Везде
Development of System of Situational Centers within the Framework of Digitalization of Science and Economics
Table of contents
Annotation Estimate Publication content
References Comments
Share
QR
Metrics
Development of System of Situational Centers within the Framework of Digitalization of Science and Economics
Annotation
PII
S265838870028402-5-1
DOI
10.33276/S265838870028402-5
Publication type
Article
Status
Published
Authors
Petr Grigorev 
Affiliation:
State Academic University for the Humanities
CEMI RAS
Edition
Volume 6 Issue 3
Abstract

The concept of a "digital twin" is no longer new in science and has undergone a number of qualitative changes: from the digital twin of an object to the digital twin of complex systems – enterprises, industries, regions. The use of digital twin in education has also been found, and positions in the scientific community are rapidly gaining ground. The paper examines the issues of interaction between education, science and the national economy within the framework of a system of distributed situational centers optimized through the use of DT-technologies.

Keywords
digital twin, digitalization, situation center, integration, interaction, computer model, education, research, management
Acknowledgment
The article was prepared at the State Academic University of Humanities within the framework of the state assignment of the Ministry of Science and Higher Education of the Russian Federation (topic FZNF-2023-0004 "Digitalization and formation of modern information society: cognitive, economic, political and legal aspects").
Received
03.11.2023
Date of publication
03.11.2023
Number of purchasers
10
Views
171
Readers community rating
0.0 (0 votes)
Cite Download pdf
Additional services access
Additional services for the article
Services benefits
100 RUB / 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.

References

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).

Comments

No posts found

Write a review
Translate