Проблемы цифровой трансформации агротехнологических процессов

В.И. Будзко

doi:10.18127/j20729472-202104-01

Проблемы цифровой трансформации агротехнологических процессов

научная статья УДК 621 Страницы: 5-23 doi.org/10.18127/j20729472-202104-01

¹ ФИЦ ИУ РАН (Москва, Россия)

Ключевые слова: Автоматизированная система управления агротехнологическими процессами цифровая платформа точное земледелие информационная безопасность система обеспечения жизненного цикла технологии искусственного интеллекта

Аннотация

Постановка проблемы. Отрасль сельского хозяйства – одно из важных направлений развития экономики России. Национальный агропромышленный комплекс (АПК) базируется на двух ключевых отраслях – растениеводстве и животноводстве. Важное направление совершенствования практик сельскохозяйственного производства – создание человеко-машинной автоматизированной системы управления агротехнологическими процессами (АСУ АП). Основу такой системы должна составить цифровая платформа управления (ЦПУ) для обеспечения прецизионного цифрового управления деятельностью всех участников, вовлеченных в агротехнологические процессы с глубокой детализацией планирования и управления (диспетчеризации) в реальном масштабе времени с применением для повышения эффективности и результативности обработки данных средств искусственного интеллекта и других направлений когнитивных технологий. Внедрение ЦПУ в качестве типовой основы построения региональных АСУ АП при централизованном геоинформационном и методическом обеспечении, а также обеспечении автоматизированного доступа к данным о последних достижениях в области растениеводства и почвоведения позволит повысить эффективность и качество выполнения собственно сельскохозяйственных и обеспечивающих работ. Цель. Определить принципы построения АСУ АП регионального уровня, выявить основные аспекты, оказывающие влияние на эффективность ее развития, и основные проблемы обеспечения информационной безопасности (ИБ) и показать направления их решения.

Результаты. На основе анализа отечественного и зарубежного опыта построения региональной АСУ АП определены основные принципы ее построения и развития. Обоснованы необходимые организационные и технические мероприятия. Разработана обобщенная архитектура АСУ АП. Для достижения положительного результата по созданию и развитию АСУ АП приведены основные требования к системе жизненного цикла (СОЖЦ). Обоснована необходимость создания и представлены основные требования к системе обеспечения информационной безопасности с учетом применения при построении АСУ АП технологий искусственного интеллекта.

Практическая значимость. Полученные результаты могут использоваться при реализации цифровой трансформации отечественного АПК.

Поступила: 11.10.2021
Одобрена: 26.10.2021
Принята: 24.11.2021

Для цитирования

Будзко В.И. Проблемы цифровой трансформации агротехнологических процессов // Системы высокой доступности. 2021. Т. 17. № 4. С. 5−23. DOI: https://doi.org/ 10.18127/j20729472-202104-01

Список источников

Научный центр мирового уровня «Агротехнологии будущего». https://future-agro.ru/bez-rubriki/ncmu-agrotekhnologiibudushhego-pred/
Mayer W.H. Countrywide agro-ICT-infrastructures-supporting all stakeholder // Системы высокой доступности. 2014. Т. 10. № 1. С. 3–17. URI: http://radiotec.ru/ru/journal/Highly_available_systems/number/2014-1
Budzko V., Medennikov V. Mathematical modeling of evaluating the effectiveness of using RSD data in precision farming (https://www.scopus.com/re...622607&origin=resultslist) // Procedia Computer Science, 2021 // 2021 Vol. 190, pp. 122–129.
Budzko V., Ereshko F., Gorelov M. Mathematical models of control in Digital Economy platforms (https://www.scopus.com/ re...667507&origin=resultslist) // Procedia Computer Science. 2021. V. 190. Р. 115–121.
Vahid Nourani, Amir Molajou, Hessam Najafi, and Ali Danandeh Mehr. Emotional ANN (EANN): A New Generation of Neural Networks for Hydrological Modeling in IoT. Artificial Intelligence in IoT. Transactions on Computational Science and Computational Intelligence. Library of Congress Control Number: 2019932816. © Springer Nature Switzerland AG.
Будзко В.И. Организационное обеспечение АИС – фактор риска // Системы высокой доступности. 2008. № 3–4. Т. 4. С. 4–11.
Shivani Batra and Shelly Sachdeva. Managing Large-Scale Standardized Electronic Health Records. Big Data Analytics. Methods and Applications. ISBN 978-81-322-3626-9, ISBN 978-81-322-3628-3 (eBook), Library of Congress Control Number: 2016946007. Springer India. 2016. Р. 201–219.
Будзко В.И., Шмид А.В. Проблемы цифровой трансформации системы здравоохранения // Системы высокой доступности. 2019. Т. 15. № 3. С. 5–26.
Будзко В.И., Беленков В.Г. Проблемы организационного обеспечения цифровой трансформации здравоохранения // Труды междунар. научно-технич. конф. «Информационные технологии и математическое моделирование систем 2019». М.: Федеральное государственное бюджетное учреждение науки Центр информационных технологий в проектировании Российской академии наук. М.: Планета. 2019. С. 40–48.
Sherali Zeadally, Mohamad Badra (Editors). Privacy in a Digital, Networked World. Technologies, Implications and Solutions. Springer International Publishing Switzerland. 2015.
Будзко В.И., Беленков В.Г., Борохов С.В. Проблемы обеспечения информационной безопасности при интенсивном использовании данных // Труды междунар. научно-технич. конф. «Информационные технологии и математическое моделирование систем 2017». М.: Федеральное государственное бюджетное учреждение науки Центр информационных технологий в проектировании Российской академии наук. М.: Планета. 2017. С. 122–124.
Будзко В.И., Кейер П.А. Новые подходы к обеспечению информационной безопасности в телекоммуникационных сетях // // Труды междунар. научно-технич. конф. «Информационные технологии и математическое моделирование систем 2017». М.: Федеральное государственное бюджетное учреждение науки Центр информационных технологий в проектировании Российской академии наук. М.: Планета. 2017. С. 83–85.
Будзко В.И., Беленков В.Г., Борохов С.В., Кейер П.А., Королев В.И. Вопросы обеспечения информационной безопасности информационных систем, реализующих интенсивное использование данных // Аналитика и управление данными в областях с интенсивным использованием данных. Сб. научных трудов XIX Междунар. конф. DAMDID / RCDL’2017 (10–13 октября 2017. МГУ, Россия). М.: ФИЦ ИУ РАН, 2017. С. 155–158. ISBN 978-5-519-60516-8 http://damdid2017.frccsc.ru/files/ DAMDID_RCDL_2017_Proceedings.pdf
Miloslavskaya N., Nikiforov A., Budzko V. Standardization of ensuring information security for big data technologies // Proceedings – 2018 IEEE 6th International Conference on Future Internet of Things and Cloud Workshops, W-FiCloud 2018. 8488175. С. 56–63, INSPEC Accession Number: 18150263. https://www.scopus.com/authid/detail.uri?authorId=56879039000
Будзко В.И., Мельников Д.А., Фомичев В.М. Основы организации обеспечения информационной безопасности и киберустойчивости в централизованных информационно-телекоммуникационных системах высокой доступности // Системы высокой доступности. 2019. Т. 15. № 1. С. 70–77. DOI: 10.18127/j20729472-201901-08, ISSN 2072-9472. https://elibrary.ru/item.asp?id=38939301
Budzko V.I., Korolev V.I., Melnikov D.A., Belenkov V.G., Keyer P.A. Analysis of the level of security provided by advanced information and communication technologies // 2019 Actual Problems of Systems and Software Engineering (APSSE 2019). Moscow. The Institute of Electrical and Electronics Engineers. Inc. Р. 27–32.
Будзко В.И., Кейер П.А., Сенаторов М.Ю. Современные подходы к обеспечению катастрофоустойчивости информационно-телекоммуникационных систем высокой доступности // Системы высокой доступности. 2008. № 1–2. Т. 4. С. 14–24.
Будзко В.И., Мельников Д.А., Беленков В.Г., Королёв В.И. Ключевые системы в больших информационно-телекоммуникационных системах, реализующих технологии распределенных обработки и хранения данных // Системы высокой доступности. 2021. Т. 17. № 1. С. 5–15. URI: http://radiotec.ru/ru/journal/Highly_available_systems/number/2021-3
Newman D. Top 10 Digital Transformation Trends For 2020. https://www.forbes.com/sites/danielnewman/2019/07/14/top-10digital-transformation-trends-for-2020/#25565ec576be
Pethuru Raj, Anupama C. Raman. The Internet of Things. Enabling Technologies, Platforms, and Use Cases. International Standard Book Number-13: 978-1-4987-6128-4 (Hardback), Taylor & Francis Group, LLC, CRC Press. 2017.
Security and Privacy in Internet of Things (IoTs). Models, Algorithms, and Implementations, Edited by Fei Hu, by Taylor & Francis Group, LLC, CRC Press is an imprint of Taylor & Francis Group, an Information business. 2016 International Standard Book Number-13: 978-1-4987-2319-0 (eBook – PDF).
Implications of Artificial Intelligence for Cybersecurity: Proceedings of a Workshop. Washington, DC: The National Academies Press. https://doi.org/10.17226/25488.
Pang R., Zhang Z., Gao X., Xi Z., Ji S., Cheng P. and Wang T. Trojanzoo: Everything you ever wanted to know about neural backdoors (but were afraid to ask). ArXiv, abs/2012.09302, 2020.
Rakin A.S., He Z., and Fan D. Bitflip. attack: Crushing neural network withprogressive bit search. CoRR, abs/1903.12269, 2019.
Rakin A.S., He Z., and Fan D. Tbt: Targeted neural network attack with bit trojan. In 2020 IEEE/CVF Conference on Computer Vision and Pattern Recognition (CVPR), pages 13198–13207, 2020.

[1] Научный центр мирового уровня «Агротехнологии будущего». https://future-agro.ru/bez-rubriki/ncmu-agrotekhnologiibudushhego-pred/

[2] Mayer W.H. Countrywide agro-ICT-infrastructures-supporting all stakeholder // Системы высокой доступности. 2014. Т. 10. № 1. С. 3–17. URI: http://radiotec.ru/ru/journal/Highly_available_systems/number/2014-1

[3] Budzko V., Medennikov V. Mathematical modeling of evaluating the effectiveness of using RSD data in precision farming (https://www.scopus.com/re...622607&origin=resultslist) // Procedia Computer Science, 2021 // 2021 Vol. 190, pp. 122–129.

[4] Budzko V., Ereshko F., Gorelov M. Mathematical models of control in Digital Economy platforms (https://www.scopus.com/ re...667507&origin=resultslist) // Procedia Computer Science. 2021. V. 190. Р. 115–121.

[5] Vahid Nourani, Amir Molajou, Hessam Najafi, and Ali Danandeh Mehr. Emotional ANN (EANN): A New Generation of Neural Networks for Hydrological Modeling in IoT. Artificial Intelligence in IoT. Transactions on Computational Science and Computational Intelligence. Library of Congress Control Number: 2019932816. © Springer Nature Switzerland AG.

[6] Будзко В.И. Организационное обеспечение АИС – фактор риска // Системы высокой доступности. 2008. № 3–4. Т. 4. С. 4–11.

[7] Shivani Batra and Shelly Sachdeva. Managing Large-Scale Standardized Electronic Health Records. Big Data Analytics. Methods and Applications. ISBN 978-81-322-3626-9, ISBN 978-81-322-3628-3 (eBook), Library of Congress Control Number: 2016946007. Springer India. 2016. Р. 201–219.

[8] Будзко В.И., Шмид А.В. Проблемы цифровой трансформации системы здравоохранения // Системы высокой доступности. 2019. Т. 15. № 3. С. 5–26.

[9] Будзко В.И., Беленков В.Г. Проблемы организационного обеспечения цифровой трансформации здравоохранения // Труды междунар. научно-технич. конф. «Информационные технологии и математическое моделирование систем 2019». М.: Федеральное государственное бюджетное учреждение науки Центр информационных технологий в проектировании Российской академии наук. М.: Планета. 2019. С. 40–48.

[10] Sherali Zeadally, Mohamad Badra (Editors). Privacy in a Digital, Networked World. Technologies, Implications and Solutions. Springer International Publishing Switzerland. 2015.

[11] Будзко В.И., Беленков В.Г., Борохов С.В. Проблемы обеспечения информационной безопасности при интенсивном использовании данных // Труды междунар. научно-технич. конф. «Информационные технологии и математическое моделирование систем 2017». М.: Федеральное государственное бюджетное учреждение науки Центр информационных технологий в проектировании Российской академии наук. М.: Планета. 2017. С. 122–124.

[12] Будзко В.И., Кейер П.А. Новые подходы к обеспечению информационной безопасности в телекоммуникационных сетях // // Труды междунар. научно-технич. конф. «Информационные технологии и математическое моделирование систем 2017». М.: Федеральное государственное бюджетное учреждение науки Центр информационных технологий в проектировании Российской академии наук. М.: Планета. 2017. С. 83–85.

[13] Будзко В.И., Беленков В.Г., Борохов С.В., Кейер П.А., Королев В.И. Вопросы обеспечения информационной безопасности информационных систем, реализующих интенсивное использование данных // Аналитика и управление данными в областях с интенсивным использованием данных. Сб. научных трудов XIX Междунар. конф. DAMDID / RCDL’2017 (10–13 октября 2017. МГУ, Россия). М.: ФИЦ ИУ РАН, 2017. С. 155–158. ISBN 978-5-519-60516-8 http://damdid2017.frccsc.ru/files/ DAMDID_RCDL_2017_Proceedings.pdf

[14] Miloslavskaya N., Nikiforov A., Budzko V. Standardization of ensuring information security for big data technologies // Proceedings – 2018 IEEE 6th International Conference on Future Internet of Things and Cloud Workshops, W-FiCloud 2018. 8488175. С. 56–63, INSPEC Accession Number: 18150263. https://www.scopus.com/authid/detail.uri?authorId=56879039000

[15] Будзко В.И., Мельников Д.А., Фомичев В.М. Основы организации обеспечения информационной безопасности и киберустойчивости в централизованных информационно-телекоммуникационных системах высокой доступности // Системы высокой доступности. 2019. Т. 15. № 1. С. 70–77. DOI: 10.18127/j20729472-201901-08, ISSN 2072-9472. https://elibrary.ru/item.asp?id=38939301

[16] Budzko V.I., Korolev V.I., Melnikov D.A., Belenkov V.G., Keyer P.A. Analysis of the level of security provided by advanced information and communication technologies // 2019 Actual Problems of Systems and Software Engineering (APSSE 2019). Moscow. The Institute of Electrical and Electronics Engineers. Inc. Р. 27–32.

[17] Будзко В.И., Кейер П.А., Сенаторов М.Ю. Современные подходы к обеспечению катастрофоустойчивости информационно-телекоммуникационных систем высокой доступности // Системы высокой доступности. 2008. № 1–2. Т. 4. С. 14–24.

[18] Будзко В.И., Мельников Д.А., Беленков В.Г., Королёв В.И. Ключевые системы в больших информационно-телекоммуникационных системах, реализующих технологии распределенных обработки и хранения данных // Системы высокой доступности. 2021. Т. 17. № 1. С. 5–15. URI: http://radiotec.ru/ru/journal/Highly_available_systems/number/2021-3

[19] Newman D. Top 10 Digital Transformation Trends For 2020. https://www.forbes.com/sites/danielnewman/2019/07/14/top-10digital-transformation-trends-for-2020/#25565ec576be

[20] Pethuru Raj, Anupama C. Raman. The Internet of Things. Enabling Technologies, Platforms, and Use Cases. International Standard Book Number-13: 978-1-4987-6128-4 (Hardback), Taylor & Francis Group, LLC, CRC Press. 2017.

[21] Security and Privacy in Internet of Things (IoTs). Models, Algorithms, and Implementations, Edited by Fei Hu, by Taylor & Francis Group, LLC, CRC Press is an imprint of Taylor & Francis Group, an Information business. 2016 International Standard Book Number-13: 978-1-4987-2319-0 (eBook – PDF).

[22] Implications of Artificial Intelligence for Cybersecurity: Proceedings of a Workshop. Washington, DC: The National Academies Press. https://doi.org/10.17226/25488.

[23] Pang R., Zhang Z., Gao X., Xi Z., Ji S., Cheng P. and Wang T. Trojanzoo: Everything you ever wanted to know about neural backdoors (but were afraid to ask). ArXiv, abs/2012.09302, 2020.

[24] Rakin A.S., He Z., and Fan D. Bitflip. attack: Crushing neural network withprogressive bit search. CoRR, abs/1903.12269, 2019.

[25] Rakin A.S., He Z., and Fan D. Tbt: Targeted neural network attack with bit trojan. In 2020 IEEE/CVF Conference on Computer Vision and Pattern Recognition (CVPR), pages 13198–13207, 2020.

Аннотация

Для цитирования

Похожие статьи