CC BY
20Сарьян В.К.
д.т.н., академик НАН РА, профессор МФТИ и МТУСИ
Назаренко А.П.
к.т.н., с.н.с. директор Научно-технического центра НИИР
Ермаков В.В.
д.б.н., профессор, начальник лаборатории ГЕОХИ РАН
ПОВЫШЕНИЕ АДАПТАЦИОННЫХ ВОЗМОЖНОСТЕЙ ЧЕЛОВЕКА В УСЛОВИЯХ ВОЗРАСТАЮЩЕГО ТЕХНОГЕНЕЗА И УВЕЛИЧЕНИЯ РИСКА ЧЕЛОВЕЧЕСКИХ И МАТЕРИАЛЬНЫХ ПОТЕРЬ ОТ ЧС ПРИРОДНОГО И ТЕХНОГЕННОГО ПРОИСХОЖДЕНИЯ - ВИТАЛЬНАЯ ЗАДАЧА (ЗАДАЧА ВЫЖИВАНИЯ) СОВРЕМЕННОЙ ЦИВИЛИЗАЦИИ
Ключевые слова: адаптивные возможности человека, чрезвычайные ситуации, индивидуализированное управление спасением абонентов, Интернет вещей, конвергенция услуг, датчики IoT, краткосрочный предсказательный потенциал, гибридная мониторинговая сеть, специальная коллаборация.
Keywords: human adaptive capabilities, emergencies, individualized management of rescue of subscribers, Internet of things, convergence of services, IoTsensors, short-term predictive potential, hybrid monitoring network, special collaboration.
Введение
Все ЧС являются источниками непомерно больших материальных и людских потерь в разных частях Земли. При этом потери оказываются одинаково высокими не только для развитых, но и для развивающихся стран. Причиной больших потерь от ЧС является постоянное снижение адаптивных возможностей современного человека. Эта проблема особенно актуальна для стран Большой Евразии (БЕ), вот почему эта тема должна быть отнесена к числу приоритетных при рассмотрении перспектив развития региона БЕ. Необходимо уделить внимание социальным, политическим и экономическим последствиям ЧС, так как крупные природные и техногенные катастрофы не раз выступали катализаторами социально-экономических и даже политических трансформаций. Ведь зачастую для восстановления ущерба требуются большие средства, которых у стран БЕ может и не быть.
Международное сообщество придерживается концепции «ненулевого риска». Это значит, что какие бы меры не были предприняты, ЧС в какой-то несчастливый момент может произойти в любом регионе мира и ЧС может коснуться каждого жителя планеты.
Поэтому международное сообщество и отдельные страны уделяют огромное внимание разработке и эксплуатации систем мониторинга глобальных процессов, комплекса современных методов и средств контроля параметров состояния объектов и окружающей среды; мониторингу и анализу данных об окружающей среде и возможных внешних воздействиях на анализируемую систему; теоретическим исследованиям, формированию, и пополнению банков данных и баз знаний по источникам опасностей и сценариям развития нештатных ситуаций, критериям их оценки и алгоритмам превентивных действий для парирования ЧС; разработке и внедрению, основанных на инфокоммуникацион-ных технологиях, систем оповещения населения о ЧС и при ликвидации последствий.
Однако все принимаемые меры, внося вклад в анализ причин и последствий ЧС и накапливая статистику, не могут пока повысить предсказательный потенциал существующих мониторинговых систем до хозяйственного значения, и каждый раз очередное ЧС является катастрофическим сюрпризом как для администрации, так и для всего населения региона, в котором случилось ЧС. Надо отметить, что природные ЧС часто сопровождаются техногенными ЧС. Особенно большие потери наблюдаются в крупных городах и в курортных зонах в связи со стремительно возрастающими туристическими потоками. Основная часть туристического потока приходится на летние месяцы, формируя пиковые нагрузки на местные эколого-экономические системы и существенно повышая риск возникновения опасных природных явлений, которые в свою очередь способны стать причиной значительных человеческих жертв и разрушений.
Надо учесть еще одну причину больших потерь для стран, которые подвергаются ударам ЧС. Дело в том, что усилия государств по развитию средств мониторинга и предупреждения о возникновении ЧС оказываются часто малоэффективными, так как все попытки создать надежные, то есть имеющие хозяйственное значение, среднесрочные и долгосрочные прогнозы пока не достигают цели. При этом достоверные системы краткосрочного прогноза дают для ряда ЧС так мало времени от начала оповещения (To) до наступления катастрофической фазы (Tk), что граждане (в том числе и обслуживающий персонал в объектовой системе), оказавшиеся в зоне ЧС и предупрежденные о ЧС, становятся беспомощными, сразу забывают все инструкции и, в итоге, часто оказываются жертвами этих событий.
В ближайшем будущем ЧС могут стать почти рядовым событием и витальным явлением в жизни современных людей, у которых почти утрачиваются адаптивные возможности, обеспечивающие им безопасное существование в окружающей среде. Поэтому человечество не может далее мириться с получаемыми низкими результатами и настоятельно требует от ученых поиска новых решений и страны БЕ не могут оставаться в стороне.
Предоставляемые сегодня услуги с помощью ИКТ по спасению людей, основанные на успешном краткосрочном прогнозировании (например, услуга по идентификации начавшегося ЧС и по оповещению населения о его начале и характере), практически не управляют спасением людей во время протекания ЧС, хотя наибольшие потери населения и материальных ценностей происходят именно в этот отрезок времени от начала оповещения Т0 (на самом деле начало ЧС может начаться значительно раньше) до наступления Тк. Как показывает статистика, за этот короткий временной интервал общим оповещением не удается спасти большой процент людей, оказавшихся в зоне ЧС. Для того чтобы достичь больших показателей, необходимо научиться как можно раньше определять То и иметь возможность управлять в реальном масштабе времени эвакуаций каждого человека, оказавшегося в данном месте зоны данного ЧС в безопасную зону до наступления Тк.
Видимо по этой причине вопросам снижения потерь во всех странах, в том числе и в Большой Евразии, до сих пор не уделено практически никакого внимания.
Задача нашего доклада - не только поставить вопрос, но и предложить доступные методы решения.
Решение этого жизненно важного вопроса было найдено построением сценария и бизнес-модели индивидуализированного управления спасением абонентов (ИУСА) при возникновении ЧС с помощью IoT [1, 6, 22, 25-27].
Модель ИУСА в современной инфокоммуникационной среде (ИКС) с использованием IoT удалось создать для ЧС, у которых временной участок между Т0 и ее Тк не менее 10 минут. Это могут быть ЧС техногенного характера, такие как пожар, утечка вредных веществ и др., которые могут возникнуть в каком-то объекте, в отдельном районе или городе в целом. Разделим временную шкалу протекания ЧС на следующие временные участки: Tb - время до начала ЧС, T0 - начало ЧС, Tk - наступление катастрофической фазы , Ta - время после окончания ЧС.
Рассмотрим ИУСА для большого класса ЧС, у которого Тк - Т0 > 10 мин. Перед разработчиками ИУСА встала задача модернизировать существующую инфокоммуникационную инфраструктуру объектовой системы, в которой управление спасением людей при начале ЧС заключалось в том, что на основании показаний датчиков (тепловых, дымовых, датчиков пламени) определяют начало ЧС и передают в пульт управления для принятия решения. В этих системах управление спасением людей, оказавшихся в зоне ЧС, осуществляется только передачей всем широковещательного сообщения о начале ЧС и напоминаний о необходимости следовать разработанным инструкциям, соответствующим случившему типу ЧС. Как показывает анализ происшедших ЧС, это широковещательное сообщение передается с заметной задержкой относительно времени относительно начала ЧС и мало кто помнит эти инструкции.
Нами были внесены предложения по модернизации объектовой ИКС.
Для целей ранней фиксации начала ЧС, чтобы увеличить промежуток времени между фиксацией начала ЧС -То и наступлением Тк, впервые было предложено использовать дополнительно к существующим датчикам ЧС, установленных на объектах, датчики на основе технологии IoT, в качестве которых могут выступать отдельные предметы объектовой среды (они же абоненты (А) ИКС, которые оказываются более чувствительными к признакам ранних стадий ЧС разного типа, чем существующие датчики ЧС. Широкое внедрение объектов IoT в процессы взаимодействия в ИУС и неизбежная трансформация в самое ближайшее время всех взаимодействующих в ИУС в настоящее время А: человеко-машинных систем (ЧМС, MMS), машинных систем (МС, MS), систем искусственного интеллекта (ИИС, AIS), систем машинного обучения (МОС, MLS), систем гуманоидных роботов (СГР, GRS) в системы Интернет вещей (IoTS) создает предпосылки для формирования гиперсвязанного мира. Это означает, что в глобальное информационное взаимодействие принципиально могут (т.е. будет технически доступно) вступить все косные и живые (включая человека) объекты природы, принадлежащие к одному виду или стоящие на разных ступенях развития. Аппаратно-программные средства для общения объектов природы сегодня созданы, причем они масштабируются, т.е. они могут подключить к Интернету любой природный объект, преобразованный в IoTS (рис. 1), независимо от его размеров и места в иерархическом природном ряду.
Кроме того, как видно из приведенной на рис. 1 блок-схемы типового IoTS, он может не только посылать сигналы от своих датчиков в ИУС, но и принимать приходящие извне сигналы, в том числе и сигналы управления. Это значит, что новая ИУС дает природным объектам, их сообществам такую же возможность взаимодействия как сообществу людей [2, 3].
Кроме того, чтобы достичь сверхнизких задержек ИУСА в объектовой инфраструктуре ИУС, которую можно отнести к классу критических инфраструктур, и гарантировать максимальную достоверность, в том числе и эффективное администрирование этой услуги, впервые были разработаны и использованы информационно-управляющая сеть (ИУС) (Рекомендация МСЭ-Т Y. 2239) [8] и сенсорная управляющая сеть - СУС (Рекомендации МСЭ-Т Y.2222) [9]. Важную роль в управлении самоэвакуацией А вне объектовой зоны играет навигация. Поэтому была обеспечена конвергенция услуг КВНО в ИУСА и тем самым был расширен спектр услуг ИУСА. Блок схема типового абонентского устройства IoTS (рис. 1) отражает эту конвергенцию. Была также осуществлена конвергенция услуг е-health (е-медицина) в ИУСА. Она расширила спектр ИУСА на абонентов, подключенных к услугам e-health (е-здоровье). Такая конвергенция впервые была представлена на семинаре в рамках заседания АТЭС ТЕЛ 52 (APECTel 52). На рис. 2 на примере АТЭС приведена блок-схема такой конвергентной услуги.
Рисунок 1.
Блок-схема типового абонентского устройства
Рисунок 2.
Блок-схема конвергенция услуг е-ЬеакЬ (е-медицина) в ИУСА
Управление ИУСА обеспечивается взаимодействием в абонентском устройстве трех сопряженных и включенных в объектовую инфокоммуникационную инфраструктуру экспертных систем: 1) системы определения типа произошедшего ЧС, 2) системы персональных характеристик А, которые требуют их учета при разном типе ЧС (например, непереносимость определенного типа газов, которые могут выделяться при данном типе ЧС), 3) системы определения местоположения А в данном объекте и построения маршрута, с учетом данных от систем 1) и 2), его выхода А в безопасную зону. Особо отметим, что эти экспертные системы создаются на основе огромной исследовательской работы, которую проводит МЧС и его научные и проектные подразделения.
На сегодняшний день ИУСА может обеспечить управление самоэвакуацией в безопасную зону не менее 90% А, оказавшихся в зоне возникновения ЧС для Тк - Т0=10 мин. Эта величина была определена для наиболее типовых случаев параметров объектов и количества людей и типов ЧС с использованием методов оптимального управления, включая метод разрешения коллизий.
Опишем сценарий предоставления индивидуализированной услуги для этого случая. При обнаружении первых признаков ЧС датчики 1оТ, расположенные в каждом помещении объекта (в определенном участке территории) и объединенные в самоорганизующиеся сенсорные сети [19-21], где произошло ЧС, начинают взаимодействовать с терминалом каждого абонента, определяя его координаты, и сообщают терминалу изменение своих характеристик под влиянием изменения параметров внешней среды. В память абонентского терминала записывается модель развития наблюдаемого типа ЧС в данном объекте, составленная и утвержденная официальными представителями МЧС и также утвержденная актуальная цифровая модель данного объекта. Происходит автоматическая идентификация полученных данных с имеющейся моделью, и фиксируется наличие начальной стадии ЧС. Используемые датчики (или линейка датчиков) 1оТ8 должны обладать большим предсказательным потенциалом (высокой чувствительностью за счет фиксации начала адаптационных механизмов 1оТ8 как динамическая реакция 1оТ8 для возращения стабильного состояния, нарушенного начальной стадией внешнего воздействия, т.е. ЧС), чем существующие датчики, и тем самым увеличивается отрезок времени между моментом фиксации начала ЧС - То и моментом наступления его катастрофической фазы Тк. В зоне, где возникло ЧС, могут оказаться люди разного статуса (служащие, имеющие определенные предписания при возникновении ЧС), случайные здоровые посетители, которые могут не знать расположение того объекта, где их застало ЧС, посетители с ограниченными возможностями по состоянию здоровья, слуха, зрения. Поэтому, чтобы не создавать давку, одновременно сообщив им всем о начале ЧС, и решить проблему коллизии управляющие сигналы, которые поступают от датчиков 1оТ на абонентские терминалы пользователей услуг, вначале актуализируются у обслуживающего персонала и людей с ограниченными возможностями. У первых в абонентских уст-
ройствах автоматически на основе записанных у них в абонентском терминале инструкций формируются управляющие сообщения, что им надо делать в сложившейся обстановке, и указывается маршрут, с помощью цифровой модели здания (пространства), по которому они должны следовать. На терминалы людей с ограниченными возможностями приходят управляющие сигналы, показывающие им безопасный план эвакуации. При этом программное обеспечение услуги в терминале данного абонента при формировании плана эвакуации учитывает особенности и характер ограниченных возможностей данного человека [19, 20]. Затем после некоторой паузы управляющие сигналы поступают на абонентские терминалы здоровых людей - А, оказавшихся в зоне ЧС, и также на основании их текущего места пребывания в зоне ЧС, темпов и характера развития ЧС автоматически формируется индивидуальный маршрут в направлении безопасной зоны. Во все время предоставления услуги происходит непрерывное взаимодействие абонентского терминала с датчиками 1оТ. Это позволяет в реальном времени автоматически корректировать управление эвакуацией А в зависимости от темпа и направления развития ЧС. При этом все транзакции между абонентами и 1оТ датчиками сенсорной самоорганизующейся сети передаются через терминал сотовой связи, который соединен с сенсорной сетью в центр МЧС. Эти данные окажутся очень полезными для сотрудников МЧС на стадии ликвидации последствий ЧС.
Отметим также, что при возникновении ЧС абонентские терминалы людей, оказавшихся в зоне ЧС, принудительно отключаются от сотовой сети первым управляющим сигналом, полученным абонентским терминалом от 1оТ датчиков. Этим достигается автономность управления, что оказывается очень важным в условиях ограниченного времени - времени определяемой темпами развития ЧС до Тк.
В абонентских терминалах, в которых записаны возможные варианты такого типа ЧС, автоматически формируется, как и в предыдущем случае, управляющая информация, указывающая выход в подобной ситуации.
Отличие сценария предлагаемой ИУСА от существующих заключается в том, что предлагаемая услуга обеспечивает динамическое, в реальном масштабе времени, управление эвакуацией персонально каждого человека непосредственно во время ЧС. Так, если Тк - Т0 = 10 минутам, то можно вывести из опасной зоны до 90% А. Естественно, что при достижении значения Тк>> 10 минут можно достичь лучших результатов.
Но ИУСА при возникновении ЧС бессильна, если Тк - Т0« 0. А именно это значение характерно для таких разрушительных катастроф, как например, землетрясения и некоторые виды цунами и наводнений, которые приносят наибольшие людские и материальные потери.
Для того, чтобы расширить возможность применения ИУСА при возникновении ЧС на случай близкого к нулевому отрезку времени между Т0 и ее Тк«0, необходимо резко повысить хотя бы краткосрочный предсказательный потенциал существующих систем мониторинга за такими типами ЧС. Повышение предсказательного потенциала связано с поиском и фиксацией сигналов предвестников ЧС с Тк - Т0« 0, например, землетрясений. Однако используемые сегодня сейсмические датчики малочувствительны к сигналам-предвестникам землетрясений. При измерениях этими датчиками такие сигналы «теряются» на фоне шумов. Поэтому разрабатываются различные математические методы для выявления на фоне шумов сигналов-предвестников землетрясений. Значительная часть методов основана на теории синхронизации [22-24]. Развивая теорию синхронизации как эффективный способ выявления сигналов-предвестников землетрясений, было высказано предположение, что метод синхронизации будет особенно эффективным, если сигналы, получаемые от существующих датчиков, будут складываться в реальном масштабе времени с сигналами датчиков другой (нежели существующие сейсмические датчики) физической природы, расположенных поблизости от существующих датчиков.
В качестве таких датчиков - датчиков разной физической природы было предложено использовать датчики 1оТ и была впервые предложена концепция гибридной мониторинговой сети за ЧС глобального происхождения. Она была представлена на семинаре, проведенном в рамках 56 сессии АТЭС ТЕЛ (АРЕСТЕЬ56) и стандартизирована в рекомендации ИКТ-Т [6, 13, 25]. Основная идея одновременного использования датчиков разной физической природы заключается в том, что сигналы-предвестники являются общим для них всех модулирующим сигналом. В качестве таких датчиков в соответствии с определением 1оТ8, могут быть использованы любые живые (включая человека) и косные объекты природы, которые могут оказаться очень чувствительными за счет возможности фиксации начальных моментов адаптации к внешним воздействиям, как было отмечено выше, к определенным типам сигналов- предвестников. Поэтому в гибридной системе мониторинга было предложено использовать объединенный датчик 1оТ8 (т.е. панель, состоящую из разного типа датчиков, одни из которых при реальных обстоятельствах могут оказаться более чувствительными к данным сигналам-предвестникам, чем другие) для дополнения к существующим датчикам.
На рис. 3 приведена блок-схема гибридной сети мониторинга за землетрясениями [8].
Здесь изображен фрагмент такого взаимодействия объединенного датчика 1оТ8, в качестве которого используются косные и живые объекты, с существующими сейсмическими датчиками. Отметим, что датчики 1оТ8 должны быть выбраны из объектов окружающей среды в непосредственной близости от пункта существующей мониторинговой системы. Сигналы-предвестники землетрясений модулируют синхронно существующие датчики и периодические жизненные (естественные) процессы, которые проистекают в датчиках 1оТ8, входящих в панель. Сложение этих сигналов дает эффект синхронизации и позволяет выявить наличие и мощность сигналов-предвестников землетрясений, что позволит определить с достаточной (от 2 часов до 10 минут) точностью не только время наступления землетрясения, но и его силу и место эпицентра.
Передача результатов прогнозирования непосредственно в
Рисунок 3.
Блок-схема гибридной сети мониторинга за землетрясениями
В случае, если у данного ЧС, Тк « 0, сценарий предоставления индивидуализированной услуги по управлению спасению абонента, описанного для случая Тк > 10 минут дополняется следующими действиями: формируется в аналитическом центре гибридной мониторинговой сети, путем обработки данных гибридной мониторинговой системы, информация о времени, силе и эпицентре землетрясений. Эта информация передается по каналам связи, в том числе и по каналам сотовой связи на вход сенсорной сети, далее через датчики 1оТ8 эта информация поступает на абонентский терминал людей-А, способных в скором времени оказаться в зоне землетрясения, и автоматически вырабатываются сигналы ИУСА, как лучше поступить в сложившейся ситуации, чтобы своевременно выйти из опасной зоны.
Таким образом, сценарий действия ИУСА для А, способных оказаться через короткое время в зоне ЧС, действует даже при Тк= 0, то есть и при землетрясениях.
На этом этапе к исследованиям присоединились ученые и специалисты ИФЗ РАН (создание гибридной системы мониторинга) и ГЕОХИ РАН. Предлагаемые решения ИУСА были опробованы на опытных участках. Однако для широкомасштабного внедрения ИУСА необходимо провести большой объем измерений и теоретических исследований для создания утвержденных экспертных систем: 1) системы определения типа произошедшего ЧС, 2) системы персональных характеристик А, которые требуют их учета при разном типе ЧС (например, непереносимость определенного типа газов, которые могут выделяться при данном типе ЧС), 3) системы определения местоположения А в данном объекте и построения маршрута, с учетом данных от систем 1) и 2), его выхода А в безопасную зону для каждого объекта, где могут находиться А. Причем необходимо обеспечивать их актуальность в любое время.
Большинство таких исследований давно проводятся учеными и специалистами научных организаций МЧС или других научных организаций по заказу МЧС, так как они нужны для реализации обычной (до появления концепции ИУСА) парадигмы мониторинга и оповещения [25-28]. Наиболее близкими кандидатами для внедрения ИУСА являются умные дома и города [29, 30].
Для широкомасштабного внедрения ИУСА необходимо также провести широкий круг исследований свойств окружающей среды. Без этих исследований невозможно провести подбор и сертификацию типовых датчиков 1оТ8, а также оценить разброс параметров однотипных объектов окружающей среды, которые мы будем использовать в гибридных системах мониторинга в качестве 1оТ8 в разных регионах страны и мира. На этот разброс могут влиять в том числе медленные изменения глобальных природных явлений и внедрение новых технологий, которые могут негативно воздействовать на окружающую среду и здоровье человека и вносить искажения в используемые ИУСА экспертные системы. Однако стремительные процессы глобализации приводят к тому, что многие исследования окружающей среды отстают от актуальных потребностей. Явная десинхронизация между темпами внедрения новых технологий, процессами урбанизации и другими факторами возрастающего техногенеза, особенно характерная для стран БЕ, настоятельно требуют поиска новых подходов к исследованию взаимодействия человека с природой, радикального улучшения этого взаимодействия. Для того чтобы ликвидировать или существенно сократить эту десинхронизацию, необходимо было найти методы расширения фронта научных исследований.
Опыт научного сотрудничества между учеными и специалистами НИИР, ГЕОХИ РАН и ИПУ РАН позволил не только найти решение проблемы десинхронизации, но и открыть новую нишу междисциплинарного сотрудничества.
Так, было впервые предложено использовать систему гибридного мониторинга в качестве мощной экспериментальной базы для широкого фронта биогеохимических исследований, которые сегодня или не проводятся, или проводятся в очень ограниченных объемах. Между тем они позволят решить такие актуальные задачи как:
- обеспечение непрерывного пространственного мониторинга состояния живых и косных объектов природы от антропогенного воздействия,
- изучение взаимодействия живых организмов с окружающей средой, процессов самоорганизации и регуляции биологических систем, которое является предметом экологии,
- определение параметров адаптационных возможностей объектов при внешнем природном и антропогенных воздействиях.
Для решения этих задач необходимо поменять методы исследования, то есть перейти от статических методов, которые применялись в ХХ веке, к динамическим методам, которые можно развернуть на предлагаемой мощной экспериментальной площадке.
Как было отмечено выше, эти исследования необходимы также для выбора типовых 1оТ8 для гибридных систем мониторинга.
Отметим, что для создания такой площадки не потребуется сколько-нибудь заметных материальных затрат и научных усилий - экспериментальная биогеохимия также, в принципе, как и инфокоммуникационная среда, «готова» к объединению с технологиями Интернета вещей. Кроме того, такое объединение позволит, по мнению авторов, обеспечить качественный прогресс в дальнейших исследованиях в биогеохимии.
Покажем возможность практической реализации такой экспериментальной площадки на базе введенного понятия суперсвязанного мира, который формируется в результате трансформации всех взаимодействующих в ИКС объектов в 1оТ8 (рис. 4). Фактически, этот переход к новой модели мира - суперсвязанного мира, означает новый качественный скачок, который затронет все сферы человеческой деятельности.
Рисунок 4.
Три сферы суперсвязанного мира
На рис. 4 показано, что предлагается разделить жизнь суперсвязанного мира на три сферы:
1. сфера предоставления стандартизированных услуг, связанных с работой и досугом,
2. область образования,
3. область исследований.
(Отметим, что на рис. 4 все взаимодействующие объекты - это А ИКС)
В 1 и 2 сферах выполнение задач и получение необходимых услуг при взаимодействии объектов друг с другом и окружающей средой осуществляется на основе показаний объектов 1оТ8, которые осуществляют мониторинг окружающей пользователя окружающей среды и на основе имеющейся модели помогают каждому пользователю в рамках соответствующей ячейки институциональной матрицы быстрее и рациональнее решить задачу функционирования в этой сфере, то есть выполнить одну из типовых стандартных задач (или один из периодически воспроизводимых типовых процессов, обеспечивающих гомеостаз данного объекта в данном таксоне).
Третья сфера формирующегося суперсвязанного мира отличается от первых двух тем, что в этой сфере как раз на основе мониторинга окружающей природной и социальной сред с помощью 1оТ8, проводятся научные исследования и вырабатываются знания, то есть создаются модели, которые оперативно могут использоваться для достижения большей рациональности в функционировании в первых двух сферах. Таким образом, все геохимические исследования органично будут встроены в первую и вторую сферы и будут способствовать повышению качества жизни [31].
С другой стороны, такая встроенность, которая позволяет биогеохимикам, учитывая реально доступную обратную связь (возможность дистанционного доступа к показаниям объектов, функционирующих в первой и второй сферах), оперативно учитывать степень воздействия внедрения новых технологий тех или иных неблагоприятных факторов окружающей среды на показатели здоровья, производительности и других индикаторов устойчивого развития. Такая возможность, связанная с возможностью мониторинга за изучаемыми объектами в реальном масштабе времени, позволит достигнуть новых высот в исследовании природной среды. Например, исследователь - абонент третьей сферы (рис. 4) может зафиксировать и изучить процессы адаптации, которые возникают внутри природного объекта при неблагоприятном воздействии окружающей среды, когда нарушается воспроизведение одного или сразу нескольких типовых процессов, обеспечивающих гомеостаз данного объекта и готовность его перехода к деградации. При этом
можно предположить (если будет изучена семантика этой процесса), что под внешним воздействием (оно может исходить от исследователя или другого подобного объекта 1оТ, находящегося в том же или территориально отдаленном таксоне), можно восстановить нарушенные типовые процессы и остановить необратимую деградацию объектов таксона в целом. Предлагается создание экспериментальной площадки осуществить в два этапа. На первом этапе необходимо использовать существующие экспериментальные площадки и оснастить изучаемые объекты соответствующими (типовыми) аппаратно-программными средствами, которые «трансформируют» данный изучаемый живой и косный объект в Интернет вещь, обеспечивая выход показателей измерения в Интернет сеть. Такая возможность обеспечивает исследователям решения, в зависимости от специализации датчиков измерительной аппаратуры, практически всех проблем, которые указаны выше.
Такая сеть позволяет вести круглосуточный мониторинг за изменениями параметров как отдельных объектов, так и совокупности взаимодействующих объектов на одной территории. При этом, используя возможности Интернета к такой экспериментальной площадке, которую можно развернуть в живой природе, можно легко обеспечить санкционированный дистанционный доступ любой группы ученых. При удачных результатах первого этапа можно перейти ко второму этапу развертывания участков экспериментальной площадки в разных частях света и в дальнейшем перейти к объединению этих участков в глобальную экспериментальную сеть [35].
Предлагаемая к созданию экспериментальная площадка для исследований в области биогеохимии будет похожа на существующие сегодня экспериментальные площадки для астрофизических и геофизических исследований, когда ученые, имеющие санкционированный доступ, дистанционно подключены ко всем расположенным в разных частях света астрофизическим телескопам и к станциям сети мониторинга за геофизическими процессами.
Авторы убеждены, что встраивание биогеохимических исследований в структуру формируемого с помощью новейших инфокоммуникационных технологий суперсвязанного мира не только устранит отмеченные выше процессы десинхронизации между темпами техногенеза и исследованиями и позволит обеспечить выбор и сертификацию типовых 1оТ8 для гибридных систем мониторинга, но и открыть новые научные горизонты в биогеохимии и других научных направлениях.
Глобальные ЧС техногенного и природного происхождения, например, такие как землетрясения, не признают государственных границ и академических дисциплин. Для уменьшения риска стихийных бедствий, связанных с землетрясением, необходимы международные и междисциплинарные исследования и сотрудничество. Поэтому с самых первых шагов наших исследований мы уделяем большое внимание апробации наших предложений технических решений на авторитетных международных площадках, таких как МСЭ, ЭСКАТО (Экономическая и социальная комиссия для Азии и Тихого океана), объединяющая пять региональных комиссий ООН, форум АТЭС. Эти организации в соответствии с резолюцией, принятой Генеральной Ассамблеей 3 июня 2015 года «Сендайская рамочная программа по снижению риска бедствий на 2015-2030 годы» большое внимание уделяют исследованию возможностей использования ИКТ для предотвращения стихийных бедствий природного и техногенного происхождения, реагирования на них и при восстановлении ущерба, призывая к широкому международному сотрудничеству. Эти же задачи включены в программу достижения 17 целей устойчивого развития, также принятого ООН.
Необходимо отметить, что наши предложения были высоко оценены в этих организациях [29, 30]
Положительную оценку наши предложения получили и на форуме АТЭС. В результате, высоко оценивая достижения РФ, специальными решениями Бюджетный Комитет выделял средства специалистам ФГУП НИИР для проведения семинаров по данной тематике (в 2012, 2015 и 2018 гг.), на которых с докладами выступили в поддержку предложенных нами решений видные ученые и специалисты из США, Японии, Китая, Южной Кореи, Индии, Сербии, Филиппин и других стран.
Предложенные нами решения и предложения по дальнейшей работе были одобрены на всех семинарах. Так по итогам решения последнего семинара АТЭС предполагается создание сети национальных площадок на основе 1оТ с радикально высоким прогнозным потенциалом, где ученые из разных стран смогут проводить эксперименты и испытания наиболее чувствительных датчиков на базе 1оТ и обмениваться накопленным опытом.
Такие центры начали создаваться в ряде стран, включая РФ. В 2020 годах предполагается обмен данными, полученных в результате проведенных экспериментов.
Интерес к нашим работам был проявлен и со стороны ЭСКАТО.
Целесообразно отметить, что все описанные выше мероприятия проходили с согласия и при участии сотрудников Минкомсвязи РФ и МЧС РФ.
В нашей деятельности мы старались как можно шире охватить аудиторию для знакомства с нашими разработками. Поэтому мы активно выступали с докладами на конференциях в Москве, Брюсселе, Атланте, Санкт-Петербурге [6, 32, 25, 36, 37-39] и др. Наши экспонаты демонстрировались на международных выставках в Москве, Женеве, Гонконге, Ганновере, Амстердаме и др.
Мы открыли новое направление в ЧС - создание ИУСА и утвердили наш мировой приоритет РФ. Мы надеемся, что наши дальнейшие работы помогут радикально снизить потери и изменить психологию населения и руководства (от страха до полного фатализма) к долгосрочным и краткосрочным прогнозам.
Мы можем сейчас с учетом планов развития ИКТ, КВНО и др. технологий, создания умной среды надеяться на реализацию права человека на физически безопасное существование в техногенном мире - это на самом деле может стать витальным вопросом для выживания человека.
В настоящее время создан междисциплинарный коллектив и наметились энтузиасты для международного сотрудничества, в том числе из стран БЕ (Россия, Армения, Киргизия и др.), и мы надеемся в самом ближайшем буду-
щем создать в БЕ модный и очень эффективный, как показала практика последних лет, механизм решения сложных проблем - специальную коллаборацию.
Нельзя игнорировать среднесрочный и долгосрочный прогноз, как это делают в настоящее время, ссылаясь на то, что современные методы этих прогнозов не имеют хозяйственного значения. Действительно, если ученые начинают подозревать, что в данном регионе по измеряемым ими признакам грядет землетрясение, но когда оно случится, они могут только предполагать - возможно в будущем году, а возможно позже. И как в этом случае поступать администрации, если речь идет о крупном городе с налаженной жизнью. Ведь не замораживать же всю деятельность, не переселять людей и т.д. на неопределённое время, а вдруг такой прогноз, как часто и случается, окажется неверным, то есть не имеющим хозяйственного значения. Поэтому, как правило, на эти предсказания закрывают глаза, хотя после катастрофического ЧС все торжественно обещают «приложить все усилия, чтобы учесть уроки этого землетрясения и обеспечить безопасность населения при стихийных бедствиях в будущем». Так было с предсказанием А.А. Лю-бушина, сделанном за год до ЧС на Фукусиме, где погибли десятки тысяч человек, и был нанесен значительный экологический ущерб окружающей природе не только Японии. Так было, по-видимому, и в Китае в провинции Сычуань 12.05.2008. Тогда погибли 69 226 человек, 374 643 получили ранения, 17 923 пропали без вести; прямые экономические потери были оценены в 845.1 млн. юаней. Эти два ЧС обернулись гуманитарными катастрофами мирового масштаба. Мы убеждены, что если бы в этих регионах массовому пользователю был открыт доступ к ИУСА, то большинство погибших можно было бы спасти.
Конечно, среднесрочный и долгосрочный прогноз сопряжен со значительными (в том числе вычислительными) трудностями и далеко не всегда даёт удовлетворительный результат. Возможность получения достоверных прогнозов позволила бы целесообразно планировать масштабное строительство или проведение массовых мероприятий. Попытки такие продолжаются [29, 30]. Кроме того, уделяется внимание мерам по предотвращению ЧС [33, 34]. Однако наличие ИУСА в сейсмоопасном регионе позволяет, тем не менее, надеяться на сокращение потерь. Даже в случае недостоверности события хозяйственные потери окажутся несопоставимо более низкими. Для этого администрации сейсмоопасного района, чтобы гарантировать безопасность населения при стихийных бедствиях в будущем, необходимо обеспечить доступ любого A этого региона в любое время и в любое месте к ИУСА.
Заключение
Мы утверждаем, что если в регионе, признанном учеными потенциально сейсмически опасным, а многие страны Большой Евразии можно отнести к их числу, была бы развернута массовая ИУСА и предлагаемая нами система -гибридная система мониторинга с повышенным краткосрочным предсказательным потенциалом, то число человеческих жертв и материальных потерь удалось бы существенно сократить.
С точки зрения хозяйственной значимости особое внимание при неблагоприятном среднесрочном и долгосрочном прогнозах следует обратить на разработку мер по быстрому спасению критически важных объекты, перемещению стратегически важных управленческих инфраструктур и детских организаций и др. к моменту ЧС, а далее продолжать обычную жизнь с учетом того, что имеется ИУСА с ее краткосрочным прогнозом и возможностью спасения до 90% людей при возникновении ЧС.
Но надо искать путь предотвращения ЧС. В этом польза исследований. Для этой цели в умные города необходимо в первую очередь превращать мегаполисы, так как число жертв в результате ЧС в этих городах может быть катастрофически большим.
Сегодня развитие ИКТ может поставить и решить историческую цель - предоставление ИУСА любому пользователю в любом месте и в любое время, то есть провозгласить и реализовать право жителя БЕ на защиту от природных и техногенных катастроф и страны Большой Евразии могут быть инициаторами этого движения.
Список литературы
1. Butenko V., Nazarenko A., Sarian V. e.a. Personal safety in emergency: innovative application for mobile phones // ITU News. 2012. -N 3. - P. 47-49.
2. Butenko V., Nazarenko A., Sarian V. e.a. Applications of wireless sensor networks in next generation networks: technical paper // ITU-T. 2014. - P. 94-97.
3. Sarian V. Internet of things technology - a powerful catalyst functioning single digital space // ITU Regional Workshop on the Internet of Things (IoT) and Future Networks, Saint Petersburg, Russia, 19-20 June 2017. - https://www.itu.int/en/ITU-D/Regional-Presence/ CIS/Pages/EVENTS/2017/06_Saint_Petersburg/06_SPB_Presentations.aspx
4. Сарьян В.К. На пути интеграции биогеохимии и инфокоммуникационных технологий // Труды биохимической лаборатории. Т. 25 «Современные тенденции развития биогеохимии». - М.: ГЕОХИ РАН, 2016. - С. 293-304.
5. Ермаков В.В. Геохимическая экология и биохимические критерии оценки экологического состояния таксонов биосферы // Геохимия, 2015. - № 3. - С. 203-221.
6. Sarian V.K., Nazarenko A.P., Lyubushin A.A. Creating a hybrid monitoring network of global processes of natural and man-made disasters on the planet Earth, using geo-technologies of the Internet of things (GeoIoT) // First Forum GeO IoT World 2016. 25-28 may 2016 Brussels. - https://niir.ru/wp-content/uploads/2013/12/NIIR_Viliam-Sarian.pdf
7. Sarian V. Invitation of the use of powerful experimental ground created in Russian federation for monitoring the global processes based on new information technologies // IAPP NAS RA, International Conference on Electron, Positron, Neutron and X-ray Scattering under External Influences and International School named after G. A. Askarian, 16-22 October 2017, Yerevan-Meghi, Armenia.
8. ITU-T 2016 Y.2239 «Requirements for information control network and related application».
9. Recommendation Y.2222 «Sensor control networks and related applications in a next generation network environment» ITU-T, Geneva. 2013. - April.
10. ITU-T 2010 Y.2221 «Requirements for support of ubiquitous sensor network (USN) applications and services in the NGN environment».
11. ITU-T Recommendation Y.4100 (2014), Common requirements of Internet of Things.
12. ITU-T Draft Recommendation Y.4102 (2015), Requirements for Internet of Things devices and operation of Internet of Things applications during disaster.
13. ITU-T Recommendation Y.4103 (2014). Common requirements for Internet of things (IoT) applications.
14. Recommendation ITU-T 2018 - Y.4121 «Requirements of an Internet of Things enabled network for support of applications for global processes of the Earth».
15. Бутенко В.В., Назаренко А.П., Сарьян В.К. Массовые инфокоммуникационные услуги на базе координатно-временного и навигационного обеспечения (второй этап) // Фундаментальное и прикладное координатно-временное и навигационное обеспечение (КВНО-2013). 15 апреля 2013.
16. Назаренко А.П., Сарьян В.К. Навигация Интернет-вещей: перспективы, проблемы, решения // Фундаментальное и прикладное координатно-временное и навигационное обеспечение (КВНО-2015), апрель 2015.
17. Назаренко А.П., Сарьян В.К. О возрастании роли администрирования услуг КВНО на современном этапе // Фундаментальное и прикладное координатно-временное и навигационное обеспечение (КВНО-2017). 17 апреля 2017.
18. Назаренко А.П., Сарьян В.К. Основы создания глобальной системы индивидуализированного управления спасением людей при возникновении ЧС с использованием перспективных технологий КВНО // Фундаментальное и прикладное координатно-временное и навигационное обеспечение (КВНО-2019). 15-19 апреля 2019.
19. Draft ITU-T Recommendation Y.smart-evacuation «Framework of Smart Evacuation during emergencies in Smart Cities and Communities» (Geneva, 4-15 September 2017).
20. Draft ITU-T Recommendation Y.disaster_notification «Framework of the disaster notification of the population in Smart Cities and Communities» (Cairo, 6-15 May 2018).
21. ITU-T 2017 Y.3051 «The basic principles of trusted environment in ICT infrastructure».
22. Любушин А. Прогноз сейсмической катастрофы в Японии 11 марта 2011 года по анализу микросейсмического шума: сила, время, место. - http://lnfm1.sai.msu.ru/grav/russian/life/chteniya/sagit2011/Lyubushin_Japan_2011.pdf
23. Lyubushin A. Prognostic properties of low frequency seismic noise // Natural Science. 2012. - N 4 (8A). - P. 659-666.
24. Lyubushin A., Dynamic estimate of seismic danger based on multifractal properties of low frequency seismic noise // Natural Hazards. 2014. - Vol. 70, N 1. - P. 471-483.
25. Sarian V. Cooperation Program on Creating a Common Interoperable Approach to Improving the Efficiency of Existing Disaster Management Systems based on ICT // APEC TEL Workshop, Moscow, 30.11.2015.
26. Ermakov V., Saryan V. Nowaday development of biogeochemical methods as an approach towards integrated knowledge system by use of modern information and communication technologies // Challenges of Green Economy / University «Union-Nikola Tesla». - Beograd, 2018. - P. 57-76.
27. Sarian V., Ermakov V., Jovanovic L. The role of earthquakes and waterfloods monitoring system // Ecologica. - Zemun: Akademskaiz-danja, 2018. - Vol. 25, N 92. - P. 1001-1004.
28. Sarian V., Nazarenko A. Improving the efficiency of the use of ICT to radically reduce losses in the event of global emergencies // Workshop «Earthquakes and Waterfloods Monitoring System with the application of the Internet of Things», The 58th APEC Telecommunications and Information Working Group Meeting. - Taipei, 2018.
29. Sarian V., Nazarenko A. Mass service of individualized control for the population rescue in the event of all kinds of emergency situation // ITU Regional Workshop on Network 2030 jointly with ITU Forum on Future Applications and Services. Perspective 2030, Saint Petersburg, Russia, 21-23 May 2019. - https://www.itu.int/en/ITU-T/Workshops-and-Seminars/201905/Pages/programme.aspx
30. Sarian V., Yakoubovsky R., Salomatina E. Emergency situation in Smart Cities. Points of Application ICT 2030 // ITU Regional Workshop on Network 2030 jointly with ITU Forum on Future Applications and Services. Perspective 2030, Saint Petersburg, Russia, 2123 May 2019. - https://www.itu.int/en/ITU-T/Workshops-and-Seminars/201905/Pages/programme.aspx
31. Sarian V. // Workshop «Earthquakes and Waterfloods Monitoring System with the application of the Internet of Things (IoT)» October 01, 2018 Taipei.
32. Ermakov V., Sarian V. Geochemical ecology and its significance in present biochemic research // World Congress of Geochemistry «Current trends and innovation in Geochemistry», November 18-19, 2017, Atlanta, USA.
33. Сарьян В.К., Мещеряков Р.В., Назаренко А.П. Проблемы и возможности гиперсвязанного мира // 5 международная конференция Инжиниринг & Телекоммуникации - En&T 2018, МФТИ.
34. Мещеряков Р.В., Сарьян В.К. Последствия неизбежной трансформации всех взаимодействующих объектов в единой инфоком-муникационной системе Интернета вещей // Конференция ИТ-Стандарт 2019, Москва.
35. Назаренко А.П., Сарьян В.К. и др. Эффективность существующих систем оповещения в условиях ЧС и методы ее существенного повышения // Второй Всероссийский Форум «Техногенные катастрофы: технологии предупреждения и ликвидации», 17 июня 2014 г., Москва.
36. Сарьян В.К., Любушин А.А., Назаренко А.П., Дубнов Д.В. Типовые процессы как возможный инструмент сейсмопрогноза // Успехи физических наук (в печати).
37. Бучаченко А., Микроволновoе стимулирование дислокаций и магнитный контроль очага землетрясения // Успехи физических наук. 2019. - № 1. - С. 47-54.
38. Садовский М.А. Избранные труды. 2004. - http://elib.biblioatom.ru/text/sadovskiy_izbrannye-trudy_2004/go,330/?bookhl=%D0% B1%D0%BB%D0%BE%D0%BA
39. Бучаченко А.Л. Магнитопластичность и физика землетрясений. Можно ли предотвратить катастрофу? // Успехи физических наук. 2014. - Т. 184, № 1. - С. 101-108.
