Использование систем цифровых двойников при построении социо-кибер-физических систем

Александр Иванович Водяхо; Наталия Александровна Жукова; Варвара Яновна Ананьева

doi:10.21638/spbu10.2024.403

Авторы

Александр Иванович Водяхо Санкт-Петербургский государственный электротехнический университет «ЛЭТИ» им. В. И. Ульянова (Ленина), Российская Федерация, 197022, Санкт-Петербург, ул. Профессора Попова, 5 https://orcid.org/0000-0002-0933-0933
Наталия Александровна Жукова Санкт-Петербургский Федеральный исследовательский центр РАН, Российская Федерация, 199178, Санкт-Петербург, 14-я линия В.О., 39 https://orcid.org/0000-0001-5877-4461
Варвара Яновна Ананьева Санкт-Петербургский государственный электротехнический университет «ЛЭТИ» им. В. И. Ульянова (Ленина), Российская Федерация, 197022, Санкт-Петербург, ул. Профессора Попова, 5 https://orcid.org/0009-0000-2074-5438

DOI:

https://doi.org/10.21638/spbu10.2024.403

Аннотация

Современный этап развития техники и технологии позволяет создавать антропогенные системы, отличающиеся принципиально новым уровнем сложности по сравнению с существующими системами. Новые системы в большинстве своем являются многоуровневыми гетерогенными распределенными системами, в состав которых входят антропогенные физические сущности, виртуальные сущности, природные объекты, живые существа, люди и их коллективы. Подобные системы можно определить как социокибер-физические. Анализируется современное состояние техники построения социокибер-физических систем. Рассматривается один из возможных подходов к разработке таких систем, основанный на применении систем цифровых двойников времени выполнения. Предлагается эталонная архитектура цифрового двойника времени выполнения, созданная не на монолитной модели, а на системе моделей. Описываются типовые модели, которые могут использоваться при создании социо-кибер-физических систем. Изучается одна из ключевых проблем, встающих перед разработчиками социо-киберфизических систем, — проблема построения модели человека.

Ключевые слова:

социо-кибер-физические системы, цифровые двойники, система цифровых двойников, цифровой двойник человека

Скачивания

Данные скачивания пока недоступны.

Библиографические ссылки

Литература

Van der Valk H., Möller F., Arbter M., Henning J. L., Otto B. A taxonomy of digital twins // Americas Conference on Information Systems. 2020. P. 1–10.

Ricci A., Croatti A., Mariani S., Montagna S., Picone M. Web of digital twins // ACM Transactions on Internet Technology. 2022. Vol. 22. N 4. P. 1–30. https://doi.org/10.1145/3507909

Zhihan Lv., Fersman E. Digital twins: Basics and applications. Cham: Springer International Publ., 2022. 99 p. https://doi.org/10.1007/978-3-031-11401-4

Auer M. E., Ram B. K. Cyber-physical systems and digital twins. Cham: Springer Nature Switzerland AG, 2020. 862 p. https://doi.org/10.1007/978-3-030-23162-0

Vohra M. Digital twin technology: Fundamentals and applications. New York: John Wiley & Sons, 2023. 272 p.

Thelen A., Zhang X., Fink O., Lu Y., Ghosh S., Youn B. D., Hu Z. A comprehensive review of digital twin. Pt 1: Modeling and twinning enabling technologies // Structural and Multidisciplinary Optimization. 2022. Vol. 65. N 12. P. 1–75.

Gräbler I., Maier G. W., Steffen E., Roesmann D. The digital twin of humans. Cham: Springer International Publ., 2023. Vol. 10. 978 p.

Jamshidi M. System of systems engineering. New York: John Wiley & Sons, Inc., 2009. 593 p.

Охтилев М. Ю., Соколов Б. В., Юсупов Р. М. Интеллектуальные технологии мониторинга и управления структурной динамикой сложных технических объектов. М.: Наука, 2006. 410 с.

Bass L., Weber I., Zhu L. DevOps: A software architect's perspective. Reading: Addison-Wesley Professional, 2015. 352 p.

Торгашев В. А. Динамические автоматные сети // Информатика и автоматизация. 2013. Т. 4. № 27. С. 23–34.

Bloomberg J. The agile architecture revolution: how cloud computing, rest-based SOA, and mobile computing are changing enterprise IT. New York: John Wiley & Sons, 2013. 304 p.

HLA Working Group. IEEE 1516-2010 — IEEE Standard for Modeling and Simulation (M&S) High Level Architecture (HLA) — Framework and Rules. New York, USA: IEEE Computer Society, 2010. 38 p.

Mendling J., Reijers H. A., La Rosa M., Dumas M. Fundamentals of business process management. Berlin: GI-Jahrestagung, 2013. 157 p.

Hewitt C. Actor model of computation: Scalable robust information systems. 2010. URL: https://arxiv.org/pdf/1008.1459 (дата обращения: 1 августа 2024 г.).

References

Van der Valk H., Möller F., Arbter M., Henning J. L., Otto B. A taxonomy of digital twins. Americas Conference on Information Systems, 2020, pp. 1–10.

Ricci A., Croatti A., Mariani S., Montagna S., Picone M. Web of digital twins. ACM Transactions on Internet Technology, 2022, vol. 22, no. 4, pp. 1–30. https://doi.org/10.1145/3507909

Zhihan Lv., Fersman E. Digital twins: Basics and applications. Cham, Springer International Publ., 2022, 99 p. https://doi.org/10.1007/978-3-031-11401-4

Auer M. E., Ram B. K. Cyber-physical systems and digital twins. Cham, Springer Nature Switzerland AG Publ., 2020, 862 p. https://doi.org/10.1007/978-3-030-23162-0

Vohra M. Digital twin technology: Fundamentals and applications. New York, John Wiley & Sons Publ., 2023, 272 p.

Thelen A., Zhang X., Fink O., Lu Y., Ghosh S., Youn B. D., Hu Z. A comprehensive review of digital twin. Pt 1: Modeling and twinning enabling technologies. Structural and Multidisciplinary Optimization, 2022, vol. 65, no. 12, p. 1–75.

Gräbler I., Maier G. W., Steffen E., Roesmann D. The digital twin of humans. Cham, Springer International Publ., 2023, vol. 10, 978 p.

Jamshidi M. System of systems engineering. New York, John Wiley & Sons Publ., 2009, 593 p.

Okhtilev M. Yu., Sokolov B. V., Yusupov R. M. Intellektual'nyye tekhnologii monitoringa i upravleniya strukturnoy dinamikoy slozhnykh tekhnicheskikh ob"yektov [Intelligent technologies for monitoring and controlling the structural dynamics of complex technical objects]. Moscow, Nauka Publ., 2006, 410 p. (In Russian)

Bass L., Weber I., Zhu L. DevOps: A software architect's perspective. Reading, Addison-Wesley Professional Publ., 2015, 352 p.

Torgashev V. A. Dinamicheskie avtomatnye seti [Dynamic automata networks]. SPIIRAS Proceedings, 2013, vol. 4, no. 27, pp. 23–34. (In Russian)

Bloomberg J. The agile architecture revolution: How cloud computing, rest-based SOA, and mobile computing are changing enterprise IT. New York, John Wiley & Sons Publ., 2013, 304 p.

HLA Working Group. IEEE 1516-2010 — IEEE Standard for Modeling and Simulation (M&S) High Level Architecture (HLA). Framework and Rules. New York, USA, IEEE Computer Society Publ., 2010, 38 p.

Mendling J., Reijers H. A., La Rosa M., Dumas M. Fundamentals of business process management. Berlin, GI-Jahrestagung Publ., 2013, 157 p.

Hewitt C. Actor model of computation: Scalable robust information systems. 2010. Available at: https://arxiv.org/pdf/1008.1459 (accessed: August 1, 2024).