"Открытые системы" для открытых проблемных областей
Райков А.Н.

Исследование вопросов устойчивости управления информационно-интеллектуальными системами показывает, что успешность внедрения открытых компьютерных технологий в сильно открытые проблемные области определяется рядом факторов. В работе эти факторы предлагаются к рассмотрению.

Понятие (принцип) "открытые системы", несомненно, удачная находка для обобщения сравнительно новой тенденции в развитии информационных систем. Оно предполагает свободное комплексирование программного и технического обеспечения, возможность гибкого наращивания вычислительной и функциональной мощности информационно-компьютерных систем. В основе реализации этого принципа лежат устоявшиеся соглашения и стандарты, обеспечивающие совместимость программно-технических конструкторских решений.

Еще совсем недавно, когда различными организациями по-своему жестко регламентировался процесс проектирования компонентов больших информационных систем, выбора и комплексирования их программно-технической среды, для ввода такого принципа не было оснований. В нашей стране, где ранее особенно трудно давалось комплексирование программно-технических изделий, разрабатываемых различными ведомствами, реализация этого принципа особенно отрадна.

В начале 1980-х годов в российскую практику создания больших информационных систем стали проникать технологии комплексного проектирования информационных систем (например, на основе методологии Ansi/x3/Sparc), предполагавшие возможность последовательно и гармонично пройти все этапы жизненного цикла создаваемой системы, обеспечить ее оптимальную адаптацию к изменяющимся потребностям пользователей. Вместе с тем реализация этих технологий, несомненно оказавших прогрессивное воздействие на наиболее сложные и ответственные начальные этапы проектирования информационных систем, при разработке их программно-технических компонентов обреченно наталкивалась на пресловутые межведомственные барьеры, несовместимость создаваемых различными ведомствами программно-технических компонентов.

Неэффективность монопольно-уникальных программно-технических решений подтвердил и рыночный запад. Достаточно вспомнить трудности, которые испытала компания Wang из-за благих намерений сделать специализированный, но, к сожалению, плохо совместимый с изделиями других фирм программно-технический комплекс для поддержки процессов делопроизводства.

Введение принципа открытости систем в проектирование программно-технических комплексов было закономерным революционным явлением. Анализ отражаемых в настоящее время в литературе результатов реализации этого принципа показывает, что он уверенно нашел свое место в области создания программно-технических и коммуникационных компонентов информационных систем. Например, разработаны операционные системы, которые дают возможность рассматривать и управлять как единым элементом совокупностью, состоящей из нескольких (например, 64) процессоров, каждый из которых имеет собственную оперативную память и накопитель, периферию и другие ресурсы. Это позволяет создавать и гибко наращивать открытые параллельные вычислительные системы, обладающие принципиально новыми вычислительными возможностями.

Сейчас, благодаря повсеместному учету принципа открытости, можно начинать создание компьютерной системы любой сложности с установки отдельной рабочей станции или компьютера со стандартным программным обеспечением. При этом, риск ошибки в первоначальной оценке потребностей пользователей в вычислительных мощностях невелик. Гарантией тому является априорная возможность гибкого наращивания вычислительных мощностей и функциональных возможностей компьютерных средств.

Имея такую гарантию, компьютеры успешно внедряются для повышения эффективности рутинной информационно-справочной работы, делопроизводства, офисной, банковско-финансовой деятельности и др. - проблемных областей применения компьютеров не счесть. Однако характерной особенностью большинства этих проблемных областей является их проблемная замкнутость, алгоритмическая детерминированность решаемых с использованием компьютеров задач. Даже такие, казалось бы, слабо алгоритмически определенные проблемные области, в которых успешно используются методы и средства искусственного интеллекта (экспертные системы и нейросетевые технологии), также являются достаточно замкнутыми и ретроспективно определенными (имеется обучающая выборка). Примерами таких проблемных областей являются: медицинская диагностика, управление транспортом, геологоразведка, нефтепереработка, идентификация личности в криминалистике, управление производством цемента, бумаги и др.

Если совсем недавно, когда не было персональных компьютеров, внедрение вычислительной техники начиналось с подробного обследования объекта автоматизации и потребностей пользователей, а формулирование постановок задач предполагало длительное последующее программирование, то сейчас повсеместно созданию большой информационной системы предшествует установка персональных компьютеров. Эти компьютеры сразу используются для решения простых информационно-справочных, редакционных и расчетных задач, и, в то же время, - для реализации автоматизированных технологий поддержки процессов проектирования информационных систем. Ценность реализации принципа открытости трудно переоценить: то, р возможности чего совсем недавно только мечтали - полное совмещение этапов реальной работы информационной системы и ее проектирования - сейчас стало реальностью!

Вместе с тем следует констатировать, что это достижение стало возможным именно благодаря реализации принципа открытости систем для широкого спектра достаточно замкнутых проблемных областей. Принцип открытости систем имеет большую значимость непосредственно в среде разработчиков информационных систем и положительно оценивается просвещёнными конечными пользователями, которые убеждены в полезности использования компьютеров в своей деятельности, но ... только кга; второстепенных помощников, повышающих эффективность рутинного, информационно-справочного и коммуникационного Труда.

О пользе компьютеров для труда управленческого, например, связанного непосредственно с принятием и контролем исполнения решений (что, собственно, является ядром информационно-управленческой деятельности), говорят существенно меньше, а жаль!

Принятие решений человеком — это, как правило, вопрос сильно открытых проблемных областей, - где практически невозможно заранее детерминировать процесс решения задачи и даже ее постановку. К сожалению, имеющийся принцип открытости систем, который так много дал развитию средств компьютеризации, сильно открытые проблемные области слабо затрагивает. Это приводит к умалению роли информационных технологий в процессах принятия решений, что, в свою очередь, существенно снижает эффективность управленческих процессов вообще и компьютеризации, в частности.

Опыт использования компьютерных технологий для поддержки творчески-интеллектуальной деятельности людей, принимающих решения в организационных системах управления, показывает, что традиционное понимание принципа открытости нуждается в расширении за счет большего учета особенностей этой деятельности. В противном случае, открытые компьютерные технологии для широкого круга пользователей по сути таковыми не являются.

К таким сильно открытым проблемным областям, где активно, но, скорее всего, недостаточно эффективно используются компьютерные технологии, относятся информационно-аналитическая деятельность, подготовка проектов социально-политических решений группой экспертов, оперативное принятие социально-экономических решений государственными служащими, банкирами и др. Открытые проблемные области характеризуются следующими особенностями:

необходимостью поддержки процессов формулирования цели решения и постановки задачи при постоянном поступлении дополнительной и, зачастую, противоречивой информации;

• информационной открытостью процесса решения задачи, динамичностью изменения постановок решаемых задач с возможным нарушением их корректности;
• большой уникальностью (неповторимостью) каждого решения, отсутствием прецедентов решения, влиянием на процесс решения задачи рефлексивных ожиданий, субъективностью критериев оценки и наличием в процессах решения задач явных элементов интуитивного характера;
• влиянием непредвиденных отклоняющих процессов на процессы решения задач, приводящих к изменению заранее намечаемых планов решения, необходимостью выхода за рамки стереотипных решений, рассмотрения маловероятных альтернативных ходов;
• хаотичностью поведения объекта управления и процессов принятия решений, требующей применения нетрадиционных методов обеспечения устойчивости процессов решения задач.

Рассмотрев внимательно эти особенности, можно было бы сказать, что они лежат вне рамок предмета освоения компьютерными технологиями и больше являются предметом психологии или гносеологии. Но тогда круг вопросов, решаемых с использованием компьютерных технологий, будет обречен на отмеченную выше второстепенность и ограничится только повышением эффективности рутинного, информационно-справочного и коммуникационного труда лиц, принимающих решения.

Справедливости ради надо заметить, что компьютерные технологии уже сейчас не смиряются с отведенной им ролью в процессах принятия решений. Так, на компьютерном рынке распространяется не одна сотня достаточно интересных программных продуктов и аппаратных средств, в той или иной мере учитывающих некоторые из перечисленных особенностей. Это и методы когнитивного моделирования, и средства реинженирингового проектирования больших информационных систем, и технологии нейрокоМпьютерной поддержки принятия решений, и универсальные оболочки экспертных систем. Вместе с тем о должной открытости комплексирования этого слоя компьютерных средств и методов говорить пока еще рано: пока экспертные системы предполагают длительный этап формирования баз знаний на основе информации о некоторых замкнутых проблемных областях, нейросетевые технологии требуют обучающей выборки и т. д. Что будет стоять в основе расширения принципа открытости систем?

Ясно, что при создании информационных технологий необходимо все более явно учитывать психологические особенности интеллектуальной и творческой деятельности лиц, принимающих решения, их целенаправленного поведения, процессов целеполагания, а, с другой стороны, - закономерностей поведения и развития потенциально возможных объектов управления.

Включение компьютерных технологий в любые естественно-природные и общественные процессы предполагает модельно-знаковое представление своего окружения: идеально-психологического мира лица, принимающего решение, и объекта управления. Сейчас компьютерная технология может поддержать обработку только модельно-знакового представления, а качество этого представления определяется степенью его адекватности окружению.

Очевидно, что любая информационная система, используемая для поддержки принятия решений, не столь интересна сама по себе, сколь в совместном взаимодействии с лицами, принимающими решения. И тогда о системной совокупности "лицо, принимающее решение - информационная технология - объект управления" как о детерминированной проблемной области, где успешно работает принцип открытых систем, говорить приходится с большой натяжкой. Для сильно открытых проблемных областей эта совокупность слишком открыта и недетерминирована, чтобы быть адекватно представимой средствами информационных технологий.

Можно строго показать, что без использования информационных технологий и методов принципиально невозможно обеспечить эффективное регулирование процессами принятия и контроля исполнения решений в сильно открытых проблемных областях. Основными причинами этой невозможности являются перечисленные выше особенности решения задач в сильно открытых проблемных областях, некорректность постановок решаемых задач, необходимость оперативной обработки больших объемов информации и др.

Исследование естественных закономерностей преобразования информации при подготовке управленческих решений, вопросов решения некорректных задач и обеспечения устойчивости управления интеллектуальными информационными системами показывают, что успешность использования информационных технологий для решения задач в сильно открытых проблемных областях определяется следующими факторами:

• успешное целеполагание возможно только в замкнутой проблемной области, поэтому в системах поддержки принятия решений для формулирования постановки задачи необходимо временно детерминировать (замкнуть) проблемную область;
• устойчивость управления процессом решения задач растет с увеличением открытости проблемной области, и, при большой внутренней информационной неопределенности, - скорости поступления новой информации извне. Поэтому, устойчивость процесса решения задач тем выше, чем больше лицам, принимающим решения, предоставляется возможность вмешиваться в процесс решения задач и чем больше информационный шум или поступление новой информации извне;
• для улучшения целенаправленности и непрерывности процесса принятия решения число средств и методов решения задач в данной проблемной области должно быть конечным и максимально функционально покрывать проблемную область (к представлению целей такое требование не предъявляется);
• набор компьютерных средств и методов решения задач, функционально покрывающий проблемную область, должен характеризоваться бесконечным множеством значений и видов параметров.

Успех внедрения информационных систем для решения задач в сильно открытых проблемных областях во многом определяется полнотой учета перечисленных факторов. Эти факторы можно использовать как критерии оценки устойчивости функционирования и развития перспективных информационных систем. По нашему мнению, содержание принципа открытых систем целесообразно расширить с учетом указанных факторов.

В реальной практике отдельные из перечисленных факторов учитываются на уровне здравого смысла при создании, развитии и использовании информационных систем. Так, например, замкнутость или монополизация проектирования больших информационных систем благоприятна на начальных этапах проектирования информационных систем для формулирования целей проектирования, а на последующих этапах приводит к снижению уровня устойчивости управления процессом проектирования систем и перманентному ухудшению качества их функционирования. Снять отрицательные моменты монополизации можно только открытостью проектирования, оппонированием, проведением независимой экспертизы проектных решений, разделением функций заказчика, разработчика и эксплуатации информационной системы. Для улучшения качества функционирования больших информационных систем нужна информационная открытость. Замкнутые информационные системы, т.е. системы, в которых ограничивается поступление внешней информации, обречены на хаотическую деградацию.

Другой пример. Диалоговая информационно-справочная система, информационный фонд которой формируется на основе потока текстовых документов из электронных средств массовой информации, при использовании гипотетически замкнутого словаря для представления поисковых предписаний (тематического классификатора, словаря ключевых слов или тезауруса), характеризуется перманентным снижением качества удовлетворения информационной потребности пользователей. Это вызывается ограничением возможности поиска данных из-за большой дискретности составления поисковых образов документов и ростом неадекватности словаря и фонда. Для повышения этого качества необходима большая открытость доступа к данным, например, предоставление возможности поиска текстов по любой комбинации символов с контекстной логикой их объединения. Дальнейшему улучшению качества поиска текстовой информации, параметрически открываемому за счет повышения возможности доступа к данным, служит использование гипертекстовых и образных методов представления и поиска данных.

Особый пример пока очень ограниченного применения информационных технологий - это предельно открытая проблемная область оперативного группового принятия уникальных социально-политических решений. На основе учета перечисленных выше факторов можно оценивать возможность успешной разработки и внедрения тех или иных информационных технологий в эту, казалось бы, "неподъемную" для информационных методов проблемную область. Так, управление компьютерной поддержкой процессов построения социально-политических сценариев, ситуационного анализа на основе использования средств виртуальной реальности, целеполагания и формулирования постановок задач при проведении групповых экспертных процедур — вот некоторый список сильно открытых проблемных областей, где успех внедрения информационных технологий может быть обеспечен при большем акцентировании внимания исследователей к учету указанных факторов.

• Особое место учет перечисленных факторов может занять при создании навигационных систем в открытых международных сетях. Так, система Internet насчитывает до 5 тыс. хостов и порядка 40 млн. пользователей. При поиске ин-формации (например, для получения справки или принятия сложного социально-политического решения) в таком разветвленном множестве точек, прежде всего, встает вопрос о гарантиях направленности итеративного поиска, возможности целенаправленного достижения желаемого результата за кратчайшее время. Пользователь должен быть уверен, что предлагаемый навигационной системой сервис обеспечивает хотя бы необходимые условия этой целенаправленности, минимизацию времени и стоимости поиска информации. Навигационные средства обеспечения поиска документов в разветвленной коммуникационной сети должны обеспечивать, по крайней мере (с учетом предложенных факторов), следующее:
• на начальном этапе поиска информации предоставить пользователю возможность обзора за доступное время всего информационного поля, например, в виде конечного списка наименований классов документов, находящихся в доступных базах данных. При этом, классы должны быть пересекающимися, а документы в них — естественно распределены с учетом ранговой закономерности;
• направлять пользователя на формулирование поискового предписания с обеспечением максимального исключения терминологии, отсутствующей в текстах документов или наименованиях классов, при этом множество возможных вариантов предписаний должно быть условно бесконечным (их нельзя перебрать за заданное время);
• создание средств формирования физической структуры базы данных неструктурированной информации должно быть ориентировано на обеспечение минимальной реакции информационно-поисковой системы на запросы, хотя бы в ущерб физическому времени ввода нового документа в эту базу.

Конкретная реализация средств и методов обеспечения этих рекомендаций заслуживает отдельного рассмотрения. Например, условная бесконечность множества вариантов поисковых предписаний может быть обеспечена через формирование семантически значимых конструкций из фрагментов словоформ и словосочетаний. Эта бесконечность может быть достигнута соответствующим развитием весовых стратегий поиска, например, на основе нейросетевых технологий. Большой интерес представляют исследования и разработки средств обеспечения виртуальной реальности, правильное (с точки зрения учета предложенных факторов) использование наиболее распространенных способов формализованного представления данных: образного (рисунки, видеозаписи, фотографии), звукового, текстово-табличного, графического (диаграммы, графики), эскизно-схематического (блок-схемы, сетевые графики, схемы процессов).

Таким образом, для принципиального повышения эффективности использования информационных систем, внедряемых в сильно открытые проблемные области, предлагается более расширенно толковать принцип открытых систем. Для этого при создании информационных технологий следует учитывать факторы, характеризующие процессы обработки информации и определяемые на основе исследований естественных закономерностей преобразования информации, вопросов решения некорректных задач и обеспечения устойчивости управления интеллектуальными информационными системами.

______________________________________________________

Райков Александр Николаевич - доктор технических наук, профессор

---

&copy Информационное общество, 1996, вып. 5, с. 23-29.