Выключите свет: что останется от ИИ и авиации будущего

Фото: Пресс-служба МАИ / Архив

«Программное обеспечение пожирает мир», — заявил в 2011 году американский предприниматель Марк Андриссен. Формула оказалась настолько точной, что постепенно превратилась почти в описание всей современной экономики: банки, торговля, связь, транспорт и промышленность всё сильнее зависят от кода, данных и вычислительных систем.

Но за прошедшие 15 лет в этой картине обнаружилось слабое место. Цифровые технологии кажутся нематериальными лишь до тех пор, пока работают электростанции, линии передачи, системы охлаждения и источники резервного питания. Стоит выключить свет — и искусственный интеллект, облачные сервисы и сложнейшие алгоритмы буквально превращаются в «шкафы и кирпичи». Масштаб этой зависимости продолжает расти. По обновлённому прогнозу Международного энергетического агентства, мировое потребление электроэнергии дата-центрами может увеличиться примерно с 485 ТВт·ч в 2025-2026 годах до 950 ТВт·ч в 2030-м. На центры, ориентированные преимущественно на задачи искусственного интеллекта, придётся наиболее быстрый рост: за тот же период их энергопотребление может утроиться. Поэтому спор о том, какая технология станет главной в будущем — искусственный интеллект, робототехника или новые транспортные системы, — поставлен не совсем верно. Каждому новому алгоритму необходимо питание, каждому беспилотнику — источник энергии, а каждому электрическому двигателю — система, которая произведёт, преобразует, распределит и отведёт лишнее тепло.

О том, почему электроэнергетика снова оказывается в центре технологического развития, как электрические и гибридные установки меняют саму архитектуру летательных аппаратов и какие решения могут войти в повседневную жизнь через десять лет, в рамках проекта «Как это работает?», реализуемого при поддержке Министерства науки и высшего образования Российской Федерации в рамках Десятилетия науки и технологий, рассказал директор института № 14 «Передовая инженерная школа» МАИ, кандидат технических наук Николай Иванов, также руководящий лабораторией «Гибридные и электрические силовые установки», где создаются и испытываются энергетические системы для перспективной авиационной техники.

У цифрового мира есть счётчик

Первые разговоры о чрезмерном энергопотреблении цифровой экономики начались задолго до нынешнего бума генеративного искусственного интеллекта. Одним из заметных сигналов стало распространение блокчейна и добычи криптовалют: вычислительная деятельность, которая существовала исключительно в цифровой среде, потребовала вполне материальных электростанций, сетей и систем охлаждения.

Экономическая выгода от технологии могла уменьшаться из-за расходов на электроэнергию. Чем больше вычислительных операций требовала система, тем сильнее она зависела от стоимости доступной мощности. Сегодня тот же вопрос возникает вокруг дата-центров и вычислительных кластеров, только в гораздо большем масштабе.

— На самом деле всё просто: электроэнергия является основой для IT-направлений, включая искусственный интеллект. Без неё ничего этого не будет. Вычислительные мощности дата-центров растут, вместе с ними увеличивается потребление, и проблема их энергоснабжения становится всё острее. Поэтому без электричества цифровая инфраструктура — это действительно просто шкафы и кирпичи, — объясняет Николай Иванов.

Рост вычислений меняет требования не только к объёму генерации. Дата-центру необходимо получать электроэнергию непрерывно и с заданными параметрами, иметь резерв на случай аварии и одновременно отводить огромное количество тепла. Поэтому цифровой прогресс зависит от специалистов по энергетическим системам не меньше, чем от разработчиков процессоров и программного обеспечения.

Справка: Сколько энергии потребуется вычислительным центрам

Международное энергетическое агентство ожидает, что к 2030 году дата-центры будут потреблять немногим менее 3% мировой электроэнергии. Их спрос растёт примерно на 15% в год — более чем в четыре раза быстрее, чем потребление электричества во всех остальных секторах вместе. Для покрытия дополнительной нагрузки потребуются возобновляемая, газовая, угольная и атомная генерация, а также развитие сетевой инфраструктуры.

Энергетика при этом не противостоит искусственному интеллекту. Напротив, она делает его возможным, а цифровые инструменты, в свою очередь, помогают прогнозировать потребление, управлять сложными сетями и оптимизировать оборудование. Но алгоритм остаётся лишь одним из элементов системы: он не может отменить физические ограничения, произвести энергию из ничего или охладить оборудование без специальных устройств.

Эта зависимость особенно заметна в транспорте. Здесь электроэнергию недостаточно выработать — её нужно взять на борт, преобразовать в движение и распределить между многочисленными потребителями, сохранив приемлемые массу, надёжность и безопасность.

Не просто заменить двигатель

Изменения, которые сейчас происходят в авиационной энергетике, иногда сравнивают с переходом от поршневых самолётов к реактивным. Николай Иванов относится к такой аналогии осторожно. Новый этап не сводится к замене одного двигателя другим: одновременно меняются схемы летательных аппаратов, сценарии их использования и способы включения авиации в общую транспортную систему.

— Я бы не стал напрямую сравнивать происходящее с переходом от поршневой авиации к реактивной. Мы действительно наблюдаем новый виток развития, но он связан не только с силовой установкой. Меняются сценарии применения летательных аппаратов, растёт электрическая мощность на борту, системы всё теснее интегрируются между собой, а управление энергетическими потоками становится интеллектуальным, — отмечает эксперт.

Для крупного пассажирского лайнера и небольшого аэротакси рациональны разные технические решения. Самолёт, перевозящий сотни людей на большое расстояние, должен часами поддерживать крейсерский полёт. Аппарату городской или региональной мобильности может быть важнее вертикально подняться с небольшой площадки, перейти в горизонтальное движение и совершить короткую поездку между транспортными узлами.

Именно новые энергетические схемы позволяют конструкторам рассматривать такие аппараты всерьёз. Электродвигатели можно разместить в нескольких точках крыла или корпуса, распределив тягу между ними. Гибридная установка даёт возможность сочетать источник, основанный на топливе, с электрическими машинами и накопителями энергии. Выбор режима зависит от этапа полёта: одному требуется максимальная мощность, другому — экономичность или минимальный уровень шума.

Европейское агентство авиационной безопасности уже получило ряд заявок на сертификацию аппаратов вертикального взлёта и посадки, отличающихся от классических самолётов и вертолётов. Для них разрабатываются специальные требования, учитывающие новые схемы создания и распределения тяги. Первый полностью электрический самолёт получил сертификат типа EASA ещё в 2020 году, хотя его возможности и назначение значительно скромнее проектов будущих аэротакси.

Справка. Что такое распределённая силовая установка

В традиционной схеме тягу создаёт один двигатель или несколько крупных двигателей. При распределённой установке используются несколько меньших движителей, размещённых в разных частях аппарата. Электрическая передача энергии упрощает такую компоновку: источник энергии не обязан находиться непосредственно рядом с каждым винтом или вентилятором. Это открывает конструкторам новые возможности для управления обтеканием крыла, вертикального взлёта и повышения отказоустойчивости, но одновременно усложняет электроснабжение, охлаждение и алгоритмы управления.

Наличие электрических двигателей само по себе ещё не делает аппарат эффективным. Все его элементы приходится рассматривать вместе: источник энергии, накопитель, генератор, преобразователи, электродвигатели, систему охлаждения и управляющую электронику. Уменьшение массы одного компонента может привести к росту нагрузки на другой, а выигрыш в экономичности — потребовать более сложной тепловой системы.

Поэтому новый виток авиации начинается не с отдельной батареи или двигателя, а с пересмотра архитектуры всего летательного аппарата.

Воздушный транспорт становится частью сети

Изменения не заканчиваются внутри самолёта. Николай Иванов связывает их с переходом к мультимодальным транспортным системам, в которых авиация, железнодорожный и автомобильный транспорт объединяются через общие пересадочные узлы, цифровые сервисы и энергетическую инфраструктуру.

Сегодня перелёт часто существует отдельно от остального маршрута: пассажир самостоятельно добирается в аэропорт, проходит длительные процедуры и затем снова ищет транспорт в пункте назначения. Перспективные малые аппараты способны изменить прежде всего короткий участок пути — связать удалённый населённый пункт с транспортным узлом, доставить груз туда, где нет полноценной аэродромной инфраструктуры, или дополнить наземный маршрут на сложной территории.

Электрические и гибридные схемы позволяют создавать летательные аппараты разной размерности. Среди них могут быть тяжёлые грузовые беспилотники, региональные самолёты, аппараты вертикального взлёта и небольшие аэротакси. Однако экономическая состоятельность каждого решения будет зависеть не от эффектного облика, а от стоимости энергии, ресурса агрегатов, обслуживания и реальной транспортной задачи.

Российские инженеры уже работают над отдельными элементами такой системы. В Передовой инженерной школе МАИ создаётся мощная гибридная установка для тяжёлых беспилотников и перспективных пилотируемых аппаратов; для проверки электрических силовых установок БПЛА введены специальные испытательные стенды. В 2026 году в университете также спроектировали электродвигатель с магнитопроводом, который можно изготавливать с помощью 3D-печати, а в ПИШ появился участок для опытного производства электрических машин и генераторов.

Эти проекты не означают, что завтра над городами начнут регулярно летать аэротакси. Между экспериментальной установкой и серийным транспортом находятся ресурсные испытания, сертификация, создание производства, подготовка инфраструктуры и оценка экономики эксплуатации. Но именно на этой стадии формируются технологии, без которых следующий транспортный уклад вообще не сможет появиться.

Электричество встречается с интеллектом

В перспективной авиационной системе уже невозможно провести жёсткую границу между энергетикой, механикой и программированием. Электродвигатель создаёт тягу, силовая электроника преобразует энергию, система охлаждения сохраняет рабочую температуру, а алгоритмы определяют, как распределить мощность между движителями и источниками в конкретный момент.

Программное обеспечение в такой системе чрезвычайно важно, но оно решает инженерную задачу, сформулированную на языке физики. Чтобы написать алгоритм управления силовой установкой, недостаточно владеть кодом. Необходимо понимать, почему нагревается преобразователь, как изменяется режим двигателя, какой запас мощности нужен при взлёте и что произойдёт после отказа одного элемента.

— IT, программирование и искусственный интеллект становятся инструментами решения конкретных задач. Но чтобы сформулировать такую задачу и построить логику её решения, нужно понимать инженерную суть. Ценность специалиста, который просто пишет код, будет снижаться, а ценность программиста, способного работать с системой управления летательного аппарата, машинным зрением или инженерной оптимизацией, — расти, — считает Николай Иванов.

Поэтому специалисты для новой авиационной энергетики не делятся на изолированные группы. Сначала разработчики электрических машин рассчитывают двигатель или генератор, но их решения должны быть согласованы с силовой электроникой и накопителями энергии. Затем к работе подключаются инженеры по тепловым процессам: высокая удельная мощность бесполезна, если агрегат невозможно охладить без чрезмерного увеличения массы.

Задачи продолжаются в системах управления. Программисты микроконтроллеров, разработчики алгоритмов и специалисты по автоматике должны превратить множество отдельных устройств в согласованную установку. А системные инженеры связывают её с конструкцией всего летательного аппарата, учитывая аэродинамику, прочность, безопасность и режимы эксплуатации.

Нерешённых вопросов здесь всё ещё больше, чем готовых ответов. Необходимо снижать массу двигателей и преобразователей, улучшать охлаждение, искать новые материалы, совершенствовать накопители и создавать производственные технологии, которые позволят повторять характеристики не только в лаборатории, но и в серии. Именно поэтому область остаётся открытой для специалистов по электротехнике, авиационному двигателестроению, материаловедению, программированию и системной интеграции.

В 2026 году Передовая инженерная школа МАИ открыла программу «Интеллектуальные электроэнергетические комплексы транспортных систем». Студенты будут проектировать электрические машины, электроприводы и силовую электронику, изучать микропроцессорную технику и системы управления. Подготовка строится вокруг командных проектов, связанных с реальными транспортными установками. Параллельно действуют программы по электрическим и гибридным силовым установкам, где обучение включает моделирование, конструирование и испытания оборудования.

Эта междисциплинарность и определит развитие отрасли. Аэротакси, беспилотная доставка, интеллектуальные системы мониторинга, энергоэффективные двигатели и новые транспортные узлы могут со временем стать привычными. Но ни одна из этих технологий не появится только благодаря удачному алгоритму или красивому цифровому интерфейсу.

Программное обеспечение действительно продолжает «пожирать мир», как предсказывал Марк Андриссен. Однако у этого процесса есть предел, который невозможно обойти кодом: в какой-то момент каждый вычислительный центр, робот и летательный аппарат должен быть подключён к источнику энергии. Поэтому вопрос будущего звучит уже не только как «что сможет искусственный интеллект?», но и как «кто и каким образом даст ему электричество?».