КАРТОЧКА ПРОЕКТА ФУНДАМЕНТАЛЬНЫХ И ПОИСКОВЫХ НАУЧНЫХ ИССЛЕДОВАНИЙ,
ПОДДЕРЖАННОГО РОССИЙСКИМ НАУЧНЫМ ФОНДОМ
Информация подготовлена на основании данных из Информационно-аналитической системы РНФ, содержательная часть представлена в авторской редакции. Все права принадлежат авторам, использование или перепечатка материалов допустима только с предварительного согласия авторов.
ОБЩИЕ СВЕДЕНИЯ
Номер проекта 24-61-00030
НазваниеРазработка моделей, методов и вычислительного комплекса принятия управленческих решений, направленных на повышение качества условий проживания населения в субъектах РФ
Руководитель Алескеров Фуад Тагиевич, Доктор технических наук
Организация финансирования, регион федеральное государственное автономное образовательное учреждение высшего образования "Национальный исследовательский университет "Высшая школа экономики" , г Москва
Конкурс №93 - Конкурс 2024 года «Проведение фундаментальных научных исследований и поисковых научных исследований по поручениям (указаниям) Президента Российской Федерации» (междисциплинарные проекты)
Область знания, основной код классификатора 01 - Математика, информатика и науки о системах; 01-211 - Математическое моделирование социальных и экономических процессов
Ключевые слова качество условий проживания, социально-экономическое развитие регионов, математические модели и методы, управленческие решения, оболочечный анализ данных, паттерны, кластеризация, машинное обучение, сценарный анализ, пространственно-временные процессы, геоинформационная технология, программные средства
Код ГРНТИ06.61.33
ИНФОРМАЦИЯ ИЗ ЗАЯВКИ
Аннотация
Эффективность принятия управленческих решений органами государственной власти (ОГВ) предопределяет качество жизнедеятельности и удовлетворенность населения руководством различного уровня.
Повышение качества условий проживания населения может быть достигнуто применением эффективных управляющих решений ОГВ, для получения которых будут созданы математические модели и методы анализа текущего состояния и прогнозирования развития территориального субъекта, и разработан на их основе вычислительный комплекс для выработки рекомендаций для принятия решений.
В рамках настоящего проекта полигоном исследования является субъект Российской Федерации – Республика Саха (Якутия), который подвержен значительному влиянию неблагоприятных факторов.
Качество условий проживания населения рассматривается как комплексная характеристика уровня и условий жизнедеятельности людей, отражающая возможности и степень удовлетворения ими материальных, духовных и социальных потребностей, а также субъективное восприятие жизни и ее отдельных аспектов. Многие эффективные управленческие решения, направленные на обеспечение текущего и перспективного благополучного развития региона, и повышения качества условий проживания населения находятся в поле глубокой неопределённости. Модели принятия решений в условиях глубокой неопределенности недостаточно изучены и начинают разрабатываться только в последнее время.
В качестве основных компонентов, образующих базу для информационной инфраструктуры, будут рассмотрены:
- качество населения (продолжительность жизни, уровень образования, квалификация, рождаемость, смертность и т.п.);
- благосостояние населения (реальные доходы, их дифференциация, уровень потребления благ и услуг, уровень здравоохранения, культуры и т.п.);
- социальная безопасность (уровень условий труда, социальная защита, физическая и имущественная безопасности, криминогенность и т.п.);
- инфраструктура территориального образования (дороги, газоснабжение, отопление и т.п.)
- качество окружающей среды ( данные о загрязнении воздушного пространства, почв и воды);
- природно-климатические условия ( характеризуют состав и объемы природно-сырьевых ресурсов, климат, частота и специфика форс-мажорных ситуаций).
Особую значимость для Якутии имеют проблемы, находящиеся в поле глубокой неопределённости, которые возникают вследствие оттаивания многолетней мерзлоты.
Научная новизна исследований заключается в создании прогнозных экономико-математических цифровых моделей субъектов РФ (на примере Республики Саха - Якутия), методах построения социально-экономических моделей состояния региона в условиях глубокой неопределённости, в формулировании и обосновании критериев качества управленческих решений, применении оригинальных математических методов для выбора оптимального (рекомендуемого) решения.
Практическая значимость проекта заключается в создании программного комплекса, реализующего предложенные методы для поддержки принятия эффективных управленческих решений ОГВ, направленных на улучшение качества условий проживания населения и развитие регионов. Также будет создан интернет ресурс для представления общественно значимой региональной информации, результатов проекта и демонстрации возможностей программного комплекса.
Решение задач проекта будет осуществляться с привлечением специалистов разных научных направлений – математики, экономики, социологии, экологии, урбанистики, аналитической геоиформатики, безопасности и гражданской обороны. Высокий уровень компетенций участников проекта в указанных областях позволит получить синергетический эффект в достижении целей проекта.
Предлагаемые в проекте решения могут послужить основой для масштабирования на другие субъекты РФ, другие задачи управления и органы государственной власти.
ОТЧЁТНЫЕ МАТЕРИАЛЫ
Аннотация результатов, полученных в 2024 году
Основная цель проекта – обеспечение территориальных органов управления инструментарием для анализа актуальности, надёжности и достоверности данных, а также эффективности выработки и принятия управленческих решений, направленных на преодоление негативных и развитие позитивных тенденций повышения качества условий проживания населения.
Средством достижения объявленной цели является компьютерное моделирование сценарного развития территорий. Основное назначение создаваемой комплексной математической модели экономики региона – предоставить методы и программные средства для анализа и моделирования развития комплекса подсистем жизнеобеспечения в разнотипных территориальных образованиях
Качество условий проживания определяется факторами, которые влияют на уровень удовлетворённости, комфорта и удобств, доступных человеку в определённом муниципальном образовании. Основные категории этих факторов включают: 1. Уровень дохода населения, 2. Уровень безработицы, 3. Уровень доступности и качество жилья, 4. Уровень здравоохранения, 5. Уровень образования населения, 6. Уровень доступности социальных услуг (детские сады, школы, больницы и т.п.), 7. Культурные и развлекательные возможности, 8. Уровень преступности, 9. Качество инфраструктуры (дороги, общественный транспорт, коммуникации и др.), 10. Уровень загрязнения окружающей среды, другие факторы.
Разрабатываемая интегрированная платформа представляет среду для моделирования в человеко-машинном режиме практически всех аспектов территориального управления, направленного на достижение устойчивого развития и повышения качества условий проживания. Принятие решений, основанных на таком комплексном моделировании, представлении и интерпретации текущих наблюдаемых и прогнозируемых параметров, эффективно как при решении задач оперативного управления, так и в процессе стратегического планирования.
Предлагается многоуровневая модель имитационного моделирования показателей качества условий проживания. На базовом уровне целевыми показателями являются реальные показатели, такие, как, например, процент населения района, имеющего школы в пешеходной доступности, или процент населения района, проживающего в населённых пунктах без централизованного водоснабжения. Сценарии на этом уровне подразумевают возможность применения конкретных мер, например, строительство школ или проведение системы водоснабжения/водоотведения. Сценарии позволяют оперировать непосредственно показателями функционирования подсистем в реальном выражении такими, как число людей, которых коснулись те или иные улучшения в результате принятых мер.
Другой уровень имитационного моделирования на основе сценарного анализа предполагает работу с агрегированными блоками показателей, такими, как доступность школьного образования в целом или качество водоснабжения, транспортная обеспеченность, развитость сферы услуг, и т.д. За счёт такого взаимоувязывания качества функционирования различных подсистем может быть достигнута цель комплексного устойчивого развития в целом, сразу по нескольким факторам качества условий проживания. Показатели агрегированного уровня могут формироваться в балльной шкале или в терминах “хорошо-средне-плохо”.
В системе также реализуется модель оценки вклада того или иного агрегированного блока показателей в итоговый показатель качества условий проживания. Так, по каждой территории, для каждого из агрегированных показателей формируется оценка вклада, который привнесёт улучшение по данному показателю в общее качество условий проживания.
Субъектом РФ, на котором будут отрабатываться создаваемые в рамках проекта модели и методы, а также программный комплекс для выработки эффективных управленческих решений для повышения качества условий проживания в административных субъектах, является Республика Саха (Якутия). Якутия – крупнейший по площади регион страны, самая большая административно-территориальная единица в мире, общая площадь территории Якутии составляет 3103,2 тыс. км², что немного меньше площади всей европейской части России. Население республики – 1 001 664 человек, плотность населения – 0,32 чел./км² (2024) является одной из самых низких среди субъектов РФ. городское население – 66,73% (2022) и по плотности населения занимает четвёртое место в России. Якутия является одним из самых суровых мест в мире в климатическом отношении: здесь расположен полюс холода Северного полушария.
Муниципальное устройство республики включает в себя 36 муниципальных образований - 34 муниципальных района (в том числе 4 национальных) и 2 городских округа. В состав муниципальных образований в свою очередь входят 54 городских (13 городов, 41 пгт) и 582 сельских населенных пунктов (наслегов).
Рассматриваемый регион имеет сложный характер структурной организации, обусловленный сочетанием природно-климатических, территориально-отраслевых и производственно-ресурсных особенностей, определяющих пространственную кластеризацию. В результате анализа возможностей воздействия на развитие инфраструктурных, экологических, климатических, миграционных и эпидемиологических факторов и, исходя из целей территориального развития муниципальных образований Якутии и повышения качества условий проживания, обоснован выбор типовых административных субъектов для проведения последующих исследований.
В результате проведённого анализа возможных источников и поставщиков данных собираются релевантные социально-экономические и инфраструктурные показатели из открытых источников статистической информации, подписных ресурсов, а также из официальных информационных ресурсов органов исполнительной государственной власти Якутии в разрезе 36 муниципальных образований за период 2019-2023 гг.
Создаваемый информационный ресурс включает 18 категорий показателей, включающих количественные и качественные характеристики качества проживания населения в привязке с особенностями территории. Категории содержат 95 показателей в разрезе муниципальных районов Якутии.
Проведён анализ и сбор доступных данных о природных (землетрясения, вечная мерзлота) и техногенных опасностях региона. Данные по природным опасностям (лесные пожары и наводнения) включает сведения о частоте опасного явления по годам, охват, расходы на аварийно-восстановительные работы и на ликвидацию последствий ЧС в разрезе муниципальных районов Якутии. Подготовлены картографические данные по Республике Саха (Якутия), включающие слои районов, населённых пунктов и землетрясений.
Разрабатываемые в рамках проекта для Республики Саха (Якутия) модели, методы и вычислительный комплекс принятия управленческих решений являются универсальным инструментом и могут быть адаптированы, применены, и масштабированы на другие субъекты Российской Федерации без проведения дополнительных дорогостоящих научно-исследовательских работ.
Публикации
1. Алескеров Ф.Т., Мячин А.Л., Якуба В.И. Метод туннельной кластеризации Доклады Российской академии наук. Математика, информатика, процессы управления (Doklady Mathematics) (год публикации - 2024)
2. Мячин А.Л. Выявление наиболее острых проблем Республики Саха (Якутия) на основе методов машинного обучения Арктический вектор (год публикации - 2024)
3.
Мячин А.Л.
Pattern Analysis Based on Interval Estimates: Ordinal-Interval Pattern Clustering
Procedia Computer Science, Myachin A. Pattern Analysis Based on Interval Estimates: Ordinal-Interval Pattern Clustering //Procedia Computer Science. – 2024. – V. 242. – P. 95-99. (год публикации - 2024)
10.1016/j.procs.2024.08.237
4.
Вайншток А.П., Юрков Е.Ф., Якуба В.И.
Анализ и развитие методов оценивания интегральных индексов социально-экономического благополучия детей в субъектах РФ
Институт проблем передачи информации РАН, № 4, Том 24, стр. 319–334. (год публикации - 2024)
10.53921/18195822_2024_24_4_319
Аннотация результатов, полученных в 2025 году
Разрабатываемая консультационная система предназначена для обеспечения территориальных органов власти комплексной информацией о процессах и условиях жизнедеятельности населения. Система предоставит инструментарий для анализа функционирования подсистем жизнеобеспечения и анализа социально-экономической ситуации в муниципальных образованиях, выявления проблемных ситуаций и формирования приоритетных целей управления для развития территории и улучшения жизнедеятельности населения.
Задачами, на которых отрабатываются технологические решения, являются задачи повышения качества условий качества проживания населения Якутии.
Процесс принятия решений основан на анализе текущих наблюдаемых показателей функционирования и сценарного анализа изменений показателей муниципальных образований для достижения эффективности, как оперативного управления, так и стратегического планирования повышения качества условий проживания.
Критерием качества является удовлетворённость населения, получаемая на основе «пороговых» индексов. Этот критерий представляется интегральным индексом, агрегирующим набор разнообразных показателей, характеризующих инфраструктуру и социально-экономические аспекты условий проживания населения в регионе (районе, городе).
Основные достигнутые результаты в отчётном году:
1. Построены модели и разработаны программные модули для двух факторов: 1. качество доступности медицинского обслуживания и 2. качество региональной системы школьного образования. В каждую модель включены 3 первичных показателя.
2. Предложена математическая модель определения выбора мультимодального узла – ядра группы поселений с социальными, бытовыми, досугово-рекреационными и торговыми функциями более высокого порядка, чем в единичном населённом пункте подобного типа. Моделирование позволяет выявить центральные населённые пункты, т.е. населённые пункты, которые, в соответствии с моделями центральности в сети, являются наиболее влиятельными, как с точки зрения распределения населения по системе населённых пунктов в мультимодальном узле, так и с точки зрения доступности поселений.
3. Разрабатывается механизм формирования вариантов развития подсистем региона на основе сценарных изменений показателей. Сценарное моделирование может затрагивать как один, так и несколько факторов, а также затрагивать один или несколько муниципальных районов. Сценарные подходы оценивания ситуаций осуществляют вариации, как исходных индикативных показателей, так и более верхних уровней в иерархической структуре показателей качества условий проживания населения.
4. Имитационное моделирование осуществляется путём внесения изменений в значения агрегированных показателей (показателей верхнего уровня) качества проживания на небольшую величину, 1 – 2 градации в ранжированной шкале. Производится расчет индексов качества условий проживания и показатели сравниваются по обеспечиваемому вкладу в увеличение таких индексов.
5. Проведён комплекс работ, развивающих современные методы анализа паттернов с целью их практического применения к реальным данным Республики Саха (Якутия). Предложены количественные метрики качества, позволяющие проводить оценку, как сложности паттерна, так и обеспечивать сопоставимость отдельных методов анализа паттернов. Предложено алгоритмическое решение для поиска данных по образцу на основе методов анализа паттернов при потоковой обработке данных большой размерности. Реализована методология повышения качества прогностических моделей.
6. Проведена адаптация моделей анализа качества условий проживания к условиям глубокой неопределённости, обусловленной невозможностью точного прогнозирования параметров сейсмических событий. Адаптация модели базируется на современных методах принятия решений в условиях глубокой неопределённости. Модель учитывает ключевые параметры, характеризующие качество условий проживания населения в сейсмоопасных районах: плотность застройки, типы и конструктивные особенности зданий и характеристики инфраструктуры.
Разработан и апробирован сценарный подход к анализу и снижению негативных последствий чрезвычайных ситуаций природного характера на примере землетрясений в Республике Саха (Якутия).
7. Разработана цифровая модель для создания интерактивной картографической веб-платформы, обеспечивающей визуализацию и анализ геокриологических данных, что значительно расширяет возможности пространственного мониторинга и интеграции климатических, геологических и инженерно-географических характеристик региона.
8. Разработана архитектура программного комплекса. Подготовлено описание и макет модуля расчёта индексов качества условий проживания по индикативным показателям с детализацией по муниципальным образованиям (район, город, столица). Подготовлены описания отдельных программных модулей программного комплекса и их связей. Подготовлены описания программных интерфейсов расчётных процедур, веб-сервисов и обработчиков веб-запросов. Подготовлены описания структуры и шаблонов интерфейсов пользователя.
9. Разработана БД с сетевым доступом исходных вводимых показателей и агрегированных (расчётных). Таблицы сформированы для текущей ситуации, сценариев, для моделирования (сценарии на агрегированных показателях) и индексов качества условий проживания населения. Разработана структура запросов функциональных модулей программного комплекса к соответствующим базам данных. Стандартный запрос включает указание идентификатора записи или набора критериев выбора данных, описание набора извлекаемых полей данных и их необходимые преобразования.
10. Разработан модуль расчёта и визуализации динамических гистограмм распределения значений показателей муниципальных преобразований. Количество интервалов, их границы задаются интерактивно движками на графическом слайдере.
11. Разработан макет сетевой картографической подсистемы отображения пространственно-временных первичных показателей , https://gis.iitp.ru/temp4/. Реализован выбор временных срезов по годам и показателям, а также выделение объектов, связанных с картографическими данными. Подсистема дополнена механизмами отображения легенды и табличных представлений данных, что обеспечивает наглядный анализ динамики показателей во времени. Добавлен слой аэропортов с выводом их характеристик.
12. На основе данных о сейсмической активности Якутии за 1917–2022 гг. построена карта эпицентров землетрясений, выявлены наиболее опасные зоны, проведено моделирование последствий землетрясения с магнитудой М = 5 для городской застройки. Разработаны сценарии развития событий при землетрясениях различной интенсивности, включающие оценку ущерба, степень разрушений и численность пострадавших.
13. Сделаны 12 докладов на 9 конференциях. Опубликовано 4 статьи и принято в печать 4 статьи.
Публикации
1. Алескеров Ф.Т., Делахова А.М., Дерендяев А.Б., Чайка Е.А., Мячин А.Л., Парфенова О.Т., Ткачев Д.С., Вайншток А.П., Якуба В.И., Зонтов Ю.В. А Model Evaluating the Quality of Regional Educational System Springer Nature Switzerland, 2025-P. 258-267 (год публикации - 2025)
2. Мячин А.Л. A Method for Improving the Accuracy of Regression Models Based on Ordinal-Invariant Pattern Clustering Procedia Computer Science, 2025. – Т. 266. – P. 1330-1335 (год публикации - 2025)
3.
Алескеров Ф.Т., Вайншток А.П., Дерендяев А.Б., Зонтов Ю.В., Ткачев Д.С., Якуба В.И.
Консультационная информационно-аналитическая система для выработки и принятия эффективных управленческих решений территориальными администрациями
Информационные процессы, Том 25, № 3, 2025, стр. 357–368. (год публикации - 2025)
10.53921/18195822_2025_25_3_357
4. Зонтов Ю.В., Дерендяев А.Б., Вайншток А.П., Ткачев Д.С., Якуба В.И. Design principles of a consulting computing system for development and adoption of effective management decisions by territorial administrations Springer Nature, 2025-Vol. 7. (год публикации - 2026)
5. Мячин А.Л. Methodological Foundations of Validation and Quality Assessment of Pattern Analysis Results Springer Nature Switzerland, 2025. – P. 12-20. (год публикации - 2025)
6.
Алескеров Ф.Т., Делахова А.М., Чайка Е.А., Парфенова О.Т., Вайншток А.П., Якуба В.И.
A model of the regional availability of health care conditions
Procedia Computer Science, 278C (2026) pp. 932-939 (год публикации - 2025)
10.1016/j.procs.2026.03.068
7. Мячин А.Л. Example-Based Data Retrieval Using Pattern Analysis Methods ISNCC Proceedings (год публикации - 2025)
8.
Алескеров Ф.Т., Вайншток А.П., Дерендяев А.Б., Ткачев Д.С., Зонтов Ю.В., Якуба В.И.
An assessment and management of the quality of living conditions of the population in the regions
IEEE Xplore
, Proc. of International Conference on Artificial Intelligence, Computer, Data Sciences and Applications (ACDSA 2026), Boracay Island, Philippines, 2026, pp. 1-5. (год публикации - 2026)
10.1109/ACDSA67686.2026.11468165