от стоимости проекта
Дискуссии идут вокруг цены услуг по научно-технологическому сопровождению. В представленных документах говорится о 2% от стоимости контрактов. Авторы указывают, что в будущем затраты получится покрыть за счет финансово-экономических эффектов, возникающих при научно-технологическом сопровождении проекта на различных этапах жизненного цикла. И именно за этим активно наблюдают в процессе реализации высокоскоростной магистрали Москва — Санкт-Петербург.
Искусственный интеллект в руках профессионала вполне может превратиться в действенный инструмент, но вряд ли заменит человека — машина не умеет ни мечтать, ни фантазировать, зато прекрасно просчитывает варианты. На дискуссионной площадке международной выставки архитектуры и дизайна «АРХ МОСКВА 2024» эксперты отрасли обсудили спорный вопрос и поделились опытом применения новых технологий.
Через проекты умных городов цифровые технологии постепенно входят в сферу градостроительства и ускоряют процессы. Например, запрос данных из Росреестра сейчас занимает не 7–10 дней, а секунды. Застройщики и девелоперы начинают получать информацию об участке в автоматическом режиме. С помощью новых технологий власти осуществляют контроль за освещенностью улиц, качеством дорожного покрытия, уборкой снега и даже заполняемостью мусорных урн на остановках. Кроме того, цифровые технологии помогают налаживать связь между обществом и государством. Так, в ходе недавнего голосования за объекты благоустройства стали понятны потребности горожан.
«Но в архитектуре, к сожалению, мы не видим большого продвижения. Да, многие скажут, что используют ТИМ, но еще ни разу в российской действительности мы не видели применения этих систем от этапа проектирования до эксплуатации, а в этой плоскости есть большой потенциал, — говорит заместитель руководителя ИКМО города Казань Радик Шафигуллин. — Да, возможно, отрасль строительства консервативна, не очень хочет, чтобы все процессы были видимыми и оптимизировались, но это лишь вопрос времени — максимум два-три года. Мы видим, что на основе данных предыдущих проектов искусственный интеллект способен собрать новый и привязать его к местности».
По мнению участников дискуссии, новым технологиям вполне под силу создать надбавленную стоимость к таланту архитектора.
В ожидании умного проекта
«Множество из описанных вещей искусственным интеллектом не является. ”Если мусорка наполнилась, то пора сделать то-то” — это алгоритм. Да, цифровые технологии нужны, но искусственный интеллект — это другое. Он накапливает опыт, обучается. Мы от него находимся довольно далеко, но обязаны к нему прийти», — уверена главный архитектор Генпро Елена Пучкова.
Часть архитектурных бюро уже использует в работе новые технологии, и это не только привычный ТИМ. Например, с помощью генеративных систем создается квартирография и проектируются паркинги, в виртуальных вселенных возводятся объекты для портфолио, здесь же происходят встречи с заказчиками, нейросети помогают быстро сгенерировать облик будущих объектов, которые после утверждения клиентом концепции дорабатываются проектировщиками. «Нормана Фостера технологии, естественно, не сделают, а Заху Хадид сделают. Параметрическая архитектура производится из алгоритмов, то есть архитектор пишет алгоритм, задает код, по которому машина и рисует форму. Вы никогда не знаете, что получится в конце», — говорит г-жа Пучкова.
Однако основным остается вопрос: какое место в этом процессе занимает творческий человек? Сотрудники архитектурного бюро «Т+Т Architects» не понаслышке знакомы с искусственным интеллектом и даже участвуют в обучении системы Kandinsky, однако не уверены, что на данном этапе развития технология способна ускорить процесс проектирования. «Если проводить аналогию от умного города до умного проекта, то раздирают противоречия между надеждой и скепсисом применяемости. С одной стороны, есть визионерские ощущения, что применение нейронных сетей, искусственного интеллекта и любых генеративных алгоритмов сильно упростят нашу проектную жизнь, выведут продукт на новый уровень качества, сожмут сроки реализации до минимальных значений и уберут человеческий фактор в плане ошибки. С другой стороны, есть определенный спектр сомнений в применении прикладных инструментов, которые мы можем использовать в проектировании. Сколько раз мы ни пытались работать с нейронной сетью для получения практически применяемого результата (особенно на этапах концепции), то по времени и трудозатратам получается либо столько же, либо дольше», — говорит руководитель бюро «Т+Т Architects» Сергей Труханов.
Сущность ИИ
При этом профессиональное сообщество архитекторов уверено: машина не в состоянии работать без человека. Хорошим примером развенчивания мифа стал проект здания исследовательского центра в Торонто (Канада). Изначально заявлялось, что объект был спроектирован с применением искусственного интеллекта, но позже оказалось, что все ограничения и параметры, необходимые для проектирования, закладывались человеком, а машина, по сути, выносила только шорт-лист решений, самый эффективный из которых выбирал опять же профессиональный архитектор.
«Это не генеративный инструмент, — поясняет Радик Шафигуллин. — Он не может сказать: “Давайте здесь линию нарисуем”. Он смотрит и говорит: “Если здесь стоит эта панель, то в большинстве случаев к ней ставится этот элемент”. Пока мы не видели вариантов ИИ, который мог бы сам что-то ”допиливать”».
Другими словами, архитектор становится оператором, который может изучить сценарии, предложенные машиной, оттолкнуться от них, внести корректировки и дальше работать в привычном режиме. По словам Сергея Труханова, в технологии нет ничего удивительного: «Это не искусственный интеллект, а заранее предустановленные решения, которые могут существовать в зависимости от параметров, выбранных для проекта. Машина никогда не создаст новый контент, потому что не умеет мечтать, а может лишь брать накопленный опыт и интерпретировать его».
Компьютер предлагает среднестатистический образ объекта на основе загруженных в него данных, то есть это усредненное представление людей, которые участвовали в обучении машины. Не исключено, что технология существенно поможет тем, кто строят дома без участия архитектора, а создатели в это время продолжат претворять в жизнь уникальные здания и сооружения.
«Если мы будем разбирать исходный термин, то увидим, что имеется в виду машинное обучение алгоритмов и программ. И только русская душа наделяет его понятием “интеллект” и дает определение “искусственный”, что одушевляет предмет и побуждает вступить с ним в ментальное взаимодействие, — рассуждает сооснователь архитектурного бюро Osetskaya.Salov Александр Салов. — Можем ли мы освободить мозг творца, применяя цифровые технологии, передать им всю механическую работу, чтобы автор мог сосредоточиться только на главный мысли?» В будущем — вполне возможно. Нейросети обучаемы, и сейчас архитектор может приступить к ее тренировке, задавая параметры собственного творчества, ценности, определенные ориентиры, визуальную статистику, чтобы в конечном итоге генерации выдавались в рамках фирменного стиля компании.
Кто останется без работы?
Подобно тому, как однажды стали не нужны телефонистки, может трансформироваться отрасль проектирования. Рутинная, монотонная и повторяющаяся работа перейдет к машине. Однако одновременно с этим вырастет спрос на вовлеченных в работу архитекторов, обладающих высоким уровнем профессионализма и экспертизы.
Пару им составят специалисты по кибербезопасности. Сегодня это направление представляет собой самую большую опасность, ведь творческая разработка архитектора легко может стать доступной неограниченному кругу лиц. И этот вызов пока остается без ответа.
Системы архитектурного обогрева все активнее задействуются в эксплуатации зданий и сооружений, прилегающих к ним территорий и инженерии. По мнению экспертов, в перспективе технология получит еще более массовое распространение.
В большинстве российских регионов ярко выражен зимний сезон. На протяжении нескольких месяцев держится снежный покров, и наблюдаются отрицательные температуры воздуха. Данные природные факторы негативно влияют на качественную эксплуатацию зданий и сооружений. В частности, снег на кровле увеличивает нагрузку на несущие конструкции, возникают протечки, сосульки и наледи при падении могут травмировать людей и привести к другим ЧП. Свести к минимуму такие происшествия и повысить устойчивость кровли и других элементов сооружений к воздействию снега и перепадов температур способны системы архитектурного обогрева (АО).
Технологии АО все активнее задействуются в эксплуатации жилых, коммерческих, промышленных зданий и сооружений, прилегающих к ним территорий и инженерии, а также в загородном домостроении. Эксперты полагают, что архитектурный обогрев в ближайшие годы найдет еще более массовое распространение, в том числе за счет появления на рынке новых видов АО, заинтересованности собственников различных объектов в их энергоэффективности и безопасности.
Выполняя задачи
Архитектурный обогрев представляет собой кабельные системы электрического обогрева, предназначенные для борьбы со снегом и образованием наледи, рассказывает продакт-менеджер направления обогрева, бренд EKF, Артем Евстропов. «Главным элементом системы являются нагревательные кабели, которые при работе обеспечивают выполнение поставленных задач. Электрический обогрев очень удобен. По сравнению с другими видами он может применяться для решения различных задач, для любых типов кровли и площадок, размеров и т. д. Нагревательные кабели технологичны и удобны в монтаже, легко управляются с помощью специализированных контроллеров, что позволяет рационально расходовать электроэнергию. Задачи по антиобледенению встречаются везде, поэтому данные системы применяются повсеместно: это обогрев кровель промышленных цехов, площадок и ступеней в переходах метро и торговых центрах, защита от замерзания труб в частном домостроении».
Ключевые различия, которые можно выделить в системах архитектурного обогрева, – тип греющего кабеля, отмечает ГИП (главный инженер проекта) ООО «Обогрев Люкс» Игорь Скворцов. Он может быть резистивным и саморегулирующимся. Отличие кабелей в пусковых токах (у саморегулирующихся он есть, у резистивных — нет) – в материале, внутренней конструкция кабеля, а также линейной мощности обогрева (в среднем – 30 ватт на погонный метр, но может варьироваться в зависимости от применения). Высокая эффективность и долговечность систем АО достигается благодаря применению систем управления на основе датчиков температуры, воды и осадков – вовремя установленная и запущенная система обогрева сможет самостоятельно реагировать на любые изменения температуры среды и автоматически регулировать уровень отдачи тепла. Соответственно, это позволяет оптимизировать работу системы и снизить энергопотребление. «Еще можно отметить разницу между саморегулирующимися кабелями и резистивными в бытовом плане. За счет матрицы с частицами графита внутри “самрегов” кабель способен самостоятельно изменять выделение тепла (а следовательно, и электропотребление) в зависимости от температуры окружающей среды. Таким образом, его можно подключить напрямую в сеть и использовать по назначению без дополнительного контроля (например, многие используют готовые кабельные секции на основе саморегулирующегося греющего кабеля для обогрева бытовых трубопроводов). Резистивный же кабель — это кабель постоянной мощности, требующий постоянного контроля через терморегулятор», – поясняет специалист.
Улучшая характеристики
По словам руководителя направления архитектурного и промышленного обогрева компании «Теплолюкс» Константина Архипова, современные технологии не стоят на месте, и это находит отражение в разработке и производстве систем АО. В последние годы на рынке появились решения, которые не только повышают эффективность таких систем, но и делают их более безопасными и долговечными.
«Одним из ключевых нововведений стало использование передовых материалов, обладающих малодымными и негорючими свойствами. Такие материалы оболочек греющих кабелей обеспечивают не только высокий уровень безопасности, но и продлевают срок службы систем, что особенно важно в условиях эксплуатации на открытых пространствах. Также стоит отметить широкое применение саморегулирующихся греющих кабелей. Эти кабели автоматически адаптируются к условиям окружающей среды, изменяя свою мощность в зависимости от температуры воздуха и наличия влаги. Это позволяет значительно снизить энергопотребление, так как система будет работать ровно столько, насколько это необходимо в текущих условиях. Такие кабели стали особенно востребованными благодаря их высокой надежности и экономичности», – отмечает специалист.
Можно сказать, что саморегулирующийся кабель – это более современная и энергоэффективная технология в сравнении с резистивным кабелем, продолжает тему директор по продажам компании «Современные технологии нагрева» Александр Саразов. Автономное управление (метеостанция) гарантирует энергосбережение системы архитектурного обогрева, так как она работает только во время снегопада или иных осадков. Да и в целом избавляться от наледи дешевле, проще и безопаснее, чем вручную сбивать лед с крыши. Саморегулирующийся кабель – сейчас самый используемый. Его преимущество – отсутствие перегрева. Он наиболее эффективен при обогреве кровли и водостоков.
Совсем недавно мы улучшили характеристики, добавляет Александр Саразов, и резистивных нагревательных кабелей. Обновили производство серии НРК ТР FEP со фторопластовой изоляцией нагревательных жил. Это решение для систем антиобледенения и снеготаяния с улучшенными показателями. Обновленный кабель НРК ТР FEP удобен в монтаже и имеет усиленную защиту от механических и иных повреждений. Резистивные нагревательные кабели постоянной мощности эффективны при укладке на открытых участках кровли скатных крыш и иных наружных объектов, обеспечивают равномерный нагрев по всей длине. Обновленный кабель НРК ТР FEP удобен в монтаже и имеет такие преимущества, как защита от перегрева, повреждений при укладке, УФ-лучей и агрессивного воздействия, повышенная термостойкость.
Коммерческий директор компании «Антилед-групп» Максим Павлов также отмечает, что в последнее время в производстве систем архитектурного обогрева все чаще используются инновационные материалы и технологии. Например, появились тонкие гибкие пленки, способные равномерно обогревать поверхность без создания видимых элементов. Также разработаны системы автоматизации, которые могут контролировать и регулировать температуру в зависимости от погодных условий. «Таким образом, технология АО является эффективным способом обеспечения безопасности и комфорта на различных строениях. С появлением новых решений и инноваций – как в производстве, так и в установке систем антиобледенения – данная технология становится все более популярной и востребованной в современном домостроении».
По нашим подсчетам, рассказывает руководитель направления технико-коммерческого сопровождения партнерских продаж «ИВС» (входит в ГК «ССТ») Марина Борисова, системы электрообогрева окупаются в ближайшие два-три года эксплуатации за счет экономии на расходах по вызову бригад по уборке территорий от снега и льда. Плюс это страховка от незапланированных судебных исков от собственников автомобилей, на которые могут упасть ледяные глыбы, или пешеходов, или жителей, которые могут получить травмы из-за наледи. Говоря про энергопотребление систем электрообогрева, нельзя не отметить, что решения на основе саморегулирующих кабелей на 20−30% энергоэффективнее аналогичных решений на основе резистивных кабелей. А при применении автоматизированных систем управления (АСУ) системы обогрева работают только в необходимый промежуток времени, при заданных температурах и исключительно при наличии осадков. «При выборе подрядчика мы рекомендуем обращать внимание на качество нагревательных кабелей. Все-таки система рассчитана не на один год службы, а на 10−25 лет, и лучше выбирать не дешевые китайские аналоги, а качественные изделия. Важно, чтобы вы могли в любое время обратиться за гарантийной и технической поддержкой, которую всегда окажет российский производитель», – добавляет специалист.
