Інженери з Бірмінгемського університету розробили технологію оперативного аналізу зруйнованих українських мостів

Нова технологія використовує супутникові знімки, радари та штучний інтелект для швидкого й точного аналізу пошкоджень без необхідності перебувати у небезпечних чи недоступних районах

Війна в Україні часто відзначається конкретними датами, наприклад, 24 лютого 2022 року — першим днем повномасштабного вторгнення. Але для багатьох українців цей лютий так і не закінчився. Для мене тоді 22-річної студентки магістратури з будівельної інженерії цей день зруйнував усе, що я розуміла про своє майбутнє. Про це йдеться в авторській колонці Надії Копійки, наукової співробітниці інженерної школи у Бірмінгемському університеті (Великобританія) на сторінках The Conversation переказ якої пропонує Foreign Ukraine

Віддалені відлуння вибухів гуркотіли містом, стрясаючи вікна і змушуючи спрацьовувати нескінченні автомобільні сигналізації. Завивали сирени повітряної тривоги, їхній звук прорізав ранкову тишу. Зовні люди поспішали із валізами, їхні обличчя були блідими й напруженими, тоді як інші вишиковувалися у черзі біля аптек та банкоматів, їхні руки тремтіли, коли вони запасалися предметами першої необхідності.

Моя сім’я та друзі відправляли відчайдушні повідомлення (Ви у безпеці? Ви їдете? Що нам робити?), але ніхто не міг відповісти. Страх оселився, як друга шкіра, товстий і задушливий. Вулиці, колись знайомі, тепер здавалися невпізнанними і перетворилися під тяжкістю невизначеності.

Нас усіх торкнулася війна, включаючи мою сім’ю. Мій батько, вчений і професор Миколаївського університету кораблебудування, добровільно пішов до армії, щоб боротися за Україну і дати моїй сім’ї можливість працювати та навчатися, поки зовні вирувала війна.

Тим часом моє рідне місто Миколаїв — раніше стратегічно важливе суднобудівне та портове місто на Чорному морі — стало ключовим плацдармом для російських військ на шляху до Одеси. Він знаходиться зовсім поруч із нині окупованими територіями та лінією фронту.

Контроль доступу до міста та його мостів мав вирішальне значення у битві за Україну. Руйнування цих мостів відрізало життєво важливі шляхи постачання, залишивши Миколаїв ізольованим. Коли мій будинок зазнав нападу, я зрозуміла щось фундаментальне: мости були не просто інженерними проектами.

Вони були лініями життя.

Інженерна надіяВідновлення мостів та доріг – це більше, ніж просто ремонт фізичних споруд; це відновлення безпеки, економічної стабільності та життєво важливих зв’язків між громадами. Міст, що обвалився, ізолює людей від основних послуг, порушує ланцюжки поставок і посилює вразливість. Війна показала, наскільки важливою є інфраструктура України для виживання.

Миколаїв — один із найбільш постраждалих регіонів. За даними українського уряду, внаслідок російських атак було зруйновано чи серйозно пошкоджено понад 20 мостів, включаючи міст Інгул, життєво важливу артерію для міста.

Міст Снігурівка, ще один ключовий перехід, також був знищений, залишивши тисячі людей без надійного доступу до охорони здоров’я та постачання. Протягом кількох місяців гуманітарна допомога й торгівля були змушені вирушати альтернативними, ненадійними маршрутами, що ще більше ізолювало громади.

Реконструкція ключових мостів у моєму рідному регіоні дозволила відновити життя, але масштаб проблеми у всій країні залишається колосальним.

В інших містах руйнування були такими ж руйнівними.

Міст Ірпінь на північний захід від Києва, яким колись проїжджало 40 000 транспортних засобів на день, став символом як втрат, так і виживання. Українським військам довелося зруйнувати міст, щоби зупинити російський наступ на Київ. Тисячі мирних жителів бігли його уламками під вогнем.

Наука: світло у темрявіПеренесемося в осінь 2022 року. Енергосистема України зазнавала нещадних атак. Цілі міста поринули у пітьму. Я сиділа за своїм столом у Львові, на заході України, де працювала над докторською дисертацією. Батарея мого ноутбука розряджалася, і поряд зі мною мерехтіла єдина свічка. Я писала дослідницьку роботу щодо методів зміцнення будівель та інфраструктури. Однак довкола мене валилася реальна інфраструктура, через що моя робота здавалася відірваною від реальності.

Місто пережило тижні ракетних ударів по критично важливій інфраструктурі, і відключення електроенергії стали частиною повсякденного життя. Прості завдання, такі як кип’ятіння води для чаю, заряджання телефону або навіть надсилання електронного листа, стали непередбачуваними викликами. Гул генераторів заповнив вулиці,

і люди вишикувалися у чергу на зарядних станціях, намагаючись залишатися на зв’язку.

На той час мене осяяло питання: а, якщо наука може допомогти відновити Україну? Чи можуть дослідження, які колись здавалися такими теоретичними, насправді змінити ситуацію після війни?

Мій керівник познайомив мене з BridgeUkraine: дослідницьким альянсом людей, зосереджених на відновленні критичної інфраструктури України. Він був заснований двома провідними експертами в галузі відновлення після стихійних лих та інженерії: Стергіосом-Аристотелесом Мітулісом, керівником структур у Школі інженерії Університету Бірмінгема, та Сотіріосом Аргірудісом, викладачем інфраструктурної інженерії на кафедрі цивільного та екологічного будівництва в Університеті Бруне.

Проект був спрямований не лише на відновлення того, що було пошкоджено, але й на створення кращої інфраструктури: будинків, які будуть стійкішими, надійнішими та готовішими до майбутніх криз. Мітуліс згадує, що вся ідея BridgeUkraine народилася з глибоко особистого моменту:

Я вперше подумала про BridgeUkraine, коли розмовляла із колишнім студентом магістратури Маратом Ходжаєвим,

який був в Україні, коли почалася війна. Він застряг у своєму будинку і ризикував втратити можливість закінчити магістратуру у Великій Британії. Всі мости навколо нього звалилися, шляху до відступу не було. Його дружина на той час була вагітна. Цей дзвінок змусив мене усвідомити нагальну потребу не лише відновити інфраструктуру, але й підтримати та дати можливість українським інженерам будувати своє майбутнє. BridgeUkraine став більшим, ніж просто дослідницьким альянсом, він став місією, яка гарантує, що відновлення України здійснюватиметься її власним народом, оснащеним найкращими знаннями та інструментами для відновлення своєї країни.

Інститут KSE оцінює, що понад 300 мостів по всій Україні потребують термінової реконструкції, а збитки перевищують 2,6 млрд доларів США. Але йдеться не лише про інфраструктуру; йдеться про забезпечення незалежності України, щоб її економіка та суспільство могли функціонувати навіть у найскладніших умовах. Кожен відновлений міст – це крок до відновлення, зв’язку між сім’ями та громадами та символом стійкості. Щоб вирішити ці проблеми,

відновлення інфраструктури України не може здійснюватись традиційними методами. Масштаб руйнувань потребує нового підходу, який не лише відновить те, що було втрачено, але й зміцнить країну для майбутнього.

У BridgeUkraine ми розробляємо рішення, які ставлять стійкість вище за швидкі виправлення. Замість того, щоб відновлювати вразливі структури, ми інтегруємо стійкі матеріали, кліматично-адаптивну інженерію та стратегічне планування, щоб гарантувати, що транспортні мережі України будуть збудовані на віки.

Справедливе та ефективне відновленняКомплексна оцінка, проведена урядом України, Групою Світового банку, Європейською комісією та Організацією Об’єднаних Націй, оцінює загальну вартість реконструкції та відновлення України приблизно у 506 млрд євро (524 млрд доларів США) протягом наступного десятиліття. Це наголошує на необхідності постійної та посиленої міжнародної підтримки для задоволення великих потреб, що виникли внаслідок війни.

Не існує жодних академічних рекомендацій щодо того, як відновлюватись після таких руйнувань. Яким є ефективний спосіб підходу до відновлення в цьому контексті?

Ми швидко дійшли висновку, що звичайні методи надто повільні та жорсткі для усунення шкоди.

Наша дослідна група хотіла переосмислити, як відновлювати інфраструктуру та будинки, які будуть стійкими до майбутніх викликів, від руйнувань, пов’язаних з війною, до катастроф, спричинених кліматом. Як сказав мені Мітуліс: «Відновлення інфраструктури – це не просто відновлення доріг та мостів, це відновлення життів. Наш підхід зосереджений на людях, гарантуючи, що інфраструктуру буде спроектовано українцями для українців. Вона має не лише возз’єднати спільноти, але й підтримати економічне відновлення та довгострокову стійкість». Але така етична реконструкція має бути інклюзивною, стійкою та орієнтованою на співтовариство, гарантуючи, що ті, хто залежить від інфраструктури, матимуть право голосу у тому, як її буде відновлено.

Реконструкція має бути спільним, творчим зусиллям — таким, яке відновлює міста з красою та змістом, пов’язуючи їх із минулим та готуючи до майбутнього. Занадто часто зусилля щодо повоєнного відновлення диктувалися зовнішніми донорами, які надавали пріоритету короткостроковим економічним вигодам над довгостроковою стійкістю.

Такі люди, як я, які виросли у цих місцях, розуміють культуру, ритм повсякденного життя та важливість збереження ідентичності, а також будівель. Ми хочемо, щоб наші міста були відновлені таким чином, щоб відбивати історію та дух.

Наприклад, у Варшаві після Другої світової війни зусилля щодо реконструкції спочатку ігнорували історичний характер міста на користь міського планування у радянському стилі. Тільки завдяки наполегливості місцевих архітекторів та істориків, частини Старого міста були ретельно відновлені відповідно до їхніх початкових проектів.

Україна не може дозволити собі таке короткозоре, орієнтоване на прибуток ухвалення рішень. Натомість вона має розширити можливості місцевих спільнот, інтегрувавши їх знання, потреби та навички у процес реконструкції.

Це бачення почало формуватися під час обговорень на семінарах з експертами з географії та міського планування. Всі погодилися з необхідністю адаптивної транспортної системи, в якій модульні конструкції і збірні мости, що переміщуються (наприклад, міст Мейбі в США) могли б реагувати на мінливі вимоги та порушення.

Аналогічно на конференції ReBuild Ukraine-2024 провідні інженери, політики та дослідники продемонстрували новаторські технології, які покликані прискорити реконструкцію та одночасно знизити довгострокові екологічні та економічні ризики (наприклад, рішення на основі природних технологій, 3D-друк, віртуальна реальність та інформаційне моделювання будівель).

Революція в оцінці збитків за допомогою штучного інтелекту, радарів та супутникових знімківАле для ефективного планування відновлення та реконструкції дуже важливо спочатку точно охарактеризувати збитки. Чітка картина того, що було зруйновано, дозволяє приймати розумніші рішення, розставляючи пріоритети для термінових ремонтних робіт та ефективно використовуючи ресурси.

Наше останнє дослідження, опубліковане в Automation in Construction, представляє швидший і точніший спосіб оцінки шкоди ключовій інфраструктурі, зокрема мостам. Поєднавши досвід великої багатопрофільної команди, ми розробили новий підхід, який поєднує супутникові знімки, радари та штучний інтелект для швидкого й точного аналізу збитків.

Ця технологія дозволила нам оцінювати стан мостів віддалено,

без необхідності перебувати на місці у небезпечних чи недоступних районах. Надаючи швидкі, засновані на даних відомості, наш метод допомагає гарантувати, що зусилля реконструкції починаються там, де вони найбільше потрібні, прискорюючи відновлення і роблячи зусилля відновлення ефективнішими.

Ми протестували цей підхід на численних мостах в Ірпінському районі Київської області, і результати були разючими. Він значно підвищив як швидкість, так і точність оцінки шкоди.

Цей підхід працює на декількох рівнях: він забезпечує загальну картину шкоди по всіх регіонах, а також фокусується на конкретних структурних проблемах в окремих компонентах мосту.

Ці результати можуть відіграти вирішальну роль в оцінці збитків та потреб, наприклад, що проводиться Світовим банком.

Стійка інфраструктураУ зонах воєнних дій руйнування часто стосуються життєво важливих гуманітарних та евакуаційних коридорів, тому дуже важливо розставити пріоритети у відновленні на основі таких факторів, як національне значення мосту, його роль у перетині кордонів та вплив на соціальні послуги.

Наприклад,

обвал мосту може порушити зусилля з реагування на надзвичайні ситуації, ще більше ускладнивши відновлення. Але відновлення після катастрофи — це також можливість створити щось міцніше, розумніше, довговічніше та з нахилом на сталий розвиток.

Враховуючи прихильність України до нульових викидів і стійкості, ми розширили наше дослідження [і опублікували дослідження], в якому представлена інноваційна модель відновлення інфраструктури, здатної витримувати майбутні небезпеки, мінімізуючи викиди вуглецю. ключові фактори, такі як терміновість ремонту, вплив на співтовариство та довгострокова довговічність, гарантуючи, що зусилля по відновленню принесуть користь там, де вони найбільше потрібні.

Наприклад, при оцінці пошкоджених споруд, система віддає пріоритет проектам, які принесуть найбільшу довгострокову користь.

Як сказав мені Станіслав Гвоздиков, заступник директора з процесу євроінтеграції в Українському державному науково-дослідному автодорожньому інституті: «Кожен відновлений нами міст, кожна знову відкрита дорога — це не просто інфраструктура, це відновлення життя,

возз’єднання сімей та забезпечення стійкості спільнот, щоб витримати все, що буде далі».

Це вже реальність неподалік мого рідного Миколаєва, де нещодавно відновлені мости відновили транспортні зв’язки, а також пожвавили місцеву економіку,на давши людям надію на майбутнє.

Але ніхто не відновлює країну самотужки.

Угода між Великобританією та Україною терміном на 100 років, оголошена у лютому 2025 року, підкреслила глибоку відданість безпеці України, економічній стійкості та повоєнному відновленню.

Мені також пощастило працювати з деякими з найяскравіших вчених у цій галузі, включаючи понад 50 практиків, консультантів, науковців, інститутів та міжнародних організацій.

Ключовою частиною цієї місії є навчання інженерів, оснащення їх найновішими знаннями щодо оцінки збитків, проектування, орієнтованого на стійкість і людей, та міжнародних стандартів для керівництва відновленням України.

У нас різний бекграунд — інженерія, економіка, політика, гуманітарні зусилля та державні органи. Але всіх нас об’єднує та сама мотивація — бажання допомогти нашій країні.

Провідні дослідники з України,

що спеціалізуються на технологіях штучного інтелекту, інфраструктурної інженерії, стійких і енергозберігаючих будівлях або зміні клімату, також є членами BridgeUkraine.

Зупинити витік мізківОднією із найсерйозніших проблем, з якою сьогодні стикається Україна, крім фізичної руйнації, є витік мізків — масовий відтік кваліфікованих фахівців, які шукают безпеки та кращих можливостей за кордоном.

Ця тенденція вплинула на здатність України до відновлення. Інженери, архітектори та інші висококваліфіковані фахівці тривалий час були основою розвитку України. Але війна змусила багатьох виїхати, не маючи чіткого шляху назад, щоб зробити свій внесок у відновлення. BridgeUkraine допомагає звернути цю тенденцію назад, пропонуючи переконливу причину повернення цих кваліфікованих фахівців.

Наша взаємодія з українськими інженерами породила ще одну ідею: навчити місцевих фахівців застосовувати знання, озброївши їх для проведення цієї трансформації у своїх інженерних спільнотах?

Це бачення стало основою програми Empower Ukraine, в рамках якої понад 5000 інженерів та науковців пройдуть навчання за європейськими (Єврокодами)

та міжнародними стандартами проектування.

Це гарантує, що відновлення України здійснюватиметься її власними людьми, озброєними найновішими світовими знаннями. Усуваючи прогалину у знаннях та інтегруючи найкращі методи та ідеї з усієї Європи, Україна може позиціонувати себе як лідера у проектуванні стійкої інфраструктури.

Наші дослідження взяли на озброєння Міністерство відновлення України. Станіслав Гвоздиков співпрацював із нами, щоб запустити спільну програму семінарів безперервного професійного розвитку для інженерів, покликаних допомогти їм залишатися в курсі останніх знань та навичок у своїй галузі. Наш досвід було передано понад 1500 українцям.

Аргірудіс підкреслив, наскільки важливою буде роль інженерів у відновленні України, сказавши: «Йдеться про відновлення української ідентичності як країни».

Кінцева мета — створити культуру інновацій та самостійності серед місцевих фахівців, які мають досвід та пристрасть, щоб керувати цими змінами.

Тепер фахівці можуть робити свій внесок у проекти і бути частиною спільноти практиків, яка об’єднує інженерів, науковців та міжнародних партнерів.

Я особисто неймовірно пишаюся тим, що протягом останніх двох років мені випала честь допомагати українцям розвивати провідні світові дослідження, які прискорюють відновлення їхньої країни.

Формування завтрашнього дняМоє рідне місто Миколаїв несе на собі шрами війни. Повернувшись туди, я на власні очі побачила, що було втрачено. Війна забрала і продовжує забирати так багато, але вона також викувала нове покоління інженерів, які розуміють, що наша професія більше не полягає лише у розрахунках та проектах. Вона полягає у стійкості, виживанні та національному відродженні.

Три роки тому я планувала зовсім іншу кар’єру. Але сьогодні знаю, що інженерія це більше, ніж моя професія, це моя місія.

Я прагну до етичного та інклюзивного відновлення інфраструктури в Україні, бо наука має бути основою національної стійкості. Етична реконструкція повинна ставити людей вище за прибуток, створюючи системи, які розширюють можливості та зміцнюють спільноти.