Математическое моделирование и вычислительный эксперимент
Правильная ссылка на статью:
Ковалев С.В., Смирнова Т.Н., Филиппов В.П., Андреева А.А.
О моделировании цифровых двойников социальной группы
// Программные системы и вычислительные методы.
2022. № 4.
С. 75-83.
DOI: 10.7256/2454-0714.2022.4.39264 EDN: MPUQIE URL: https://nbpublish.com/library_read_article.php?id=39264
Аннотация:
Объектом исследования являются математические методы моделирования. Предметом исследования является применение математических методов при моделировании цифровых двойников социальной группы. Целью работы является моделирование цифровых двойников социальной группы. Цифровой двойник представляет собой цифровую копию физического объекта или процесса, при правильном подходе помогает улучшать основные и вспомогательные бизнес-процессы. Данная концепция является частью четвертой промышленной революции и призвана помочь быстрее обнаруживать проблемы, выяснить, что будет происходить с оригиналом в различных условиях и, как следствие, производить более качественную продукцию. В настоящей статье рассмотрены некоторые прикладные аспекты, приведены основные положения математической теории цифровых двойников социальных групп. Для решения задачи создания цифрового двойника социальной группы (студентов) в качестве одного из инструментов авторами предложено использовать технологии популяционных алгоритмов. Новизна исследования состоит в применении алгоритма роя части для моделировании цифровых двойников социальной группы. В качестве инструмента исследования был выбран метод роя частиц. Как исследуемая социальная группа находит оптимальное положение в пространстве, так и элемент цифрового двойника модели роя частиц на их основе может осуществлять поиск в пространстве, в частности, экстремумы функций. Что, например, применимо для поиска минимума функции потерь в машинном обучении. Проведена графическая симуляция на языке Java Script с использованием библиотеки three.js. Обработка данных производилась с применением C# Job System, которая обеспечивает параллелизацию процессов вычислений и интегрирована в Entity Component System. Была реализована программа, имитирующая деятельность студенческой группы как одной из составляющих элементов цифрового двойника социальной группы. Роевые алгоритмы перспективны в области практического применения. На их основе можно не только решать задачи цифровых двойников, но и управлять группами роботов, роботизированных систем и комплексов.
Ключевые слова:
цифровой двойник, социальная группа, математическая модель, роевые алгоритмы, модель boids, язык Java Script, популяционные алгоритмы, библиотека Job System, алгоритм поиска, параллелизация модели
Abstract:
The object of the study is mathematical modeling methods. The subject of the study is the application of mathematical methods in modeling digital twins of a social group. The aim of the work is to model the digital counterparts of a social group. A digital double is a digital copy of a physical object or process, with the right approach, it helps to improve the main and auxiliary business processes. This concept is part of the fourth industrial revolution and is designed to help detect problems faster, find out what will happen to the original in different conditions and, as a result, produce better products. In this article, some applied aspects are considered, the main provisions of the mathematical theory of digital twins of social groups are presented. To solve the problem of creating a digital double of a social group (students) as one of the tools, the authors proposed to use the technologies of population algorithms. The novelty of the research consists in the application of the swarm part algorithm for modeling digital twins of a social group. The particle swarm method was chosen as a research tool. As the social group under study finds the optimal position in space, so the element of the digital twin of the particle swarm model based on them can search in space, in particular, the extremes of functions. Which, for example, is applicable to finding the minimum of the loss function in machine learning. A graphical simulation in the Java Script language was performed using the three library.js. Data processing was performed using the C# Job System, which provides parallelization of computing processes and is integrated into the Entity Component System. A program was implemented that simulates the activity of a student group as one of the constituent elements of a digital twin of a social group. Swarm algorithms are promising in the field of practical application. On their basis, it is possible not only to solve the problems of digital twins, but also to manage groups of robots, robotic systems and complexes.
Keywords:
library Job System, population algorithms, JavaScript language, boids model, swarm algorithms, mathematical model, social group, digital twin, search algorithm, model parallelization