Программные продукты и системы

Имеется ряд трактовок такого специального круга занятий человека, как горное дело. Большинство определений понятия «горное дело» базируется на рассмотрении отдельных сфер и объектов деятельности человека за счет исследования отношений между объектами самой различной природы в системе «земная кора–человек–общество». Исторически такое «локальное» толкование понятия «горное дело» объективно, так как в классической науке все изменения закономерны и, чтобы постигать грядущее, надо открыть законы этих изменений. Однако для сложных систем, где все свойства взаимозависимы, однозначная трактовка законов отсутствует.

В этой связи под термином «горное дело» будем понимать познание сложных явлений (феномена) взаимоотношений человека и литосферы при преобразовании ее ресурсов в товар и (или) услуги без ущерба интересам будущих поколений.

В инженерно-экономической деятельности человека в земной коре как сложной системе процессы детерминируются столь богатым набором законов, что ее реакция на внешнее воздействие становится неоднозначной, исходя из исходного набора законов, а возврат к начальным условиям необязательным. Поэтому необходимы средства (язык) описания поведения сложной системы более высокой общности, чем языки физико-химического и социально-экономического моделирования; необходимы новые понятия, характеризующие научную картину мира, то есть «информация».

Под информацией будем понимать «узловой пункт» познания и конкретные многогранные связи с действительностью как философскую категорию. Информация является ступенькой развития не только познания, но и общественной практики людей, их отношений между собой и с природой. При этом сигналы одной подсистемы могут быть приняты другой подсистемой системы «земная кора–человек–общество», так как информация в самом общем ее понимании – это мера неоднородности распределения материи и энергии в пространстве и времени, мера изменений, которыми сопровождаются все происходящие в мире процессы.

Не противопоставляя различные трактовки термина «информатика», будем понимать под информатикой науку о компьютерной организации информации с определенной целью (управление, проектирование, научные исследования и т.д.) для выявления и реализации системных ресурсов объекта. В свою очередь, организация – это распределение чего-либо (в данном случае информации) по частям и их взаимодействие как целого.

Таким образом, возникает необходимость в становлении и укреплении нового научного направления познания практического применения информатики при анализе и синтезе эффективных взаимоотношений человека и литосферы для преобразования ее ресурсов в товар и услуги без ущерба интересам будущих поколений.

Научные принципы горной информатики

Метамодель саморазвивающейся экосистемы «земная кора–человек–общество» должна разумно управляться с позиций соразвития человека, общества и природы для удовлетворения жизненных потребностей населения без ущерба интересам будущих поколений.

Механизм управления (МУ) этой экосистемой призван обеспечить многогранный процесс ее сбалансированного развития.

Рассматриваемый МУ как система состоит из совокупности следующих взаимосвязанных типов механизмов (подсистем) управления: социального, экономического, административно-организационного, правового, информационного и технологического.

Каждая из подсистем МУ, с одной стороны, имеет свою специфику, а с другой – представляет собой комплексную систему разработки управленческих решений.

Центральным звеном МУ является лицо, принимающее решение (ЛПР). В основе принятия решений лежит концептуальная модель поведения человека, которая на базе восприятия информации, ранее накопленных знаний и опыта формирует в его сознании представление о состоянии объекта (процесса). Особую роль в образовании концептуальной модели поведения человека в части восприятия ЛПР играет ноосферный генотип, аналогичный социально-экономическому генотипу. На основе углубления знаний о перечисленных подсистемах конкретного ЛПР складывается определенный стереотип мышления и поведения, а также совершенствуются сами подсистемы путем взаимодействия с ЛПР. Управляющее воздействие в экосистеме представляет в общем случае широкий вектор множества ЛПР, каждого со своим ноосферным генотипом.

Горный информационный механизм (ГИМ) сопряжения всех подсистем экосистемы «земная кора–человек–общество» имеет конечной целью разработку альтернатив решений, представляемых ЛПР, на основе комплексного управления потоками информации, отбором и хранением данных в условиях неполных знаний о законах функционирования экосистемы.

В ГИМ выделено 3 уровня первого контура управления: организация потоков данных в экосистеме, отбор и хранение данных, разработка альтернативных решений. Функционирование каждого из перечисленных уровней обеспечивается соответствующей подсистемой ГИМ. Управление потоками данных осуществляется распределением необходимой информации по отдельным звеньям и уровням ГИМ. Агрегация (дегазация) информации в виде скалярных и (или векторных) сигналов, форм документов (матрицы разнородной информации) или схем визуальных образов, создание баз данных регулируются подсистемой управления отбором и хранением данных.

В основе принятия решений лежат определенная математическая модель, метод и алгоритм информации по подготовке альтернатив решений ЛПР. Эта операция осуществляется подсистемой управления разработкой альтернатив решения. По причине неполноты знаний о реальных явлениях в экосистеме их отображение в подсистемах управления функционированием ГИМ осуществляется в условиях неопределенности. С позиций семиотики условия неопределенности могут трактоваться как шумовой фон синтаксического, семантического и прагматического типов, который воздействует на соответствующие уровни ГИМ.

По мере роста знаний о функционировании экосистемы ЛПР формирует задания на развитие ГИМ и осуществляется управление функционированием каждого из его уровней, то есть понижение всех типов семиотической неопределенности. Эту функцию выполняет второй контур управления – управление функционированием ГИМ.

Взаимодействие между явлениями в ГИМ чрезвычайно сложно, поэтому чисто содержательный подход к его анализу и синтезу практически невозможен в силу своей громоздкости. Требуется применение более компактных и эффектных языков, таких как язык математики.

Социальные, экономические, организационно-административные, правовые, технологические закономерности формирования экосистемы «земная кора–человек–общество», формирование информационных массивов как результат отражения процессов в экосистеме отличаются от естественно-научных большей сложностью, неоднозначной зависимостью между параметрами.

В соответствии с принципами множественности и несовместимости моделирования сложных систем построение математической модели организации ГИМ должно осуществляться с учетом следующих соображений. Во-первых, его структура и функционирование в пределах ошибок наблюдения могут быть представлены несколькими моделями. Во-вторых, на количественный анализ ГИМ накладываются ограничения: чем глубже анализируется реальная система, тем менее определены наши суждения об ее поведении.

Информационная модель является объектом управления. Она находится в непрерывном изменении с целью обеспечения минимального рассогласования между показателями, характеризующими состояние и развитие отдельных объектов экосистемы и отражающими это состояние и развитие показателями информационной модели.

Неполнота информации о закономерностях взаимодействия различных типов механизмов управления экосистемой с кибернетической точки зрения может рассматриваться как неконтролируемое воздействие внешней среды.

Концептуальная модель ГИМ

С позиции теории систем экосистема «земная кора–человек–общество» рассматривается абстрагированно от конкретного содержательного феномена отдельных ее объектов; выделяются и рассматриваются общие формы и свойства экосистемы – информационные свойства.

Концептуальная модель ГИМ, как и любая система, требует наличия объекта, состоящего из множества факторов, связанных в некоторую совокупность; субъекта изучения объекта с определенных позиций; задачи, характеризующей отношение субъекта к объекту и определяющей отбор существенных свойств системы.

Факторами организации ГИМ выступают следующие атрибуты: элементы – отдельные лица, группы лиц по подготовке и принятию решений; оргструктура – система потоков информации; композиция – характеристика взаимодействия элементов как целого; поведение – топологическая характеристика, определяемая совокупностью задач по обработке информации; эволюция – переход ГИМ в более прогрессивное состояние.

Естественно, что субъектом ГИМ является информационный подход к его организации, характеризуемый тремя сторонами целого: синтаксической, семантической и прагматической. Синтаксическая сторона характеризует внутреннюю упорядоченность ГИМ по переработке информации; семантическая – адекватность информационных образов состоянию экосистемы «земная кора–человек–общество»; прагматическая – влияние ГИМ на выбор альтернатив разработки решений с позиций полезности механизма.

В соответствии с отличительными сторонами информативности ГИМ обладает организованностью, адаптивностью, эффективностью. Организованность ГИМ – его способность поддерживать целесообразную автономию частей целого в изменяющихся условиях экосистемы для сохранения своего внутреннего упорядочения по компьютерной обработке информации. Адаптивность – способность поддерживать адекватное отображение реально изменяющихся в пространстве и времени процессов в экосистеме посредством управления отбором и хранением данных. Эффективность отражает способность ГИМ оценивать результативность выполнения поставленных им целей.

Задачи горной информатики как науки

Задачи горной информатики вытекают из необходимости решения проблемы согласованного взаимодействия звеньев экосистемы «земная кора–человек–общество» для реализации потенциальных возможностей ее целостности с использованием информационного механизма.

Первой задачей горной информатики является разработка теории системной организации ГИМ, которая давала бы возможность целостного представления знаний о закономерностях и существующих связях в экосистеме «земная кора–человек–общество».

Согласно концептуальной модели организации ГИМ, достоверная информация о процессах, происходящих в экосистеме, и целостное представление знаний должны строиться с использованием классификатора причин неопределенности в экосистеме в зависимости от степени их структуризации – это вторая задача.

Третья задача заключается в разработке методов математического моделирования функциональной структуры и взаимодействия факторов, определяющих объект ГИМ.

Четвертая задача вытекает из необходимости иметь количественную оценку эффективности ГИМ как комплексного критерия его оптимального функционирования, где составляющими являются организованность и адаптивность.

Решение пятой задачи должно дать возможность структурного параметрического синтеза ГИМ, то есть оптимального распределения функций ГИМ по его частям и взаимодействия между ними.

Технологической и материально-технической сторонами реализации ГИМ являются методы и средства автоматизированных систем обработки информации и управления в различных сферах экосистемы «земная кора–человек–общество», которые обладают своими предметами и задачами как специальные науки.