Введение
Концептуальная основа цифрового двойника была представлена М. Гривсом в 2002 г. в рамках системы управления жизненным циклом продукта как «Виртуальное цифровое выражение, эквивалентное физическому продукту» [1]. Изначально эта концепция получила название «Модель зеркального пространства», а затем было введено понятие «Цифровой двойник» (Digital Twin) [2]. В рамках Индустрии 4.0 понятие «Цифровой двойник» получило дальнейшее развитие и было определено как технология, которая позволяет создать цифровую копию физического объекта с использованием данных и моделей в реальном времени [3].
В настоящее время цифровые двойники являются одной из самых перспективных и значимых технологий, способствующей значительному повышению эффективности, точности и гибкости управления объектами и процессами [4]. В стандарте РФ [5] приведено следующее определение цифрового двойника: «Цифровой двойник изделия: Система, состоящая из цифровой модели изделия и двусторонних информационных связей с изделием (при наличии изделия) и (или) его составными частями». Таким образом, цифровой двойник может представлять «цифровой прототип» физического объекта, создаваемый на этапе его проектирования, или «цифровой экземпляр», описывающий конкретный физический объект, с которым цифровой двойник связан двусторонними информационными связями в процессе инженерного анализа и управления объектом. Интенсивное развитие цифровых технологий, таких как искусственный интеллект и машинное обучение (AI – Artificial Intelligence и ML – Machine Learning), большие данные (Big Data), обработка естественных языков (NLP – Natural Language Рrocessing), компьютерное зрение (CV – Computer Vision), виртуальная и дополненная реальность (VR – Virtual Rality и AR – Augmented Reality), неизбежно привело к росту числа научных исследований, проводимых российскими учеными в области создания и применения цифровых двойников [6–8]. Не ослабевает интерес к цифровым двойникам, применяемым в промышленности, и среди зарубежных ученых [9–11]. Наряду с этим возникла и начала интенсивно развиваться относительно новая область исследования – «цифровой двойник человека» (HDT – Human Digital Twin) [12].
Цель исследования – анализ состояния проблемы и разработка концептуальной структурно-функциональной модели управления цифровым двойником в организационных системах как основы для дальнейшего системного моделирования и последующего проектирования математической модели, а также разработки алгоритмов и программного обеспечения цифрового двойника человека.
Материалы и методы исследования
Данное исследование в области применения цифровых двойников человека в организационных системах проведено на основе системного анализа теоретических источников, сайтов и научно-технических новостей, посвященных развитию цифровых технологий компьютерного моделирования сложных технических и биологических объектов в системах управления и поддержки принятия решений.
Результаты исследования и их обсуждение
В научной литературе приводятся два основных термина, определяющих построение цифровых двойников человека:
‒ цифровой двойник человека – виртуальная копия физического человека в цифровом мире [13];
‒ цифровая личность – контур следов деятельности субъекта, которые он оставляет в электронном пространстве в виде цифрового профиля, позволяющего определить характер личности, ее окружение и потребности [14].
Таким образом, несмотря на схожесть понятий «цифровой двойник человека» и «цифровая личность», между ними имеются различия.
Цифровой двойник – это специально спроектированная виртуальная модель человека, созданная на основе его реальных (объективно существующих) физиологических и биологических данных, включающих комплекс характеристик, моделирующих физические параметры, поведенческие аспекты и биометрические данные.
Цифровая личность (цифровой портрет личности) – это образ, который создается о человеке в виртуальном пространстве в виде активного и пассивного цифровых следов, формируемых из множества факторов, включая профили в социальных сетях, онлайн-активность, оставленные комментарии, отзывы, фотографии, видео и другую информацию. Это не просто виртуальная модель, как отражение реального человека. Это самостоятельный конструкт, который может существенно отличаться от реальной личности вследствие как преднамеренного, так и непреднамеренного искажения данных о человеке в процессе формирования цифровой модели.
Таблица 1
Цифровой двойник человека и цифровая личность
|
Цифровой двойник человека |
Цифровая личность |
|
Специально спроектированная виртуальная модель человека, созданная на основе объективно собираемых данных: – физиологические характеристики: пол, возраст, рост, вес, состав тела… – биометрические данные: отпечатки пальцев, голос, трехмерный снимок лица, сетчатка глаза, ритм речи, динамика письма, произношение слов, артериальное давление, пульс, температура тела, сердечный ритм… – психофизиологические: сила, характер, выносливость, гибкость, интеллект, темперамент, привычки, реакция на нагрузки, стрессоустойчивость… – состояние здоровья: результаты анализов, медицинские записи, данные из электронных медицинских карт… – активности: фитнес-трекер (ходьба, прыжки, бег), режим (питание, сон, работа, отдых), GPS-локация… – окружающая среда: давление, влажность, температура, магнитные поля, шум, освещенность, уровень радиации… |
Образ человека, создаваемый в виртуальном пространстве на основе активного1 и пассивного2 цифровых следов: – 1персональные данные в различных информационных системах: Ф.И.О., паспорт, водительское удостоверение, полис (ОМС, ДМС), СНИЛС, ИНН, свидетельства (о рождении, о заключении брака), аттестаты и дипломы (об образовании, повышении квалификации, переподготовки), фото и видео-, аудиозаписи, голограммы… – 1аккаунты в социальных сетях, регистрация на веб-сайтах и форумах: имя, пароль, никнейм, электронная почта, аватар, статус, номер телефона… – 1сообщения и публикации в социальных сетях, на веб-сайтах и форумах, подписки на информационные рассылки … – 2активности в интернете: посещение сайтов, (геолокация, IP-адреса, просматриваемые страницы, скачиваемые файлы, время и продолжительность доступа), поисковые запросы, покупки, платежи… |
Источник: составлено авторами.
В процессе формирования цифровой личности ключевым элементом выступает самопрезентация. Формируя образ цифровой личности (определенный имидж), человек, как правило, сам выбирает, что и как показывать о себе в интернете, оставляя активный цифровой след. Виртуальный образ цифровой личности может быть адекватным отражением истинных характеристик личности человека, а может быть тщательно выстроенной иллюзией, созданной для определенной цели – привлечения внимания, достижения успеха в карьере, продвижения своих интересов и профессиональных навыков, установления социальных связей или же просто для самовыражения.
Основные различия между цифровым двойником человека и цифровой личностью представлены в табл. 1.
Таким образом, цифровой двойник человека фокусируется на моделировании и обработке специально собираемых и обрабатываемых данных о человеке (в том числе в режиме реального времени), в то время как цифровая личность охватывает широкий спектр аспектов, связанных с идентичностью и самовыражением, прежде всего в онлайн-пространстве. И в том и в другом случае о человеке собираются, хранятся, обрабатываются и передаются персональные данные.
Для построения концептуальной модели взаимодействия потребителя (клиента), как объекта управления организационной системы, с его цифровым воплощением (цифровым двойником) описанные выше понятия «Цифровой двойник человека» и «Цифровая личность» требуют обобщения. Для этого введем новый термин – «Цифровой двойник индивидуума». Этот термин объединяет идею точной цифровой репликации физической сущности человека (цифровой двойник человека) и концептуального представления его личности в цифровом формате (цифровая личность) и может включать как физическую, так и социально-психологическую составляющую, сохраняя ключевые характеристики оригинала (специально спроектированной виртуальной модели человека) и его образа, создаваемого в виртуальном пространстве. В настоящее время цифровой двойник индивидуума может найти применение в различных отраслях народного хозяйства (табл. 2).
Концептуальная модель взаимодействия организационной системы с цифровым двойником индивидуума Источник: составлено авторами
Таблица 2
Области применения цифрового двойника индивидуума
|
Область применения |
Функции (примеры) |
|
Медицина и охрана здоровья |
Отслеживание показателей здоровья, персонализированные рекомендации по здоровому образу жизни, моделирование заболеваний, прогнозирование реакций организма на лечение, создание персонализированных схем терапии [12] |
|
Образование |
Персонализация обучения, адаптация под индивидуальные потребности обучающегося, виртуальные ассистенты, оценка и прогнозирование уровня форсированности компетенций [15] |
|
Финансы |
Анализ рисков, оценка платежеспособности клиентов, персонализация финансовых предложений |
|
Мода и индустрия красоты |
Создание одежды и аксессуаров, идеально подходящих человеку, тестирование косметики и средств ухода |
|
Робототехника и автоматизация |
Создание роботов, способных эффективно взаимодействовать с людьми, понимая их потребности и эмоции [11] |
|
Маркетинг, реклама и торговля |
Персонализированные предложения товаров и услуг, основанных на анализе предпочтений пользователей |
|
Развлечения, киноиндустрия |
Создание реалистичных виртуальных персонажей (голограммы, дипфейки, голосовые двойники) и аватаров, обладающих уникальными характеристиками и способностями |
|
Промышленность и инжиниринг |
Моделирование человеческого организма в разных условиях производственного процесса, оптимизация работы человека в сложных ситуациях, прогнозирование проблем и аварий |
|
Спорт |
Анализ техники выполнения упражнений и оптимизация тренировок, прогнозирование результатов, выявление потенциальных угроз травмирования, восстановление после травм |
Источник: составлено авторами.
Для проектирования цифрового двойника индивидуума и последующего создания в рамках дальнейших исследований его системных моделей (математической, функциональной, информационной), а также алгоритмов и программного обеспечения функционирования цифрового двойника (не рассматривается в данной статье) была разработана концептуальная модель, представленная на рисунке. Она определяет общую структуру и схему взаимодействия цифрового двойника индивидуума (4) с организационной системой (3), в рамках которой реализуется процесс управления физической сущностью цифрового двойника (3) – объектом управления (клиенты и/или потребители). Система управления (9) реализуется на основе современных цифровых технологий обработки информации, предусматривает создание моделей объектов и процессов (12) и базируется на реализации компьютерных моделей и методов анализа, прогнозирования и оптимизации (13) в организационных системах. Процесс управления предусматривает формирование модели данных (6) путем сбора и обработки большого объема данных (10) о состоянии объекта управления (3) с формированием цифровой тени (8) и цифрового следа (11). Программно-аппаратная среда (2) строится на основе распределенной архитектуры, включающей серверы баз данных и приложений, и предусматривает разработку компонентов взаимодействия (5) с автоматизированными рабочими местами пользователей организационной системы (3). Для сбора данных о цифровой личности в концептуальной модели предусмотрено взаимодействие с внешними информационными системами и ресурсами (14), а также учет влияния на систему факторов окружающей среды (1).
Несмотря на очевидные преимущества использования цифровых двойников индивидуума в организационных системах, существуют вызовы и проблемы, которые неизбежно придется решать:
‒ правовое регулирование: необходимость защиты персональных данных, ответственность за их обработку; регулирование правоотношений, возникающих по поводу использования цифровых двойников;
‒ этичность использования: важность корректного и ответственного использования данных о человеке и личности и моделирования человеческого поведения.
Заключение
Цифровые двойники в организационных системах являются значимым инструментарием управления ключевыми бизнес-процессами и поддержки принятия решений при взаимодействии с потребителями и клиентами. Они позволяют с высокой степенью точности анализировать их состояние и прогнозировать потребности, оптимизируя бизнес-процесс. Предложенный авторами термин «Цифровой двойник индивидуума» объединяет уже сложившиеся в научной среде представления о цифровом двойнике человека и цифровой личности. Это позволит при проектировании цифрового двойника в максимальной степени учесть все необходимые параметры и функциональные особенности в зависимости от области его практического применения. В то же время разработчикам цифровых двойников неизбежно придется решать ряд этических и правовых проблем, возникающих в связи с их созданием и применением в организационных системах. Разработанная концептуальная структурно-функциональная модель управления цифровым двойником в организационных системах призвана стать основой для дальнейшего системного моделирования (разработки математической, функциональной и информационной моделей) и последующего проектирования, а также разработки алгоритмов и программного обеспечения цифрового двойника индивидуума. Результаты проводимых исследований позволят более эффективно использовать современные цифровые технологии при решении сложных практических задач управления и поддержки принятия решений в организационных системах.