Инновационное применение сквозных технологий в строительстве



В статье представлен анализ существующих на сегодняшний день сквозных технологий и рассмотрены возможные потенциальные пути их внедрения в строительную отрасль.

Ключевые слова: сквозные технологии, инновации, умный город, центры компетенции

The article presents an analysis of the current straight-through technologies and possible potential ways of their implementation in the construction industry.

Keywords: straight-through technology, innovation, smart city, competence centers

Сегодня мы живем в эпоху цифровой экономики. Исследователи подразумевают под этим термином систему экономических, социальных и культурных отношений, основанных на использовании цифровых технологий. Иногда применяют термин интернет-экономика, новая экономика или вэб-экономика. Цифровая экономика проникла в нашу жизнь на всех уровнях — уже не представишь человека большого города без гаджета, новые здания и сооружения строятся с применением систем снабжения здания, которые самостоятельно анализируют требуемую подачу тепла и воды в дома, современные города внедряют систему «Умный город» и пр. Развитие цифровой экономики началось с цифровой революции, то есть перехода от механической и аналоговой электронной технологии к цифровой электронике, которая появилась в конце 1950-х годов. Сквозными технологиями цифровой экономики являются большие данные, нейротехнологии, искусственный интеллект, системы распределенного реестра (блокчейн), квантовые технологии, новые производственные технологии, промышленный интернет, робототехника, сенсорика, беспроводная связь, виртуальная и дополненная реальности. Рассмотрим эти данные более подробно.

1) Большие данные — это обозначение структурированных и неструктурированных данных огромных объемов и значительного многообразия, эффективно обрабатываемых горизонтально масштабируемыми программными инструментами, в понимании человека, не имеющего образования в сфере информационных технологий, можно пояснить, что речь идет возможности анализировать огромные массивы данных, в некоторых проблемных областях — вест мировой объем данных, и вытекающих из этого трансформационных последствий. При упоминании о больших данных речь идет не о гигабайтах, а петабайтах и эксабайтах. Также отличительными особенностями от традиционной базы данных являются децентрализованный способ хранения, данные полуструктурированы или неструктурированы, применяется горизонтальная модель хранения и обработки данных, взаимосвязь данных слабая. То есть по своей сути это очень гигантские массивы данных, которые не представляют собой упорядоченную структуру. Проблема заключается не в том, что организации создают большие базы данных, а в том, что большая их часть представлены в формате, не соответствующему традиционному структурированному формату баз данных, то есть поиск в такой базе данных крайне затруднителен, а зачастую даже отсутствуют инструменты, чтобы установить связи между этими данными и сделать на их основе значимые выводы. Консалтинговая компания Forrester дает краткую формулировку: большие данные объединяют техники и технологии, которые извлекают смысл из данных на экстремальном пределе практичности. К большим данным относят:

1. Интеллектуальный анализ данных (Data Mining)
2. Методы и способы визуализации, представления и использования больших данных человеком (Visualization and representation)
3. Базы данных (Database technology)
4. Базы данных с массовой параллельной обработкой (Massively parallel processing (MPP) databases
5. Распределенные файловые системы (Distributed file systems)
6. Распределенные базы данных (Distributed databases)
7. Облачные вычисления, туманные вычисления, граничные вычисления (Cloud computing, fog computing, edge computing)
8. Обработка неструктурированных данных (Processing of unstructured data)
9. Облачные сервисы высокопроизводительных и других вычислений с большими данными (Cloud infrastructure, high-performance computation (HPC) infrastructure)

2. Нейротехнологии рассматривают мозг как нейросеть, то есть совокупность соединенных между собой нейронов. Нейронные сети можно разделить на «мокрые» и «сухие». «Мокрые» — биологические сети, которые находятся у нас в голове, и «сухие» — искусственные, это математические модели, построенные по принципу биологических нейронных сетей, способные решать весьма сложные задачи и самообучаться.

3. Искусственный интеллект — (1) наука и технология создания интеллектуальных машин, особенно интеллектуальных компьютерных программ; (2) свойство интеллектуальных систем выполнять творческие функции, которые традиционно считаются прерогативой человека. Сферы применения технологий искусственного интеллекта: автоматический перевод, получение бизнес-аналитики, распознавание зрительных образов, экспертные системы, распознавание текстов, извлечение информации, распознавание речи, робототехника, анализ изображений, интеллектуальные системы информационной безопасности, понимание и анализ текстов на естественном языке.

К нейротехнологиям и искусственному интеллекту относят:

1. Машинное обучение
2. Компьютерное зрение
3. Поиск неструктурированной информации
4. Обработка естественных языков
5. Технологии распознавания лица
6. Технологии распознавания текста
7. Технологии распознавания и синтеза речи
8. Технологии распознавания жестов
9. Технологии поддержки принятия решений
10. Биометрия
11. Геоинформационные технологии и навигация
12. Технологии взаимодействия систем с искусственным интеллектом, включая интеллект роя, умную пыль и т. д.

4. Блокчейн — это распределенная база данных, у которой устройства хранения данных не подключены к общему серверу. Эта база данных хранит постоянно растущий список упорядоченных записей, называемых блоками. Каждый блок содержит метку времени и ссылку на предыдущий блок. Каждый человек может разместить в интернете информацию, и затем другие люди могут получить доступ к ней из любой точки мира. Но у него должен быть закрытый ключ, созданный по криптографическому алгоритму, чтобы разрешить вам доступ к тем блокам, которыми вы «владеете». Предоставляя кому-то ваш закрытый ключ, вы по сути передаете этому лицу денежную сумму, которая хранится в соответствующем разделе цепочки блоков. Технология блокчейна может взять на себя три важные роли: регистрация сделок, подтверждение подлинности личности и заключение контрактов.

5. Квантовые технологии — это область физики, в которой используются специфические особенности квантовой механики, прежде всего квантовая запутанность. Цель квантовой технологии состоит в том, чтобы создать системы и устройства, основанные на квантовых принципах. К квантовым технологиям относят прежде всего квантовые вычисления.

6. Новые производственные технологии — это комплекс процессов проектирования и изготовления на современном технологическом уровне кастомизированных (индивидуализированных) материальных объектов (товаров) различной сложности, стоимость которых сопоставима со стоимостью товаров массового производства. Включают в себя: новые материалы, цифровое проектирование и моделирование, включая бионический дизайн, суперкомпьютерный инжиниринг, аддитивные и гибридные технологии.

7. Новый промышленный интернет — концепция построения инфокоммуникационных инфраструктур, подразумевающая подключение к сети Интернет любых небытовых устройств, оборудования, датчиков, сенсоров, автоматизированной системы управления технологическим процессом, а также интеграцию данных элементов между собой, что приводит к формированию новых бизнес-моделей при создании товаров и услуг, а также их доставке потребителям.

8. Роботехника — прикладная наука, занимающаяся разработкой автоматизированных технических систем и являющаяся важнейшей технической основой интенсификации производства. Робот — это программируемое механическое устройство, способное выполнять задачи и взаимодействовать с внешней средой без помощи со стороны человека. Выделяют строительную, промышленную, бытовую, медицинскую, авиационную и экстремальную (военную, космическую, подводную) робототехнику.

9. Сенсорика роботов (система чувствительных датчиков) обычно копирует функции органов чувств человека: зрение, слух, обоняние, осязание и вкус. Чувство развновесия и положения тела в пространстве, как функция внутреннего уха, иногда считают шестым чувством.

10. Беспроводная связь — это связь, которая осуществляется в обход проводов или других физических сред передачи. Например, наиболее известные Bluetooth и Wi-Fi, но на сегодняшний день по основным показателям и скорости передачи они пока обходят проводную связь.

11. Виртуальная реальность — это созданный техническими средствами мир (объекты и субъекты), передаваемый человеку через его ощущения: зрение, слух, обоняние, осязание и др. Применение данной технологии: компьютерные игры, обучение, видео.

12. Дополненная реальность — результат введения в поле восприятия любых сенсорных данных с целью дополнения сведений об окружении и улучшения восприятия информации. Иными словами, это смешанная реальность, создаваемая с использованием «дополненных» с помощью компьютера элементов воспринимаемой реальности (когда реальные объекты монтируются в поле восприятия).

Вышеуказанные технологии возможны к применению в различных отраслях народного хозяйства в той степени, которое это необходимо. Исследователь сосредоточил свое внимание на строительной индустрии.

К сквозным относятся те технологии, которые одновременно охватывают несколько трендов или отраслей, в данном конкретном случае с точки зрения управления городами. Следовательно, от них зависит появление и развитие кроссфункциональных и межотраслевых решений. Именно от соприкосновения и взаимообогащения разных областей знаний появляются новые эффективные технологии и прикладные решения, определяющие перспективы развития «Умных городов». Грамотное использование сквозных технологий в конечном итоге будет стимулировать повышение качества жизни, комфортности городской среды, управления различными отраслями городского хозяйства при сокращении потребления ресурсов.

По итогам исследования ТОП-10 сквозных технологий выглядит следующим образом: интернет вещей; 5G; биометрия; обработка неструктурированных данных; технологии поддержки принятия решений; дополненная и виртуальная реальность; распределенные базы данных; геоинформационные технологии и навигация; машинное обучение; облачные/туманные/граничные вычисления.

Определение главных сквозных технологий развития «Умных городов» предусмотрено проектом «дорожной карты» направления «Умный город», которое планируется к включению в госпрограмму «Цифровая экономика Российской Федерации». [6]

Российское правительство проводит активную политику в области внедрения сквозных технологий применимо и к строительной сфере, прежде всего, на законодательном уровне. Президентом России одобрена программа реализации «Цифровая экономика Российской Федерации» от 28 июля 2017 года. Цели программы определены на 2017–2030 годы. Основные вехи предполагаемой программы можно представить:

Рис. 1. Направления программы «Цифровая экономика Российской Федерации» по материалам источника [8]

Как было уже отмечено ранее, самое распространенное упоминание о сквозных технологиях — это понятие «умный город». Далее проведем аналитику по каждому виду технологий на применимость их в строительной индустрии:

Таблица 1

Сквозные технологии встроительстве

Наименование технологии	Технология	Действующая сфера применения	Эффект от внедрения
Большие данные	Технология сбора информации о каждой детали и произведенной операции при строительстве	Возведение зданий и сооружений	При эксплуатации и ремонте зданий и сооружений быстрый и качественный доступ к информации
Искусственный интеллект	Геоинформационные технологии и навигация	Геодезия и картография	Точные данные о рельефе и составе почв, и изменениях в них
Блокчейн	Передача криптоключа иному лицу	Совершение сделок в сфере недвижимости (купля-продажа, аренда)	Ускорение совершения сделок на рынке недвижимости
Новые производственные технологии	3d печать	Новые материалы, цифровое проектирование и моделирование	Создание инновационных материалов или создание материалов нетрадиционным методом
Новый промышленный интернет	Система «Умный дом»	Строительство жилых домов	Автоматизированное управление всеми системами здания
Робототехника	Строительная техника	Все этапы проектирования и строительства	Снижение производительности труда
Беспроводная связь	Передача данных по воздуху на любые расстояния	Все этапы проектирования и строительства	Ускорение передачи информации, общение по объектам недвижимости из разных точек мира
Виртуальная реальность	Очки виртуальной реальности	Демонстрация объектов недвижимости — изображение, что будет после реализации объекта строительства / реконструкции	Создание эффекта картинки реализованного объекта недвижимости

Литература:

1. Крутиков В. К., Дорожкина Т. В., Петрушина О. М., Федорова О. В., Якунина М. В. Развитие бизнеса в условиях цифровой трансформации: технологии краудфандинга. Учебно-методическое пособие. Калуга: Изд-во АКФ «Политоп», — 2017. — 108 с.
2. Лиленко-Карелина И. А. Краудфандинг. Как найти деньги для вашей идеи: полное руководство с примерами реализованных в России проектов. Москва: Live-book, 2018.
3. Горовая В. В. Практическое пособие по краудфандингу / Под ред. к.э.н. Ф. В. Мурачковского. — Москва, 2016. — 125 с.
4. https://pravo.ru/review/view/123414/
5. http://www.cbr.ru/content/document/file/35809/20180125_02.pdf
6. https://stroi.mos.ru/articles/opriedielieny-skvoznyie-tiekhnologhii-vliiaiushchiie-na-razvitiie-umnykh-ghorodov?from=cl
7. Программа «Цифровая экономика Российской Федерации» от 28 июля 2017 года
8. http://www.cnews.ru/news