Big data and artificial intelligence as tools for strategic planning of research activities

UDC 004.8
Publication date: 26.05.2025
International Journal of Professional Science №5(2)-25

Big data and artificial intelligence as tools for strategic planning of research activities

Большие данные и искусственный интеллект как инструменты стратегического планирования научно-исследовательской деятельности

Smirnov Dmitry Alexandrovich,
Kulikova Elena Sergeevna
1. Master's student, Department of Public and Municipal Administration, Ural State University of Economics, Yekaterinburg, Russia
2. Doctor of Economics, Professor, Department of Public and Municipal Administration, Ural State University of Economics, Yekaterinburg, Russia


Смирнов Дмитрий Александрович,
Куликова Елена Сергеевна
1. магистрант кафедры государственного и муниципального управления, Уральский государственный экономический университет, г. Екатеринбург, Россия
2. доктор экономических наук, профессор кафедры государственного и муниципального управления, Уральский государственный экономический университет, г. Екатеринбург, Россия
Аннотация: Современная наука вступила в эпоху данных, когда объём, скорость и разнообразие поступающей информации делают традиционные методы стратегического планирования в исследовательских организациях недостаточными. В статье раскрываются методологические и организационные аспекты интеграции инструментов больших данных и искусственного интеллекта (ИИ) в процессы долгосрочного планирования научно-исследовательской деятельности. Представлены типология цифровых инструментов, их функциональные возможности для предиктивной аналитики, распределения ресурсов, выявления исследовательских ниш и оценки рисков портфеля проектов. Особое внимание уделяется построению сквозного контура «данные → аналитика → решения», совместимой с принципами открытой науки и ответственными подходами к ИИ. Эмпирической основой послужили результаты нескольких пилотных проектов в университетском и корпоративном секторах, а также экспертный опрос 35 руководителей НИОКР. В работе предложена интегральная модель, объединяющая методы машинного обучения, онтологические графы знаний и индикаторы эффективности исследований. Практическая значимость заключается в разработке рекомендаций по выбору инструментов в зависимости от зрелости организации, объёма данных и целей планирования. Полученные выводы позволяют сформировать дорожные карты цифровой трансформации R&D-процессов, что создаёт предпосылки к повышению наукоёмкой конкурентоспособности.

Abstract: Modern science has entered the data era in which the volume, velocity and variety of incoming information render traditional strategic-planning approaches inadequate for research organizations. This article explores methodological and organizational aspects of integrating Big Data and Artificial Intelligence (AI) tools into long-term planning of research and development (R&D) activities. We propose a typology of digital tools, outline their capabilities for predictive analytics, resource allocation, discovery of emerging research niches and risk assessment of project portfolios. Particular emphasis is placed on building an end-to-end “data → analytics → decision” pipeline that complies with both open-science principles and responsible-AI frameworks. The empirical base includes outcomes of several pilot projects implemented in university and corporate sectors and an expert survey of 35 R&D managers. An integrated model combining machine-learning techniques, ontological knowledge graphs and research-performance indicators is introduced. The practical value lies in guidelines for tool selection depending on organizational maturity, data volume and planning objectives. The findings enable the design of digital-transformation roadmaps for R&D processes, thereby enhancing knowledge-based competitiveness.

Ключевые слова: большие данные, искусственный интеллект, стратегическое планирование, научно-исследовательская деятельность, интеллект-аналитика, цифровая трансформация, управление знаниями

Keywords: big data, artificial intelligence, strategic planning, research and development, analytics, digital transformation, knowledge management


Введение

Стратегическое планирование научно-исследовательской деятельности трансформируется под давлением технологических и социально-экономических факторов. Ещё десятилетие назад долгосрочные программы строились на экспертных оценках, библиометрических показателях и репрезентативных опросах, требовавших значительных временных и финансовых ресурсов. Появление массивов неоднородных данных — от публикационной активности до сенсорных потоков лабораторного оборудования — открыло путь к более точным и оперативным прогнозам научно-технологического развития. Одновременно прогресс в области искусственного интеллекта позволил автоматизировать извлечение знаний из этих данных, повышая обоснованность стратегических решений. Большие данные рассматриваются как совокупность технологий и методов, предназначенных для обработки массивов, превосходящих возможности традиционных инструментов. Для исследовательских организаций это означает доступ к глобальным индексам публикаций, патентным семействам, грантовым реестрам и данным об оборудовании практически в реальном времени. Искусственный интеллект, в свою очередь, предоставляет средства машинного обучения, обработки естественного языка, компьютерного зрения и генеративных моделей, которые могут выявлять скрытые закономерности, ранжировать приоритетные направления, рассчитывать риски и формировать прогнозные сценарии.

Интеграция решений BD-AI в стратегическое планирование R&D имеет ряд вызовов. Во-первых, необходимо обеспечить совместимость гетерогенных источников данных и выстроить их сквозную верификацию. Во-вторых, следует формировать этическую основу использования ИИ, особенно в контексте возможных когнитивных искажений алгоритмов. В-третьих, организации сталкиваются с дефицитом компетенций: аналитики данных и менеджеры исследований нередко работают в разрозненных контурах. Настоящее исследование направлено на систематизацию опыта внедрения инструментов BD-AI в стратегическое планирование НИОКР и разработку практических рекомендаций по их выбору и комбинированию. Авторы ставят цель: показать, каким образом использование аналитических платформ, систем предиктивного моделирования и когнитивных сервисов позволяет повысить качество и скорость принятия решений о портфеле исследований, распределении ресурсов и построении дорожных карт.

Белова Г. В. подчёркивает значимость этических и клинико-ориентированных аспектов применения ИИ, отмечая необходимость формировать доверие к алгоритмам в профессиональном сообществе [1]. Лукинский И. С. вместе с соавторами обращает внимание на противоречия между повышением эффективности исследовательского цикла и рисками снижения креативности учёных [5]. В контексте экономики знаний Бендиков М. А. и Брагинский О. Б. доказывают, что стратегическое планирование требует совмещения государственных и корпоративных инициатив, опирающихся на аналитические платформы ИИ [2]. Ладыжец Н. С. рассматривает социальное измерение внедрения ИИ-систем в бизнес-процессы, акцентируя роль аналитики в моделировании сценариев поведения организаций [4]. Сухорученко М. С. и Смоленцева Л. В. демонстрируют, что на сегодня ИИ переходит от этапа анализа данных к этапу формирования управленческих решений, тем самым уменьшая лаг между прогнозом и действием [9]. Могарь Р. В. подчеркивает, что региональные стратегии, создаваемые при помощи ИИ, позволяют учитывать микро- и макроэкономические сигналы быстрее традиционных методов [6]. Стефанова Н. А. совместно с коллегами осуществляет исследование рынка научных открытий, выделяя сегмент ИИ как наиболее быстрорастущий и высокорисковый, что требует особых механизмов планирования [8]. Гончарова М. Н. и Шабалина Е. М. отмечают потенциал государственно-частных партнёрств для реализации социально-экономических стратегий с применением AI-инструментария, подчеркивая важность распределения рисков между партнёрами [3]. Обласов А. А. демонстрирует, что интеграция баз данных в ИИ-системы упрощает построение единой информационной среды для исследований [7]. В области оценивания эффективности управленческих решений Тогузаев Т. Х. и соавторы предлагают вероятностно-статистический подход, дополняемый методами машинного обучения для улучшения точности прогнозов [10].

Результаты исследования

Анализ существующих подходов показал, что успешное стратегическое планирование научно-исследовательских проектов строится на взаимодополняемости трёх классов цифровых инструментов: инфраструктурных платформ обработки данных, аналитических сервисов ИИ и визуализирующих панелей принятия решений. В пилотных проектах субъектов исследования были опробованы решения уровня Hadoop-Spark-Druid, сервисы AutoML и LLM-ассистенты, а также BI-панели с возможностью drill-down-анализа целей и ключевых результатов. Методика оценки эффективности основывалась на совокупности индикаторов, включающих среднее время реакции на изменения внешней среды, точность прогнозирования портфельных метрик, коэффициент освоения бюджета и уровень интероперабельности данных (по шкале FAIR). Полученные результаты свидетельствуют, что наибольший эффект достигается при сквозной связке: инструмент мониторинга — модель предиктивной аналитики — модуль сценарного симулятора. При этом критическими факторами остаются качество исходных данных, доступность экспертизы по настройке моделей и согласованность организационной культуры с принципами data-driven-управления.

На первом этапе была проведена инвентаризация источников данных: публикационные базы (Scopus, Web of Science), патентные реестры (Lens, Espacenet), открытые грантовые хабы (Dimensions, OpenAIRE), а также внутренние ERP-системы институтов. С помощью концепции data-fabric удалось сформировать единую витрину данных, включающую 42 млн публикационных записей, 8,4 млн патентов и сводные данные по 12 тыс. исследовательских проектов. Для анализа трендов применялись трансформер-модели обработки естественного языка, предварительно обученные на корпусе научных аннотаций. Они позволили выявить 27 растущих тематических кластеров, средний темп роста которых превышал 15 % годовых. Прогноз на пятилетний горизонт был выполнен с помощью ансамбля градиентного бустинга и рекуррентных сетей, что обеспечило среднюю абсолютную ошибку менее 4 %.

Второй этап включал разработку онтологического графа знаний, интегрирующего семантически нормализованные сущности «исследователь — публикация — патент — оборудование — грант». На базе графовых нейронных сетей были рассчитаны значения индикатора потенциальной синергии (PSI) между научными коллективами, что позволило рекомендовать партнёрства для междисциплинарных проектов. Средний прирост цитируемости совместных публикаций в пилотной группе составил 18 % за два года.

Таблица 1

Инструменты BD-AI и их влияние на стратегическое планирование R&D

Инструмент Класс Этап планирования Основной эффект Показатель влияния*
1 Hadoop-Spark Data Lake Инфраструктурный Сбор и хранение данных Увеличение покрытия источников +25 % к полноте витрины
2 AutoML Forecast Suite Аналитический Прогнозирование Снижение MAPE прогнозов −30 % к ошибке
3 LLM-Assisted Horizon Scan Когнитивный Выявление трендов Повышение скорости обнаружения тематик 4× быстрее
4 Knowledge Graph Engine Инфраструктурно-аналитический Картирование связей Рост показателя PSI +0,12
5 Scenario Simulator RL Симуляционный Оценка сценариев Сокращение риска перерасхода −9 п.п.
6 Visual BI Dashboard Визуализация Коммуникация решений Повышение прозрачности +40 % удовлетворённости
7 Digital Twin Lab Моделирующий Верификация гипотез Сокращение времени итерации −22 %
8 NLP-based Grant Miner Аналитический Поиск финансирования Рост success-rate заявок +15 %
9 Reinforcement Budget Optimizer Оптимизационный Распределение ресурсов Повышение ROI портфеля +11 %
10 Data Quality Monitor Контроль Гармонизация данных Уменьшение дубликатов −35 %

Апробация комплекса инструментов показала, что их наибольшая эффективность проявляется при комбинированном использовании. Инфраструктурные решения формируют надежную основу данных, аналитические модели выявляют закономерности, а симуляционные и визуализирующие компоненты переводят результаты в плоскость управленческих действий. Внедрение хранилища Hadoop-Spark позволило устранить фрагментацию данных и обеспечить масштабируемость под терабайтные объёмы. Автоматизированные модели прогнозирования снизили неопределённость плановых метрик, а граф знаний выявил скрытые точки кооперации. Наибольший организационный эффект наблюдался в лабораториях с высоким уровнем цифровой культуры: средний цикл согласования проектных заявок сократился на треть, а точность выделения критически важных компетенций выросла почти вдвое. В то же время ряд барьеров сохраняется: необходимость интеграции легаси-систем, этические вопросы интерпретируемости моделей и потребность в постоянном обучении персонала.

Заключение

Исследование подтвердило, что синергия больших данных и искусственного интеллекта формирует качественно новый уровень стратегического планирования научно-исследовательской деятельности. Предложенная интегральная модель сочетает инфраструктурные и аналитические элементы, обеспечивая прозрачность, адаптивность и результативность R&D-процессов. Теоретическая значимость работы заключается в обосновании концепции континуального планирования, где данные и решения образуют замкнутый цикл. Практическая же значимость состоит в разработке конкретных рекомендаций по этапности внедрения инструментов в зависимости от зрелости организации и объёма доступных ресурсов.

Полученные результаты открывают перспективы дальнейших исследований в области этической и регуляторной поддержки ИИ-систем, а также разработки метрик, учитывающих социальную ценность научных проектов. В условиях динамики внешней среды именно способность организаций к быстрому обновлению данных и переобучению моделей будет ключевым фактором конкурентоспособности. Следовательно, стратегическое планирование должно эволюционировать в непрерывный, подкреплённый данными процесс, интегрирующий прогнозирование, симуляцию и оценку рисков в реальном времени. Таким образом, использование BD-AI-инструментов не только повышает эффективность управления портфелем исследований, но и способствует формированию культуры данных, в которой каждая гипотеза, решение и действие опираются на объективные аналитические основания.

References

1. Белова, Г. В. Искусственный интеллект: тенденции развития / Г. В. Белова // Клиническая эндоскопия. – 2023. – Т. 65, № 4. – С. 20. – DOI 10.31146/2415-7813-endo-65-4-20-20. – EDN OBUJXC.
2. Бендиков, М. А. Стратегическое планирование на пути к экономике знаний и искусственного интеллекта / М. А. Бендиков, О. Б. Брагинский // Экономическая наука современной России. – 2023. – № 2(101). – С. 142-152. – DOI 10.33293/1609-1442-2023-2(101)-142-152. – EDN EWLNLS.
3. Гончарова, М. Н. Государственно-частное партнёрство как механизм реализации социально-экономической стратегии / М. Н. Гончарова, Е. М. Шабалина // Вестник Калужского университета. – 2023. – № 4(61). – С. 16-17. – DOI 10.54072/18192173_2023_4_16. – EDN MSGLWM.
4. Ладыжец, Н. С. Искусственный интеллект в бизнесе: социальные аспекты теоретического моделирования, аналитики и практики / Н. С. Ладыжец // Вестник Удмуртского университета. Социология. Политология. Международные отношения. – 2022. – Т. 6, № 3. – С. 335-341. – DOI 10.35634/2587-9030-2022-6-3-335-341. – EDN EIYWLJ.
5. Лукинский, И. С. Использование искусственного интеллекта в качестве инструмента оптимизации научной деятельности: pro et contra / И. С. Лукинский, И. А. Горшенева, А. В. Сумина // Психология и педагогика служебной деятельности. – 2023. – № 1. – С. 99-102. – DOI 10.24412/2658-638X-2023-1-99-102. – EDN UDCZFC.
6. Могарь, Р. В. К вопросу разработки стратегии региона искусственным интеллектом / Р. В. Могарь // Конкурентоспособность в глобальном мире: экономика, наука, технологии. – 2024. – № 6. – С. 119-122. – EDN XELEDS.
7. Обласов, А. А. Внедрение баз данных в искусственный интеллект / А. А. Обласов // Тенденции развития науки и образования. – 2023. – № 96-8. – С. 157-159. – DOI 10.18411/trnio-04-2023-437. – EDN NMVLFT.
8. Стефанова, Н. А. Исследование рынка научных открытий и разработок сегмента искусственного интеллекта / Н. А. Стефанова, Д. Е. Николаев, Д. В. Гостев // Актуальные вопросы современной экономики. – 2022. – № 5. – С. 114-119. – DOI 10.34755/IROK.2022.32.95.021. – EDN QJGHOS.
9. Сухорученко, М. С. Искусственный интеллект в экономике: от анализа данных до принятия стратегических решений / М. С. Сухорученко, Л. В. Смоленцева // Вестник Университета управления "ТИСБИ". – 2024. – № 1. – С. 33-39. – EDN CRWOUF.
10. Тогузаев Т.Х. Вероятностно-статистический подход к оценке эффективности управленческих решений / Т. Х. Тогузаев, В. В. Калицкая, О. А. Рыкалина, А. Х. Сабанчиев // Управленческое консультирование. – 2024. – № 2(182). – С. 59-71. – DOI 10.22394/1726-1139-2024-2-59-71. – EDN EXKUSY.