Файл: Разработка профиля цифрового двойника для студентов направления прикладная информатика.docx

Важно отметить, что комбинация Цифрового двойника и Интернета вещей позволяет организации получить представление о том, как система/продукт используется клиентами. Такое понимание позволит клиентам оптимизировать график технического обслуживания и применение ресурсов, заблаговременно прогнозировать возможные сбои продукта и избегать/сокращать простои системы. В конечном счете, Цифровой двойник — это основное средство, позволяющее с течением времени улучшать обслуживание системы, опираясь на опыт ее эксплуатации и историю обслуживания.

Возможно, самые большие потенциальные преимущества Интернета вещей лежат в сфере услуг. Например, служба, которая непрерывно получает данные о рабочем состоянии системы, может быть эффективной в обеспечении экономии затрат и высокой отказоустойчивости. Аналогично можно, например, использовать прогнозную аналитику для предварительного подбора и быстрой доставки требуемой детали обслуживающей бригаде.

2.2 Перспективы развития цифрового двойника
В будущем можно ожидать, что технология Цифровых двойников станет центральной как в предварительном проектировании (например, при разработке концепции системы и для верификации модели) и при испытаниях (например, для валидации системы с помощью модели), так и в обслуживании системы (например, обслуживании по состоянию) и интеллектуальном производстве. Кроме того, в ближайшем будущем ожидается, что с целью осуществления более эффективного предиктивного обслуживания и проектирования технология Цифровых двойников будет интегрироваться с процессами производства и технического обслуживания.
Например, Цифровые двойники помогут организациям перейти от планового обслуживания к обслуживанию по техническому состоянию, что существенно сократит затраты на обслуживание системы и повысит ее отказоустойчивость.
2.3 РЕАЛИЗАЦИЯ «ЦИФРОВЫХ ДВОЙНИКОВ» В СИСТЕМЕ ВЫСШЕГО ОБРАЗОВАНИЯ

Рассматривается реализация «цифровых двойников» в системе высшего образования Цифровой двойник (далее – ЦД) можно определить, как компьютерный прообраз какого-либо объекта реального мира. В качестве такого объекта может выступать, например, все промышленное предприятие с его производственными линиями, конкретный экземпляр изделия или отдельный технологический процесс. Чем точнее цифровой двойник описывается в компьютерной среде, тем больше он соответствует своему реальному прототипу. Среди наиболее актуальных, интригующих и крупномасштабных по последствиям изменений в образовательной реальности РФ первой четверти XXI в., на первый план выходит рождение её новой модификации – сетевой образовательной реальности. Речь идёт о наступлении эпохи тотальной сетевизации, цифровизации и интеграции трёх взаимосвязанных и взаимозависимых миров:

---

1) мира реальных объектов, процессов и взаимодействий;

2) мира социальных отношений, смыслов и людей и, наконец;

3) мира виртуально-цифровых данных, технологий и контента. Важнейшим содержанием образовательной реальности в ближайшем будущем станет постановка и решение обществом и образованием задач по синхронизации и цифровой репликации данных обо всех объектах, а также о связях, свойствах, отношениях и закономерностях виртуального, реального и социального миров. Это в полной мере отвечает задачам социального и технологического развития в процессе перехода общества и образования на качественно иной уровень – интеграционный, глобальный и трансграничный. В виртуальном мире создаётся цифровая копия реальных объектов, систем функций, которая точно повторяет все, что происходит с её физическим клоном. В результате накапливается максимально полная информация обо всех процессах, которые происходят с оборудованием, «умными» продуктами, производством в целом и так далее. В настоящей статье фактически ставится следующая проблема: существует ли у чрезвычайно интересной, плодотворной и перспективной технологии ЦД какая-либо реальная перспектива и продуктивное будущее в системе высшего образования? И если в инженерной сфере ключевой остаётся проблема уяснения взаимосвязи между физическим объектом, продуктом, технологией и лежащей в их основе информацией с целью оптимизации контроля качества, технологических и управленческих решений, то в сфере образования ключевым является вопрос о том, как изменится облик высшего образования в эпоху глобальной сетевизации и цифровизации всей системы высшего образования – ведущего социального института современного общества. Наша гипотеза базируется на том, что именно образование в условиях новой сетевой образовательной реальности способно стать связующим звеном между стремительно развивающимся на наших глазах миром виртуальных.

Современное образование – это адаптирующая и социотехническая система, состоящая из научно-образовательных и производственнотехнологических учреждений и фирм, а также их вероятных цифровых двойников/прототипов, способных функционировать в ситуации информационной и организационной неопределённости и призванных обеспечивать непрерывное производство, передачу, потребление и интеграцию реальных и виртуальных научно-образовательных и производственных товаров и услуг, а также изготовление разнообразного по содержанию и широкого по смыслу цифрового контента. Возможность и необходимость анализа под таким углом зрения образовательных учреждений уже нашли своё

---

решение в реальной практике, а предлагаемый подход доказал свой потенциал в социально-гуманитарных исследованиях. В последнее время педагоги стали активно и целеустремлённо внедрять в учебный процесс специализированные обучающие программы, которые позволяли учащимся (школьникам и студентам) благодаря персональным компьютерам и сети Интернет объединяться в виртуализированном учебном процессе в границах пока ещё локального сетевого пространства отдельных учебных учреждений. Условно с 2010-х гг. и по настоящее время наступает этап значительных изменений в образовании, который характеризуется повсеместным переходом к глобальным образовательным сетям на базе Интернета.2 Использование в учебном процессе массовых открытых курсов по различным дисциплинарным областям чем дальше, тем больше становится образовательной повседневностью. Дистанционное обучение (при всей своей дискуссионности и неоднозначности восприятия в преподавательском сообществе) получило широкое распространение в условиях карантинных 2 Фещенко А.В. Социальные сети в образовании: анализ опыта и перспективы развития // Гуманитарная информатика: cб. статей / Под ред. Г.В. Можаевой. Томск: Изд-во Томского ун-та, 2012. мероприятий 2020 г., фактически позволив вузам и школам сохранить учебный процесс. В образовательную реальность уверенно входят достижения искусственного интеллекта. Не остаются в стороне и другие технологии, например, технологии виртуальной и дополненной реальности и т.д. 3 Все вышеперечисленные цифровые достижения фактически заложили фундамент для начала процесса массового применения цифровых технологий, включая технологию ЦД, в современной образовательной реальности. И здесь возникает закономерный вопрос: с какой целью и какие конкретно виды ЦД могут применяться и возникать в системе высшего образования? Особую сложность и важность представляет собой то обстоятельство, что ЦД в образовании должны и будут создаваться отнюдь не как простые копии цифровых двойников в промышленности (технических продуктов, устройств и т.д.), а как «цифровые реплики» весьма специфических для оцифровки социальных объектов, наделённых, с одной стороны, той самой технической и административной стабильностью конструкции, а с другой – всем тем, что принято обозначать понятием «человеческий фактор».4 Представляется, что важнейшими перспективными задачами по созданию ЦД в образовании будут формирование/конструирование «цифровых реплик» таких образовательных объектов и систем, как обучающиеся/преподаватель, структурное подразделение/образовательное учреждение, различные виды деятельности в структуре научнообразовательных учреждений и т.п. Проанализируем необходимые и достаточные условия, без которых ЦД в образовании не смогут быть созданы в принципе. Методология конструирования образовательной реальности посредством технологии ЦД должна учитывать не только технологические аспекты реализации, но и 3 Искусственный интеллект в образовании: семь вариантов применения // Акселератор онлайн-школ. 2019. URL: https://the-accel.ru/iskusstvennyiy-intellekt-v-obrazo-vanii-sem-variantov-primeneniya 4 Уваров А.Ю. Технологии виртуальной реальности в образовании // Наука и школа. 2018. специфику социального объекта, для которого создаётся виртуальный прототип. Итак, цифровой двойник объекта в этой сфере может быть создан при условии, если: 1) построена математическая модель объекта/явления, для которого создаётся цифровой двойник (все процессы должны быть описаны на математическом языке); 2) разработан/определён необходимый технический инструментарий для сбора, обработки и хранения, снимаемых с социального объекта данных (у создателей должно быть специализированое программное обеспечение); 3) осуществлён режим реального масштаба времени (информация собирается, корректируется и передаётся в виртуальный двойник в режиме реального времени); 4) реализован режим корректировки цифрового двойника (созданная цифровая модель может быть доработана и использована для реализации обратной связи с реальным социальным объектом); 5) сформирована теоретико-методологическая база исследования внедрения цифровых технологий в образовательные реалии, их анализа и оценки. Теперь мы готовы зафиксировать необходимые этапы создания ЦД в системе высшего образования. Подготовительный этап:

---

1) определить объект/процесс, для которого проектируется цифровой двойник; 2) выявить все его характеристики (внутренние и внешние); 3) составить электронный паспорт – оцифровать все необходимые для его создания документы, техническое задание, включающее чертежи, математические модели и т.п. Этап сбора данных: 1) определить типы и объёмы данных, которые будут сниматься с объекта; 2) определить способы сбора, обработки и хранения данных (считывание информации с датчиков-видеокамер для фиксации движения зрачков при считывании учебной или иной информации, датчиков температуры помещения, скорости набора текста на клавиатуре и т.п.); 3) определить дизайн цифровой модели. Этап разработки: создать цифровой двойник – разработать программную систему с учётом всех выделенных характеристик объекта. Этап внедрения, верификации и корректировки: 1) созданный цифровой двойник запускается в эксплуатацию (анализирует и обрабатывает полученную информацию, сравнивает с шаблонными данными, выявляет проблемы и расхождения, и на основе искусственного интеллекта принимает решение о её решении); 2) ЦД формирует отчёт для разработчиков в заданном формате о работе реального объекта, чьим двойником он является. Итак, мы предприняли попытку фиксации условий и этапов конструирования технологии ЦД в первом приближении. Вместе с тем без внимания пока остался центральный вопрос о принципиальной необходимости и целесообразности внедрения данной технологии в образование. Иначе говоря, какие возможности и новые горизонты открывает реализация концепции ЦД в системе высшего образования? Во-первых, это сфера управления и принятия управленческих решений в образовании. Стержневым преимуществом применения ЦД в управлении образованием станет повышение качества управления как отдельными подразделениями, бизнес-процессами, так и учреждением в целом. Технология ЦД фактически позволяет минимизировать необходимость идти по тернистой дороге проб и ошибок. Использование ЦД для решения управленческих задач позволяет эксплицировать внутренние процессы в образовании, т.е. сделать их более или менее понятными, и верифицировать последствия от тех или иных административных решений и распоряжений. Во-вторых, если взглянуть на социальные образовательные объекты в целом, то все они в информационном смысле представляют собой «чёрный ящик». Нередки ситуации, при которых даже непосредственный руководитель не вполне представляет себе реальное положение дел в собственном образовательном учреждении/структуре. На вход им подаются какие-то управленческие решения и/или распоряжения, на выходе получается не всегда ожидаемый результат, поскольку то, что происходит внутри этого «чёрного ящика», остаётся загадкой. Во избежание подобной ситуации для разработчиков в заданном формате столь необходимо создание математических моделей реальных процессов в образовании. Следовательно, использование технологии ЦД на деле приведёт к тому, что этот «чёрный ящик» станет более-менее «прозрачен» для тех, кто собирается каким-то образом с ним взаимодействовать. И, наконец, в-третьих, ещё один немаловажный аспект. Действительные процессы, происходящие в образовательных практиках, чаще всего стохастичны и интуитивны. Это определяется прежде всего самой природой образования как социальной системы. Но

---

если возникнет технология, способная математическим языком описать процессы, происходящие в образовании, то появится и реальная возможность для их оптимизации. Как следствие, мы получаем возможность не только наблюдать, но и управлять, оценивать и прогнозировать будущее с помощью анализа циркулирующих в информационном контуре больших данных. Бесспорно, если мы более чётко и ясно понимаем внутренние процессы, то можем чётче задавать алгоритмы поиска тех или иных управленческо-административных решений. Иными словами, благодаря технологии ЦД повысится эффективность обратной информационной связи и качество управления и администрирования.

1. Сетевая образовательная реальность, будучи производной от целого ряда технологических прорывов (ИИ, ЦД, технологии больших данных, виртуальной реальности и т.д.), бросает системе высшего образования реальный интеллектуальный и технологический вызов: найти способы, приёмы и стратегии имплементации новейших цифровых технологий в теорию и практику столь ригидной структуры, каковой выказывает себя отечественная система высшего образования. 2. Помимо адаптации системы образования к технологическим вызовам сетевой образовательной реальности с повестки дня не снимается задача анализа и оценки тех рисков, а также возможных положительных и отрицательных социальных эффектов, с которыми может столкнуться образование на этом непростом пути не имеет права в условиях технологической цифровой революции занимать выжидательную позицию, а тем более игнорировать острейшую потребность перестройки системы образования под технологические и социальные нужды и потребности общества, государства и бизнеса. 3. Перед современной системой образования стоит задача определиться с тем, каким должен быть молодой бакалавр, магистр, специалист, способный отвечать цифровым запросам с её философией отказа от границ различных бизнесов и индустрий, фетишизацией и монетизацией концепции и технологии больших данных, господством клиентоориентированного подхода в экономике, бизнесе и социальной сфере, автоматизацией рутинных процессов, массовым применением технологий Интернета вещей, облачных хранилищ данных, искусственного интеллекта и открытой архитектуры ускорения инноваций. Кроме того, появляется острейшая потребность в полном пересмотре собственной административной структуры, принципов работы, управления и коммуникации в системе высшего образования. Технология ЦД должна стать предметом исследования в трёх её ипостасях: концепция ЦД как стратегия перехода от локальной образовательной реальности к её сетевой форме; теория ЦД как современная методология модернизации и перестройки всей структуры управления, администрирования и коммуникации в системе отечественного образования; и, наконец, практика ЦД как способ конструирования современных моделей управления, структурирования, репликации и визуализации новейших методических и цифровых решений в ходе совершенствования всего процесса адаптации и ресоциализации в ходе обучения и воспитания человеческих поколений в новейшую эпоху глобальной цифровизации и непрерывного образования.

---