Ольга Филатова и Софья Полевая о современных подходах к созданию цифровых сервисов

// Ольга Филатова: «Результативность цифровых экосистем зависит от качества технологических решений и анализа реальных потребностей жителей»

Цифровые сервисы сегодня стали частью повседневной жизни в городах, меняя в том числе способы взаимодействия граждан с государственными структурами. Традиционные подходы к исследованию цифровых городских сервисов рассматривают их как технические платформы и инструменты. В частности, разрабатываются рейтинги городов по IQ-индексу. Так, в сентябре 2024 года Минстрой представил результаты расчета индекса в рамках проекта «Умный город» национального проекта «Жилье и городская среда», но акцент в рейтинге сделан исключительно на инфраструктурных показателях цифрового развития.

В рамках нашего исследовательского проекта, поддержанного грантом Российского научного фонда и Санкт-Петербургского научного фонда, мы сосредоточились на оценке социальной результативности цифровых сервисов, позволяющих осуществлять взаимодействие между государством и гражданами. Санкт-Петербург по уровню цифровизации среди крупных городов занимает второе место после Москвы. Кроме того, здесь сформировалось сразу несколько государственных цифровых экосистем: экосистема городских сервисов «Цифровой Петербург» (ЭГС) и ее флагманский проект — мини-приложение «Я здесь живу» на платформе Вконтакте; портал «Наш Санкт-Петербург», позволяющий направлять сообщения о проблемах; универсальная смарт-карта «Единая карта петербуржца» (ЕКП) и другие (образование, здравоохранение).

Под социальной результативностью понимается конкретный результат — польза, которую цифровые сервисы приносят как горожанам, так и органам власти. При этом цифровые сервисы изучаются нами в связке с конкретным институциональным городским пространством. Это позволяет выявить факторы, которые определяют социальную результативность, стимулы и причины успеха, барьеры и издержки внедрения.

Очень важно различать понятия эффективности и результативности. Эффективность — это соотношение между достигнутыми результатами и затраченными ресурсами, традиционно измеряемое количественно. Результативность же — это степень достижения целей. В нашем случае это полезность сервисов и востребованность их горожанами.

Участники проекта в помещении Центра технологий электронного правительства Института дизайна и урбанистики Университета ИТМО, где реализуется проект. Источник: архив проекта

Проведенные нами исследования показывают, что наличие конкурирующих экосистем цифровых сервисов, создаваемых структурами власти, приводит к возникновению различных эффектов. С одной стороны, у граждан появляется возможность выбора наиболее удобного и полезного для них сервиса. С другой стороны, межведомственная конкуренция при создании таких экосистем может снижать результативность и затруднять развитие цифровых сервисов, смещая фокус с потребностей граждан на возможности и интересы органов власти.

Например, заметны дублирование и потенциальная конкуренция ЭГС и ЕКП. Судя по целям и задачам, ЕКП должна входить в ЭГС (ЕКП включена в каталог сервисов ЭГС), однако ЕКП развивается автономно и имеет существенно большую аудиторию, декларируя развитие на своей платформе близких по тематике услуг и сервисов. Разработкой этих двух экосистем занимаются разные комитеты и структуры, что приводит к несогласованности и фрагментированности цифровой среды. 

В ходе исследования обнаружены также проблемы с техническим функционалом создаваемых сервисов и общая неосведомленность о существовании экосистемы среди горожан. 

В последние годы понятие «цифровой экосистемы» становится трендовым. Этот термин широко используется как в научной, так и в административной среде, однако нередко в метафорическом или рекламном смысле. В нашей работе мы стремимся к использованию научного понимания экосистемного и платформенного подходов, подчеркивая понятие системности в отношении цифровых сервисов и учитывая взаимосвязи, существующие между компонентами системы электронного взаимодействия власти и общества.

Успешные примеры преодоления межведомственных барьеров демонстрируют цифровые экосистемы федерального уровня, такие как «Госуслуги», где на одной платформе объединены сервисы налоговой службы, МВД, Росреестра и других ведомств. Это отражает концепцию «государства как платформы», предложенную в 2010 году автором понятия «Веб 2.0» Тимом О’Рейли. Он одним из первых обосновал необходимость применять в госсекторе современные цифровые технологии и платформенные сервисы, которые показали свою эффективность в коммерческой среде. Основная идея состояла в том, чтобы рассматривать государство как открытую систему, которая предлагает разным участникам, как государственным, так и коммерческим и некоммерческим, платформу для взаимодействия с гражданами.

Фокус-группа среди родителей школьников. Источник: архив проекта

В России концепция «государство как платформа» начала использоваться с 2018 года. Однако и сегодня термин «экосистема» часто используется без научного обоснования, он все еще недостаточно изучен как с теоретической, так и с методологической точки зрения. 

Согласно многочисленным исследованиям, цифровые сервисы влияют на социальную жизнь. Однако пока сложно говорить о связанности между ними. Например, через сервис «Детские сады» мини-приложения ВКонтакте «Я здесь живу» жители могут получить информацию о наличии мест в детских садах. При этом записать ребенка в сад через этот сервис нельзя — для реализации этой функции требуется серьезный реинжиниринг существующих регламентов и процедур. Такой функциональный разрыв снижает результативность внедряемых цифровых решений.

В рамках проекта нам удалось разработать модель городской цифровой экосистемы и визуализировать связи между ее элементами — органами власти, платформами, сервисами и пользователями. Эти наработки позволяют проводить локальные эмпирические исследования на уровне города или района и выявлять социальные эффекты цифровизации. Важным направлением стало также изучение цифровых потребностей горожан — тема пока мало исследованная, но крайне важная для планирования эффективных государственных решений.

Экспертный круглый стол. Источник: архив проекта

Мы выяснили, что федеральные цифровые сервисы гораздо более востребованы, чем локальные. Местные сервисы часто оказываются избыточными или незаметными. Поэтому одной из рекомендаций может быть призыв к органам власти активнее информировать население о новых возможностях. Например, о льготных программах для пожилых (проект «Серебряный возраст») или сервисах для детей (проект «ЕКПшка»), встроенных в Единую карту петербуржца.

Что касается перспектив на ближайшие 5–10 лет, уже сегодня очевидна тенденция к централизации цифровых решений и переходу на типовые платформенные модели. Один из примеров — инициатива «Гостех», предполагающая внедрение унифицированной облачной платформы для разработки и эксплуатации государственных сервисов. Подобный подход позволяет сэкономить ресурсы и ускорить запуск решений, но вызывает споры.

Часть экспертов считает, что без учета местной специфики такие универсальные решения не смогут эффективно работать в условиях конкретных городов и регионов. Другие, напротив, уверены, что унификация обеспечит технологический прорыв и управляемость цифровой трансформации. Очевидно, что обе точки зрения заслуживают изучения и в будущем потребуют комплексной научной оценки.

Перспективным направлением исследований становится так называемое управление на основе данных. Речь идет об использовании цифровой аналитики и алгоритмов для принятия решений в реальном времени. Уже сейчас органы власти автоматизируют сбор информации, в том числе с использованием искусственного интеллекта. Пока это применяется преимущественно для анализа отзывов, жалоб, оценки потребностей, но имеет серьезную исследовательскую перспективу.

Ассистивные технологии для пользователей, такие как рекомендательные алгоритмы и интеллектуальные помощники, пока развиты слабо. Основной функционал городских сервисов пока еще остается информационным: отображение афиш, карты точек сбора отходов, расписаний и т. п. Исключение — возможность участвовать в голосованиях через цифровые платформы, получать бонусы и обменивать их на скидки, как это реализовано в Единой карте петербуржца.

Рабочий момент — фрагмент обработки результатов опроса. Источник: архив проекта

Горожане готовы использовать цифровые сервисы, включая представителей старшего поколения, несмотря на скепсис и опасения, связанные с безопасностью и техническими сложностями. Это подтверждают результаты наших фокус-групп. Главный вызов — создать сервисы, которые будут не только технически продвинутыми, но и по-настоящему полезными, простыми и адаптированными к жизни в конкретном городе.

Именно такие решения способны укреплять доверие к власти, снижать социальную напряженность и способствовать устойчивому развитию городов в эпоху цифровой трансформации.

// Софья Полевая: «Отслеживать и поддерживать здоровье ребенка может внешняя умная система с нейросетью»

Благодаря развитию носимых устройств — смарт-часов, фитнес-трекеров, браслетов для мониторинга сна — ученые получили доступ к новым данным: информации о состоянии организма и работе мозга, ритме сердца и многом другом. Однако до сих пор нет полноценных экосистем, чья работа построена на базе этих сигналов. 

Хотя можно сказать, что одна «экосистема» все-таки существует — это организм человека. Ведь рецепторы наших органов функционируют как сенсоры и датчики. Каждый из них посылает информацию в мозг, который принимает решения для обеспечения оптимального режима работы организма. Эта биолого-подобная схема была заложена в основу нашей технологии.

Носимые устройства мы рассматриваем как рецепторы, а экспертная система в виде программы выполняет функции мозга: принимает сигналы и проводит диагностику.

Известно, что учебный процесс в школе или университете связан с чрезмерными нагрузками. Но дети часто не могут сообщить о своем когнитивном и соматическом неблагополучии. Отслеживать и поддерживать здоровье ребенка может внешняя умная система с нейросетью, которая собирает данные с носимых устройств в единую информационную среду. Такая экосистема будет знать о состоянии ребенка больше, чем он сам про себя знает или готов сообщить, больше, чем замечают учителя.

Подготовка к сеансу нейробиоуправления на разработанном нейроинтерфейсе. Результат трансфера технологий, осуществленного в рамках работы по гранту РНФ. Источник: Иван Лоскот, Игорь Егоров, Данила Ронжин

Проблема когнитивного и соматического неблагополучия учеников — глобальная проблема, актуальная в том числе для Нижнего Новгорода — административного центра Приволжского федерального округа. Данные мы собирали в нижегородских школах и вузах, и мы очень надеемся, что разработанная нами экосистема будет внедряться именно в Нижегородской области. В нашем промышленном регионе темп и напряженность жизни по ключевым параметрам близки к столичным. 

В рамках гранта Российского научного фонда мы начали разрабатывать информационно-коммуникационную платформу, которая объединяет сенсоры и нейросетевые детекторы. Она отслеживает состояние сердечно-сосудистой системы ребенка, а затем по ритму мозга и сердца оценивает адаптационный потенциал и степени напряжения регуляторных функций.

В качестве основы мы использовали модель Р. М. Баевского, изначально разработанную для неинвазивной оценки здоровья и работоспособности космонавтов. Это модель донозологической диагностики — метода, позволяющего выявить отклонения в состоянии здоровья еще до появления клинических симптомов. Она включает четыре состояния. Первое — физиологическая норма: большие функциональные резервы, минимальное напряжение. Второе — донозология: напряженная адаптация, когда резервы организма еще велики, но уже в большой мере задействованы, состояние высокой продуктивности и устойчивости. Третье — преморбид: хронический стресс, при котором резервы истощены, напряжение высокое. Это предболезненное состояние, из которого без вмешательства редко удается вернуться в норму. Четвертое состояние — патология, это уже болезнь, и без медицинской помощи здесь не справиться.

Мы адаптировали эту модель для работы с детьми и студентами, особое внимание уделяя диагностике стрессов. И здесь в качестве высокочувствительного индикатора мы используем сердце. В рамках проекта нам удалось выделить такие особенности вариабельности сердечного ритма, которые указывают на острые стрессовые реакции. Вариабельность сердечного ритма определяет не пульс, а промежуток времени между ударами сердца. У здорового человека эти промежутки неодинаковы. Вопреки расхожему мнению, если сердце бьется как часы, это плохой показатель. Тогда как высокая вариабельность говорит о хорошей адаптации организма к стрессу. Выявленные характеристики стали основой для технологии событийно-связанной телеметрии сердца, которая позволяет с точностью до 10 секунд фиксировать события, вызвавшие стресс, и определять индивидуальные стрессовые нагрузки во время учебной деятельности.

Если система регистрирует хронический стресс, а модель Баевского позволяет это распознать по структуре вариабельности сердечного ритма, значит, человек находится в состоянии преморбида. Это пограничное состояние трудно обратимо: лишь немногие возвращаются из него в физиологическую норму. В ходе школьного мониторинга, в котором приняли участие более трех тысяч человек, такое состояние чаще фиксировалось у учителей, чем у детей. После чего научная группа сосредоточилась на поиске методов для решения данной проблемы. Ключевым стало сотрудничество с Институтом биофизики клетки РАН наукограда Пущино — лабораторией под руководством Александра Ивановича Федотчева и Александра Тимофеевича Бондаря.

Цифровое картирование нейропластичности на основе ЭЭГ при резонансной аудиовизуальной стимуляции базовых осцилляторов мозга в нейроинтерфейсе. Источник: Иван Лоскот, Игорь Егоров, Данила Ронжин

Мы создали и запатентовали модель, которая на основе ЭЭГ-данных формировала индивидуальный протокол аудиовизуальной стимуляции с обратной связью. Эти ключевые результаты были получены в рамках регионального конкурса Российского научного фонда.

Особенность метода заключается в использовании монохроматического света на границе красного и инфракрасного спектра, обладающего низкой энергетической нагрузкой и высокой точностью воздействия. Модуляция света и звука осуществляется в гармоническом режиме, подстраиваясь под ритмы мозга.

Наша задача — помогать тем, кто стабильно находится в состоянии преморбида. Это может быть эмоциональное выгорание, панические атаки, снижение работоспособности. Такое состояние поддерживается мозгом, и чтобы его изменить, мы применяем разработанные технологии.

Исследования показали: если мозгу не хватает ритмов определенного диапазона, резонансный эффект позволяет усилить именно эти ритмы, в частности альфа-ритм, и восстановить его мощность. Если ритмика мозга изначально устойчива и полноценна, насыщения не происходит — мозг просто игнорирует стимулы. Это и есть встроенный механизм безопасности: стимуляция не навязывается, а подхватывается только при наличии внутреннего запроса. Как только насыщение достигается, сеанс завершается. Обычно требуется не более десяти сеансов. 

Дети с симптомами синдрома дефицита внимания и гиперактивности возвращаются к нормальной учебной деятельности, взрослые с признаками хронического стресса восстанавливают продуктивность. Функциональное состояние меняется: из преморбида человек переходит сначала в донозологию, а затем — в физиологическую норму. Мозг снова работает устойчиво и эффективно.

Мы отслеживаем восстановление не только по показателям состояния тела и мозга, но и по когнитивной активности. Для этого была разработана платформа с цифровыми когнитивными тренажерами. Она включает более тысячи шаблонов заданий, позволяющих объективно оценивать работу различных когнитивных функций и отслеживать изменения в процессе нейрореабилитации.

Сеанс нейробиоуправления на программно-аппаратном комплексе Biofeedback, сконструированном в Институте биофизики клетки РАН. Источник: Иван Лоскот, Игорь Егоров, Данила Ронжин

Благодаря региональному конкурсу РНФ мы смогли объединить все ключевые модули нашей экосистемы. Теперь у нас есть взаимосвязанные компоненты, которые собирают сигналы от тела, регистрируют активность мозга и управляют ею, формируют цифровой образ мозга конкретного человека. И все эти модули работают согласованно и персонализировано. До этого проекта подобной целостности достичь не удавалось. При этом найден компромисс между глубокой персонализацией и алгоритмическими режимами поддержки. Это значит, что система может быть и гибкой, и массово применимой.

Сегодня мы наблюдаем, как технологии, еще недавно считавшиеся частью «большой науки», начинают интегрироваться в повседневную практику. И за это стоит поблагодарить прежде всего наших коллег-физиков, которые разрабатывают беспроводные сенсорные сети и платформы. Также — математиков, создающих модели диагностики состояния с помощью искусственного интеллекта.

Прорыв в этих технологиях ожидается уже в ближайшие 2–3 года. Мы уверены, что такие системы найдут применение не только в образовательных учреждениях, но и в самых разных отраслях — от здравоохранения и спорта до корпоративного сектора и индивидуальной психофизиологической поддержки.

***

Интервью вошли в специальную рубрику «Мнение» корпоративного журнала «Открывай с РНФ» (№ 30). 

В юбилейном выпуске грантополучатели РНФ представили ход и результаты проектов региональных конкурсов, участниками которых стали сотни научных организаций из 63 субъектов России.