МЕТОДЫ ВИРТУАЛИЗИРОВАНИЯ В МУЛЬТИМЕДИА ИНФОРМАЦИОННЫХ СИСТЕМАХ НА ПРИМЕРЕ ЦИФРОВОГО ДВОЙНИКА

МЕТОДЫ ВИРТУАЛИЗИРОВАНИЯ В МУЛЬТИМЕДИА ИНФОРМАЦИОННЫХ СИСТЕМАХ НА ПРИМЕРЕ ЦИФРОВОГО ДВОЙНИКА

Научная статья

Ермаков С.Р.^1, *, Мордвинов В.А.², Рачков А.В.³

^{1, 2, 3} МИРЭА – Российский технологический университет, Москва, Россия

* Корреспондирующий автор (sergen355[at]gmail.com)

Аннотация

Рассматриваются новейшие методы виртуализирования в мультимедиа информационных системах на примере разработанного цифрового двойника. Предложены две основных концепции: виртуализирование путём оценивания и улучшения информационного морфизма и последующего анализа, виртуализирование с использованием конструирования в смешанной реальности (например, в среде голографической графики). В исследовании уделено значительное внимание понятию информационного морфизма и его интерпретации. Проводится анализ взаимодействия цифрового двойника в информационной системе; разбор виртуализирования модели с опорой на признаки информационного морфизма и/или, шире, на анализ межагентного взаимодействия в мультимедиа средах; разбор методов конструирования модели в смешанной реальности.

Ключевые слова: виртуализирование, информационная система, мультимедиа, информационный морфизм, цифровой двойник.

METHODS OF VIRTUALIZATION IN MULTIMEDIA INFORMATION SYSTEMS VIA DIGITAL ALTER-EGO

Research article

Ermakov S.R.^1, *, Mordvinov V.A.², Rachkov A.V.³

^{1, 2, 3} Russian Technological University (MIREA), Moscow, Russia

* Corresponding author (sergen355[at]gmail.com)

Abstract

The article explores the latest methods of virtualization in multimedia information systems as exemplified by the developed digital alter-ego. The study proposes two main concepts: virtualization by evaluating and improving information morphism and subsequent analysis, and virtualization using construction in mixed reality (for example, in a holographic environment). The study pays considerable attention to the concept of information morphism and its interpretation. The study analyzes the interaction of a digital alter-ego in the information system; the model virtualization based on the features of information morphism and/or, more broadly, on the analysis of interagent interaction in multimedia environments; the methods for constructing a model in mixed reality.

Keywords: virtualization, information system, multimedia, information morphism, digital alter-ego.

Введение

Информационный морфизм как представление межагентного взаимодействия в среде информационных систем с опорой на онтологические описания участвовавшего в этом взаимодействии многоагентного контента может являться глобальным обобщающим фактором оценки эффективности и уровня функционирования информационных систем, в том числе и мультимедиа информационных систем. В том числе по таким ведущим показателям как точность, релевантность, пертинентность, мажоритарность и так далее [1].

В исследованиях понятию информационного морфизма и его математической интерпретации уделено значительное внимание в ряде публикаций ведущих разработчиков в сфере информационных технологий, в том числе и ученых в области теоретической информатики, моделирования и конструирования информационных процессов и систем [2].

Таким образом, понятие информационного морфизма позволяет провести концептуальное виртуализирование мультимедиа информационной системы с помощью двух концепций:

• во-первых, непосредственно с опорой на оценку и регулирование информационного морфизма и сопутствующий этому анализ межагентного взаимодействия,
• во-вторых, виртуализирование с использованием конструирования в смешанной реальности (например, в голографической конструкции) [3].

Цель и задачи исследования

Цель исследования: рассмотреть методы виртуализирования в мультимедиа информационных системах на примере цифрового двойника.

Задачи, с выполнением которых достигается эта цель:

• анализ взаимодействия цифрового двойника в информационной системе;
• разбор виртуализирования модели с опорой на признаки информационного морфизма и/или, шире, на анализ межагентного взаимодействия в мультимедиа средах;
• разбор методов конструирования модели в смешанной реальности.

Анализ взаимодействия цифрового двойника в информационной системе

Цифровой двойник объединяет все процессы, которые могут обеспечить замкнутый цикл, свойственный любому проекту: дизайн, конструирование, проектирование, производство, использование и обслуживание (техническое или виртуальное).

На этапе проектирования цифровой двойник включает в себя взаимодействие между ожидаемым, интерпретируемым и физическим представлениями. С помощью цифрового двойника создаются виртуальные модели физического продукта в виртуальном представлении. Виртуальные модели отражают как ожидания разработчика, так и ограничения в физическом мире. Цифровой двойник, как следствие, позволяет оптимизировать схемы модели, чтобы их можно было улучшать. Эта возможность позволяет производить конструирование и проектирование на основе цикличного и фактически бесконечного жизненного цикла продукта. Кроме того, виртуальная верификация может быстро и легко прогнозировать и проверять функции, поведение, структуру и технологичность продукта. Используя особенности цифрового двойника, можно своевременно обнаружить дефект дизайна в виртуальном мире и быстро внести изменения, которые улучшат дизайн изделия и работоспособность, избегая проверки и тестирования на физическом объекте [4].

Для полного представления взаимодействия цифрового двойника и физического объекта необходимо сконструировать информационно-управляющую систему и модель обмена данными между физическим объектом и цифровой моделью. Данное представление изображено на Рис. 1 [5].

Рис. 1 – Модель обмена данными

 

На представленной модели конфигурировано несколько взаимодействующих агентов: цифровая модель, контрольный объект и блок управления, которые могут быть виртуализированы с помощью предложенных концепций [6]. Разбор этих концепций представлен далее.

Разбор виртуализирования модели с помощью информационного морфизма и анализа

За определяющие морфологические признаки здесь взяты те свойства и признаки межагентного и межслойного взаимодействия, которые дают основания продуктивно использовать понятия и положения информационного морфизма (или шире, межагентного взаимодействия в мультимедиа средах), как генерального фактора, описывающего и, по возможности, регулирующего качество указанных взаимодействий (как это показано в анализе взаимодействия цифрового двойника в мультимедиа информационной системе).

Это характерно для той ситуации, когда вся упомянутая совокупность признаков межагентных и других взаимодействий сводится к обобщенному видению, названным здесь информационным морфизмом. Разумеется, возможны и иные альтернативные подходы, не связанные с анализом сущностей и упорядочениями информационного морфизма. То есть вполне возможно представление всех факторов межагентных и других взаимодействий в виде набора (матрицы) вероятностных или детерминированных функций, описывающих всё разнообразие определяющих это взаимодействие факторов [7].

Однако, ценность введенного рядом авторов в теорию информационных процессов и систем понятия информационного морфизма как генерального обобщения всех этих свойств и признаков существенно обобщает и представляет в ясном обозримом виде всю эту совокупность в одном едином показателе – морфизме. Информационный морфизм в данном случае — это обнаружение и межагентная передача информации с последующей возможностью ее обработки в некоем заданном определенном, вероятно замкнутом информационном пространстве.

Разбор методов конструирования модели в смешанной реальности

Исходя из представленного выше анализа и разбора информационного морфизма для виртуализированных моделей, термином «смешанная реальность» вводится следующее онтологическое толкование: возможность одновременного существования и взаимодействия в едином информационном мультимедиа поле в разнообразных сочетаниях виртуальной реальности, дополненной реальности, этих же средств со встроенной компьютерной графикой и анимацией, средствами тестирования и средствами оценки знаний, причем с возможностью функционирования под разными информационными платформами, с использованием различных языков, приложений и других многообразных различий, свойственных современным мультимедиа средам [8].

Таким образом, последующее конструирование и изложение наукоёмкой составляющей моделей настоящего исследования сводится к следующему:

1. Определение универсального поля виртуальных и иных компонентов и композиций в составе смешанной реальности мультимедиа информационных систем с позиции унифицированного подхода.
2. Анализ указанного поля и разработка для него универсальных многофакторных матриц межагентных взаимодействий в условиях обширного варьирования различных компонентов мультимедиа видео и аудио, виртуальной и дополненной реальности, инженерной графики, средств тестирования и контроля и т.д. с использование различных языков и приложений и другими многообразными различиями свойственным современным мультимедиа средам. В том числе с применением концептуальных футуристичных технологий, таких, как голограммы [9].
3. Составление универсальной матрицы взаимодействий в мультимедиа средах между произвольно взятыми комбинациями составляющих с последующим выделением главенствующих связей и описанием их в виде морфизмов той или иной разновидности.
4. На основании анализа предшествующего подпункта выстраивается ожидание того, что создание универсальной модели математического описания информационного морфизма, обладающей возможностями полноценной унифицированной оценки и регулированной во всей вышеобозначенной совокупности, приведёт к ясному и точному выявлению совокупной эмерджентности, как к результату взаимодействий между предложенными моделями [10].

Предположительно, основой такого описания эмерджентности могут быть полином многофакторного анализа или матрица такого рода полиномов, образующая сущность.

Заключение

В ходе исследования показано, что путем применения информационного морфизма возможна реализация двух концепций виртуализирования информационных систем: виртуализирование путём оценивания и улучшения информационного морфизма и анализа, виртуализирование с использованием конструирования в смешанной реальности (например, голограммы).

В процессе анализа концепций виртуализирования авторами был сделан ряд практических выводов, во многом подтверждающих теоретические посылы настоящего эссе.

Конфликт интересов Не указан.

Conflict of Interest None declared.

Список литературы / References

1. Мордвинов В.А. Онтология моделирования и проектирования семантических информационных систем и порталов / В.А. Мордвинов // Справочное пособие, 2005 – 273 с.)
2. Болбаков Р.Г. Развитие и применение когнитивно-семантических методов и алгоритмов в мультимедийных образовательных портальных системах / Р.Г. Болбаков: диссертация на соискание учёной степени кандидата технических наук: 05.13.01 – МИРЭА, М. 2013 – 184с.: ил. РГБ ОД, 61 14-5/425.
3. Уит А.В. Трансоанализ / А.В. Уит. Монография: / Книга 1, Москва, 2010 – 223 с.
4. Иванов М. А. Разработка программного обеспечения для системы энергоэффективных мехатронных устройств с интеллектуальной системной управления / М. А. Иванов, А. О. Савельев, В. М. Саклаков // Кибернетика и программирование. – 2017. – № 6. – С. 9–18. [Электронный ресурс] URL: https://clck.ru/SN6tv (дата обращения: 10.11.2020)
5. Пономарев К. С. Цифровой двойник производства — средство цифровизации деятельности организации / К. С. Пономарев, А. Н. Феофанов, Т. Г. Гришина // Управление в социальных и экономических системах. – 2019. – С. 11–17.
6. Кокорев Д. С. Применение цифровых двойников в производственных процессах / Д. С. Кокорев, Н. П. Посмаков // Technical Science. — 2019. — N 50. — С. 38–45.
7. Григорьев Э. А. Когнитивная роль интуитивных гипотез и визуального образа моделируемой реальности / Э. А. Григорьев // CASC’2001. С. 5–16.
8. Simon H. A. Foundations of cognitive science / H. A. Simon, C. A. Kaplan // Foundations of Cognitive Science, MIT Press, Cambridge MA, 1989.
9. The Blackwell Dictionary of Cognitive Psychology / ed. by M. W. Eysenk Cambridge. Massachusetts: Basil Blackwell Ltd, 1990.
10. Цветков В. Я. Информатизация: Создание современных информационных технологий. Часть 1 Структуры данных и технические средства / В. Я. Цветков. - М.: ГКНТ, ВНТЦентр, 1990. - 118 с.)

Список литературы на английском языке / References in English

1. Mordvinov V.A. Ontologija modelirovanija i proektirovanija semanticheskih informacionnyh sistem i portalov [Ontology of modeling and design of semantic information systems and portals] / V.A. Mordvinov // Spravochnoe posobie [Handbook] - 2005 – 273 p.) [in Russian]
2. Bolbakov R.G. Razvitie i primenenie kognitivno-semanticheskih metodov i algoritmov v mul'timedijnyh obrazovatel'nyh portal'nyh sistemah: dissertacija na soiskanie uchjonoj stepeni kandidata tehnicheskih nauk [Development and application of cognitive-semantic methods and algorithms in multimedia educational portal systems: dissertation for the degree of candidate of technical sciences] / R.G. Bolbakov: 05.13.01 – MIREA, M. 2013 – 184p.: il. RGB OD, 61 14-5/425. [in Russian]
3. Uit A.V. Transoanaliz. Monografija [Transoanalysis. Monograph] / A.V. Uit: / Kniga 1 [Book 1], Moskva, 2010 – 223 p. [in Russian]
4. Ivanov M. A. Razrabotka programmnogo obespechenija dlja sistemy jenergojeffektivnyh mehatronnyh ustrojstv s intellektual'noj sistemnoj upravlenija [Software development for a system of energy-efficient mechatronic devices with intelligent system control] / M. A. Ivanov, A. O. Savel'ev, V. M. Saklakov // Kibernetika i programmirovanie [Cybernetics and programming]. — 2017. — № 6. — P. 9–18. [Electronic resource] URL: https://clck.ru/SN6tv (accessed: 10.11.2020) [in Russian]
5. Ponomarev K. S. Cifrovoj dvojnik proizvodstva — sredstvo cifrovizacii dejatel'nosti organizacii [“Digital Twin” of production - a tool of digitalization of the organization's activities] / K. S. Ponomarev, A. N. Feofanov, T. G. Grishina // Upravlenie v social'nyh i jekonomicheskih sistemah [Management in social and economic systems]. — 2019. — P. 11–17. [in Russian]
6. Kokorev D. S. Primenenie cifrovyh dvojnikov v proizvodstvennyh processah [Application of digital duplicates in production processes] / D. S. Kokorev, N. P. Posmakov // Technical Science. — 2019. — N 50. — P. 38–45. [in Russian]
7. Grigor'ev Je. A. Kognitivnaja rol' intuitivnyh gipotez i vizual'nogo obraza modeliruemoj real'nosti [Cognitive role of intuitive hypotheses and visual image of simulated reality] / Je. A. Grigor'ev // CASC’2001. P. 5–16. [in Russian]
8. 8 Simon H. A. Foundations of cognitive science / H. A. Simon, C. A. Kaplan // Foundations of Cognitive Science, MIT Press, Cambridge MA, 1989.
9. The Blackwell Dictionary of Cognitive Psychology / ed. by M. W. Eysenk Cambridge. Massachusetts: Basil Blackwell Ltd, 1990.
10. Cvetkov V. Ja. Informatizacija: Sozdanie sovremennyh informacionnyh tehnologij. Chast' 1 Struktury dannyh i tehnicheskie sredstva [Informatization: Creation of modern information technologies. Part 1 - Data structures and technical tools] / V. Ja. Cvetkov. - M.: GKNT, VNTCentr, 1990. - 118 p. [in Russian]