Инновации в мире науки

Высокий темп освоения новых знаний, создание наукоемкой продукции и передовых технологий, а также масштабные исследования обеспечивают эффективное решение комплекса задач. Научно-исследовательский институт пожарной безопасности и проблем чрезвычайных ситуаций в рубрике #инновации_в_мире_науки каждую неделю рассказывает о мировых технологических лидерах и инновациях научно-технического развития в области обеспечения безопасности.

В Японии испытали летающие молниеотводы: дроны, которые привлекают молнии

Защитная клетка, в которую помещают дрон, привлекает молнии и выдерживает удар силой до 150 000 А.

Компания Nippon Telegraph and Telephone (NTT) продемонстрировала возможность управляемого привлечения и перенаправления молнии с помощью дрона. Эксперимент проходил с декабря 2024 по январь 2025 года в горах префектуры Симанэ (Япония) и подтвердил, что молнию можно вызвать в заданную точку и безопасно перенаправить.

Во время испытаний инженеры отслеживали электрическое поле с земли и запускали дрон, когда оно усиливалось при приближении грозы. 13 декабря дрон с токопроводящим тросом подняли на высоту 300 м, а подключение к земле вызвало разряд: ученые зафиксировали напряжение более 2000 вольт, протекание мощного тока по проводу и изменение напряженности внешнего поля.

Чтобы дроны не выходили из строя, инженеры установили на них защитные клетки, которые выдерживают удары молнии. Металлический экран защищает электронику от повреждений даже при прямом попадании. Во время эксперимента беспилотник не только выжил в момент удара, но и продолжил полет. Тесты показали, что защита выдерживает ток до 150 кА — в пять раз больше среднего значения для молнии.

Технология разработана, чтобы сократить ущерб от молний: в Японии его оценивают ежегодно до 200 млрд иен (около 115 млрд руб.).
В отличие от молниеотводов, дроны могут защищать ветряные электростанции, открытые площадки и временные объекты, куда стационарную защиту установить сложно.

Следующий этап испытаний — создание мобильной системы молниезащиты, которая будет прогнозировать и перенаправлять разряды молний в безопасные зоны. Кроме того, инженеры планируют изучить возможности накопления и использования энергии молний.

В МГУ разработали математическую модель для предотвращения давки

С помощью модели можно прогнозировать и предотвращать опасные скопления людей в замкнутых пространствах, сообщает пресс-служба МГУ. Тезисы доклада опубликованы в Сборнике Международной конференции «Математика в созвездии наук».

Исследователи факультета вычислительной математики и кибернетики МГУ разработали математическую модель, которая позволяет не только прогнозировать поведение потоков людей в замкнутых помещениях, но и активно управлять ими для предотвращения давки. Модель можно использовать для организации публичных мероприятий и проектирования общественных пространств и здания: вокзалов, концертных залов и торговых центров.

Разработка основана на адаптированной версии модели Cell Transmission Model (CTM), которая используется для анализа транспортных потоков. В новой модели помещения представлены как сеть комнат, соединенных переходами, с учетом параметров каждого пространства: площади, максимальной вместимости и количества людей.

Модель учитывает множество факторов, включая ограничения пропускной способности переходов, взаимодействие потоков, которые движутся навстречу друг другу, скорость движения людей и их перераспределение между помещениями.

«Мы разработали модель, которая объединяет математическое прогнозирование и алгоритмы машинного обучения. Она позволяет не только оценивать риски скоплений, но и динамически управлять потоками людей в реальном времени.» - Павел Точилин, доцент кафедры системного анализа факультета ВМК МГУ.

Для управления потоками используется алгоритм обучения с подкреплением, который «обучается» принимать оптимальные решения в условиях ограниченного пространства. Алгоритм DQN (Deep Q-Network) моделирует взаимодействие между управляющей системой и средой.

Алгоритм постоянно анализирует ситуацию и принимает решения о том, какие переходы следует открывать или закрывать для оптимального распределения людей. При обучении система получает виртуальные «награды» за предотвращение опасных ситуаций и «штрафы» за допущение потенциальной давки.

Тестирование показало, что модель эффективно предотвращает концентрацию людей в отдельных зонах и обеспечивает их равномерное распределение по площади здания или публичного пространства. Это критически важно для безопасной эвакуации и комфорта при проведении массовых мероприятий.

«Это часть большого проекта, включающего в себя не только разработку самой модели, но и методы идентификации ее коэффициентов, опубликованные ранее. Кроме того, результаты представляют интерес для дальнейших исследований. В частности, планируется сравнить различные стратегии управления с точки зрения адекватности их применения на практике.» - Маргарита Зайцева, аспирантка кафедры системного анализа факультета ВМК МГУ.

Роботы-собаки Unitree стреляют водой на 60 метров, чтобы тушить пожары

Компания Unitree представила четвероногих пожарных-спасателей, созданных для работы в чрезвычайных ситуациях.

Без названия.jpg

Четвероногих спасателей спроектировали на основе робопса Unitree B2. Обученные для работы в чрезвычайной ситуации, роботы способны выпускать 60-метровые струи воды и взбираться по крутым лестницам. Они также транслируют видео в режиме реального времени, чтобы спасатели могли принимать решения.

Для работы на пожаре Unitree B2 оснастили водометами с расходом 40 л/с и возможностью распыления как воды, так и пены под углами от 5° до 85°. Корпус робота выполнен из композитных металлических материалов и оборудован системами охлаждения. Улучшенные на 170% характеристики суставов обеспечивают возможность подъема по ступеням высотой до 40 см, что критически важно при работе в сложной городской среде или при разборе завалов.

Помимо основной модели для тушения пожаров, Unitree разработала специализированный вариант воздуходувки для борьбы с лесными пожарами. Эта модификация использует высокоскоростные потоки воздуха для подавления пламени, рассеивания тепла и безопасного разрыва связи между огнем и топливом.

Роботы уже доказали свою эффективность в ходе различных учений, включая симуляцию пожара в подземном хранилище и операции по реагированию на лесные пожары. В одном из недавних тестов робот самостоятельно добрался до места происшествия на лифте торгового центра и провел многоуровневую разведку окружающей среды. По заявлениям компании, роботов уже тестировали пожарные команды в нескольких китайских городах.