Сотрудники Центра НТИ приняли участие в SPBPU IDE-2022
Ежегодная Международная научная конференция по инновациям в цифровой экономике SPBPU IDE-2022 состоялась 27-28 октября в СПбПУ. В ней приняли участие сотрудники Лабораторий «Цифровое моделирование индустриальных систем» и «Промышленные системы потоковой обработки данных» Центра НТИ СПбПУ
По традиции мероприятие организовано Высшей инженерно-экономической школой ИПМЭиТ, и уже четвертый год с успехом собирает как опытных ученых и преподавателей, так и молодых исследователей и студентов. Участие в конференции приняла делегация Российско-Таджикского (Славянского) университета. Среди участников мероприятия в этом году были коллеги из Китая, Индонезии, Италии, Таджикистана, Белоруссии, Болгарии и России. Россию представляли ученые-экономисты из Нижнего Новгорода, Тамбова, Санкт-Петербурга и Москвы, Казани, Волгограда, Улан-Удэ и др.
В рамках первого дня IDE-2022 состоялся круглый стол «Лучшие практики цифрового моделирования и системного проектирования в сложных технических и социально-экономических системах», на котором с докладами выступали очные участники и коллеги, присоединившиеся дистанционно.
Второй день конференции прошел в виде постерной сессии — участники представили свои исследования в виде наглядных презентаций. С четырьмя докладами в сессии приняли участие сотрудники лабораторий «Цифровое моделирование индустриальных систем» (ЦМИС) и «Промышленные системы потоковой обработки данных» (ПСПОД) Центра НТИ СПбПУ.
Сотрудники Лаборатории ЦМИС Валерия Ракова, Алексей Гинцяк, Жанна Бурлуцкая и Дарья Зубкова представили проект по автоматизированной калибровке моделей социотехнических систем на примере моделей распространения инфекции (Automatic calibration of sociotechnical systems simulation models on the example of the infection spread model). Прогнозирование распространения инфекционных заболеваний является актуальной задачей, поскольку позволяет оценить ситуацию и принять обоснованные решения по введению мер по сдерживанию заболевания. Однако прогнозные модели нуждаются в постоянной корректировке и валидации полученных данных согласно актуальным данным о динамике распространения инфекции. Целью исследования, представленного в докладе, являлся подбор и интеграция метода калибровки для эпидемиологической SEIR модели типа Кермака-Маккендрика с дополнительными факторами. В ходе работы был сделан обзор и анализ алгоритмов калибровки требуемых параметров эпидемиологической модели, а также проведены численные эксперименты по сравнению точности результатов. Сотрудники Лаборатории ЦМИС, принимавшие участие в исследовании, выбрали в качестве метода калибровки метод наименьших квадратов, поскольку он позволяет учитывать граничные значения и осуществлять поиск локального минимума, затрачивая в сравнении с другими алгоритмами наименьшее количество времени. Автоматическая калибровка параметров модели позволяет получать актуальные прогнозы при минимальных затратах временных ресурсах о распространении инфекционных заболеваний в соответствии с изменением характеристик заболевания и различными карантинными мерами. Разработанное решение может быть адаптировано для других моделей распространения инфекций.
Младший научный сотрудник Лаборатории ЦМИС Дарья Зубкова совместно с заведующим Лабораторией ЦМИС Алексеем Гинцяком представили результаты проекта по разработке модели взаимодействия команды SCRUM-проекта в рамках теории игр для обеспечения качества продукта (Game theory model of Scrum project team interaction for product quality assurance). Стратегические решения в рамках реализации проекта определяют его итоговую эффективность. Однако, принятие стратегических решений сопряжено с дополнительными трудностями, поскольку зависит от нескольких заинтересованных сторон, преследующих свой индивидуальный интерес. Исследование Дарьи и Алексея посвящено разработке агентной модели взаимодействия заинтересованных сторон внутри проектной команды Scrum-проекта с использованием инструментов теории игр. В ходе исследования рассматриваются инструменты теории игр для описания различных моделей взаимодействия и особенностей управления конфликтными ситуациями. Также приводится анализ заинтересованных сторон проекта и их индивидуальных целей для определения целевой функции, как основы будущих стратегий поведения. Результатом работы является модель взаимодействия заинтересованных сторон в рамках реализации некоторого проекта на стадии разработки инкремента. Основой модели является последовательная игра с неполной информацией, которая переходит из последовательного взаимодействия в одновременное. Вариативная модель получена на основе абстрактного проекта, выполняемого по методологии Scrum, поэтому является универсальной и может быть адаптирована под разные отрасли. Полученное результаты будут доработаны с учетом добавления внутренних и внешних стейкхолдеров на всех этапах жизненного цикла проекта. Для моделирования последовательности этапов и различных событий, возникающих в ходе разработки проекта и оказывающих непосредственное влияние на него, модель будет расширена за счет интеграции с моделью жизненного цикла проекта. Доклад был сделан в рамках проекта «Развитие методологии и инструментальной базы автоматизированной калибровки имитационных моделей социально-экономических систем» в рамках стратегического проекта «Технополис «Политех» программы «Приоритет 2030».
Заведующий Лабораторией ЦМИС Алексей Гинцяк также представил исследование онтологической модели социотехнической системы как объекта имитационного моделирования в парадигме теории игр (Ontology—based game theory application for decision support in sociotechnical systems) в соавторстве с сотрудниками Лаборатории ЦМИС — Жанной Бурлуцкой, Дарьей Зубковой, Дарьей Федяевской и научным сотрудником Лаборатории ПСПОД Михаилом Успенским. Представленный в презентации проект был посвящен разработке инвариантной онтологии стратегического взаимодействия в социотехнической системе с использованием инструментов теории игр. В ходе работы онтологии рассматриваются в качестве инструмента моделирования социотехнических систем, в том числе инструментов интеграции социальных и технических процессов. Потребность в данных инструментах обусловлена необходимостью в интеграции человека в техническую систему как равнозначного и равноправного элемента, оказывающего не только внешнее, но и внутреннее влияние на систему. Подобные социотехнические модели уже используются для описания информационной структуры предприятий, однако они лишены описания принятия решений между элементами системы в рамках стратегического взаимодействия. В рамках решения данной проблемы разрабатывается онтологическая модель социотехнической системы, описывающая взаимодействие как социальных, так и технических элементов путем игрового взаимодействия друг с другом. Каждый из участников взаимодействия описывается на языке теории игр с выделения возможных стратегий и соответствующего выигрыша. Через интерактивные сущности модели теории игр происходит игровое взаимодействие между участника и выбор соответствующих стратегий поведения. Модель представляет из себя гибкий масштабируемый инструмент для построения имитационных моделей социотехнических систем. Полученные результаты будут апробированы при построении реальных социотехнических систем и доработаны согласно полученным результатам.
Кроме того, руководитель Центра НТИ СПбПУ Алексей Боровков и заведующий Лабораторией ПСПОД Центра НТИ СПбПУ Марина Болсуновская совместно с Алексеем Гинцяком, Валерией Раковой, Мариной Ефремовой и Русланом Акбаровым продемонстрировали результаты исследования «Моделирование COVID-19 с учетом риска повторной заболеваемости и вакцинации» (COVID-19 spread modeling considering vaccination and re—morbidity). Для эффективного противодействия распространению COVID-19 требуется использование научно-обоснованных методов принятия решений в этой области. Характеристики заболевания и используемые способы борьбы с ним постоянно меняются и развиваются, поэтому требуется актуализация существующих методов прогнозирования распространения COVID-19 с учётом новых тенденций. Данная статья посвящена разработке новой модели SVEIRS из класса моделей SEIR, учитывающей процесс вакцинации и возможность повторной заболеваемости индивидов. Данные улучшения позволяют повысить точность прогнозирования распространения заболевания за счёт более явного соответствия реальности. Разработанная модель SVEIRS апробирована при прогнозировании распространения COVID-19 в Москве в июле-сентябре 2022 года в сравнении с референтной моделью SEVIS, где показала более высокую точность прогнозирования. На базе разработанной модели возможно прогнозирование распространения COVID-19 в различных регионах с целью формирования оптимальной стратегии вакцинации населения.
