«Приручить солнце и ветер»: как ученая Гаухар Алина из Караганды создала ИИ против блэкаутов

Преподаватель Карагандинского технического университета имени Абылкаса Сагинова Гаухар Алина создала «интеллектуального диспетчера» для автономных энергосистем. Разработка на основе искусственного интеллекта прогнозирует выработку энергии и управляет солнечными панелями, ветрогенераторами и аккумуляторами.

Такое решение поможет бесперебойно обеспечивать электричеством отдаленные аулы и фермы, куда экономически невыгодно тянуть километры проводов, передает Azattyq Rýhy.

За последние несколько лет наука в Казахстане получила заметную поддержку. Внутренние затраты на исследования и разработки выросли более чем вдвое – со 121,5 млрд теңге в 2023 году до 260 млрд теңге к 2026 году.

Увеличилось и число специалистов в этой сфере. По итогам 2025 года их было более 28 тысяч, почти половина из них – молодые ученые.

Новые возможности для исследователей

Для поддержки начинающих специалистов в стране действуют несколько программ. Так, на трехлетний конкурс «Жас ғалым», который стартует в 2027 году, предусмотрено 3 млрд теңге. На 2025-2026 учебный год в докторантуре выделили 2 919 мест.

Кроме того, решается жилищный вопрос: с 2023 по 2026 год собственные квартиры получили 760 молодых ученых. К 2029 году государство планирует довести общие расходы на науку из всех источников финансирования до 1% ВВП.

Фото: из личного архива спикера

Такая поддержка помогает ученым работать над практическими задачами регионов. Один из примеров – исследования Гаухар Алиной.

С Карагандинским техническим университетом связаны почти 20 лет ее жизни. Здесь она прошла путь от студентки до преподавателя и наставника нового поколения исследователей.

– Почему вы выбрали науку и как пришли в Карагандинский технический университет? Был ли человек или случай, который повлиял на этот выбор?

– Мой выбор во многом определила семья. Мама всю жизнь проработала учителем математики. Именно она с детства приучила меня к точности, логике и привычке доводить задачу до конца.

Папа – энергетик, и разговоры об электростанциях, сетях и о том, откуда берется свет в доме, были частью нашей обычной жизни. Можно сказать, что математика и энергетика были в моей жизни с самого начала, а сегодня они соединились в моих исследованиях.

В 2001 году я поступила в Карагандинский государственный технический университет на специальность «Автоматизированные системы обработки информации и управления». Тогда это направление было символом прогресса, и мне хотелось быть там, где создается будущее.

После окончания университета я осталась в родном вузе. Работаю здесь с 2006 года, руководила НИИ электронных образовательных технологий, сейчас преподаю на кафедре «Информационно-вычислительные системы».

– Каким был ваш путь к степени PhD? Что оказалось самым сложным?

– Еще в 2011 году, поступая в магистратуру, я поставила перед собой цель поступить в докторантуру. В 2018 году поступила в ЕНУ имени Л. Н. Гумилева по специальности «Вычислительная техника и программное обеспечение».

Мне повезло с научными руководителями: со мной работали Нурлан Наркенович Ташатов и профессор из Минска Александр Владимирович Марков. Это международное сотрудничество очень многое мне дало.

Самым сложным оказалось не научное, а бытовое: приходилось буквально жить на два города, совмещать учебу в Астане с работой в Караганде. Путь получился длиннее, чем планировалось, но я ни разу не пожалела, что продолжила.

Уверенность пришла после первой публикации в международном рейтинговом журнале. Когда твою работу оценивают незнакомые тебе рецензенты и принимают ее, понимаешь, что ты на своем месте. Итогом стала успешная защита диссертации в этом году.

– Сегодня вы совмещаете преподавание и исследования. Как выглядит ваш рабочий день и что в работе ученого может удивить человека, далекого от науки?

– Первая половина дня обычно посвящена студентам: лекции и лабораторные занятия по программированию, тестированию программного обеспечения, распределенным вычислениям. Параллельно я готовлю новые курсы, сейчас, например, по DevOps.

Вторая половина дня и часто вечер посвящены исследованиям: экспериментам, написанию кода, обучению моделей и работе над статьями.

Людей, далеких от науки, обычно удивляют две вещи. Первая – большая часть работы связана не с озарениями, а с терпеливой проверкой гипотез. Даже неудачный эксперимент тоже становится результатом.

Вторая – модель искусственного интеллекта может обучаться часами и даже сутками, и все это время ты ждешь, чтобы увидеть, правильно ли все придумал.

Фото: из личного архива спикера

Еще ученый очень много пишет: статьи, отчеты, заявки на гранты. Наука – это во многом умение ясно объяснить, что ты сделал.

Как искусственный интеллект помогает управлять энергией

– Ваши исследования объединяют искусственный интеллект и энергетику. Какую проблему вы решаете, если объяснить ее без сложных терминов?

– Направление сложилось естественно. Я по образованию айтишник, а энергетика была рядом с детства благодаря папе.

Идею соединить эти две области подсказала профессор Таткеева Галина Галимзяновна. Затем я участвовала в гранте по созданию высокоэффективного ветрогенератора с многороторной системой. Так я увидела, как много в энергетике задач, которые можно решать с помощью интеллектуальных методов. Это и определило тему диссертации.

Если объяснять без терминов, представьте небольшую автономную энергосистему: солнечные панели, ветрогенератор и аккумулятор питают поселок, ферму или предприятие. Солнце и ветер непостоянны, а потребление энергии меняется в течение дня.

Каждую минуту нужно решать, зарядить аккумулятор или отдать энергию потребителям, когда взять энергию из сети, а когда обойтись своей. Человек не может круглосуточно принимать такие решения и каждый раз выбирать оптимальный вариант.

Мы создали «интеллектуального диспетчера» на основе обучения с подкреплением. Он учится примерно так же, как человек осваивает новый навык: пробует разные действия в виртуальной модели, получает «награду» за удачные решения и постепенно вырабатывает лучшую стратегию.

Фото: из личного архива спикера

Кроме того, система прогнозирует, сколько энергии дадут солнце и ветер, и заранее к этому готовится.

– Где ваша разработка может применяться и какую пользу принести Казахстану?

– Главный результат – разработанная и защищенная в диссертации система автономного управления гибридной микросетью на основе глубокого обучения с подкреплением, а также программный комплекс для ее мониторинга.

Для меня также очень важны публикации в международных журналах: так о работе узнают коллеги по всему миру.

Для Казахстана это особенно актуально. У нас огромная территория, много удаленных населенных пунктов, ферм и объектов, куда дорого тянуть линии электропередачи. При этом есть прекрасный потенциал солнечной и ветровой энергии.

Интеллектуальное управление позволяет эффективнее использовать возобновляемые источники энергии, продлевать срок службы аккумуляторов, снижать зависимость от традиционного топлива и повышать надежность энергоснабжения.

Такие решения могут применяться в «умных городах», на промышленных объектах и в сельском хозяйстве.

С какими трудностями сталкиваются молодые ученые

– Какая поддержка помогла вам развиваться как исследователю? И чего сегодня не хватает молодым ученым?

– Помогло все: гранты, оборудование, сотрудничество. Но на первое место я бы поставила наставничество и поддержку научных руководителей.

Большую роль сыграли грантовые проекты. В нашем университете также действуют внутренние конкурсы, например «SAGINOV’S JAS ZERTTEUSHILERI», которые мотивируют молодых исследователей.

Чего не хватает? Прежде всего долгосрочных программ, которые позволяют довести идею от модели до работающего образца. Многие исследования останавливаются на стадии компьютерного моделирования, потому что для создания физического прототипа нужны оборудование и финансирование.

Еще молодым ученым часто не хватает времени: при высокой учебной нагрузке наукой приходится заниматься по вечерам.

Как студенты превращают научные идеи в реальные проекты

– Как вы помогаете студентам сделать первые шаги в науке? Что может убедить молодого человека, что заниматься исследованиями можно в Казахстане?

– Я стараюсь, чтобы студенты как можно раньше сталкивались с реальными задачами, а не только с учебными примерами. Мы готовим кейсы для хакатонов, участвуем в конференциях и республиканском конкурсе научных работ.

Для тех, кто хочет публиковаться, я подготовила методическое пособие по написанию статей в международные журналы.

Фото: из личного архива спикера

Лучший пример – проект PrintBox, система автоматизированной печати и цифровых сервисов. Мы работали над ним вместе с коллегой Мирой Кисиной. Идею развивали наши студенты Жандарбек Орынбеков и Жанибек Кулжанов.

Проект выиграл грант около четырех миллионов теңге в конкурсе стартапов Офиса коммерциализации, а к августу прошлого года мы его реализовали. Когда студент видит, что его идея превратилась в работающее устройство, которым пользуются люди, это мотивирует сильнее любых лекций.

Хочу отдельно рассказать о своем коллеге – старшем преподавателе кафедры Нұртае Марғұлане. Это по-настоящему увлеченный человек, который умеет зажечь студентов наукой.

Сейчас вместе с ребятами он занимается робототехникой: они собрали собственного робота-паука и обучают его двигаться с помощью платформы Arduino. Студенты сами паяют, программируют, тестируют и ищут ошибки, а потом радуются, когда робот делает первые уверенные шаги.

Такие проекты показывают молодежи, что наука – это не скучные формулы, а живое творчество, результат которого можно увидеть и потрогать.

Молодежь увлекает именно это – ощущение, что наука помогает решать конкретные задачи. А убедить молодых людей в том, что заниматься ею можно в Казахстане, помогает живой пример: гранты доступны, международные публикации реальны, и все это можно сделать, работая в родном университете в Караганде.