Применение современных математических методов и моделей ускоряет обработку больших данных, благодаря чему повышается точность прогнозов как опасных природных явлений, так и социальных процессов. Расширение их использования позволит снизить последствия природных бедствий и повысить качество бизнес-процессов и госуправления. 

НИУ ВШЭ провел семинар «Современные методы анализа данных и принятия решений». Директор Международного центра анализа и выбора решений (МЦАВР) НИУ ВШЭ профессор Фуад Алескеров представил доклад о ключевых направлениях работы и исследованиях центра.

Заместитель проректора НИУ ВШЭ Наталья Ватолкина отметила: доклад поможет появлению нестандартных идей, новых тем исследований и использованию прорывных методов в научной работе.

Фуад Алескеров напомнил: центр, начавший свою работу как лаборатория, действует в НИУ ВШЭ 15 лет. Среди его сотрудников — четыре ординарных профессора Вышки, лауреат Нобелевской премии по экономике 2007 года Эрик Маскин и много талантливых молодых ученых. 

Ключевыми задачами деятельности центра докладчик назвал разработку сетевых моделей, паттерн-анализ, оболочечный анализ данных, решение многокритериальных задач, моделирование в условиях глубокой неопределенности, оптимизационные задачи, снижение размерности данных для ускорения их изучения, анализ временных рядов.

Сетевой анализ используется для создания моделей, позволяющих в том числе рассчитывать динамику миграции и активность террористических групп, а также сценарии продовольственной безопасности. Интерес к последней теме вырос после наводнения в Пакистане в августе 2022 года, от которого пострадали более 30 млн человек. Страна, традиционно экспортировавшая зерно, прекратила его поставки и, напротив, стала нуждаться в продовольствии, а около 10 млн детей получали питание с калорийностью ниже допустимого минимума.  

Сотрудники центра на основе реальных данных об урожае и экспорте основных зерновых культур в 2018–2022 годах подготовили модели динамики мирового продовольственного рынка при снижении Россией экспорта зерна на 5 или 10% и рассчитали сценарии в странах, наиболее зависимых от импорта продовольствия.

Такие же сценарии были проработаны по экспорту нефти, нефтепродуктов, газа и редкоземельных элементов. Последние, пояснил Фуад Алескеров, крайне важны для развития многих современных технологий. Нынешнее противостояние Китая и США может серьезно повлиять на различные отрасли современной экономики, поскольку КНР владеет ключевыми запасами многих таких элементов. Недавно появились сообщения, что месторождения редкоземельных элементов обнаружили в Швеции. Сотрудники МЦАВР разработали сценарный анализ замещения импорта редкоземельных элементов из Китая шведским и его вероятные результаты.

Также был разработан сценарный прогноз по развитию зеленой энергетики и ее отдельных отраслей — ветровых, солнечных и приливных электростанций, насколько их развитие способно заместить традиционные источники энергии, в частности нефть, газ и уголь. 

Важным направлением работы центра Фуад Алескеров назвал прогнозирование и моделирование опасных природных явлений и бедствий, в том числе связанных с антропогенными факторами. В частности, он предложил в 2004 году модель сценарного анализа при землетрясениях, которые предвосхитили блок современных моделей, описываемых термином «глубокая неопределенность», который отражает многие природные катастрофы. 

По словам ученого, его шокировало, когда после землетрясения 1999 года в Турции мэр одного из небольших городов в интервью о подготовке к следующему землетрясению сообщил, что мэрия закупила 4000 мешков для трупов. Тогда Фуад Алескеров разработал сценарный анализ катастрофы и возможных мест наиболее сильных толчков, рассчитав, куда следует направить больше спасателей и медиков при разной динамике событий.

Далее сценарный анализ стали распространять на другие сферы, например разливы нефти в арктических морях. Такая концентрация на Арктике вызвана рассуждениями о возможном использовании в северных морях судов, в том числе танкеров, без усиленной ледовой защиты. «Я ужаснулся. Поскольку в Северном Ледовитом океане нашли огромные запасы нефти и газа, нет сомнений, что они будут разрабатываться. Был разлив в Мексиканском заливе, тогда было потрачено 4–5 млрд долларов для очистки загрязнения, но в арктических морях последствия с учетом гибели уникальной фауны будут более тяжелыми. Если мы хотим сохранить природу, нужны системы раннего оповещения, чтобы мы через 5–10 минут после аварии знали, что и куда потечет», — сказал докладчик.

Расчеты МЦАВР были востребованы на международном уровне. Докладчик уточнил: построена достаточно простая модель, которая может стать основой системы раннего оповещения, применимой при более интенсивном судоходстве.  

Личные впечатления способствовали и активизации разработок моделей по предотвращению лесных пожаров. Фуад Алескеров напомнил о событиях 2010 года: гости конференции, проводившейся в центре Москвы, увидели задымленную Красную площадь и посеревшие памятники архитектуры. Ученые центра начали заниматься прогнозированием лесных пожаров, изучением эффективности мер по их предотвращению. По этой теме была опубликована серия статей и разработана человеко-машинная процедура выбора природоохранных мероприятий в регионе. Ученый посетовал, что в открытом доступе нет достаточных данных, позволяющих построить более выверенный прогноз и модель реагирования, а сами исследования ученых пока не заинтересовали МЧС. 

Проблемы с данными возникают не только в России. Ученые разработали модель возникновения и прохождения торнадо, увеличившую точность их прогноза с 57 до 61%, была возможность повысить ее, но исследователи из США не представили нужных сведений, опасаясь претензий спецслужб. 

Важным направлением деятельности центра стал проект создания индекса качества условий жизни в регионе, городе и муниципалитете, затронувший 11 регионов России, сейчас работа продолжается в Якутии. Предполагается опубликовать серию материалов в качественных журналах.

Сейчас, сообщил Фуад Алескеров, создана интегральная база данных об удовлетворенности условиями жизни, разработана система поддержки принятия решений, позволяющая проводить сценарный анализ развития ситуации и предлагать решения для социально-экономического развития регионов. По словам ученого, ситуация в регионах известна губернаторам и другим управленцам, но решить комбинаторные проблемы высокой сложности управленцы не могут, для этого нужны математики.

Также ученые рассчитывали в регионах системы размещения курортно-рекреационных комплексов.

Использование сетевых моделей позволяет прогнозировать вероятные социально-экономические конфликты, в частности связанные с миграцией, в том числе рассчитать наиболее вероятные миграционные потоки и разработать механизмы адаптации мигрантов. Например, сообщил Фуад Алескеров, накануне пандемии коронавируса исследователи выяснили, что большое число мигрантов снижает у коренных жителей ощущение безопасности и комфорта, повышает поляризацию в обществе и вероятность голосования за правые партии. Этот доклад высоко оценили в институтах ЕС, а точность его оценок ярко подтвердилась в последние годы. 

Наконец, анализ деятельности террористических групп с помощью сетевых моделей показал, что их взаимодействие в последние 20 лет усилилось. 

Важной отраслью исследований ученый назвал разработку моделей поиска в анализе больших данных, в том числе применимых для коммерческих компаний. В частности, центру предложили проанализировать данные по покупкам в сети Metro в одной из стран Европы более 1,5 млн человек по многим тысячам наименований товаров за год. Их обработка обычными методами означала, что расчеты по одной категории заняли бы около 4,5 часа. Исследователи разработали более эффективные суперпозиционные модели, подтвержденные российским и зарубежным патентами. Применение этой методики позволяет сегментировать потребительскую корзину для роста продаж. 

Другие разработки центра были использованы крупными отечественными и зарубежными банками для оценки значимости клиентов и их отдельных групп, сегментации их потребительских циклов и, наконец, для эффективного подбора персонала.

Стажер-исследователь Международной лаборатории цифровой трансформации в государственном управлении Института государственного и муниципального управления НИУ ВШЭ Иван Макаров поинтересовался, насколько и в каких областях в России применяются количественные методы анализа данных и где вероятно использовать искусственный интеллект.

Фуад Алескеров пояснил, что для анализа данных применяются разные ресурсы, но их использование ограничено, — в частности, для предотвращения лесных пожаров. Важно учитывать максимально большое количество факторов. Например, при разработке карантинных мер следует обращать внимание на уровень законопослушности. По словам ученого, во время действия противоэпидемических мер в московском метро маски надевали от силы 10% пассажиров. ВОЗ сообщает, что эпидемии прежних или новых вирусов могут повториться, и в этой ситуации поведение людей следует менять. 

Научный руководитель департамента социологии факультета социальных наук НИУ ВШЭ Александр Чепуренко поинтересовался, может ли регулярное появление в интернете большого массива слитых данных дать определенные преимущества исследователям в изучении поведения населения в чрезвычайных ситуациях.

По мнению Фуада Алескерова, большие данные для исследований следует предоставлять анонимизированными. Деперсонализация не мешает выяснить предпочтения потребителей, это будет полезно и им, и компаниям. Утечки он назвал печальным явлением. 

Проректор НИУ ВШЭ Елена Одоевская предложила разработать платформу, где заинтересованные сотрудники университета могли бы ознакомиться и использовать разработки МЦАВР, не отвлекая лишний раз его сотрудников для разъяснения принципов работы моделей и программ. Фуад Алескеров поддержал идею, поскольку научная кооперация стимулирует появление новых идей. «Если мы напишем новую формулу, то будет лучше всем», — сказал математик. 

В обсуждении доклада также участвовали заместитель директора Центра исследований отраслевых рынков и бизнес-стратегий Института статистических исследований и экономики знаний НИУ ВШЭ Вероника Белоусова и ведущий эксперт Форсайт-центра ИСИЭЗ Константин Корнеев.

В завершение семинара Наталья Ватолкина подчеркнула важность распространения культуры прогнозирования и моделирования. «Наверное, нет тем, где их нельзя применить», — подытожила она.