Везде
Пути развития системы ситуационных центров в рамках цифровизации науки и экономики
Оглавление
Аннотация Оценить Содержание публикации
Библиография Комментарии
Поделиться
QR
Метрика
Пути развития системы ситуационных центров в рамках цифровизации науки и экономики
Аннотация
Код статьи
S265838870028402-5-1
DOI
10.33276/S265838870028402-5
Тип публикации
Статья
Статус публикации
Опубликовано
Авторы
Григорьев Петр Владимирович 
Аффилиация:
Государственный академический университет гуманитарных наук
Центральный экономико-математический институт РАН
Выпуск
Том 6 Выпуск 3
Аннотация

Понятие «цифрового двойника» уже не является новым в науке и претерпело ряд качественных изменений: от цифрового двойника объекта до цифрового двойника сложных систем – предприятий, отраслей, регионов. Также найдено применение цифрового двойника в образовании, стремительно идет завоевание позиций в научной среде. В работе рассматриваются вопросы взаимодействия образования, науки и народного хозяйства в рамках Системы распределенных ситуационных центров, оптимизированной посредством использования технологий цифрового двойника.

Ключевые слова
цифровой двойник, цифровизация, ситуационный центр, интеграция, взаимодействие, компьютерная модель, образование, исследование, управление
Источник финансирования
Статья подготовлена в Государственном академическом университете гуманитарных наук в рамках государственного задания Министерства науки и высшего образования Российской Федерации (тема FZNF-2023-0004 «Цифровизация и формирование современного информационного общества: когнитивные, экономические, политические и правовые аспекты»
Классификатор
Получено
03.11.2023
Дата публикации
03.11.2023
Всего подписок
10
Всего просмотров
170
Оценка читателей
0.0 (0 голосов)
Цитировать Скачать pdf
Доступ к дополнительным сервисам
Дополнительные сервисы только на эту статью
Преимущества сервисов
100 руб. / 1.0 SU
1

Введение
2 Понятие «цифровой двойник» (ЦД), впервые упомянутое в 2002 г. М. Гривcом [7], за прошедшие 20 лет прочно вошло в научный обиход. Были даны самые разнообразные определения ЦД [3], проанализировав которые, можно выделить главное: ЦД может быть определен как цифровой профиль объекта (процесса, системы), неотрывно связанный с событиями, происходящими в реальном мире, способный к дальнейшему обучению и развитию и, в конечном итоге, – прогнозировать поведение объектов и систем при самых различных обстоятельствах.
3 В настоящее время идея внедрения ЦД получила широкое распространение в организации учебного процесса в вузах, преимущественно технических. Любая отрасль промышленности требует от специалиста всё более и более узких компетенций, обеспечивающих успешную реализацию инновационных проектов, что предопределяет тенденцию на сближение сферы высшего образования и реального производственного сектора [4].
4 Руководствуясь данной тенденцией, было бы целесообразно осуществить внедрение технологий ЦД в ситуационные центры и подобные отделы научных организаций. Тем самым вся триада «образование – наука – производство» оказывается вовлеченной в процесс усовершенствования технологий распространения знаний и инноваций. Задачей исследователей в области математического моделирования и ситуационного управления, а также разработчиков ситуационных центров является формирование разумных задач всестороннего развития Сети ситуационных центров и выработка наиболее приемлемых схем распределения машинных и человеческих ресурсов, задействованных в работе этих центров.
5

Ситуационный центр и процесс информатизации общества
6 Весь процесс организации ситуационного центра может быть разделен на два основных этапа: – этап базового оснащения техническими и технологическими решениями (операционные системы, необходимый минимум прикладных программ, каналы связи, средства аудиализации, визуализации и т. п.); – этап внедрения специальных программных средств (инструментов математического моделирования с наличием возможности и перспективой внедрения полноценных ЦД).
7 Если первый этап для реально функционирующих на данный момент ситуационных центров в целом можно считать успешно завершенным, то потенциал по оснащению узкоспециальными, в том числе уникальными программными продуктами, повышающими эффективность решения задач, явно не исчерпан, на втором этапе – исследователи и разработчики совершают первые шаги, зачастую ещё только в теоретической плоскости. В управленческих ситуационных центрах и Центрах управления регионами аналитические и прогностические задачи нередко выполняются хотя и сравнительно успешно, но не системно, в отрыве от программно-аппаратного комплекса. Собственно комплекс в первую очередь выступает в роли удобного инструмента хранения, первичной обработки и представления информации. В то же время следует избегать количественной и качественной перегрузки управленческих центров решаемыми задачами, оставив проблемы практического воплощения теоретических выкладок и сложного математического моделирования научно-исследовательской сфере. Таким образом, исследовательскую задачу в области оптимизации взаимодействия различных организаций можно конкретизировать как поиск баланса нагрузки на человека и технологии.
8 Система распределенных ситуационных центров (СРСЦ) может выступать оптимальным механизмом решения проблемы сложного многоуровневого взаимодействия структур государственной власти, науки и образования. Распределение задач между разнородными узлами сети центров, оснащенных необходимыми программными и аппаратными средствами и располагающих штатом специалистов различных профилей (экономика, математика, информатика, вычислительная техника) является наиболее адекватным способом организации управления на основе последних научных достижений и максимально быстрого реагирования на изменение социально-экономической ситуации.
9

Перспективы и условия применения цифровых двойников
10 В образовании, которое очевидным образом выступает флагманом в освоении новаторских решений в области современных технологий, намечается тенденция перехода от классической формы практического применения знаний (теоретические, расчеты, простые модели), к развертыванию виртуальных лабораторий – достаточно заметного технологического новшества [2]. Это вызвано во многом тем, что учащиеся стремятся оценить значимость своих разработок применительно к реальным объектам, сам факт корректной работы программы молодых специалистов уже не устраивает.
11 В процессе создания таких виртуальных лабораторий и возникает понятие ЦД: все компоненты, составляющие виртуальное рабочее пространство, в точности повторяют свойства и характеристики объектов учебного или научного интереса и неразрывно с ним связаны.
12 Одним из важнейших условий успешной работы с цифровым двойником является правильная интерпретация верифицированных данных и использование точных моделей и методов. В связке научного ситуационного центра (центра научной компетенции) и центра административного управления (регионом, отраслью, предприятием) верифицированные данные хранятся в цифровой среде последнего и должны быть доступны по обеспеченным защитой каналам связи для экспертов центра компетенции, располагающих комплексом компьютерных моделей, направленных на решение задач анализа ситуации и прогнозирования дальнейших действий.
13 Коллективам и с той, и с другой стороны, ведущим деятельность в подобной синергетической связи, предстоит решить ряд проблем. С технической стороны наиболее глобальной является задача организации информационной безопасности, включающая в себя создание стабильного канала связи, недоступного извне, с применением технологий VPN (Virtual Private Network) и шифрования данных. В работе [5] отмечается, что главной задачей в обеспечении информационной безопасности является обеспечение целостности и сохранности информации, этому придается существенно большее значение, чем конфиденциальности. Однако, как показывает практика, органы государственного управления не всегда готовы пойти исследователям навстречу в вопросе передачи данных (хотя последние и деперсонализированы). В результате пути решения проблем защиты информации находятся не только в технологической, но и в юридической плоскости.
14 Дальнейшие шаги по реализации технологий ЦД в СРСЦ не представляются выполнимыми без поступления актуальных данных. Подобно тому, как в образовательном процессе использование выверенных математических моделей в просчетах реальных ситуаций создает повышенный уровень доверия обучающихся к виртуальной среде [2], прогнозирование ситуации на постоянно обновляемых данных позволит экспертам получить подтверждение практической значимости их разработок, а также стимулирует дальнейшее обновление и оптимизацию программного продукта, то есть ставит новые научные задачи.
15 Процесс решения задач прогнозирования развития региона либо промышленного комплекса обеспечивается представителями научной сферы (как теоретиками, так и практиками-программистами), однако на наш взгляд не следует считать, что связка когнитивного центра (также называемого центром научной компетенции) и центра управленческого не отвечает определению ЦД, а лишь удовлетворяют понятию «цифровой тени» [6]. Цифровая тень предполагает автоматизированное поступление данных от физического объекта и ручную корректировку его жизнедеятельности в обратном направлении. В нашем же случае научный работник оптимизирует свой программный комплекс, поддерживает его в актуальном состоянии, но не вмешивается в его работу «на ходу». Математические модели, входящие в данный комплекс, способны дать ответ на ряд самых сложных вопросов и с пользовательской точки зрения не предполагают наличия специальных знаний и навыков для практической работы с ними. Процесс работы не существенно превосходит по сложности общение с любой из многочисленных ныне информационных систем.
16

Научно-управленческий цифровой двойник и образование

17 ЦД, который можно назвать «Наука – Управление», следует сделать доступным для учащихся вузов – будущей основе научного и управленческого сообщества. Тем самым данный ЦД сможет положительно повлиять на образовательный процесс. Студенческие виртуальные лаборатории посредством обращения к этому ЦД приобретают опытных кураторов и наставников в лице высококвалифицированного научного персонала когнитивных центров. Для будущих специалистов, делающих первые шаги в научно-исследовательской работе, поддержка высококвалифицированного научного сообщества является не менее важной, чем наличие удобной и понятной цифровой среды. Когнитивный центр не выступает в качестве барьера на пути к объекту изучения в реальном мире и в то же время объективно расширяет обучающие возможности учебного заведения, привнося в образовательный процесс последние научные достижения.
18 Говоря об участии образовательных учреждений в работе с ЦД, нельзя не сказать и об уже упомянутых нами трудностях организационно-правового характера, возникающих в процессе информационного обмена между научно-исследовательской средой и реальным сектором экономики. Научно-исследовательские организации могут взять на себя решение организационных проблем, (например, проблем доступа к данным, имеющимся в распоряжении органов власти), тем самым вузы получают возможность не затрачивать лишних усилий на преодоление бюрократических барьеров (научные же организации имеют, зачастую вынужденно, больший опыт в этой области).
19 Следует заметить, что моделирование взаимодействия человека, физических объектов и виртуальной реальности является трудоемкой и нетривиальной научной задачей. В ее решении требуется учесть богатый опыт создания имитационных и агент-ориентированных компьютерных моделей. Параметрами таких моделей должны стать количество и степень квалификации сотрудников центров всех трех типов, показатели эффективности учебных и научных учреждений, характеристики конкретного управленческого центра (отраслевого, регионального и т. п.).
20

Заключение
21 Мы приходим к простому выводу, что ЦД в масштабах региона, экономического района либо государства в целом, распределенный по узлам СРСЦ, сам является порождением цифровой модели. Однако следует подчеркнуть, что подобная модель должна быть не просто оцифрованной фундаментальной разработкой экспертов когнитивного центра, а плодом совместной работы всех заинтересованных сторон, выдвигающих требования и запросы сообразно своей позиции в проекте и получающих качественную обратную связь.
22 Безусловно проекты создания и внедрения в народное хозяйство столь масштабных проектов в области цифровизации требует колоссальных финансовых затрат и, особенно учитывая новизну задач и не всегда простую социально-политическую обстановку в стране и в мире, не всегда осуществимую в кратчайшие сроки. Вместе с тем лишь продуманная, отвечающая всем современным требованиям система способна сократить затраты (как финансовые, так и временные, кадровые и пр.) и предопределить вектор общегосударственного развития.
23 В заключение необходимо сказать, что в сфере высшего профессионального образования, где вопросам технологии ЦД на данный момент уделяется больше внимания, чем в научно-исследовательской среде, тем не менее превалируют традиционные методы интеграции учреждений различного профиля: научно-образовательные центры, инженерные инкубаторы, межорганизационные лаборатории [4], – места модели СРСЦ пока не находится. Сами же образовательные процессы зачастую «стохастичны и интуитивны» [1].
24 В решении этой проблемы значительное содействие может оказать разработка и внедрение глобального, распределенного ЦД в рамках СРСЦ. При этом на наш взгляд не следует ожидать формирования СРСЦ в каком-либо завершенном варианте: эти работы призваны дополнять и стимулировать друг друга. Следует также избегать слишком жесткого разграничения ролей между сферами деятельности центров («только обучение» – «только разработка» – «только управление») и ограничения возможных прямых связей между вузами и промышленностью (при позиции науки в центре триады «образование – наука – производство»).
25 Подводя итог, отметим, что гармоничная и сбалансированная, благодаря применению цифровых технологий, СРСЦ в процессе своего развития может претендовать на роль глобального и всеобъемлющего цифрового двойника государства, который позволяет проводить анализ ситуаций и принимать решения на любом уровне.

Библиография

1. Вихман, В. В. «Цифровые двойники в образовании: перспективы и реальность / В. В. Вихман, М. В. Ромм // Высшее образование в России. – 2021. – №2. – URL: https://cyberleninka.ru/article/n/tsifrovye-dvoyniki-v-obrazovanii-perspektivy-i-realnost (дата обращения: 06.09.2023).

2. Коваленко, М. А. Интегральный анализ влияния виртуализации обучения в университете / М. А. Коваленко, А. Ю. Ильин // International Journal of Open Information Technologies. – 2023. – №7. – URL: https://cyberleninka.ru/article/n/integralnyy-analiz-vliyaniya-virtualizatsii-obucheniya-v-universitete (дата обращения: 09.09.2023).

3. Кокорев, Д. С. Цифровые двойники: понятие, типы и преимущества для бизнеса / Д. С. Кокорев, А. А. Юрин // Colloquium-journal. – 2019. – №10 (34). – URL: https://cyberleninka.ru/article/n/tsifrovye-dvoyniki-ponyatie-tipy-i-preimuschestva-dlya-biznesa (дата обращения: 02.09.2023).

4. Леонтьева, И. Н. Организационно-экономические инструменты интеграции вузов и промышленных предприятий в условиях инновационной экономики / И .Н. Леонтьева, Д. С. Бурцев // ЭПИ. – 2022. – №1. – URL: https://cyberleninka.ru/article/n/organizatsionno-ekonomicheskie-instrumenty-integratsii-vuzov-i-promyshlennyh-predpriyatiy-v-usloviyah-innovatsionnoy-ekonomiki (дата обращения: 10.09.2023).

5. Попов, А. М. Проблема управления информационной безопасностью при создании цифрового двойника дисциплины / А. М. Попов, В. В. Золотарев, Е. Ю. Кунц // Прикаспийский журнал: управление и высокие технологии. – 2022. – №2 (58). – URL: https://cyberleninka.ru/article/n/problema-upravleniya-informatsionnoy-bezopasnostyu-pri-sozdanii-tsifrovogo-dvoynika-distsipliny (дата обращения: 06.09.2023).

6. Титова, А. В. Цифровые двойники в повышении качества образовательных услуг / А. В. Титова, М. Ю. Сучкова // ТТПС. – 2021. – №4 (58). – URL: https://cyberleninka.ru/article/n/tsifrovye-dvoyniki-v-povyshenii-kachestva-obrazovatelnyh-uslug (дата обращения: 12.09.2023).

7. Grieves, M. Digital Twin: Mitigating Unpredictable, Undesirable Emergent Behavior in Complex Systems (Excerpt) / M. Grieves, J. Vickers // Origins of the Digital Twin Concept; Working Paper, 2016. – URL: https://www.researchgate.net/publication/307509727_Origins_of_the_Digital_Twin_Concept (дата обращения: 02.09.2023).

Комментарии

Сообщения не найдены

Написать отзыв
Перевести