Ученые разработали архитектуру подводной транспортной инфраструктуры на основе роевых систем автономных необитаемых подводных аппаратов

Специалисты Института проблем транспорта им. Н.С. Соломенко РАН предложили многоуровневую модель подводной транспортной системы. Она объединила три ключевые составляющие: логистическую концепцию, инфраструктурный каркас и парадигму роевого управления беспилотными транспортными средствами.

Логистика на базе автономных роботизированных подводных аппаратов, работающих без экипажа, — перспективное направление для доставки грузов, обслуживания подводной инфраструктуры и мониторинга шельфовых объектов. Она особенно актуальна в условиях Арктики, штормов и ледовой обстановки.

Впервые для подводной логистики авторы разработали классификацию эмерджентных эффектов. Это качественно новые свойства системы, которые возникают только при коллективном взаимодействии аппаратов и не сводятся к свойствам одиночного аппарата. Исследователи также обосновали механизмы снижения удельных энергозатрат при групповом движении аппаратов.

В рамках исследований ученые отвечали на главные технические вызовы: сложность подводного позиционирования из-за отсутствия спутникового сигнала, ограниченность каналов связи под водой и малый запас энергии аккумуляторов.

Авторы последовательно решали основные задачи. Сначала разработали концептуальные основы системы автономных подводных контейнерных перевозок и определили круг предпочтительных грузов. Проработали инфраструктурную составляющую — функционирование подводных станций и хабов как опорных узлов, обеспечивающих зарядку, хранение, навигацию и связь. Затем обосновали переход к парадигме роевого интеллекта: коллективного поведения группы автономных аппаратов на основе локальных правил. Все компоненты системы свели в единую четырехуровневую архитектуру: мобильные агенты → подводные станции → коммуникационная среда → стратегическое управление. Методологическая основа концепции опирается на теорию сложных систем, синергетику, методы системного анализа и математического моделирования.

По мнению исследователей, в подводной транспортной системе роевое взаимодействие обеспечит свойства, принципиально недостижимые при централизованных схемах: повышенную отказоустойчивость и адаптивность.

Авторы продемонстрировали целесообразность поэтапного развертывания — от пилотных зон до глобальной сети маршрутов. На следующем этапе планируются экспериментальная верификация и практическая реализация концепции.

«Нами сформирована целостная теоретическая модель подводной транспортной системы нового поколения. Она создает фундаментальный задел для будущих прикладных разработок», — отметил заведующий лабораторией Института проблем транспорта им. Н.С. Соломенко РАН, кандидат технических наук Валерий Каминский.

Источник: Официальный ресурс Министерства образования и науки Российской Федерации