Мировой центр данных по геоинформатике и устойчивому развитию, действующей в КПИ, специализируется на проведении междисциплинарных исследований поведения сложных систем различной природы. Его специалисты способны оказывать эффективную аналитическую и информационную поддержку при решении долгосрочных проблем развития общества с точки зрения его устойчивости, информационную поддержку оценок перспектив и реализации концепции устойчивого развития в области высшего образования, бизнеса и политики.
В лаборатории анализа больших данных
Совместную учебно-научную лабораторию анализа больших данных в киберфизических системах (Big Data Intelligence for Cyber-physical Systems Laboratory) Физико-технического института и ННК "Мировой центр данных "Геоинформатика и устойчивое развитие" КПИ им. Игоря Сикорского был создан в 2020 году. Возглавил ее д.т.н., профессор Дмитрий Владимирович Ланде - известный ученый в области информационного поиска, искусственного интеллекта, информационной безопасности; научным руководителем назначено д.т.н., профессора Алексея Николаевича Новикова, директора Физико-технического института КПИ им. Игоря Сикорского. Для решения задач, стоящих перед лабораторией, привлекаются специалисты Всемирного центра данных, Физико-технического института, Института специальной связи и защиты информации, других структурных подразделений КПИ им. Игоря Сикорского.
Первым заданием, которое было решено лабораторией, стало создание подсистемы сбора и анализа данных из социальных сетей для дальнейшей оценки уровня общественной поддержки процессов и событий, что находят свое отражение в виртуальном сетевом окружении. Эта подсистема является компонентом интегрированной онлайн-платформы "Advanced Analytics" Мирового центра данных "Геоинформатика и устойчивое развитие" - аппаратно-программного комплекса, предназначенного для разработки, развертывания и функционирования инструментов в виде вебсервисов и специализированных вебприложений для интеллектуального анализа структурированных данных и данных с контекстно зависимой интерпретацией (неструктурированных данных), и его использование для оценки ситуации при принятии управленческих решений в сфере экономики, общественных отношений, национальной безопасности и обороны Украины.
Кроме того, специалистами лаборатории созданы программные средства аналитической обработки информации из социальных медиа, что реализуют анализ тональности отдельных сообщений, динамики тематических информационных потоков, позволяют формировать модели предметных областей, сети терминов, персон, источников информации. Подсистему интегрировано со средствами геоинформационной поддержки. Все программные компоненты подсистемы разработано на базе бесплатного программного обеспечения, интегрировано с онлайн-платформой "Advanced Analytics" с помощью современных прикладных программных интерфейсов.
"В перспективах работы лаборатории, - рассказал ее заведующий проф. Д.В. Ланде, - развитие этой подсистемы, подключение новых компонентов, более тесная интеграция с информационными системами Мирового центра данных, ее внедрение в образовательный процесс". Многочисленные встречи, презентации в Информационно-аналитическом ситуационном центре КПИ им. Игоря Сикорского свидетельствуют о заинтересованности интегрированной онлайн-платформой в целом и подсистемой сбора и анализа данных из социальных сетей со стороны органов государственной власти нашей страны.
Мониторинг динамики поверхностных вод Крыма
"На сегодняшний день данные о состоянии водных ресурсов Крыма важны как с точки зрения составной части анализа состояния качества жизни украинских граждан на временно оккупированной территории, так и с точки зрения национальной безопасности государства", - сообщил директор МЦД Константин Ефремов. Действительно, Крымский полуостров недостаточно обеспечен водными ресурсами. Для большей части территории Крыма атмосферных осадков крайне мало для ведения различных типов хозяйства. Именно поэтому в 1960-х годах было начато строительство Северо-Крымского канала, воды которого обеспечивали до 85% потребностей жителей Крыма в пресной воде. Однако с 2014 г. канал перекрыт, что приводит к появлению ряда новых геоэкологических процессов, которые необходимо изучать.
Сейчас жители Крыма получают воду из водохранилищ, которые питаются из местных стоков и подземных скважин. "Используя данные дистанционного зондирования Земли и современные геоинформационные технологии, было создано аналитическую панель (дашборд) для анализа и мониторинга динамики поверхностных вод водохранилищ Крыма, - рассказывает Иван Пишнограев, заместитель директора МЦД, заведующий лабораторией эконометрики и прогнозирования. - Функционал дашборда позволяет проводить поиск по адресу, выбирать в качестве базовых карт космоснимки, топографические карты, вычислять площади, длины, фильтровать по территориальной принадлежности объекты и проводить сравнительный анализ отдельных водоемов".
Для построения аналитических дашбордов мониторинга динамики поверхностных вод Крыма использовались данные лаборатории глобального анализа и исследования поверхности Земли (GLAD) отдела географических наук Университета штата Мэриленд (https://glad.umd.edu/dataset/global-surface-water-dynamics), которые насчитывают анализ серии космических снимков миссии Landsat 5, 7, 8 с 1999 по 2020 гг. и данные исследовательского центра Европейской комиссии в рамках программы Copernicus . Обработка данных идет в среде географических информационных систем (ГИС), что позволяет выделить выбранную территорию, отфильтровать лишние для анализа объекты, провести пространственный и временной анализы и тому подобное.
"Полученные серии растровых слоев группируются по временным периодам, классифицируются и сочетаются с другими геопространственными данными для дальнейшего анализа, - говорит разработчик ГИС-приложений Сергей Гапон. - Далее "набор пикселей" превращается в векторный формат, где к имеющимся атрибутам - вероятности, изменения интенсивности, сезонности, повторяемости, максимального уровня воды - добавляются атрибуты названия водохранилищ, их постоянной площади, объема и тому подобное. Интегральные слои публикуются в вебсреду, после чего идет формирование вебкарт, онлайн-приложений, аналитических дашбордов".
Такие дашборды имеют ряд элементов управления и графиков, которые позволяют в режиме онлайн визуализировать и анализировать соотношение площадей водохранилищ за разные годы, сравнить процентное изменение темпов уменьшения/увеличения уровней воды водохранилищ, исследовать ряд статистических показателей выбранных объектов за конкретный период времени и тому подобное. Они удобны в использовании и имеют понятный интерфейс, поэтому аналитические данные достаточно просто и удобно демонстрировать широкому кругу профильных специалистов и общественности.
Недавно эти приложения демонстрировали в Информационно-аналитическом ситуационном центре КПИ им. Игоря Сикорского представителям органов государственной власти Украины и профильных министерств и получили положительные отзывы специалистов и чиновников.