Информационные технологии поддержки принятия решений по обеспечению комплексной безопасности сверхбольших территориально-распределенных массовых мероприятий

В ходе выполнения проекта по Соглашению о предоставлении субсидии от 11.11.2015 г. № 14.587.21.0015 с Минобрнауки России в рамках федеральной целевой программы «Исследования и разработки по приоритетным направлениям развития научно-технологического комплекса России на 2014-2020 годы» на этапе № 2 в период с 01.12.2016 г. по 31.12.2016 г. выполнялись следующие работы:

  1. Разработан метод и алгоритм агрегации измерений динамики скоплений участников ГММ на основе усвоения данных в многомасштабной модели территориальной мобильности.
  2. Разработан метод и алгоритм краткосрочного ансамблевого прогнозирования динамики толпы в критических ситуациях.
  3. Разработано семейство методов априорной оценки рисков, связанных с проведением массовых мероприятий.
  4. Разработана архитектура ПК поддержки жизненного цикла СППР по обеспечению комплексной безопасности ГММ.
  5. Проведено кодирование и отладка компонентов ПК поддержки жизненного цикла СППР по обеспечению комплексной безопасности ГММ.
  6. Проведена интеграция ПК поддержки жизненного цикла СППР по обеспечению комплексной безопасности ГММ с инфраструктурой иностранного партнера
  7. Разработана программа и методика экспериментальных исследований.
  8. Проведены экспериментальные исследования ПК поддержки жизненного цикла СППР по обеспечению комплексной безопасности ГММ.
  9. Проведено обобщение и оценка полученных в ходе исследования (выполнения проекта) результатов.
  10. Проведены дополнительные патентные исследования в соответствии с ГОСТ Р 15.011-96.
  11. Разработан проект технического задания на проведение ОКР.
  12. Проведена общая модернизация инфраструктуры сбора данных для эксперимента Кумбха-Мела с учетом результатов 2015 г.
  13. Разработан метод и алгоритм калибровки модели толпы по ретроспективным данным в различных масштабах.
  14. Разработан метод и алгоритм решения обратной задачи управления конфигурацией проходов на основе данных прогнозирования.
  15. Разработаны дата-сервисы и интерфейсы интеграции с ПК поддержки жизненного цикла СППР по обеспечению комплексной безопасности ГММ.
  16. Проведен сбор и обработка первичного массива данных на мероприятии 2016 г.

На втором этапе проекта проведены теоретические и экспериментальные исследования. Это включает в себя разработку метода и алгоритма агрегации измерений динамики скоплений участников ГММ на основе усвоения данных в многомасштабной модели мобильности для территории диаметром до 100 км, с шагом по времени не более 15 минут, разработку метода и алгоритма краткосрочного ансамблевого прогнозирования динамики толпы в критических ситуациях (на участках диаметром не менее 1 км с шагом моделирования не более 5 секунд), разработку семейства методов априорной оценки рисков, связанных с проведением ГММ (распространение паники, слухов, критическая давка, заразные инфекции). Разработана архитектура ЭО ПК поддержки жизненного цикла СППР по обеспечению комплексной безопасности ГММ. Проведены экспериментальные исследования на данных, полученных в ходе экспериментов на крупнейшем ГММ в мире Кумбха-Мела 2016 (г. Удджайн, Индия). Выполнены обобщение и оценка полученных в ходе исследования результатов. Проведены дополнительные патентные исследования и подготовлен проект технического задания на проведение ОКР.

Получены следующие результаты:

- Разработана многомасштабная модель мобильности населения во время проведения ГММ и использующая ее процедура усвоения данных. Модель позволяет воспроизводить динамику населения на заданной территории на трех уровнях детализации (макро-, мезо-, микро-). Процедура усвоения построена на балансе между ошибкой моделирования и ошибкой процедуры измерения.
- Разработаны методы моделирования динамики толпы на основе мультиагентной и вероятностной моделей, которые позволяют производить ансамблевое усвоение и прогнозирования динамики толпы на основе их композиции.
- Реализован параллельный алгоритм моделирования и прогнозирования динамики толпы, позволяющий учесть динамику до 5 млн. агентов одновременно с возможностью их визуализации и построением контактной сети из 100 тыс. агентов.
- Реализован алгоритм изменения внутренних свойств агентов в зависимости от передачи информации между ними, с возможностью воспроизведения панического поведения. Алгоритм позволяет рассчитывать панику вследствие внешних и внутренних факторов, на отдельных участках проведения ГММ диаметром не менее 1 км. с шагом по времени не более 5 секунд.
- Реализован алгоритм расчета процессов передачи инфекции и слухов между участниками ГММ на основе контактной сети, генерируемой в ходе взаимодействия агентов в толпе. Это позволяет оценить риски вспышек массовых заболеваний и предложить превентивные меры.
- Выполнены кодирование и отладка компонентов ЭО ПК поддержки жизненного цикла СППР по обеспечению комплексной безопасности ГММ.

Область применения результатов – разработка предметно-ориентированных СППР нового поколения для обеспечения комплексной безопасности участников ГММ. Способ использования состоит в возможности встраивания разработанных компонентов программного комплекса для применения в прикладных СППР в рамках различных моделей (прямое заимствование кода, рефакторинг и реинжиниринг на основе образца, а также доступ к функциональности самого веб-сервиса по облачной SaaS-модели). Полученные результаты предполагают бурное развитие методов и технологий для обеспечения комплексной безопасности крупных массовых мероприятий (таких как Чемпионат мира по футболу или Олимпиада) на основе математического сценарного моделирования, реализованного на базе облачных технологий. Это с одной стороны позволит повысить безопасность самих мероприятий за счет улучшения оперативности и качества принимаемых решений, и с другой снизить издержки за счет рационализации мер обеспечения безопасности (избежать избыточности). Полученные результаты положительным образом влияют на международное сотрудничество. Так, в частности, в ходе проведения экспериментов во время мероприятий Кумбха-Мела было налажено научное сотрудничество между представителями четырех различных государств (Россия, Индия, Нидерланды, Сингапур).

Несмотря на то, что проект реализуется преимущественно на основе ГММ, характерном для Индии, и предполагает в качестве первичных потребителей администрацию г. Удджайн и организаторов фестиваля Кумбха-Мелла, полученные результаты в форме встраивания разработанных компонентов ЭО ПК применимы в прикладных СППР для мероприятий различного класса. Так, в частности, разработанные элементы ЭО ПК были опробованы на фестивале VK Fest 2016, который является одним из самых посещаемых городских мероприятий Петербурга. Полученные результаты вызвали широкий интерес, активно освещались в средствах массовой информации. В перспективе это позволит более эффективно развивать общественные пространства, изучать городские процессы и прогнозировать поведение людей при проведении массовых мероприятий с учетом региональной специфики. На ближайшее время актуальной является задача применения разработанных технологий для обеспечения безопасности на Чемпионате мира по футболу 2018 г., в рамках которого только в Санкт-Петербурге ожидается около 70 тыс. участников.

Вывод результатов проекта на международные рынки может быть осуществлен через промышленные компании – участники эксперимента Кумбха-Мела: TechMahindra (http://www.techmahindra.com/pages/default.aspx), Aarav Unmanned Systems (http://aus.co.in/), Salland Electronics (http://www.sallandelectronics.nl/).

Комиссия Минобрнауки России признала обязательства по Соглашению на отчетном этапе исполненными надлежащим образом.