Приложение В. ИИ-готовность и графовая модель

В.1.1 Настоящее приложение приводит рекомендуемую структуру подхода к ИИ-готовности документации устойчивого развития исторических поселений и рекомендуемый механизм построения и эксплуатации информационной системы территории на основе разделов 4–12 настоящего стандарта. Положения настоящего приложения носят рекомендательный характер; применение графовой модели не является условием соответствия документации разделам 4–12.

В.1.2 Приложение определяет:

а) структуру формирования навыков информационной системы;

б) состав единой графовой модели территории и правила её наполнения;

в) операции с моделью в ходе разработки документации и после её утверждения;

г) критерии признания раздела документации ИИ-готовым;

д) реестр принципов раздела 4 с устойчивыми идентификаторами (В.9);

е) соответствие частей модели частям мастер-плана и источникам пространственных данных (В.10).

В.1.3 Настоящее приложение не устанавливает требования к конкретной программной платформе, языку реализации или поставщику программных средств. Прогноз влияния мероприятий с использованием графовой модели не заменяет оценку по 7.12. Графовая модель дополняет картографический слой и не заменяет его.

В.1.4 Рекомендуемый подход состоит в следующем. На основе разделов 4–12 навыком-родителем формируются навыки информационной системы, в том числе на основе искусственного интеллекта. Навыки разделов формируют содержание разделов документации устойчивого развития и одновременно строят систему графов городской модели. Принципы раздела 4 отображаются в контролирующий навык, действующий на всех этапах, обеспечивающий ведение реестра принципов и проверку согласованности целей, решений и мероприятий с принципами. Состояние территории и её проблемы описываются графом текущего состояния городской системы, мероприятия — графами мероприятий в структуре этой модели; между частями модели устанавливаются связи. Модель обновляется по мере разработки документации и по результатам мониторинга, а не остаётся текстовой фиксацией на момент утверждения.

В.2.1 Подход состоит из трёх составляющих одной системы.

Таблица В.1 — Составляющие подхода

Навык в смысле настоящего приложения — формализованная процедура информационной системы, в том числе на основе искусственного интеллекта, а не требование к поставщику программных средств. Для любого навыка системы определено, из какого раздела и через какой навык он получен. Назначение видов навыков установлено в В.2.2–В.2.4.

В.2.2 Навык-родитель на основе разделов 4–12:

а) формирует навыки разделов;

б) задаёт исходные данные, результаты и критерии проверки навыков разделов;

в) ведёт реестр навыков и поддерживает соответствие действующей редакции стандарта;

г) формирует общесистемные навыки (В.5.11).

Навык-родитель собственных узлов графовой модели не создаёт.

В.2.3 Навык раздела формирует содержание одного раздела документации. Навыки разделов имеют двойное назначение: являются инструментом разработки разделов документации устойчивого развития и образуют функциональное ядро информационной системы территории после утверждения документации.

Навык раздела даёт результаты:

а) текст раздела и его структурированные результаты;

б) вклад в графовую модель в объёме таблицы В.6: разделы 4–9 наполняют модель; разделы 10–12 работают с уже построенной моделью;

в) производные навыки по функционалу раздела.

К моменту утверждения документации существуют графовая модель и набор навыков, способных с ней работать.

В.2.4 Производный навык формируется навыком раздела либо навыком-родителем и выполняет операции с моделью или с системой:

а) производные навыка раздела — по функционалу раздела, состав — таблица В.6;

б) производные навыка-родителя — общесистемные навыки (В.5.11) и соответствие навыков редакции стандарта.

Четыре операции с моделью выполняют производные навыки по вызову навыков разделов (В.6). Модель обновляется по мере разработки документации и по результатам мониторинга.

В.3.1 Единая графовая модель (граф городской системы) — одна модель территории, в которой выделяются четыре именованные части. Части не являются отдельными моделями города. Связь всегда соединяет конкретные узлы, а не часть модели целиком. Навыки добавляют узлы и связи по мере разработки документации и не переписывают модель заново.

В.3.2 Состав именованных частей приведён в таблице В.2.

Таблица В.2 — Именованные части графовой модели

Разделы 10–12 собственных частей модели не образуют.

В.3.3 Элементы, не образующие отдельной части:

а) принципы — узлы реестра внутри графа текущего состояния; состав и число — по реестру раздела 4;

б) проблемы — узлы графа текущего состояния, привязанные к состояниям; отдельной части «граф проблем» нет;

в) проектное решение — набор графов мероприятий, формируемых навыком раздела 9; пятую часть модели не образует.

В.3.4 Для результата навыка проверяется сформированный на соответствующем этапе фрагмент цепочки трассируемости. Полная цепочка «мероприятие → цель → проблема → принцип» обязательна при приёмке связки графов мероприятий с остальными частями модели (В.4.5) и при последующей актуализации.

В.3.5 Ядро цифрового двойника территории образуют граф текущего состояния, геоинформационные слои и навыки. Формирование цифрового двойника и его рекомендуемый состав приведены в 11.6.5.

В.4.1 Модель описывает территорию двумя слоями узлов.

Таблица В.3 — Слои узлов

Значение доменного узла, относящееся к конкретной территориальной единице, задаётся ребром вида «территориальная привязка» между доменным и пространственным узлами (В.4.2, перечисление д). Распространение влияния идёт по связям территориальных единиц данного узла и связанных узлов, а не между доменами целиком.

Узел доменного слоя обозначается кодом домена и наименованием состояния, например INFRA.energy_efficiency. Связи строятся между узлами.

Для доменного узла фиксируются как минимум: текущее значение показателя как характеристика узла, единица измерения, источник данных, дата актуализации. Целевое значение — характеристика узла графа видения и целевых состояний; этот узел связывается с доменным узлом ребром между частями модели.

Узел проблемы привязывается к доменным и пространственным состояниям, которые она описывает. Гипотеза причины оформляется как гипотетическое ребро между состояниями с оценкой вероятности.

Граф видения вправе вводить узлы, которых в текущем состоянии территории ещё нет. При принятии проектных решений такие узлы включаются в граф текущего состояния и получают базовые значения.

В.4.1.1 Состав узлов каждого домена определяется глубиной анализа и доступностью данных. Примеры носят справочный характер.

Таблица В.4 — Домены графа текущего состояния

Примеры связей между узлами двух доменов: INFRA.energy_efficiency → BUDGET.operating_costs; INFRA.water_supply → SOC.health; HER.okn_condition → TOUR.attractiveness. Вид и атрибуты связи установлены в В.4.2.

В.4.2 Ребро — смысловая зависимость или отношение между двумя узлами, а не совместное упоминание в тексте. Связь без зафиксированного обоснования в модель не вносится.

Группы связей совпадают с допустимыми значениями атрибута «вид связи»:

а) нормативные ограничения — вид «нормативное ограничение»: правовые требования и условия охраны объектов культурного наследия и предмета охраны исторического поселения. Блокирующие связи имеют вероятность 1,0; атрибуты «сила влияния» и «затухание» к ним не применяются;

б) связи между частями модели — вид «связь между частями модели»: рёбра между узлами разных именованных частей (В.4.3);

в) доменные зависимости — виды «причина и следствие», «наблюдаемая зависимость», «непроверенная гипотеза»: связи между состояниями узлов доменов. Гипотетические связи подлежат проверке по данным мониторинга;

г) пространственные связи — вид «пространственная близость»: планировочная, транспортная, экономическая или охранная связанность территориальных единиц, определяемая доменными характеристиками;

д) территориальная привязка — вид «территориальная привязка»: ребро между доменным узлом и территориальной единицей, задающее значение характеристики доменного узла для данной единицы. Атрибуты «сила влияния» и «затухание» не применяются.

Ребро закладывается по исследованиям, результатам анализа или наблюдениям, показывающим, как один узел влияет на другой. Пригодны социо-культурные, социально-экономические, градостроительные, экологические исследования и исследования в сфере культурного наследия, в том числе выполненные при разработке документации по настоящему стандарту: найденная зависимость становится ребром с указанием источника.

Иерархия оснований: нормативное требование — данные наблюдений и исследования — экспертная оценка — непроверенная гипотеза. Уверенность выражается атрибутом «вероятность»: она тем выше, чем качественнее доказательная база и чем ближе условия исследования к данной территории; при нескольких независимых подтверждениях вероятность возрастает. Чем длиннее цепочка связей, тем ниже вероятность результата и слабее доходящий эффект. Связи с высокой вероятностью требуют пересчёта показателей, со средней — проверки, с низкой — учитываются справочно. Влияние между территориальными единицами убывает с удалением; скорость убывания различается по доменам (В.4.4).

Для доменных зависимостей и пространственных связей фиксируются семь атрибутов таблицы В.5. Для блокирующей связи, территориальной привязки и связей между частями модели, не передающих количественное влияние, обязательны вид, направление, обоснование и дата актуализации. Для блокирующей связи дополнительно фиксируется вероятность 1,0. Атрибуты «сила влияния» и «затухание» к указанным связям не применяются.

Таблица В.5 — Атрибуты связи

В.4.3 Узел одного графа связывается с конкретными узлами другого графа, а не с графом целиком:

а) цель — с доменными узлами и проблемами графа текущего состояния, на которые она направлена; цель измеряется значениями характеристик связанных доменных узлов;

б) целевое состояние — с теми же доменными узлами и проблемами графа текущего состояния;

в) целевое состояние и элемент видения — с узлами графа целей;

г) мероприятие после связки по В.4.5 — с якорями на графе текущего состояния, включая узлы фактических состояний, проблемы и принципы; с целями, которые оно реализует; при необходимости — с узлами видения. Узел мероприятия может быть связан с любым узлом остальных частей модели;

д) проблема — с нарушенным принципом; мероприятие и цель — с реализуемыми принципами.

В.4.4 Модель привязывается к территории через деление поселения на территориальные единицы с целостными характеристиками доменов: в границах единицы значения доменных узлов описывают её состояние как целого.

Уровней деления несколько, они кратны глубине анализа:

а) муниципальное образование (территория мастер-плана) — стратегические показатели, бюджет, целевые ориентиры;

б) населённый пункт;

в) территория исторического поселения — зона особых требований (5.3.1);

г) крупные территориальные образования — программы по объектам культурного наследия, туристические маршруты, межрайонные связи;

д) наименьшие единицы детального анализа — озеленение, транспорт, шум;

е) объект.

Дополнительно на пространственном слое фиксируются функциональные зоны, территориальные зоны, зоны с особыми условиями использования территорий, включая зоны охраны объектов культурного наследия и защитные зоны, территории приоритетных проектов и территории комплексного развития.

Показатель фиксируется на уровне, соответствующем глубине анализа, и агрегируется на вышестоящие уровни. Способ построения сетки единиц настоящим приложением не устанавливается.

Матрица пространственных весов задаёт топологическую основу распространения влияния между территориальными единицами: соседство, транспортная связь, принадлежность одной зоне охраны.

Доменный коэффициент затухания задаёт, как быстро влияние изменения в данном домене убывает с расстоянием. У одних доменов влияние распространяется далеко, у других быстро затухает. Коэффициенты калибруются по данным мониторинга.

Между одними и теми же территориальными единицами для разных доменов действуют разная связанность и разный радиус влияния.

В.4.5 Граф мероприятий использует те же виды узлов и связей, что и граф текущего состояния: ожидаемые изменения выражаются в тех же характеристиках доменных узлов, объектах и территориальных единицах. Граф мероприятий формируется в два этапа.

Этап 1 выполняется навыком раздела 9 на проектном уровне. Каждое мероприятие формируется как отдельный граф: набор узлов и рёбер, описывающих само мероприятие, включая состав работ, ожидаемые изменения значений доменных узлов, нормативные ограничения охраны и пространственную привязку. На этом этапе граф мероприятия не связывается с узлами остальных частей модели. Проектное решение представляет собой набор таких графов.

Этап 2 выполняется производным навыком прогноза влияния, формируемым навыком раздела 9, при прогнозе влияния. Выполняется связка графа мероприятия с узлами остальных частей модели. Мероприятие выступает узлом и связывается:

а) с узлами графа текущего состояния — узлами фактических состояний, проблемами и принципами: как мероприятие влияет на них; якоря выбираются на отдельных узлах, а не на домене целиком;

б) с узлами графа целей, которые мероприятие реализует;

в) с узлами графа видения — при необходимости.

Узел мероприятия может быть связан с любым узлом остальных частей модели. Обязательный минимум при связке: якоря на графе текущего состояния и цели. Косвенные эффекты рассчитываются каскадом по рёбрам графа текущего состояния, в том числе по территориальным единицам (В.4.2, В.4.4). Нормативные ограничения охраны наследия, действующие для мероприятия, фиксируются как блокирующие связи. Исполнительские атрибуты присваиваются навыком раздела 10, статусы исполнения — навыком раздела 11.

Один и тот же граф мероприятий используется в двух режимах: до реализации — с ожидаемыми изменениями; после реализации — с фактическими. Ожидаемые и фактические значения хранятся раздельно; факт не замещает прогноз. Результат связки этапа 2 используется при оценке влияния мероприятия: до реализации — как прогноз; после реализации — при сравнении прогноза с фактом.

В.5.1 Содержание разделов 4–12 настоящим приложением не воспроизводится. Вклад навыка в модель и формируемые им навыки приведены в таблице В.6. Порядок выполнения навыков и наполнения модели установлен в В.5.2.

Таблица В.6 — Отображение разделов на навыки и модель

В.5.2 Порядок разделов документации обязателен. Порядок наполнения модели применяется только при применении настоящего приложения. Контролирующий навык раздела 4 действует на всех этапах при применении настоящего приложения.

Порядок документации:

предварительная постановка целей → 6 → 7 → уточнение целей по результатам анализа → 8 → 9 → 10 → 11 → 12

Порядок наполнения модели:

реестр принципов (4) → основа графа текущего состояния (6) → граф текущего состояния: связи, проблемы, гипотезы (7) → граф целей и связи между частями модели (уточнение целей) → видение и целевые состояния (8) → графы мероприятий (9) → исполнительские атрибуты (10) → статусы исполнения и цифровая среда (11) → актуализация и уточнение рёбер (12)

Предварительная постановка целей предшествует разделу 6: в граф целей заносится предварительная система целей и область применения без привязки к графу текущего состояния. Уточнение целей по результатам анализа выполняется после разделов 6 и 7: цели уточняются и связываются с состояниями и проблемами графа текущего состояния.

В.5.3 Навык раздела 5 выполняется в два этапа, совпадающие с порядком В.5.2. Предварительная постановка целей выполняется до разделов 6 и 7 и формирует контекст, заинтересованные стороны, границы, предварительную систему целей и задание на сбор исходных данных; в граф целей заносится предварительная система целей и область применения. Уточнение целей по результатам анализа выполняется после разделов 6 и 7, уточняет измеримые цели и устанавливает связи между частями модели с состояниями и проблемами графа текущего состояния. Каждая цель проверяется навыком раздела 4.

В.5.4 Навык раздела 6 выполняется после предварительной постановки целей. Исходные данные — задание 5.8 и данные 6.2–6.8. Навык формирует базовую линию и основу графа текущего состояния: доменные состояния с источником, датой актуализации и привязкой к территориальным единицам (В.4.1, В.4.4). Синхронизация навыка раздела 6 относится к исходным данным базовой линии. Оценка по 7.12 навыком раздела 6 не выполняется.

В.5.5 Навык раздела 7 выполняется после раздела 6 и до уточнения целей по результатам анализа. Оценка по 7.12 учитывается как нормативные ограничения охраны. Предварительная система целей не открывается заново.

В.5.6 Навык раздела 8 выполняется после уточнения целей по результатам анализа. Навык формирует граф видения и целевых состояний, в том числе узлы образа будущего, которых в текущем состоянии территории ещё нет, и формирует производные навыки: каскадирование видения, расчёт целевого разрыва и актуализацию видения по основаниям 8.10.2.

В.5.7 Навык раздела 9 формирует проектное решение как набор графов мероприятий (этап 1 по В.4.5). Производный навык прогноза влияния выполняет связку этапа 2. Раздел 9 создаёт именованную часть модели — графы мероприятий.

В.5.8 Навык раздела 10 присваивает графам мероприятий исполнительские атрибуты: этап, ответственный, источник и подтверждённость финансирования, плановый статус. Формируемые навыки раздела 10 выполняются на этапе планирования.

В.5.9 Навык раздела 11 актуализирует на графах мероприятий фактические статусы исполнения и обеспечивает цифровую среду. При формировании цифрового двойника навык обеспечивает функционирование его ядра по В.3.5. Навык формирует производный навык операционного обмена данными с внешними системами и вызывает формируемые навыки раздела 10 в контрольных точках исполнения.

В.5.10 Навык раздела 12 ведёт мониторинг достижения целей и воздействий. Замыкает обратную связь на разделы 5, 8, 9, 10 и 11: при отклонениях пересматриваются цели, видение, решения и план.

В.5.11 Общесистемные навыки формирует навык-родитель. Управление последовательностью выполнения разделов входит в функции навыка-родителя (В.2.2) и отдельным навыком не оформляется. Соответствие навыков редакции стандарта — производный навык родителя (таблица В.6).

а) контроль целостности модели — проверка каскада зависимостей, нормативных ограничений охраны, полноты цепочки трассируемости, согласованности ресурсных атрибутов и допустимости частей модели. Навык узлов не создаёт. Контроль цепочки «мероприятие → цель → проблема → принцип» выполняет производный навык раздела 4; ресурсный баланс плана — производный навык раздела 10;

б) состав и единицы показателей приложения Б — присвоение доменным узлам кода, единицы и уровня показателя как характеристик узла, общих для целей, мероприятий и мониторинга. Сбор и расчёт значений выполняет производный навык раздела 12. Показатель отдельным узлом не оформляется (В.4.1);

в) доступ и публикация — ролевая модель, машиночитаемые открытые данные и публичные версии документов разделов. Статусы исполнения и ядро цифрового двойника формирует навык раздела 11; обмен с внешними системами — его производный навык.

В.6.1 Четыре операции выполняют производные навыки по вызову навыков разделов. Операции не закреплены за одним разделом: навык раздела 9 формирует средства прогноза влияния и оценки реализации; навыки разделов 10–12 вызывают их в контрольных точках реализации и мониторинга.

Таблица В.7 — Операции с моделью

В.6.2 По данным мониторинга вероятности гипотетических связей обновляются по числу подтверждений с учётом качества доказательной базы и переносимости выводов на данную территорию. Подтверждённые гипотезы переходят в установленные зависимости; неподтверждённые понижаются или исключаются. Доменные коэффициенты затухания калибруются аналогично. Уточнения фиксируются в журнале. Нормативные блокирующие связи не понижаются.

В.7.1 Раздел документации признаётся ИИ-готовым, если одновременно выполняются общие условия:

а) результаты раздела представлены в виде структурированных данных и отражены в графовой модели в объёме, предусмотренном для данного раздела (В.5.1);

б) связи между элементами раздела указаны явно как рёбра, включая связи с конкретными узлами других частей модели;

в) значения доменных узлов привязаны к территориальным единицам уровня, соответствующего глубине анализа;

г) если раздел задаёт цели, они связаны с доменными узлами, значения которых используются в мониторинге;

д) навык раздела сформирован и формирует предусмотренные для него производные навыки.

В.7.2 Дополнительно, при наличии соответствующего предмета в разделе:

а) для мероприятий подготовлены графы мероприятий;

б) при затрагивании объектов культурного наследия учтена оценка по 7.12.

В.7.3 Конкретное наполнение и состав частей графовой модели допускается уточнять для данного исторического поселения с учётом наличия исходных данных, решаемых задач и глубины анализа. Четыре именованные части модели и структура формирования навыков при этом сохраняются.

В.8.1 ИИ-готовность — свойство документации и данных по настоящему стандарту, при котором процедуры разделов выполняются навыками информационной системы, а результаты описываются единой графовой моделью территории.

В.8.2 Навык — формализованная процедура информационной системы, в том числе на основе искусственного интеллекта, с определёнными исходными данными, результатами и правилами проверки, сформированная на основе раздела стандарта либо созданная другим навыком.

В.8.3 Структура формирования навыков — организация, при которой навык-родитель формирует навыки разделов и свои производные навыки, а навыки разделов формируют производные навыки раздела (В.2.2–В.2.4).

В.8.4 Навык-родитель — навык, формирующий навыки разделов 4–12, ведущий их реестр и поддерживающий соответствие действующей редакции стандарта (В.2.2).

В.8.5 Навык раздела — навык, формирующий содержание одного раздела и имеющий результаты по В.2.3.

В.8.6 Производный навык — навык, сформированный навыком раздела либо навыком-родителем и выполняющий операции с моделью или с системой: актуализацию, каскадирование, прогноз влияния, оценку реализации, мониторинг, контроль трассируемости, обмен данными (В.2.4).

В.8.7 Графовая модель территории (граф городской системы) — единая модель из четырёх именованных частей (В.3.2).

В.8.8 Граф текущего состояния — часть модели: текущее состояние территории, проблемы и гипотезы причин, реестр принципов.

В.8.9 Граф целей устойчивого развития — часть модели: цели, задачи, ценности, миссия, заинтересованные стороны.

В.8.10 Граф видения и целевых состояний — часть модели: образ будущего и желаемые значения показателей по горизонтам.

В.8.11 Граф мероприятий — часть модели; формируется в два этапа по В.4.5.

В.8.12 Связь между частями модели — ребро между узлами разных именованных частей модели.

В.8.13 Территориальная единица анализа — узел пространственного слоя: часть территории с целостными характеристиками доменов, выделяемая на уровне, соответствующем глубине анализа.

В.8.14 Матрица пространственных весов — таблица весов связей между территориальными единицами, задающая топологическую основу распространения влияния.

В.8.15 Доменный коэффициент затухания — калибруемый параметр, определяющий, как быстро влияние изменения в данном домене убывает с расстоянием.

В.8.16 Реестр принципов — структурированный перечень принципов раздела 4 с устойчивыми идентификаторами, направлением устойчивого развития и механизмом реализации.

В.8.17 Структурированные данные — таблицы, реестры и иные машиночитаемые наборы данных, обрабатываемые без ручной расшифровки сплошного текста. Под «результатами раздела» понимаются такие данные, а не только повествовательный текст.

В.10.1 В режиме А части графовой модели соотносятся с частями мастер-плана. Соотнесение не переносит в мастер-план материалы, которые по 5.1.4 в него не входят.

В.10.2 Источниками пространственного слоя являются единая электронная картографическая основа, государственные фонды пространственных данных, единый государственный реестр объектов культурного наследия, Единый государственный реестр недвижимости и государственная информационная система обеспечения градостроительной деятельности (6.9.1).

В.10.3 Структурированные результаты, входящие в мастер-план, готовятся к выгрузке в федеральную государственную информационную систему территориального планирования и к передаче в федеральную государственную информационную систему «Единая цифровая платформа „Национальная система пространственных данных“» (11.6.2).