Цифровий двійник у структурі сучасного освітнього середовища

Савченко, Т., Луцька, Н., Власенко, Л., Пархоменко, І. (2026). Digital twin in the structure of the modern educational environment. Bulletin of Taras Shevchenko National University of Kyiv. Physics and Mathematics, 82(1), 2218–2055. https://doi.org/10.17721/1812-5409.2026/1.32

У сучасному світі перевагою цифрових двійників є можливість створення копій різних фізичних об’єктів, систем або навчальних середовищ тощо. Це особливо актуально для інженерних дисциплін, де моделі цифрових двійників заданої точності забезпечують проведення досліджень та експериментів без фізичних ризиків і суттєвих фінансових витрат. У контексті освітнього середовища це означає забезпечення ефективного функціонування віртуальних навчальних лабораторій, оснащених реальним обладнанням.
У представленій статті розроблено освітнє середовище з використанням цифрового двійника SMART-лабораторії, що функціонує як кіберфізична система з наскрізною інтеграцією сенсорної мережі, виконавчих механізмів і віртуальної моделі приміщення. Мета роботи – теоретичне обґрунтування й експериментальна верифікація освітнього середовища, що містить цифровий двійник, орієнтований на підвищення енергоефективності, комфортності й безпеки навчальних просторів. Методологічною основою дослідження є системний аналіз, математичне моделювання динаміки мікроклімату, а також імперативна логіка регулювання з використанням типових регуляторів.
У межах запропонованої архітектури розроблено модель мікроклімату, що поєднує підсистеми моніторингу, прогнозування й адаптивного керування. Актуалізація реального та віртуального стану здійснюється в реальному часі, що забезпечує можливість попереднього тестування керуючих дій та оцінювання їхнього впливу без ризику для матеріальної бази. Проведена серія симуляцій та експериментів підтвердила здатність розробленої системи зменшувати споживання ресурсів і стабілізувати параметри мікроклімату за умов дії зовнішніх збурень. Водночас система зберігає педагогічну гнучкість, підтримуючи різні формати організації навчального процесу.
Одержані результати засвідчують наукову новизну запропонованого підходу, що полягає в поєднанні моделей і систем керування з освітніми сценаріями в єдиному програмному середовищі. Практичне значення роботи визначається можливістю масштабування розробленого рішення на інші типи лабораторій і навчальні дисципліни, а також сприянням формуванню цифрових компетентностей майбутніх фахівців у галузі інформаційних технологій і кіберфізичних систем.