Под нашими ногами каждую секунду работают миллионы километров труб. Они несут природный газ, сырую нефть и готовое топливо — все то, без чего современный мир просто замрет. Только вот эти подземные артерии стареют. Трещины, утечки, разрывы случаются все чаще. Только в США с 2002 по 2021 год из-за аварий на трубопроводах погибли 276 человек, больше 1100 получили травмы, а ущерб перевалил за 10 миллиардов долларов. Каждый год происходит примерно 650 серьезных инцидентов. Потребность в безопасных и умных способах проверки труб стала как никогда острой.

Многие трубопроводы годами не видят полноценного обследования. Некоторые нельзя проверить в принципе. Их называют «непроходимыми для роботов»: такие трубы петляют узкими поворотами, ссодержат устаревшие задвижки и хитрые соединения, где обычная техника просто застревает. Получается дорогая слепая зона в одной из самых важных систем.

Исследователи университета штата Аризона решили это изменить. При поддержке национального научного фонда США они создают новое поколение гибких роботов и моделей искусственного интеллекта, чтобы проверять трубы быстрее, безопаснее и надежнее, чем раньше.

Сколько это стоит и будет ли доступно

Пока цена каждого такого робота-инспектора может достигать десятков тысяч долларов, а полный комплект с софтом — под миллион. Массовое производство со временем снизит стоимость, но для небольших поселковых газовых сетей техника все равно останется дорогой. Исследователи делают ставку на модульность: можно будет арендовать робота на время проверки, а не покупать целиком. Это похоже на вызов мастера со спецоборудованием — доступно для любой компании, но не для обычного человека.

Что было до этого и насколько это прорыв

До сих пор трубы проверяли в основном двумя способами. Либо запускали внутрь так называемых «свиней» — жесткие цилиндры с датчиками, которые годятся только для прямых участков и широких магистралей. Либо пользовались наружными детекторами утечек — а они находят уже случившуюся проблему. Новая разработка — не гигантский скачок, а уверенный шаг вперед. Гибкий робот-гусеница и объяснимый искусственный интеллект — это эволюция, а не революция. Ученые собирают лучшие кусочки из мягкой робототехники и прогнозных алгоритмов в одну работающую историю.

Насколько это этично и может ли быть вред

Прямого вреда технология не несет. Но есть два тонких момента. Первый: массовая автоматизация проверок грозит увольнениями людям, которые раньше ходили вдоль трасс с переносными приборами. Вопрос, на кого их переобучать, пока открыт. Второй: если искусственный интеллект ошибется и пропустит опасный участок, авария все равно случится. Кто ответит — алгоритм или оператор, который ему поверил? Этична ли слепая вера в машину там, где речь идет о человеческих жизнях? Исследователи обещают прозрачный искусственный интеллект, который объясняет свои решения. Но на практике эти нормы только предстоит прописать в законах.

Когда каждый сможет это испытать или хотя бы увидеть

Почувствовать эффект можно будет года через три-четыре. К 2027-2028 году планируются показательные тесты на реальном полигоне компании GTI Energy в Иллинойсе. Если они пройдут успешно, то лет через пять-шесть коммунальные службы начнут массово применять таких роботов. Для обычного жителя это обернется более редкими авариями, меньшим количеством раскопанных улиц и, возможно, чуть более низкими тарифами на газ — потому что аварии обходятся дороже профилактики.

Сравнение с аналогами

Как устроен робот и почему он ползает как гусеница

Руководит проектом Венлонг Чжан, доцент кафедры машиностроения. Он считает: обычные методы спотыкаются о слишком узкие вентили, маленькие изгибы и хитрые стыки. Из 2,6 миллиона миль американских труб многие километры остаются без проверки. Его команда взяла за основу надувные тканевые механизмы — они сжимаются, тянутся и ползут как живая гусеница или червь. Робот несет легкие датчики для поиска трещин и ржавчины. Такова модель того, как умная робототехника может лечить дряхлеющие инфраструктуры.

Как компьютер предсказывает аварию до того, как она случится

Пока роботы собирают данные, профессор Юнмин Лю занимается прогнозами. Он смешивает инженерные теории с машинным обучением. Его модель прикидывает, сколько труба еще проживет в реальных условиях — когда давление скачет, почва то мокрая, то сухая, а химия внутри агрессивная. Это позволяет не латать дыры в авральном порядке, а планировать ремонт загодя. Лю прямо говорит: безопасность энергетики — это и экономика, и здоровье людей. Продлить жизнь старым системам безопасно — огромная научная и общественная задача.

Как искусственный интеллект учится на чужих ошибках

За умную расшифровку данных отвечает Хао Янь, доцент промышленной инженерии. Его алгоритм объясняет, почему все пошло не так. Система объединяет показания датчиков изнутри трубы, физические симуляции и даже старые письменные отчеты об авариях за десятилетия. Искусственный интеллект видит скрытые закономерности, которые не заметить ни по одному источнику по отдельности. В отличие от черных ящиков алгоритм Яня выдает предсказание и тут же говорит, насколько сам в нем уверен. Инженеры могут проверить каждое его решение. Янь мечтает, чтобы операторы получали ранние предупреждения задолго до того, как труба лопнет.

Чтобы роботы и искусственный интеллект не пылились в лаборатории, профессор Ханна Бретц опрашивает политиков, начальников газовых служб и активистов. Она узнает, какие правила и стандарты уже есть, а какие только зреют. Ее советы помогают инженерам не изобретать велосипед, а делать технику, которую действительно примут и купят.

Критика работы

Робот ползает за счет мягких надувных камер. Они прекрасно обходят препятствия, но как они поведут себя в реальной трубе, где внутри горячая нефть, газ под давлением или агрессивные химикаты? Резина и ткани могут размягчиться, разбухнуть или просто порваться об острый край старой задвижки. Испытания на полигоне в Иллинойсе покажут, живучи ли эти игрушки в боевых условиях. Кроме того, пока неясно, как часто робота придется вытаскивать и чинить. Если после каждого километра — экономический смысл пропадает. Исследователи об этом умалчивают, и это главный подвох, о котором стоит помнить.

В итоге ученые надеются, что их работа приведет к появлению умных инфраструктур, которые следят за собой сами, предсказывают поломки и помогают людям принимать верные решения. Как сказал профессор Лю, этот проект докажет: проактивное, основанное на данных управление безопасностью возможно в масштабах целой страны. Технологии, которые рождаются сейчас под землей, однажды научат нас заботиться обо всех железных венах, на которых держится наша повседневная жизнь.

Ранее мы разбирались, какие есть бионические машины и в чем их преимущества.