Научный архив: статьи

За последние десятилетия появился серьезный интерес к цифровым инструментам, способным демонстрировать интуитивно понятный интерфейс, который может быть полезен при принятии управленческих решений, а также способный совмещать в себе функционал ГИС-карт, цифровые двойники изучаемых объектов, отображать внутренние алгоритмы связанных элементов, механизмы искусственного интеллекта и нейронных сетей. Одним из таких направлений, с акцентом на прогнозную составляющую, являются имитационные модели разного уровня детализации и типологии. Повышенное внимание к таким разработкам можно объяснить тем, что данный вид моделирования несет в себе довольно широкий функционал для решения самых разнообразных задач: от экономики и политики до экологии и демографии, которые, в свою очередь, демонстрируют результаты прикладного характера. Эти методы имеют богатую историю, первые упоминания имитационного моделирования приходятся на середину прошлого века. В статье дан краткий экскурс истории появления имитационного моделирования как направления, проведен обзор функциональных возможностей, представлены преимущества и недостатки метода, проведена параллель с анализом отличительных черт от других инструментов подобного класса. Отдельно проведено исследование, посвященное динамике развития этого типа моделирования в России с 1998 по 2023гг. В качестве ключевых слов для составления аналитических данных были выбраны: цифровая. Основным источником статистикой базы стала российская электронная библиотека «eLibrary. Ru».

This publication constitutes a comprehensive account of the panel discussion entitled “Philosophical and Ethical Analysis of the Concepts of Death and Human Existence in the Context of Cybernetic Immortality” which transpired within the confines of the international scientific symposium “The Seventh Lemovsky Readings” held in Samara from March 28th to 30th, 2024. The aforementioned panel discussion, which congregated scores of erudite scholars representing preeminent research institutions across the Russian Federation, emerged as one of the cardinal events of the conference. Eminent Russian academics hailing from multifarious domains of knowledge engaged in a profound deliberation on the potentialities of cybernetic immortality, the conundrums associated with the transference of human consciousness and identity into the virtual realm, as well as the ethical and philosophical quandaries engendered by the transfiguration of the conceptualization of the notions of mortality and the natural life cycle. The roundtable delved into the technological feasibilities and perils of engendering digital doppelgangers, the preservation of individuality after corporeal demise, as well as the plausible ramifications of the technological modification of the human essence.

Технологическое развитие России в последние годы идет активными темпами в связи с внешними вызовами, которые диктуют необходимость поиска внутренних ресурсов и ставит перед научным сообществом серьезные задачи в части развития научно-исследовательского потенциала и достижения программно-технологического суверенитета, особенно подчеркивая важность IT индустрии и долгосрочного прогнозирования. Важной составляющей является поиск «технологических ключей» к созданию товаров и услуг следующих поколений. Чтобы занять лидирующие позиции, необходимо быть на шаг впереди, создавая собственные конкурентные технологии, товары и сервисы. Нанотехнологии вбирающие в себя понятие IT, являются надотраслевой технологией, то есть, это основа для достижения прогресса в любой сфере человеческой деятельности. Без применения информационных технологий достичь выдающихся результатов в динамично меняющемся мире будет крайне сложно. Появляется интерес к новым методам компьютерного моделирования, которые позволяют создавать экспериментальные цифровые двойники в виде имитационных моделей и способны отчасти нивелировать неполноту информации. Можно принимать управленческие решения, смоделировав критически важные динамические процессы государства, например: сформировать прогноз на 10 лет о демографическом положении страны, сымитировать внутреннее социально-экономическое развитие, оценить и спрогнозировать геополитическую обстановку в период глобальных торговых войн, рассчитать интегральные показатели национальной силы передовых держав. Рассмотренные в статье прикладные инструменты моделирования демонстрируют полезность таких средств управления с развитыми функциональными элементами в информационно-аналитических структурах управления. В ближайшей перспективе эта тенденция будет возрастать и, те страны, которые займут лидирующие позиции в этом направлении, смогут создавать сверхэффективные прогнозно-аналитические сценарии с различным уровнем детализации. Задействовав все функциональные возможности имитационного моделирования можно создавать действительно прикладные инструментальные комплексы с потенциальным заделом на имплементацию подобных решений в структуры систем распределенных ситуационных центров для будущего развития технологического суверенитета и внедрения принципиально новых методов стратегического прогнозирования в Российской Федерации.

Постановка задачи (актуальность работы). Особенностью процессов системы менеджмента качества (СМК) является необходимость соответствовать как общим требованиям стандартов ISO 9000, так и требованиям, предъявляемым к конкретному процессу. Современный уровень развития производства характеризуется широким распространением и использованием цифровых технологий. В связи с этим весьма актуальным становится вопрос о том, как можно использовать цифровые технологии для решения задачи реализации требований стандартов ISO к процессам СМК. Цель работы и методы исследования. В статье исследуется применение системного подхода в задаче реализации ключевых положений менеджмента качества в цифровых двойниках процессов СМК. Системный подход дает возможность выявить базовые аспекты рассмотрения цифрового двойника процесса СМК, что позволит реализовать в цифровом двойнике процесса СМК как задачи управления производственным процессом, так и задачи управления улучшениями этого процесса. В качестве рекомендаций к разработке цифрового двойника процесса СМК можно привести необходимость учета вариабельности физических процессов и применение цикла PDSA для реализации научного подхода к улучшениям. Результаты. Предлагается использовать цифровой двойник процесса СМК в качестве инструмента реализации основного принципа менеджмента качества «Постоянное улучшение». Разработаны принципиальные положения, являющиеся обязательными при реализации всех процессов СМК и обеспечивающие удовлетворение требований стандартов ISO 9000 к процессам СМК. Практическая значимость. Имитационное моделирование, на основе которого изучается поведение процесса, позволяет значительно снизить затраты на тестирование улучшений процессов за счет того, что тестированию подвергается не реальный процесс, а его имитационная модель.

В современных условиях промышленного производства особую важность приобретает применения электронных моделей изделий и методов управления жизненным циклом продукции. Использование информационных технологий позволяет создавать единое электронное информационное пространство между всеми участниками производственного процесса, что значительно повышает эффективность разработки, производства и эксплуатации продукции. На примере работы в КОМПАС-3D показано, как создаются и оформляются электронные модели деталей, включая использование производных размеров, наложение ограничений и определение технических требований.

Целью исследования является анализ методологии создания и развития цифровых двойников и цифровых теней. Рассматриваются методологические проблемы этого направления моделирования и пути их решения. Анализируются источники решения задач цифровых двойников. В частности, затронут вопрос их использования на примере Санкт-Петербургского технического университета имени Петра Великого. Предлагается вариант решения задачи создания модернизированного цифрового двойника по результатам анализа информации от цифровых теней. Приводится пример имитационного моделирования технологических процессов обогащения полезных ископаемых при построении и эксплуатации цифровых двойников горно-обогатительных предприятий. Полученные результаты позволяют повысить эффективность создания, использования и развития технологии цифровых двойников.

В 2024 г. Россия председательствует в БРИКС, определив свою глобальную стратегию как «укрепление многосторонности для справедливого глобального развития и безопасности». Данная стратегия, согласно методологии академика В. Л. Квинта, потребует уточнения соответствующих международных, национальных и корпоративных стратегий компаний - участниц стран БРИКС. В условиях экономики данных, применения алгоритмов обработки и анализа данных, включая решения в области искусственного интеллекта, мы выдвинули гипотезу о том, что опираясь на методологию В. Л. Квинта, которая определяет стратегию как мудрость, умноженную на точно выбранный вектор атаки с оценкой ресурсной ограниченности, можно предположить, что методология моделирования систем, изложенная в трудах профессора Л. А. Бахвалова, в ее современной адаптации на основе модельно-ориентированного системного инжиниринга 2.0, изложенного в трудах профессоров А. А. Романова и В. В. Кондратьева, может способствовать разработке подходов по многокритериальному моделированию связанных межстрановых и межотраслевых корпоративных стратегий на основе методологии цифрового двойника систем деятельности на политиках интероперабельности. Одним из сегментов отраслей повестки БРИКС является отрасль капитального строительства в части реализации крупных инфраструктурных и промышленных объектов. Поэтому актуальной становится разработка подходов по моделированию стратегий развития с применением модельно-ориентированного системного инжиниринга 2.0.

В настоящей статье рассмотрено влияние на бизнес-процессы цифровых двойников, применяемых в различных отраслях промышленности отечественных и зарубежных предприятий в разрезе повышения эффективности их функционирования на основе внедрения первых в производственные и управленческие процессы. Проанализированы эффекты от внедрения и преимущества цифрового двойника, а также влияние на бизнес-процессы промышленного предприятия, с точки зрения их оптимизации. Рассмотрен опыт применения цифровых двойников отечественными и зарубежными предприятиями. Сделаны выводы об актуальности и целесообразности использования технологий цифровизации в современных экономических условиях.

В статье обсуждаются результаты численной оценки демографических характеристик женщин и мужчин РФ на примере статистических материалов РФ 2019 г. с помощью разработанного автором с сотрудниками цифрового двойника для населения. В статье показаны возможности предложенной методики для оценки достижения предельных значений продолжительности жизни и прогноза демографических характеристик на базе статистических данных. Использован программно-аппаратный комплекс со встроенным цифровым двойником для населения РФ на основе тридцатитрёхлетних статистических исследований влияния суммарного индекса человеческого развития на продолжительность жизни, работоспособность, старение и другие демографические характеристики. Ожидаемая предельная (видовая) продолжительность жизни населения РФ с демографическими характеристиками, относящимися к 2019 г., для мужчин стремится к 79 годам, для женщин к 122 годам. Для текущих демографических характеристик скорость старения населения от времени жизни для различных суммарных индексов человеческого развития имеет, по крайней мере, один максимум. Показана возможность численного расчёта продолжительности жизни в зависимости от изменения среднего веса мужчин и женщин. Показана возможность управления биологическим возрастом человека в зависимости от его суммарного индекса человеческого развития. Программно-аппаратный комплекс может быть полезен для общественных и государственных организаций, статистических управлений, медицинских организациях различных профилей, страховых компаний, компаний по подбору кадров, пенсионных фондов, венчурных финансовых фондов, частных финансовых фондов, банков и финансовых организаций.

Усилия медицины постепенно смещаются от борьбы с конкретным заболеванием к обеспечению индивидуального благополучия пациентов с одновременным ростом информационной емкости медицины. Информационно-коммуникационные технологии рассматриваются как ключевой фактор любой стратегии повышения качества и экономической эффективности медицинской помощи. Развитие систем электронных медицинских карт, интеллектуального здравоохранения, мобильной медицины, искусственного интеллекта открыли новые возможности для сотрудничества и взаимодействия между поставщиками медицинских услуг и пациентами в рамках цифровой экосистемы медицинской помощи, стимулируя технологические инновации. Медицинская экосистема призвана реализовать системный подход к обработке клинических данных, как основы повышения эффективности медицинской помощи за счет цифровой трансформации сквозных медицинских технологических процессов. Она сфокусирована на интеграции работы разных поставщиков и потребителей медицинской помощи, обмене между ними данными и информацией для оказания комплексной медицинской помощи пациентам некоторого объединения МО. Медицинские экосистемы рассматриваются как системы, которые фокусируются на данных и генерировании новых знаний о здоровье сбережении, то есть как открытые и слабосвязанные системы, которые позволяют участникам использовать полученные знания по-своему, например, в отдельных экосистемах МО участников.

Цифровая трансформация здравоохранения происходит в фарватере цифровой экономики. Мы имеем дело с трансфером инновационных решений бизнес-экосистем в медицину, что предполагает необходимость учета особенностей предметной области. Ключевой технологией цифровой трансформации медицины вслед за многими отраслями экономики считается метод цифрового двойника, применение которого невозможно без использования и развития других экосистемных технологий: ЭМК, аналитики больших данных, ИИ, интернета вещей и блокчейна. Эффективная и всеобъемлющая реализация концепции цифровых двойников для такой предметной области, как медицина, возможна, если решена проблема объединения по- ставщиков и потребителей медицинской помощи в цифровую медицинскую экосистему, способную предоставить целостные и однородные первичные данные.

Реализация концепции совместного управления здоровьем пациента в рамках цифровых экосистем медицинской помощи сталкивается с препятствиями, в первую очередь, из-за сложных проблем, связанных с интероперабельностью, конфиденциальностью, безопасностью и эффективным управлением данными. Решение возможных проблем находится в обеспечении приоритета научных исследований для усиления объективизации выбора экосистемных технологий и определения этапности в достижении поставленных целей. Развитие экосистемы необходимо рассматривать в виде строительных блоков, которые со временем накладываются один на другой. Первые, нижние блоки призваны расширить возможности имеющихся технологий, а более поздние потребуют специальных исследований в области информационных технологий в широком смысле, а также медицинской информатики, в частности. Необходимы и упреждающие изменения в регулировании отрасли с учетом вызовов цифровой экономики и динамики изменений в социальной сфере.

Цифровые двойники представляют собой перспективный инструмент для оптимизации производственных процессов, в том числе в хлебопекарной промышленности. Целью данного исследования является разработка и апробация методики создания цифровых двойников хлебопекарных линий для повышения эффективности их функционирования. В работе использован комплекс методов математического моделирования, компьютерного симулирования и машинного обучения. На основе детального анализа технологических процессов и оборудования хлебозавода «ТОНОЯН» построены динамические модели ключевых производственных участков. Проведена серия экспериментов по оптимизации параметров работы жиловочного и тестоприготовительного отделений. Внедрение цифровых двойников на предприятии позволило: 1) снизить расход муки на 2,5% при сохранении качества готовой продукции; 2) повысить производительность линий на 5,7% за счет минимизации простоев; 3) сократить удельное энергопотребление на 4,1%. Предложенный подход может быть масштабирован на хлебопекарные производства различного типа. Для достижения максимального эффекта требуется адаптация моделей к специфике конкретных предприятий и активное вовлечение персонала в процесс цифровой трансформации.

В условиях демографических вызовов (депопуляции, старения населения, снижения рождаемости, сокращения вклада миграции в компенсацию естественной убыли населения) и необходимости достижения стратегических национальных приоритетов в демографической сфере особую актуальность приобретают исследования, направленные на создание реалистичных моделей общества для прогнозирования сценариев демографического развития и апробации различных вариантов управляющих воздействий на него. Такую возможность предоставляют цифровые демографические двойники - агент-ориентированные модели, в основу которых заложена имитация индивидуального поведения отдельных агентов - членов общества. Такие модели выступают платформой для проведения экспериментов в сфере управления демографическими процессами, а следовательно, служат инструментом поддержки принятия управленческих решений. Цель работы заключалась в обосновании концепции и программной реализации агент-ориентированной модели, имитирующей демографическое развитие региона (Вологодской области), предназначенной для апробации управленческого воздействия на него. Рассмотрены примеры зарубежных и отечественных агент-ориентированных моделей. Несмотря на имеющиеся разработки не теряет актуальности построение цифровых демографических двойников для отдельных субъектов РФ, особенно для регионов демографического неблагополучия. Представлена концепция агент-ориентированной модели «Цифровой демографический двойник Вологодской области»: рассмотрены ее структурные блоки (имитация воспроизводства населения и миграционного поведения, имитация внешних воздействий -иммиграции), типы агентов (агенты-люди и агенты-территории) и их свойства, характеристики внешней среды, перечислены основные допущения и ограничения модели, методы имитации демографических процессов, отдельное внимание уделено схеме поведения агента-человека. Описана конструкция модели, раскрыты основные параметры ее программной реализации. Преимущества модели заключаются в учете при имитации поведения агентов-людей их демографических состояний и переходов между ними; использовании данных социологических мониторинговых опросов; применении для моделирования новой программной среды GamaPlatform; учете территориального фактора при моделировании и возможности детализации модели на разных уровнях.