Профессор СПбГУ Олег Граничин награжден премией «Инженерия будущего»

Мы попросили профессора рассказать о сотрудничестве ученых СПбГУ и НОЦ в разработке мультиагентных технологий и их применении на практике.

Олег Николаевич, расскажите, пожалуйста, о сути мультиагентных технологий.

Мультиагентные технологии — это некоторый альтернативный взгляд на то, что называется большими данными, сложными задачами. Большие данные и сложные задачи становятся таковыми, когда их рассматривают целиком. Мы же их разделяем на составные части, на набор локальных задач.

Более 100 команд подали заявку на участие в чемпионате «Битва роботов»

На самом деле и человеческий мозг, и живые организмы-колонии — рыбы, птицы и муравьи — постоянно решают вопросы «больших данных». Например, стая птиц. С одной стороны, для детального ее описания нужна огромная база данных: в нее входят процесс полета, маршрут, скорость. С другой стороны, каждая птица летит сама по себе. То же самое и в сообществе людей: вроде бы нас много, но каждый идет своим путем. «Птица в стае», «человек в толпе» — мы выделяем в большой задаче активную сущность — актора, который может действовать самостоятельно. Это подобие реализуется в мультиагентных технологиях.

Как давно это направление развивается в СПбГУ?

Наши исследования начались еще в 2009 году. Термин «мультиагентные технологии» появился у нас в Университете, и, наверное, я первый, кто стал писать о них в их современном понимании.

НОЦ «Инженерия будущего» — это содружество образовательных и научных организаций и организаций реального сектора экономики. Его цель — достижение мирового лидерства в научно-технологическом развитии и подготовке кадров по направлениям деятельности центра. В декабре 2020 года НОЦ «Инженерия будущего» вошел в пятерку центров, получивших статус мирового уровня.

Сегодня в Санкт-Петербургском университете это направление активно развивается в научно-образовательном центре «Математическая робототехника и искусственный интеллект». Это лаборатория, коллектив которой состоит в основном из студентов и аспирантов Университета. В наших исследовательских работах по применению мультиагентных технологий мы сосредотачиваемся на решении задач с роботами. И сегодня наши исследования признаются на высоком уровне: на последней самой крупной российской конференции в с. Дивноморское «Мультиконференция по проблемам управления» мы получили диплом за лучшую статью о рое роботов.

Большая часть проектов, которые мы реализуем, осуществляется в рамках грантов РНФ и РФФИ. Таким образом, научно-образовательный центр является своеобразным полигоном для вовлечения молодежи в научную работу и решения интересных задач на практике.

Как складывалось сотрудничество Университета и научно-образовательного центра?

Между научной группой СПбГУ и Самарским техническим университетом давно установлены прочные связи. Семь лет назад у нас был совместный грант по федеральной целевой программе, и уже тогда мы начали совместно заниматься мультиагентными технологиями. Мы вместе разрабатывали термины, подходы, понятия. А в 2020 году Самара выиграла конкурс на организацию научно-образовательного центра мирового уровня.

Наша работа продолжилась уже в рамках НОЦ «Инженерия будущего», который включает в себя несколько направлений. Одно из наиболее динамично развивающихся и сильных среди них — это искусственный интеллект. В этом направлении как раз работают ученые Санкт-Петербургского университета.

Какой вклад в развитие мультиагентных технологий был удостоен премии «Инженерия будущего»?

В последние годы мы вывели целую теорию о том, какие задачи в области больших данных могут быть разделены на локальные маленькие для агентов. И главное — когда решения этих агентов дают корректное решение для общей задачи. Оказалось, что, если ограничить взаимодействие акторов, например, рассматривать модель, где каждая птица связана только с соседями, а в толпе людей каждый касается только двух ближних, то сложность общего решения не такая высокая.

Подобное решение подходит не всем задачам, но есть их огромный класс, который связан с конфликтом интересов в группах, с подбором наиболее оптимальных стратегий. Очень часто в коллективных задачах используют подход известного нобелевского лауреата Нэша — Consensus data: если у вас разные интересы, то оптимальное решение — то, которое оптимально для всех. Никто не может улучшить свою стратегию за счет других так, чтобы при этом всем было хорошо. Оказывается, что для решения такого класса задач мультиагентных технологий вполне достаточно. Если задача сводится к вопросам консенсуса, то такого упрощения и локального взаимодействия хватает для получения общего оптимального решения простым способом. Это наш вклад в формирование и развитие мультиагентных технологий.

Какие задачи решаются учеными СПбГУ в рамках работы в НОЦ?

Мультиагентные технологии в основном используются как программные системы, а также для решения задач теории расписания, например для загрузки Международной космической станции у кораблей «Прогресса». Загрузка корабля и расчеты происходят с помощью новых вычислительных технологий.

Соинициаторами Научно-образовательного центра мирового уровня «Инженерия будущего» являются Самарский государственный университет, Санкт-Петербургский государственный университет, Самарский технический университет, Санкт-Петербургский политехнический университет Петра Великого и другие. Индустриальными партнерами НОЦ выступили ГК «Ростех», ГК «Роскосмос», ОАО «РЖД» и иные организации.

Мультиагентные технологии также применяются при составлении расписания железных дорог. В ближайшие годы под эгидой Самарского НОЦ планируется работа над созданием созвездия искусственных спутников, после запуска которых они будут взаимодействовать между собой.

Проект НОЦ — это удачный научный синтез ученых СПбГУ с университетами и предприятиями, входящими в центр. Таким образом, появляется возможность не только теоретических разработок, но и внедрения результатов исследований на практике. Наши ученые углублены в теорию и фундаментальную науку, самарские коллеги выполняют основную часть по программированию и инженерно-технологической работе.

Как вы оцениваете значение премии для СПбГУ?

Это значит, что мы выбрали хороших партнеров, которые доверяют нам и дают возможность двигаться вперед. Это подчеркивает авторитетность нашего университета.