НГУЭУ Основы работы с большими данными. Сердюк Е.С. (Основы работы с большими данными). Программа позволяет Учитывать влияние рельефа
 Скачать 158 Kb.
|
СодержаниеСодержание 2 Вопрос 1 3 Вопрос 2 6 Вопрос 3 8 Вопрос 4 11 Вопрос 5 13 Список используемых источников 19 Вопрос 1На примере задач охраны окружающей среды ответьте на следующие вопросы: - какие данные, подходящие под определение big data, фиксируются/могут фиксироваться в исследуемой предметной области; - какими инструментами можно воспользоваться для сбора и хранения данных. Какие ресурсы необходимы для этого (технические, программные) - описать источники данных и способы добычи данных из этих источников. Ответ. Таблица 1- Big data в сфере охраны окружающей среды
Вопрос 2Приведите примеры способов обработки и визуализации данных с использованием инструментов работы с big data в сфере охраны окружающей среды Ответ. Таблица 2 - Примеры способов обработки и визуализации данных с использованием инструментов работы с big data в сфере охраны окружающей среды
Вопрос 3Сформулируйте задачи, возникающие в сфере охраны окружающей среды, которые можно было бы решить с использованием машинного обучения. Опишите возможные результаты. Ответ. Машинное обучение - это технология, которая получая входные данные, анализирует их, обучается и принимает решение без вмешательства человека. Совокупность методов машинного обучения, которые работают с разными наборами необработанных данных и находят решения, называют глубоким обучением (Deep learning). Снижение биоразнообразия - еще одна проблема, справиться с которой может помочь искусственный интеллект. Здесь полезными будут решения в следующих направлениях: Мониторинг состояния экосистем. Искусственный интеллект и компьютерное зрение с помощью спутниковых данных позволяет быстро обнаруживать изменения биоценозов, анализируя ландшафты и вовремя определяя такие проблемы, как появление и распространение вредителей, инвазивных видов, засухи, пожары или исчезновение лесов. К таким продуктам относится, например, решение Blue River Technology. НАСА использует анализ спутниковых снимков и создание компьютерных моделей с помощью машинного обучения для оценки текущего и прогнозирования будущего состояния фитопланктона в Мировом океане. Защита от браконьерства. В этих целях используется, в частности, сочетание технологий искусственного интеллекта с аэрофотосъемкой с дронов. Этим направлением занимаются компании Neurala и Ocean Alliance. С помощью искусственного интеллекта в режиме реального времени проверяются терабайты видео, в которых выделяются значимые объекты и события: идентифицируются животные, транспортные средства и браконьеры. Кроме того, искусственный интеллект помогает отслеживать происхождение выловленной в океане рыбы, реализуя концепцию экологичного рыболовства, способствует более точному составлению графиков патрулирования. Предпринимаются первые попытки создания алгоритмических моделей перемещения судов на основе спутниковых данных и данных, полученных от корабельной автоматической идентификационной системы (AIS) для мониторинга незаконной рыболовецкой деятельности (например, Global Fishing Watch). Эффективное и безопасное водопользование находится на стыке продовольственных, энергетических, экологических и городских проблем. И в этом направлении искусственный интеллект также приносит пользу. Прогнозирование потребления воды с учетом прогнозов погоды. В том числе: выявление утечек, анализ потоков воды в режиме реального времени и отслеживание неисправности счетчиков - решения компании Valor Water Analytics; анализ данных с помощью машинного обучения, предоставляющий коммунальным предприятиям актуальную информацию по водопотреблению, помогая им принимать взвешенные решений - Water Smart Software. Оптимальная работа и ремонт инфраструктуры водоснабжения. Искусственный интеллект помогает с анализом инфраструктуры водоснабжения, определяя места, в которых могут возникнуть протечки труб, чтобы заранее запланировать их ремонт. А система IntelliFlux, разработанная Water Planet, использует ИИ для анализа данных с датчиков давления и определения оптимального режима работы систем фильтрации, сводя к минимуму потери воды. Борьба с засухой. Использующий спутниковые данные ИИ может предсказывать погодные условия, в том числе наступление засухи, а затем анализировать состояние почвы и поверхностных вод, помогая справляться с последствиями засухи. Искусственный интеллект помогает более качественно очищать воздух или не допускать его загрязнение. Повышение качества фильтрации воздуха. Технологии с использованием машинного обучения позволяют вести запись данных о составе воздуха и окружающей среде в режиме реального времени, повышая эффективность использования воздушных фильтров. Прогнозирование загрязнения воздуха. Системы на основе искусственного интеллекта могут создавать прогнозы сценариев, повлекущих за собой загрязнение и чрезмерный расход ресурсов. Например, проект IBM Green Horizons объединяет технологии машинного обучения и Интернет вещей: для формирования прогнозов на период от 2 до 7-10 дней он использует данные со станций контроля качества воздуха и более распространенных источников, таких как системы дорожного движения, метеорологические спутники и станции, а также информацию о промышленной деятельности, топографические карты и даже социальные сети. Инструменты IBM и Microsoft объединяют традиционные физические модели химического состава атмосферы и погоды с моделями машинного обучения. В России подобные технологии тоже в ходу. Так, например, в Москве, Московской области и ряде других регионов уже действуют станции контроля загрязнения атмосферного воздуха. Вскоре к этим системам планируется подключение искусственного интеллекта, который позволит в том числе определять виновников загрязнения воздуха. Предупреждение о критическом ухудшении качества воздуха. Моделирование на основе искусственного интеллекта позволяет оповещать жителей городских агломераций о качестве воздуха в тот или иной момент времени. Снижение загрязнения воздуха городским транспортом. Искусственный интеллект, использующий данные от транспортных средств, радарных датчиков и дорожных камер, может оптимизировать транспортный поток в городских районах и снизить загрязнение воздуха, сократив количество остановок автомобилей или сделав движение плавным, без частых остановок. Также AI-технологии помогают оптимизировать конструкцию аккумуляторов электромобилей. Вопрос 4Сформулировать и перечислить основные заинтересованные лица (стейкхолдеры), кто был бы заинтересован в полученных результатах Ответ. Таблица 3 – Основные стейкхолдеры сферы охраны окружающей среды
Вопрос 5Сформулировать требования к возможным изменениям в нормативно-правовой базе Ответ. Совершенствование законодательства об охране окружающей среды относится к числу приоритетных вопросов. Проведя анализ нормативно-правовых актов в сфере охраны окружающей среды можно прийти к выводу, что нормативная правовая база Российской Федерации характеризуется наличием внутренних противоречий, отсутствием комплексного подхода в правовом регулировании экологических отношений, что в свою очередь создаёт барьеры для защиты общественных и государственных экологических интересов, как важнейшего вида охраняемых правом публичных интересов. 1. Большинством граждан экологическая опасность ассоциирует с чрезвычайными ситуациями, повлекшими за собой какие-либо негативные последствия. Создается иллюзия, что при работе промышленных предприятий в обычном режиме каждодневное воздействие на окружающую среду вполне безобидно. Однако загрязнение окружающей среды происходит не только в результате аварийных ситуаций и экологических катастроф, а в большинстве случаев - в процессе каждодневной деятельности различных производственных объектов. Примером может служить предприятие «Норильский никель» города Норильск, где концентрация формальдегида в атмосферном воздухе превышает предельно допустимые концентрации (ПДК) в 120 раз, серы диоксида в 36 раз, азота диоксида в 28 раз. Средняя продолжительность жизни у мужчин в Норильске составляет 45 лет, немногим больше у женщин. Самые распространенные заболевания - бронхиальная астма и онкологические заболевания. Также отмечается высокая рождаемость малышей с психологическим и физическими отклонениями. В настоящее время в Российской Федерации широкое распространение получило применение субъектами предпринимательской деятельности лимитов на выбросы и сбросы загрязняющих веществ, для источников загрязнения, которые без совершенствования технологий не могут выполнить ПДВ и ПДС. Практика установления нормативов предельно допустимых воздействий показывает, что они все более утрачивают непосредственную связь с нормативами качества окружающей среды, на которых должны основываться, и фактически исходят из реальных возможностей хозяйствующих субъектов. По данным Министерства природных ресурсов и экологии РФ на территории России более 24 тыс. предприятий работают в штатном режиме с превышением ПДК, загрязняя воздух, недра и сточные воды. Тем самым нарушая нормы ст. 42 Конституции РФ, закрепляющий право каждого на благоприятную окружающую среду, и как следствие право на жизнь, здоровье, право на труд и отдых, поскольку нарушение конституционного право граждан на благоприятную окружающую среду влечет за собой нарушение и ряда других конституционных прав и свобод. Государством ведется активная нормотворческая работа по совершенствованию нормативно-правовой базы в области охраны окружающей среды и экологической безопасности государства. Так, в соответствии с Федеральным Законом № 219-ФЗ «О внесении изменений в Федеральный Закон «Об охране окружающей среды и отдельные законодательные акты Российской Федерации» с 1-го января 2019г. для субъектов предпринимательской деятельности, которые без совершенствования технологий не могут выполнить ПДВ и ПДС, лимиты на выбросы и сбросы загрязняющих веществ будут заменены на временно разрешенные выбросы и сбросы на период выполнения плана мероприятий по охране окружающей среды или реализации программы повышения экологической эффективности. Временно разрешенные выбросы и сбросы будут устанавливаться на основе фактических показателей объема или массы выбросов, сбросов загрязняющих веществ. Сроки реализаций планов мероприятий по охране окружающей среды и программ экологической эффективности не могут превышать семь лет и не подлежат продлению, за исключением: 1. Градообразующих предприятий, на которых численность работающих составляет 25 и выше процентов (или 5.000 человек) от численности работающего населения данного населенного пункта. 2. Объектов, находящихся в ведомости федеральных унитарных предприятий. 3. Открытые акционерные обществ, имеющие стратегическое значение для обеспечения обороноспособности и безопасности государства, акции, которых находятся в федеральной собственности. Для таких объектов срок реализации программы повышения экологической эффективности не может превышать четырнадцать лет и не подлежит продлению. Конечно, запрет деятельность предприятий, не соблюдающих нормативы качества окружающей среды, определив для них временной период для модернизации технологического оборудования производства, это огромный шаг предпринятый государством в рамках охраны окружающей среды. Однако, учитывая изменения, внесенные в № 219-ФЗ реализация конституционного права граждан на благоприятную окружающую среду (со стороны промышленных объектов, оказывающих негативное воздействие) возможна не ранее 2026–2033 года. Думается, что срок замены лимитов на выбросы и сбросы загрязняющих веществ и микроорганизмов на временно разрешенные выбросы и сбросы необоснованно затянут и данные изменения должны ступить в силу незамедлительно. 2. Статья 41 Конституции, закрепляя право граждан на охрану здоровья, предусматривает обязательное финансирование федеральных программ охраны и укрепления здоровья населения. Данной статьей также предусмотрено поощрение деятельности, способствующей экологическому и санитарно-эпидемиологическому благополучию. Право на охрану здоровья находится в тесной взаимосвязи с правом граждан на благоприятную окружающую среду, ведь благоприятная окружающая природная среда является одним из основополагающих условий обеспечения здоровья граждан. По данным государственного доклада Федеральной службы по надзору в сфере защиты прав потребителей и благополучия населения в 2013г. в 27 субъектах Российской Федерации доля болезней органов дыхания, ассоциированных с загрязнением атмосферного воздуха, составила порядка 1.851,8 случаев на 100 тыс. населения или около 5,6 % заболеваний. Доля заболеваний населения ассоциированных с загрязнением почвы составила порядка 998,0 случаев на 100 тыс. детского населения или около 11,5 % болезней. Согласно ст. 14 Закона «Об охране окружающей среды» источниками финансирования мероприятий по охране окружающей среды являются природопользователи и загрязнители природной среды. Однако финансирование остается важным рычагом реализации экологической функции государства. В связи с чем, государство обязано обеспечивать финансирование экологических издержек не только за счет загрязнителей окружающей среды и природопользователей, но и за счет средств бюджета. В п.2 статьи 41 Конституции Российской Федерации необходимо внесение поправок в части обязательного финансирования экологического благополучия страны. Необхдоимо п.2 ст.41 Конституции изложить в следующей редакции «В Российской Федерации финансируются федеральные программы охраны и укрепления здоровья населения, программы экологического развития и экологической безопасности страны, принимаются меры по развитию государственной, муниципальной, частной систем здравоохранения, поощряется деятельность, способствующая укреплению здоровья человека, развитию физической культуры и спорта, санитарно-эпидемиологическому благополучию». В целях реализации данной статьи в Законе «Об охране окружающей среды» необходимо установить обязательную процентную часть бюджета, которая должна выделяться на финансирование и реализацию федеральных программ в области экологического развития Российской Федерации и целевых программ в области охраны окружающей среды субъектов Российской Федерации. 3. Можно констатировать, что основным стимулом для соблюдения экологических требований остается экологический контроль. Федеральным законом № 294-ФЗ «О защите прав юридических лиц и индивидуальных предпринимателей при осуществлении государственного контроля (надзора) и муниципального контроля» (далее Закон) установлена периодичность проведения плановых проверок (один раз в три года с предварительным уведомлением не позднее чем за 3-е суток). Думается, что было бы логичным сокращение сроков периодичности проведения планового экологического контроля на крупных промышленных предприятиях, либо объектах являющимися потенциальными источниками загрязнения окружающей среды. Законом определены основания для проведения внеплановых проверок. Причинение, равно как и возникновение причинения вреда жизни, здоровью граждан, вреда животным, растениям, окружающей среде является основанием для проведения внеплановой проверки. Однако допускается проведение внеплановой проверки по данным основаниям только после согласования с органами прокуратуры. В результате на формальные согласования уходит время и, таким образом, не всегда возможно доказать факт причинения вреда окружающей среде (например при залповом выбросе загрязняющих веществ в атмосферный воздух). В Закон необходимо внести изменения и внеплановые проверки по фактам причинение, равно как и возникновение причинения вреда жизни, здоровью граждан, вреда животным, растениям, окружающей среде исключить из оснований, подлежащих согласованию с органами прокуратуры. 4. В законодательстве многих зарубежных стран страхование является обязательным условием лицензирования потенциально опасной деятельности. При отсутствии страхового полиса заявка на лицензирование не подлежит рассмотрению, а прекращение действия страхового договора влечет за собой и прекращение действия лицензии. Именно в данной области российского законодательного регулирования имеются пробелы. Статья 18 Закона «Об охране окружающей среды» закрепляет возможность отнесения экологического страхования к обязательным видам страхования. Считаю, что в статью 18 Закона «Об охране окружающей среды» необходимо внесение изменений в части отнесения экологического страхования потенциально опасной деятельности к обязательным видам страхования. Необходимо принятие отраслевого закона, предусматривающего компенсацию ущерба, причиненного окружающей природной среде нерациональным природопользованием, природными катастрофами, стихийными бедствиями, в котором были бы определены особенности страхования отдельных видов рисков. Следует согласиться с мнением ученых, что в законодательном порядке нужно предусмотреть создание обособленного страхового фонда, отчисления в который будут поступать от государственных предприятий и субъектов предпринимательской деятельности, занимающихся потенциально опасными видами природопользования и расходуемого на возмещение ущерба и потерь, вызванных указанной деятельностью. В целях пресечения экологических правонарушений из данного страхового фонда предусмотреть материальное вознаграждение за информацию о совершаемых либо готовящихся экологических правонарушениях, угрожающих загрязнением окружающей природной среды или жизни и здоровью граждан, со стороны недобросовестных хозяйствующих субъектов. Выплату вознаграждения производить только в случае подтверждения полученной информации (например, лабораторного контроля, установившего выброс в атмосферу загрязняющих веществ превышающих ПДК и т. д.). Денежные средства, взысканные с установленных правонарушителей, также отчислять в страховой фонд. Список используемых источниковМихнев И.П. Большие данные (Big Data) и новые технологии будущего для обработки глобальной информации / И.П. Михнев, А.А. Новикова, М.К. Петросян // Научные исследования и современное образование : материалы II Междунар. науч.-практ. конф. (Чебоксары, 26 март 2018 г.) / редкол.: О.Н. Широков [и др.] – Чебоксары: ЦНС «Интерактив плюс», 2019. – С. 235-239. Михнев И.П. Технологии Big Data и их применение в сфере современного высшего образования / И.П. Михнев, А.Д. Челнокова, А.Д. Реут // Развитие современного образования: от теории к практике: Материалы IV Междунар. науч.-практ. конф. (Чебоксары, 19 март 2018 г.) / Редкол.: О.Н. Широков [и др.]. – Чебоксары: ЦНС «Интерактив плюс», 2019. Моррисон А. Большие Данные: как извлечь из них информацию. Технологический прогноз / Ежеквартальный журнал. – 2019. – №3. – С. 22–29. Черняк Л. Большие Данные – новая теория и практика // Открытые системы. СУБД. – 2019. – №10. – С. 36–41. Что такое Big data: собрали всё самое важное о больших данных // RUSBASE [Электронный ресурс]. – Режим доступа: https://rb.ru/howto/chto-takoe-big-data/ (дата обращения 14.09.2022). Big Data: проблема, технология, рынок [Электронный ресурс]. – Режим доступа: http://compress.ru/Article.aspx?id=22725 (дата обращения: 14.09.2022). |