Открытые системы для открытых проблемных областей

В основе реализации этого принципа лежат устоявшиеся соглашения и стандарты, обеспечивающие совместимость программно-технических конструкторских решений. Исследование вопросов устойчивости процесса управления информационно-интеллектуальными системами показывает, что успешность внедрения открытых компьютерных технологий в проблемные области определяется целым рядом факторов, рассмотрение которых явилось предметом предлагаемой статьи.

Еще совсем недавно, когда различные организации по-своему жестко регламентировали процесс проектирования компонентов больших информационных систем, выбора и комплексирования их программно-технической среды, для ввода принципа открытости оснований не было. В нашей стране всегда крайне трудно давалось комплексирование программно-технических изделий, разрабатываемых различными ведомствами, поэтому особенно радуют появившиеся сегодня возможности реализации этого принципа.

Исторический ракурс

В начале 80-х годов в отечественную практику создания больших информационных систем стали проникать первые технологии комплексного проектирования информационных систем, предполагавшие возможность последовательно и гармонично пройти все этапы рабочего 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, обреченно наталкивалась на пресловутые межведомственные барьеры и 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 современной литературе результатов реализации этого принципа показывает, что он занял достойное место в области создания программно-технических и коммуникационных компонентов информационных систем, например ОС, позволяющие рассматривать как единый элемент совокупность, состоящую из нескольких десятков процессоров, каждый из которых имеет собственную оперативную память и накопитель, периферию и другие ресурсы, а также управлять этим комплексом. Это позволяет создавать и гибко наращивать открытые параллельные вычислительные системы, обладающие принципиально новыми вычислительными возможностями. 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 не велик. Гарантией тому является априорная возможность гибкого наращивания вычислительных мощностей и функциональных возможностей компьютерных средств.

Открытость и замкнутость

Значение реализации принципа открытости трудно переоценить: то, о чем совсем недавно только мечтали - о полном совмещении этапов реальной работы информационной системы и ее проектирования, - стало реальностью!

Имея гарантию предотвращения ошибок при построении конфигурации, компьютеры успешно внедряются для повышения эффективности рутинной информационно-справочной работы, делопроизводства, офисной, банковско-финансовой деятельности и других проблемных областей. Однако характерной особенностью большинства этих 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), даже они достаточно замкнуты и ретроспективно определены (имеется обучающая выборка). Примерами таких проблемных областей являются: медицинская диагностика, управление транспортом, геологоразведка, нефтепереработка, идентификация личности в криминалистике, управление производством цемента, бумаги и др.

Вместе с тем следует отметить, что принцип открытости систем имеет большую значимость непосредственно в среде разработчиков информационных систем и положительно оценивается просвещенными конечными пользователями, которые убеждены в полезности использования компьютеров в своей деятельности, но... только как второстепенных помощников, повышающих эффективность рутинного, информационно-справочного и коммуникационного труда.

О пользе компьютеров для труда управленческого, связанного непосредственно с принятием решений и контролем за их исполнением (а это и 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, слабо затрагивает открытые проблемные области. 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 творческой интеллектуальной деятельности людей, принимающих решения в организационных системах управления, показывает, что традиционное понимание принципа открытости нуждается в расширении и большом учете особенностей видов деятельности, связанных с интеллектом. В противном случае о реальной открытости открытых компьютерных технологий для широкого круга пользователей говорить не приходится.

Открытые проблемные области

К открытым проблемным областям, где активно, но недостаточно эффективно используются компьютерные технологии, относятся информационно-аналитическая деятельность, подготовка проектов социально-политических решений группой экспертов, оперативное принятие социально-экономических решений государственными служащими, банкирами. 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;
• уникальностью 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 обстоятельств, действующих на процессы решения задач и приводящих к изменению заранее намеченных планов решения, выходу за рамки стереотипных методов, а также к рассмотрению маловероятных альтернативных ходов;
• хаотичностью поведения объекта управления и процессов принятия решений, что требует 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, неизбежно будет обречен на уже отмеченную второстепенность и ограничится только повышением эффективности рутинного, информационно-справочного и коммуникационного труда.

Справедливости ради, надо заметить, что компьютерные технологии уже сами не хотят мириться сегодня с отведенной им ролью в процессах принятия решений. Так, на компьютерном рынке распространяется множество интересных программных продуктов и аппаратных средств, в той или иной мере учитывающих некоторые из перечисленных особенностей. Это и методы когнитивного моделирования, и средства реинжинирингового 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: экспертные системы предполагают длительный этап формирования баз знаний на основе информации о некоторых замкнутых проблемных областях, нейросетевые технологии требуют обучающей выборки и т.д.

Основы расширения принципа открытости систем

Ясно, что при создании информационных технологий необходимо напрямую учитывать психологические особенности интеллектуальной и творческой деятельности лиц, принимающих решения, их целенаправленного поведения, 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, качество которого определяется степенью его адекватности окружению.

Очевидно, что любая информационная система, используемая для поддержки принятия решений, интересна не столько сама по себе, сколько 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, приходится говорить с большой натяжкой. Для открытых проблемных областей эта совокупность слишком открыта и недетерминирована, чтобы быть адекватно представленной средствами информационных технологий.

Можно доказать, что без использования информационных технологий и методов принципиально невозможно обеспечить эффективное регулирование процессами принятия решений и контроля за их исполнением в открытых проблемных областях. Основные причины - в перечисленных особенностях решения задач в открытых проблемных областях, в некорректности постановок задач, в необходимости оперативной обработки больших объемов информации и ряд других факторов. Исследование естественных закономерностей преобразования информации при подготовке управленческих решений, вопросов решения некорректных задач и обеспечения устойчивости управления интеллектуальными информационными системами показывает, что успешность использования информационных технологий для решения задач в 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 тем выше, чем больше возможностей у лиц, принимающих решения, вмешиваться в процесс решения задач и чем больше информационного шума или новой информации, поступающей 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;
• 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 открытых проблемных областях во многом определяется полнотой учета перечисленных факторов. Эти факторы можно использовать как критерии оценки устойчивости функционирования и развития перспективных информационных систем. Таким образом, содержание принципа открытых систем целесообразно расширить с учетом указанных факторов.

Реальная практика

В реальной практике некоторые перечисленные факторы 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 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 информационного обслуживания пользователей. Причина этого в ограничении возможности поиска данных из-за большой дискретности составления поисковых образов документов и росте неадекватности словаря и фонда. Для улучшения этой характеристики 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 факторов можно оценивать возможность успешной разработки и внедрения тех или иных информационных технологий в эту, казалось бы, "неподъемную" для информационных методов проблемную область. В списке открытых проблемных областей находятся: 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. Успех внедрения информационных технологий в данных областях может быть обеспечен при акцентировании внимания исследователей на указанные факторы.

Особую роль перечисленные факторы могут сыграть при создании навигационных систем в открытых международных сетях типа Internet. При поиске информации (например для получения справки или принятия сложного социально-политического решения) в разветвленном множестве точек - узлов Сети, прежде всего, возникает 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 поиска документов в разветвленной коммуникационной сети с учетом предложенных факторов должны обеспечивать следующие возможности:

• обзор за относительно небольшое 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;
• направление 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;
• создание средств формирования физической структуры базы данных неструктурированной информации должно быть ориентировано на обеспечение минимальной реакции информационно-поисковой системы на запросы, пусть даже в ущерб физическому времени ввода нового документа в эту базу.

Конкретная реализация средств и методов обеспечения этих рекомендаций требует отдельного рассмотрения. Например, условная бесконечность множества вариантов поисковых предписаний может быть обеспечена через формирование семантически значимых конструкций из фрагментов словоформ и словосочетаний. Эта бесконечность достигается соответствующим развитием весовых стратегий поиска, например на основе нейросетевых технологий. Большой интерес представляют исследования и разработки в области средств обеспечения виртуальной реальности, комплексно использующих наиболее распространенные способы формализованного представления данных: образы (рисунки, видеозаписи, фотографии), звук, тексты - таблицы, графика, эскизы - схемы (блок-схемы, сетевые графики, схемы процессов).

Таким образом, для принципиального повышения эффективности использования информационных систем, внедряемых в открытые проблемные области, следует более расширенно толковать принцип открытых систем. Для этого при создании информационных технологий необходимо учитывать факторы, характеризующие процессы обработки информации и закономерности, определяемые на основе исследований естественных процессов ее преобразования. Конкретно в области аналитической деятельности важно принять во внимание вопросы решения некорректных задач и обеспечения устойчивости управления интеллектуальными информационными системами.