Вычислительные методы и инструменты для принятия решений, лежащие в основе сложных систем, направлены на решение крупномасштабных, NP-трудных, негладких, невыпуклых задач оптимизации. Большинство доступных сейчас методов для таких задач недостаточно масштабируемы и не находят глобальные оптимумы. Учитывая масштабы современных отраслей, улучшение даже на 1% в качестве решения или времени вычислений приводит к значительным операционным и ресурсным сбережениям и росту доходов. Модальность — это конкретный вид или способ смотреть на проблему, объект или явление. Мультимодальность — это способность улучшать принятие решений за счёт интеграции знаний из разных модальностей, что ведёт к более эффективному решению задачи. Ни один доступный сейчас метод оптимизации не использует преимущества мультимодальности, обладающей значительным потенциалом для создания передовых методов. В этом контексте мультимодальность подразумевает способность алгоритма исследовать новые измерения оптимизации: по данным на входе, формулировкам задач, структурам ландшафтов решений и другим. Пользуясь большей свободой поиска, мультимодальный алгоритм избегает локальных минимумов и находит глобальные решения. Что касается модальностей входных данных, наш мир полон источников разнородной, но взаимодополняющей информации: тексты, изображения, видео, таблицы, графы, сигналы сенсоров и т. д. Объём, скорость и разнообразие больших данных достигли беспрецедентных масштабов. Однако преимущества интеграции мультимодальных данных на входе моделей машинного обучения до сих пор остаются во многом неисследованными. В рамках данного проекта мы планируем разработать универсальный подход к мультимодальной оптимизации сложных систем и исследовать его применимость для различных промышленных задач. Мы рассчитываем получить мультимодальные эвристики для задач исследования операций (например, задачи коммивояжёра, маршрутизации, составления расписаний и др.). Также будут исследованы продвинутые методы мультимодальной интеграции входной информации для применения в экспертных системах, решающих сложные прикладные задачи, связанные с мультимодальными данными. Для этой цели мы предвидим потенциальное применение передовых мультимодальных больших языковых моделей (MLLM). Методология проекта включает три цели: (i) сбор данных; (ii) разработку вычислительных методов и программного обеспечения, проведение обширных экспериментов; (iii) концептуализацию разработанных методов и публикацию полученных результатов. Наши предварительные результаты показывают, что частичные мультимодальные подходы успешно достигли передовых результатов в кластеризации больших данных. Мы стремимся развить этот успех и расширить работу на другие задачи и модальности. Потенциальное социально-экономическое влияние проекта является далеко идущим и заключается в огромном спросе на продвинутые методы исследования операций в таких критически важных областях, как производство товаров, транспорт и доставка, распределение ресурсов, составление рабочего графика, распределение персонала и др. Кроме того, мультимодальные методы и модели, объединяющие две или более модальности входных данных, могут стать основой востребованных аналитических экспертных инструментов для решения сложных задач в технических и социальных системах. Примеры включают обнаружение аномалий в эмоциях клиентов (аудио, видео) или двигателях автомобилей (аудио, видео и данные сенсоров), идентификация личности (аудио и видео), медицинский анализ (результаты анализов пациента и его медицинская история), выявление мошеннических банковских транзакций, рекомендательные системы (разнородные данные о деятельности клиентов) и многие другие. Наша группа — первая в мире, которая (i) разрабатывает мультимодальные подходы к оптимизации, (ii) предоставляет научному сообществу открытый доступ к ним (https://github.com/R-Mussabayev/bigmeans). Проект запускает сотрудничество с группой Польской академии наук под руководством именитого профессора Лешека Рутковского. Аспиранты, участвующие в этом проекте, будут подготовлены к завершению своих диссертаций. В рамках проекта мы создадим динамический исследовательский центр в Казахском национальном исследовательском техническом университете (КазНИТУ) имени Сатпаева, вовлекая студентов в активные исследования по мультимодальной оптимизации и мультимодальному машинному обучению. Данный инновационный проект в области междисциплинарных фундаментальных исследований находится на пересечении компьютерных наук, науки о данных, исследования операций и математики. Все результаты будут опубликованы в ведущих научных журналах, предпочтительно с возможностью открытого доступа. Результаты проекта могут быть коммерциализированы в виде веб-сервиса, который будет использовать разработанные мультимодальные методы и модели для промышленных, образовательных и коммерческих практических сценариев, связанных с разнородными данными.

Основная цель этого проекта — разработка и верификация методов измерения высокоскоростных механических и температурных деформаций на металических и композиционных конструкциях с помощью многофункционального датчика на волоконно оптических решетках (ВБР). Это исследование мотивировано высоким быстродействием и чувствительностью ВБР к внешним факторам, включая удары, вибрацию, трещинообразование, перепады температур и отсутствием влияния на датчик внешних электромагнитных полей. При использовании ВБР появляется возможность измерения высокоскоростных деформаций и пороговой прочности матералов при импульсных и ударных воздействиях (пробитие, столкновение, ударная волна), в том числе в приложении к элементам конструкций космических аппаратов. Воздействие дестабилизирующих факторов может оказать влияние на параметры метрологического обеспечения и приводить к механическим повреждениям корпусов и элементов космических аппаратов, таких как пробитие, образование трещин, деформирование и смещение. При разработке и расчёте новых элементов техники, которая может быть подвержена ударным нагрузкам, необходимо знать параметры прочности и деформирования применяемых материалов. В связи с этим возникает острая необходимость исследования функциональных возможностей высокоскоростных волоконно-оптических датчиков, принимая во внимание перспективность применения ВБР, учитывая их высокие метрологические и эксплуатационные характеристики. Основное внимание в исследовании уделяется: - исследование функциональных возможностей применимости волоконных решеток Брэгга для измерения параметров высокоскоростной импульсной деформации материалов и конструкций; - разработка методики измерений высокоскоростных деформаций в со скоростями деформирования в диапазоне 〖10〗^2- 〖10〗^6 1/с; - разработка методики одновременного измерения механических и температурных деформаций в диапазоне рабочих температур космических аппаратов; - моделирования поведения элементов конструкций при ударных воздействиях; - регистрация импульсного деформирования и порогов разрушения образца с применением высокоскоростной методики при помощи оптоволоконных решеток Брэгга, а также интерферометрическими методами; - экспериментальное измерение параметров импульсного деформирования и порогов разрушения для ряда применяемых и перспективных металлов адаптированных для космической инфраструктуры с применением прямого магнитно-импульсного нагружения образцов; Рассматриваемые оптические методы облегчают количественную оценку деформаций аппаратуры космической отрасли, позволяют лучше понять влияние внешних дестабилизирующих факторов, определить функциональность ВБР для изучения импульсных механических воздействий при работе в экстримальных условиях внешней среды . Исследование также направлено на определение прочностных характеристик кострукционных материалов находящихся под воздействием дестабилизирующих факторов космической среды. Ожидаемым результатом данного исследования является создание волоконно-оптических датчиков, которые смогут применяться как в новых разработках, так и при модернизации существующих сенсоров для различных технических задач, включая космическую инфраструктуру, испытательные полигоны, высоковольтное оборудование и другие стратегически важные направления в Республике Казахстан. Полученные положительные результаты будут способствовать решению актуальных проблем в сфере ракетно-космических технологий и других областей космической отрасли, внеся значимый вклад в их развитие.

Основные проблемы горно-металлургического комплекса Республики Казахстан включают истощение сырьевой базы, низкую комплексность используемого сырья, высокий уровень износа основных производственных фондов и значительное загрязнение окружающей среды. Технологическое отставание, отсутствие интегрированных комплексов полного цикла (от добычи до производства высококачественной продукции), малая емкость и рассредоточенность внутреннего рынка также являются серьезными вызовами. Кроме того, продукция характеризуется высокой энерго-, трудо- и материалоемкостью, а также острой нехваткой инвентарного подвижного состава. Данные проблемы подчеркивают необходимость создания новых безотходных производств и эффективных методов рециклинга отходов горно-металлургического сектора [1]. В связи с вышеизложенным необходимо провести фундаментальные исследования, направленные на изучение основных физико-химических характеристик отходов горно-металлургической промышленности и выявление наиболее эффективных методов их переработки. Настоящий научный проект посвящен анализу основных отходов металлургических предприятий Республики Казахстан, таких как АО «Алюминий Казахстана» и «Аксуский завод ферросплавов», с целью создания на их основе новых композиционных материалов – геополимеров. Геополимерные композиты представляют собой неорганические полимерные материалы, которые могут служить альтернативой портландцементу в бетонах. Основные преимущества геополимеров включают сокращение выбросов парниковых газов, возникающих при производстве портландцемента, эффективную утилизацию отходов химико-металлургической промышленности, получение новых строительных материалов и рациональное использование природных ресурсов. В рамках данного проекта будут проводиться исследования по переработке красного шлама (остатка боксита) и микрокремнезема, а также изучение их потенциала в производстве геополимерных композитов. Цель проекта – разработка и оптимизация технологий производства геополимеров на основе металлургических отходов для создания экологически чистых, прочных и устойчивых строительных материалов с минимальным воздействием на окружающую среду. Задачи проекта: 1 Анализ состава и физико-химических характеристик красного шлама и микрокремнезема для оценки их в качестве сырья для геополимерных композитов; 2 Изучение различных соотношений металлургических отходов и активаторов для получения геополимеров с улучшенными физико- механическими характеристиками; 3 Исследование влияния различных параметров процесса (влияния активаторов, времени твердения, температуры) на физико- механические и структурные характеристики геополимерных композитов; 4 Теоретическое обоснование и экспериментальное подтверждение структурообразования в геополимерных материалах, получаемых из различных техногенных отходов. 5 Оценка возможности применения технологий 3D печати для геополимерных композитов на основе металлургических отходов. Ожидаемые результаты исследования геополимеров на основе металлургических отходов включают создание устойчивых и экономически эффективных материалов с высокими прочностными характеристиками и долговечностью. Кроме того, применение этих отходов позволит снизить экологическое воздействие и улучшить ресурсоэффективность в химической и строительной отраслях.

Проект нацелен на разработку инновационной рекомендательной системы, основанной на методах машинного обучения, для анализа звуковых данных из легких, что позволит осуществлять раннюю диагностику респираторных заболеваний. Несмотря на значительные достижения в медицинской диагностике, проблема своевременного выявления таких заболеваний остается актуальной, особенно в условиях роста заболеваемости и увеличения нагрузки на здравоохранительную систему. Использование анализа звука легких как неинвазивного диагностического инструмента может стать переломным моментом в обеспечении оперативности и доступности медицинских услуг. Исследование предусматривает разработку и апробацию алгоритмов глубокого обучения, способных анализировать и классифицировать акустические сигналы легких для выявления патологических изменений. Ожидается, что система сможет работать в реальном времени, обеспечивая врачам дополнительный инструмент для диагностики. Основные этапы проекта включают сбор и обработку звуковых данных, разработку модели классификации, тестирование алгоритмов и интеграцию системы в клиническую практику. Результаты проекта ожидается, что будут иметь значительное влияние на научно-технический и кадровый потенциал в области биомедицинской инженерии и информационных технологий, способствуя повышению конкурентоспособности национальных научных организаций. Практическая значимость проекта заключается в повышении качества и доступности медицинских услуг, сокращении времени на диагностику и, как следствие, более раннем начале лечения, что в свою очередь снижает медицинские расходы и повышает качество жизни пациентов. Коммерциализация разработанной системы может включать внедрение технологии в медицинские учреждения по всей Республике Казахстан, а также ее адаптацию для мобильных платформ, что позволит использовать данное решение в условиях домашнего мониторинга. Это открывает широкие перспективы для решения актуальных задач социально-экономического и научно-технического развития страны. Проект соответствует национальным приоритетам в области развития здравоохранения и высоких технологий, а результаты предполагаемого исследования могут значительно продвинуть понимание механизмов ранней диагностики респираторных заболеваний и стать основой для новых научных исследований и разработок в данной области.

Металлы играют важную роль в переходе к «зеленым» технологиям, например, в электромобилях с низким уровнем выбросов и в системах хранения энергии [1]. Флотация является основной технологией обогащения полезных ископаемых, применяемой при производстве угля, цинка, свинца, меди, никеля, молибдена и других металлов. Показано, что на ее долю приходится 85% добываемых руд. Однако в процессе флотации образуются отвальные хвосты, что является серьезной экологической проблемой, заключающейся в выделении кислотности из металлов из оставшихся сульфидов, не имеющих экономической ценности из-за воздействия воздуха и дождевой воды [2], а также в ряде рисков, связанных с физической и химической стабильностью системы, что может привести к катастрофическим авариям [4]. В последние годы ревалоризация хвостохранилищ привлекла внимание научного и инженерного сообществ [5], например, в качестве источника критически важного сырья [6], а также для синтеза строительных материалов, таких как керамика [7], цемент [8] или композиционных материалов. Добавление этого фактора в цепочку создания стоимости в горнодобывающей промышленности является эффективным способом перехода отрасли к экономике замкнутого цикла и повторному использованию материалов. Недавние исследования показывают, что переработка хвостов может снизить воздействие горнодобывающей промышленности и в то же время быть прибыльной [9]. Например, разработаны исследования по изучению методов флотации для переработки отвальных хвостов [10]. Кроме того, с экономической точки зрения переработка используется как способ повышения эффективности использования ресурсов [11] или перехода к безотходному процессу. Более того, некоторые компании уже несколько лет работают в соответствии с принципами устойчивого развития, добывая ценные элементы, например, Minera Valle Central в Чили.

Цель проекта: разработка инновационной технологии комплексной переработки вторичного и техногенного свинецсодержащего сырья и промпродуктов путем низкотемпературной электроплавки с сокращением дефицитных реакционно-флюсующих компонентов и комплексным извлечением всех ценных составляющих в товарные продукты. Проблема, на исследование которой направлен проект Современные экологические вызовы, с которыми сталкивается Республика Казахстан, являются сложными и разнообразными. К числу приоритетных проблем относятся загрязнение атмосферного воздуха и окружающей среды, низкий уровень переработки отходов и неэффективная очистка сточных вод [1]. Преобладающее количество отходов возникает в результате деятельности предприятий горнодобывающей и горно-перерабатывающей отраслей, цветной и черной металлургии, нефтехимии, производства строительных материалов. На сегодняшний день в стране накоплено более 120 млн тонн различных промпродуктов и отходов, к которым ежегодно добавляется дополнительно свыше 5-ти млн. тонн [2]. В настоящее время отечественное минеральное сырье меняется, становится все более бедным и трудно вскрываемым, что в соответствии с Шестым глобальным вызовом ХХI века ставит перед производственниками и учеными задачу переосмысления отношения к своим природным богатствам в условиях их ограниченности и исчерпаемости [3]. Однако накопленные на производственных площадях пыли, шлаки, шламы и кеки являются практически готовыми концентратами ряда черных, цветных и редких металлов, в связи с чем необходимо максимально трансформировать именно эти промпродукты и отходы в устойчивый экономический рост. В этой связи создание инновационных эффективных технических решений, позволяющих вовлечь в переработку свинецсодержащие пыли и мелкодисперсное вторичное сырье, с использованием в качестве дешевых и доступных флюсующих добавок отходов производства сахара и строительной индустрии, обеспечивающих комплексное извлечение цветных металлов, является актуальной задачей для решения технологических, экономических и экологических проблем. Основные подходы к проведению исследований В рамках данного проекта будет применена комплексная методология, включающая фазовые, химические и металлографические подходы, а также методы экспериментальных исследований, основанные на математической теории планирования экспериментов, статистической методологии для обработки данных и их аналитической интерпретации. Ожидаемые результаты На основании критического анализа исследований в области переработки свинецсодержащих отходов и вторичного сырья, предполагается разработка методологии, и в последующем соответствующей технологической схемы, включающей обработку и анализ результатов лабораторных и укрупненно-лабораторных исследований, методов анализа и оценки рисков, связанных с плавкой свинецсодержащих отходов и вторичного сырья в сочетании с производственными отходами в качестве соответствующих флюсов. На этой основе будет разработана инновационная технология совместной комплексной переработки свинецсодержащих отходов и вторичного сырья с оксидно-карбонатно-кальциевыми и кремнийсодержащими отходами с получением готовой продукции в виде металлов, их соединений и деметаллизованных силикатных компонентов, используемых в производстве строительных материалов. По результатам проведенных исследований будет опубликовано: - не менее 3 (трех) статей и (или) обзоров в рецензируемых научных изданиях, индексируемых в Science Citation Index Expanded базы Web of Science и (или) имеющих процентиль по CiteScore в базе Scopus не менее 50 (пятидесяти); - не менее 1 патента на изобретение (включая положительное решение по нему); - не менее 2 (двух) статей или обзоров в рецензируемом зарубежном или отечественном издании, рекомендованном КОКНВО; Одна из статей будет с категорией - multidisciplinary (мультидисциплинарного или междисциплинарного практического применения) по задачам предприятий из реального сектора экономики Казахстана, а также результаты проекта будут включать проектно-конструкторскую документацию, подготовленную по Единой системе конструкторской документаций (далее - ЕСКД). Для отечественных журналов из списка 1 КОКНВО, не относящихся к категории multidisciplinary, засчитываются журналы из списков 1 и 2 КОКНВО, которые индексируются в двух и более категориях. По итогам реализации проекта планируется: - подготовка не менее 1 (одного) доктора философии (PhD) или доктора по профилю (допускается подготовка совместно с ОВПО, имеющими лицензию на послевузовское образование по докторантуре). При этом возможна защита диссертации не позднее 2 (двух) лет после завершения проекта. Степень влияния результатов исследований на научно-технический (в том числе – кадровый) потенциал и конкурентоспособность научных организаций и их коллективов, ученых Полученные новые научные знания в области окислительно-восстановительных процессов и фазовых превращений в металло-щелочно-сульфидных расплавах цветных металлов и силикатно-шлаковых системах расширят границы жидкофазных взаимодействий и дадут возможность их применения для комплексной переработки техногенного и вторичного свинецсодержащего сырья совместно со шлакоотходами, отходами сахарного производства и строительной индустрии методами низкотемпературной электротермии. Результаты выполненных исследований будут задействованы авторами в процессе подготовки и последующей защиты магистерских и PhD-диссертаций. В целом реализация данного проекта повысит общую эффективность исследований и, как следствие, конкурентоспособность коллектива в частности. Практическая значимость результатов исследований Практическая значимость результатов исследований заключается в создании «чистого» производства, характеризующегося процессами, предотвращающими загрязнение окружающей среды за счет вовлечения в сферу металлургической переработки не только металлсодержащего вторичного и техногенного сырья, но и отходов сахарного производства и строительной индустрии в качестве флюсующих добавок.

Краткое описание цели проекта: разработка технологии нового производственного процесса, сочетающего 3D-печать моделей из полилакрида (PLA) с процессом литья алюминиевого сплава по выплавляемым моделям (Investment Casting). Краткое описание проблем, на исследование которых направлен проект. Индустриальное развитие Республики Казахстан требует ускоренного формирования производств с высокой добавленной стоимостью, способных обеспечить внутренние потребности и повысить экспортный потенциал. Литые изделия из алюминия находят широкое применение в таких стратегически важных отраслях, как машиностроение, нефтегазовая промышленность, электротехника, автомобилестроение и сельскохозяйственная техника. Несмотря на это, внутренний рынок страны остается существенно зависимым от импорта готовой продукции. Традиционные методы литья алюминия, такие как литье в песчаные формы, кокильное литье и литье под давлением, характеризуются высокой сложностью технологического процесса и значительными затратами на подготовку оснастки, что ведет к увеличению себестоимости готовых изделий и удлинению производственных циклов. Кроме того, данные методы демонстрируют низкие показатели экологической устойчивости и эффективности. Аддитивные технологии производства металлических изделий, несмотря на потенциал для инновационного развития, имеют ограниченное применение в традиционных отраслях машиностроения из-за высокой стоимости оборудования (например, 3D-принтеров для металлов) и, как следствие, высокой себестоимости продукции. Этот фактор ограничивает их использование в серийном производстве. Таким образом, разработка и внедрение новых технологий литья, основанных на интеграции современных научных достижений и передовых технических решений, является важной задачей для обеспечения устойчивого роста высокотехнологичных и конкурентоспособных производств в Казахстане. Краткое описание основных подходов к проведению исследований Исследование направлено на разработку и изучение новой технологии, которая интегрирует процесс 3D-печати моделей высокой сложности с традиционным литьем по выплавляемым моделям. Для проведения экспериментов будет отобрана деталь сложной геометрической конфигурации для применения в промышленности, что позволит максимально оценить возможности предлагаемой технологии. На первом этапе будут проводятся экспериментальные работы, направленные на оценку возможностей применения доступных 3D-принтеров для создания высокоточных моделей. Будут протестированы различные материалы для 3D-печати с последующем измерением качества получаемой поверхности. Планируется выполнение экспериментов по нанесению огнеупорного покрытия на модель, включающих нанесение суспензии с последующей сушкой и выжиганием модельного состава. В качестве материала для отливки будет выбран литейный алюминиевый сплав, который позволяет использовать вторичное сырье, что является важным аспектом с точки зрения экологической устойчивости. Будут проведены испытания на заполнение подготовленной формы алюминиевым сплавом, с последующим контролем качества полученных отливок. Особое внимание будет уделено таким параметрам, как точность воспроизведения геометрии модели, качество поверхности отливок, отсутствие внутренних дефектов (например, пористости), а также анализу микроструктуры и механических свойств готовых изделий. Ключевым этапом исследования является комплексная технологическая и экономическая оценка разработанной технологии. Предполагается сравнение с альтернативными методами производства, такими как литье в песчаные формы, механическая обработка на станках с ЧПУ и аддитивные технологии печати по металлу. В ходе оценки будут анализироваться такие показатели, как снижение себестоимости, улучшение качества продукции и сокращение времени изготовления. Ожидаемые результаты: разработка технологии производственного процесса, сочетающего 3D-печать моделей из полилакрида с процессом литья алюминиевого сплава по выплавляемым моделям. Будут опубликованы не менее 3 (трех) статей в рецензируемых научных изданиях, индексируемых в Science Citation Index Expanded базы Web of Science и (или) имеющих процентиль по CiteScore в базе Scopus не менее 50 (пятидесяти); не менее 1 патента на изобретение (включая положительное решение по нему); будет разработан технологический регламент технологии. Степень влияния результатов исследований на научно-технический (в том числе – кадровый) потенциал. Влияния результатов исследований на научно-технический потенциал заключается в разработке дешевой и быстрой технологии получения отливок из алюминиевого сплава сложной формы с качественной поверхностью путем интеграции 3D-печати моделей из полилакрида с процессом алюминиевого литья; разработка рекомендаций к внедрению в производство и проверка образцов в полупромышленных условиях; получение инновационного патента, публикации. Влияние на кадровый потенциал заключается в развитии университетской науки, привлечении молодых специалистов, подготовка кадров и защита бакалаврской, магистерской и докторской PhD работ по разрабатываемой технологии; создание новых рабочих мест при внедрении в производство технологии. Конкурентоспособность научной группы проекта заключается в разработке и внедрении инновационной технологии, объединяющей 3D-печать и литье по выплавляемым моделям, что позволяет значительно снизить производственные затраты и повысить качество отливок. Ключевым конкурентным преимуществом группы является опыт в использовании 3D-печати полимерными материалами, возможность создания высокоточных алюминиевых отливок любой сложности с использованием доступных 3D-принтеров и вторичного сырья, что делает технологию более экономичной по сравнению с традиционными методами литья и современными аддитивными технологиями по металлу. Новая технология будет впервые внедрена в Казахстане и может конкурировать на мировом уровне, т.к. данная технология является новым направлением исследований. Научная группа обладает опытом в экспериментальных исследованиях материалов, технологическом процессе литья и внедрении современных методов моделирования и обработки. Это позволяет не только эффективно решать задачи повышения качества продукции и сокращения производственных сроков, но и проводить комплексную технологическую и экономическую оценку внедряемых решений. Группа также ориентирована на развитие экологически чистых технологий, что делает предлагаемые решения более привлекательными в условиях современного рынка, где устойчивость и минимизация воздействия на окружающую среду становятся важными факторами конкурентоспособности. Практическая значимость результатов: – Снижение себестоимости производства: Разработанная технология, сочетающая 3D-печать моделей с литьем по выплавляемым моделям, позволит значительно сократить производственные затраты на изготовление сложных алюминиевых отливок по сравнению с традиционными методами литья и металлообработки. -Ускорение производственного цикла: Благодаря использованию 3D-печати для создания моделей и быстрой подготовке форм, внедрение новой технологии сократит время изготовления готовых изделий, что особенно важно для мелкосерийного производства в машиностроении, автомобилестроении и других отраслях. -Повышение качества и точности продукции: Технология позволит производить отливки сложных геометрических форм с высокой точностью и качественной поверхностью, что сократит необходимость в последующей механической обработке, улучшив тем самым эффективность и надежность продукции. -Экологическая устойчивость: За счет использования экологически чистых материалов для 3D печати и снижения количества отходов и энергозатрат по сравнению с традиционными методами, этот процесс является более экологически безопасным и способствует экологически чистому производству, что важно в условиях ужесточения экологических норм и стандартов на международном уровне. – будет разработан технологический регламент, техническая документация, публикации.

Наименование темы проекта: «Обеспечение безопасного подземного извлечения руд драгоценных металлов на основе цифрового моделирования сети пересекающихся выработок и анализа большого массива данных». Цель проекта - установление закономерностей формирования зон потенциальных катастрофических проявлений горного давления при подземном извлечении руд драгоценных металлов (в частности золота), обеспечение на этой основе устойчивости пород и безопасности горных работ, в том числе в районе геологических нарушений, а также внедрение в практику проектирования алгоритмов интеллектуального анализа данных. Проблема, на исследование которой она направлена. Полнота выемки руд драгоценных металлов в сложных геологических условиях, в том числе вблизи геологических нарушений, при одновременном сохранении устойчивости горных пород вокруг сети пересекающихся подземных выработок и обеспечении безопасности труда рабочих. Основные подходы к проведению исследований базируются на концепции комплексности прогноза поведения пород в сложной геологической ситуации. Моделированию геомеханических процессов с использованием эффективных цифровых технологий непременно должно предшествовать определение природного (начального) поля напряжения, характерного для конкретного месторождения, что является отправной точкой для дальнейшей оценки изменений напряженно-деформированного состояния (НДС) горных пород под воздействием технологических процессов. Учет тектонической составляющей природного поля напряжений, характерных для горнодобывающих районов Казахстана, является ключевым моментом при построении прогностических моделей деформаций и разрушений в породной среде. Не менее важным аспектом есть достоверное определение деформационных и прочностных свойств пород, являющихся исходными данными для разработки деформационной модели среды, адекватной реальным геологическим условиям. В комплексе с компонентами природного поля напряжений, полученных инситу, результаты тестирования образцов горных пород на современном лабораторном оборудовании составляют базу для выбора критерия прочности породного массива, а также для определения рейтинга массива горных пород в соответствии с мировыми классификациями (RMR, MRM, GSI), в том числе в районе геологических нарушений. Таким образом подготавливается основа для численного моделирования изменений НДС при развитии горных работ, выявления зон потенциального разрушения пород, разработки интеллектуального классификатора участков вмещающих пород на основе моделей глубокого обучения с целью предсказания и предотвращения катастрофических проявлений горного давления и обеспечения устойчивости взаимовлияющих выработок. Ожидаемые результаты. Будет опубликовано 3 (три) статьи в рецензируемых научных изданиях, индексируемых в Science Citation Index Expanded базы Web of Science и имеющих процентиль по CiteScore в базе Scopus не менее 50 (пятидесяти), а также не менее 2 (двух) статей в рецензируемом зарубежном или отечественном издании, рекомендованном КОКНВО, в том числе с категорией multidisciplinary по задачам предприятий Казахстана. По итогам реализации проекта (по горным наукам) будет подготовлен 1 (один) доктор философии (PhD). Будет получен 1 патент на изобретение. Будет получено авторское свидетельство на программный продукт по реализации модели интеллектуального классификатора, что позволит повысить уровень технологической готовности разработок до 8 (Опытно-промышленное производство и сертификация). Будут построены распределения компонентов природного поля напряжений для рудного месторождения в соответствии с рекомендациями Международного общества механики горных пород), а также сформулированы рекомендации по поддержанию взаимовлияющих горных выработок, в том числе, в районах геологических нарушений, на основе установленных закономерностей формирования зон потенциального разрушения пород в неравнокомпонентном поле природных напряжений. Степень влияния результатов исследований на научно-технический (в том числе – кадровый) потенциал и конкурентоспособность научных организаций и их коллективов, ученых. Комплекс работ, включающий полевые, лабораторные исследования, цифровое моделирование и интеллектуальный анализ данных создаст базу для принятия технологических решений на стыке геомеханики и геотехнологии. Это позволит расширить круг решаемых проблем по обеспечению полноты выемки рудного тела в сложных геологических условиях и привлечет внимание отраслевых организаций, отечественных и иностранных бизнес-структур. Овладение методами полевых исследований природного поля напряжений, лабораторных испытаний образцов горных пород, цифрового моделирования, интеллектуального анализа данных позволит расширить тематику академических обменов для молодых исследователей. В итоге будет получена методология комплексного прогноза поведения горных пород и обеспечения безопасности работ при подземной добыче руд ценных металлов на глубоких горизонтах и в районе геологических нарушений. Практическая значимость результатов исследований. Безопасное извлечение рудного тела в сложных геологических ситуациях обеспечит получение прибыли горнодобывающим предприятием при рациональном использование ресурсов и сохранении недр.

Целью проекта является повышение эффективности подземного скважинного выщелачивания урана за счет увеличения межремонтного срока, путем создания универсальной химико-механической технологии очистки фильтров и прифильтровой зоны скважин от существующих видов кольматаций. Республика Казахстан занимает первое место в мире по добыче урана. Особенностью запасов урана в Казахстане является то, что около 75% из них сосредоточено в месторождениях песчаникового типа, в водонасыщенных проницаемых породах, которые пригодны к добыче методом подземного скважинного выщелачивания (ПСВ). ПСВ сложный технологический процесс, который требует непрерывного совершенствования. Во время эксплуатации технологических скважин происходит снижение их дебита или приёмистости. Это вызвано отложением кольматирующих осадков, частиц глины, твёрдых примесей, гипса на фильтрах и прифильтровых зонах, которые в основном остались после некачественного удаления бурового раствора, а также образовываются в процессе выщелачивания. Геохимические свойства и гранулометрический состав рудоносных пород, конструкция фильтров, способ подачи и подъёма растворов, различные природные техногенные факторы также влияют на темп снижения производительности скважин. Для восстановления и поддержания их производительности на оптимальном или достигнутом при их освоении уровне необходимо проведение ремонтно-восстановительных работ (РВР). Все это в конечном счете приводит к увеличению времени отработки запасов урана и к повышению себестоимости получаемой продукции. Существуют различные способы РВР скважин, которые отличаются дороговизной, сложностью их применения и высокой токсичностью применяемых реагентов. Кроме того, использование этих способов не дают желаемых результатов, так как одни способы эффективно применяются при химической кольматации, но не дают положительных результатов при механической кольматации, а другие -наоборот, эффективны при механической кольматации и неэффективны при химической кольматации. Для решения выше приведенной задачи предлагается создание универсальной химико-механической технологии очистки фильтрационных колон с прифильтровой зоной от существующих видов кольматаций на отечественных добывающих предприятиях. Суть предлагаемой технологии заключается в использовании для очистки малотоксичного реагента в виде фторид аммония и специального снаряда для создания гидродинамических струй. Снаряд для очистки состоит из секций, причем каждая секция вращается под определенным углом за счет реактивной силы струи, что дает возможность при вращении снаряда воздействовать гидродинамическому потоку на обрабатываемую поверхность в каждой точке внутренней поверхности фильтрационной колонны, а при попадании промывочной струи в щелевые пространства внутренней стенки фильтра происходит гидродинамическое воздействие на кольматанты призабойной зоны продуктивного пласта. Для достижения указанной цели будут проанализированы применяемые реагенты и аналоги устройств для очистки фильтра скважины и призабойной зоны, регламент работы технологических скважин и ремонтно-восстановительных работ на предприятии, отобраны и определены химический состав кольматантов. Будут проведены лабораторные исследования на модельной установке по определению влияния предлагаемого реагента и устройства на растворение и ликвидацию различных видов кольматации. На первом этапе исследовании будут установлены причины кольматации, собраны, обработаны и проанализированы статистические данные межремонтного цикла и производительности скважин, предложена технология снижения кольматации, теоретическое обоснование предлагаемой технологии, изготовлена лабораторная установка и разработана методика проведения лабораторных работ. На втором этапе будут проведены исследования по установлению влияния предлагаемого реагента на степень растворения различных кольматантов, определена область применения предлагаемого реагента. На последнем этапе будут изготовлены снаряды для очистки скважин, в зависимости от типа фильтра, проведены исследования влияния предлагаемого специального снаряда для создания направленных гидродинамических струй на разрушение кольматантов и очистку фильтрационных колон, с определением условий применения. Ожидаемые результаты проекта позволят определить применение предлагаемого реагента и устройства в зависимости от типа кольматации, повысить межремонтный цикл работы технологических скважин до 20%, что влечет снижение срока отработки запасов урана из выемочной единицы и себестоимости получения конечной продукции.

Исследование направлено на обеспечение безопасной эксплуатации зданий и инженерных сооружений через комплексную систему мониторинга, учитывающую природные и техногенные факторы. Важно использовать методы геотехнического мониторинга для повышения точности и достоверности результатов. Актуальность изучения современных движений земной поверхности, учитывающих сейсмику и тектонику, подчеркивает его государственную значимость. Проект направлен на обеспечение безопасности зданий и сооружений в сейсмически активных регионах через создание системы геотехнического мониторинга и геодинамических полигонов. Основная задача — снижение риска разрушения объектов инфраструктуры из-за сейсмической активности. В рамках проекта планируется анализ существующих методов, разработка новых подходов и нормативных документов, а также внедрение технологий мониторинга. Ожидается, что результаты повысят надежность строительных объектов и укрепят научный потенциал Республики Казахстан, улучшая конкурентоспособность исследований. При изучении тектонических движений и разработке методов прогноза сейсмической активности важную роль играют высокоточные геодезические работы. Они обеспечивают точные и повторные наблюдения за пунктами плановых и высотных сетей, позволяя анализировать данные о стабильности земной поверхности. Учитывая рост строительства в различных регионах, необходимо детальное изучение и прогнозирование движений земной коры для адекватного сейсмического районирования. Эти данные критически важны при проектировании и эксплуатации инженерных сооружений. Проект актуален благодаря охвату социально-экономических и научно-технических аспектов. Социально-экономическая значимость заключается в предупреждении крупных аварий, вызванных негативными геопроцессами, а экологическая — в использовании производственных отходов для управления деформациями, что улучшает экологическую обстановку. Прогнозные оценки помогут избежать значительных затрат на ликвидацию последствий техногенных катастроф. Научно-технический результат включает создание геодинамических полигонов (ГДП) с геодезическими, спутниковыми, сейсмологическими и гравиметрическими пунктами. Также разрабатываются инновационные методы регистрации и ведения геотехнического мониторинга для создания базы данных о состоянии грунта и инженерных сооружений. Разработанная методика мониторинга с учетом сейсмики и тектоники, а также нормативный документ по безопасной эксплуатации объектов вблизи тектонических нарушений, будут востребованы и имеют потенциал для коммерциализации. Основным подходом в проекте является комплексный мониторинг с использованием глобальных навигационных систем GNSS, лазерных сканеров и роботизированных тахеометров, что позволяет быстро получить информацию об объектах. Лазерные сканеры значительно упрощают решение геолого-маркшейдерских задач. Обеспечение безопасности природно-техногенных систем на геодинамическом полигоне в Алматинской области и комплексный мониторинг с применением современных технологий являются актуальными задачами. Изучение напряженно-деформационного состояния массива, прогнозирование медленных движений земной коры и их моделирование рассматриваются как ключевые научно-практические задачи, связанные с совершенствованием методов мониторинга на всех этапах работы. В рамках государственной программы индустриально-инновационного развития Казахстана исследуются особенности маркшейдерско-геодезических работ на геодинамических полигонах для определения современных движений земной поверхности. Изучение геомеханических явлений в сейсмоопасных зонах позволит улучшить управление безопасностью и экономической эффективностью, что соответствует задачам концепции устойчивого экономического роста. Новым решением для мониторинга деформаций в сейсмически опасных зонах является совмещение данных с трехмерными моделями, построенными с использованием технологии НЛС. Разработка и внедрение новых технологий, автоматизирующих маркшейдерско-геодезические работы, нацелены на сокращение сроков сбора и обработки данных. Использование аппаратно-программных средств для мониторинга технического состояния сооружений повысит оперативность задач. Разработанные инновационные методы контроля устойчивости зданий обеспечат безопасность строительства в сейсмически опасных регионах, что повысит конкурентоспособность проекта по предотвращению чрезвычайных ситуаций.