Программные продукты и системы

Характер изменений в сфере информационных технологий (ИТ) за последнее десятилетие показывает, что происходит поворот от индустрии данных к индустрии информации и знаний.

Результаты исследований свидетельствуют о цикле в 50 лет по смене лидирующей технологии, иначе говоря, основной инновационной парадигмы [1]. По классификации аналитика Нормана Пуаре из компании Merrill Lynch, насчитывается шесть волн смены парадигмы. Предыдущими были текстильная, железнодорожная, автомобильная и компьютерная. Сейчас возникает «волна распределенного интеллекта». А следующей волной представляются нанотехнологии, биотехнологии и, возможно, новые виды энергии.

Более правильным было бы использовать не термин «распределенный интеллект», а термин «распределенные системы предоставления информации и знаний» [2]. Информация при этом определяется как совокупность данных и соответствующих им метаданных, а знания – как информация, структурируемая и предоставляемая в наиболее адекватной для потребителя форме (текст, таблица, график, звук либо их совокупность) в зависимости от контекста.

В настоящий момент к этой критической точке «смены парадигмы» ИТ подошли с двух сторон – собственно информационной и с технической точек зрения. По мнению Пуаре, на сегодняшний момент парадигма классических вычислений уже достигла своей зрелости. Но для развития систем распределенного интеллекта необходимы адекватные им вычислительные и коммуникационные возможности.

По мнению многих экспертов, многоядерные и многопоточные решения постепенно будут эволюционировать в системы распределенной информации. Идеолог Sun Microsystems Грег Паподопулос говорит о таких системах в контексте волн Internet. Лавинообразное увеличение количества устройств, подключаемых к сети, постепенно трансформирует классические сети компьютеров в сети специализированных устройств, а затем и в сети вещей. Основой таких сетей будут являться дешевые микро- и нанопроцессоры, способные одновременно обрабатывать множество параллельных потоков данных [2].

Еще одним убедительным аргументом возможности реализации новой парадигмы со стороны средств вычислительной техники (ВТ) является развитие GRID-систем. Однако в сфере ИТ имеется ряд проблем, которые сдерживают движение в указанном направлении, а именно:

·     ориентированность информационных систем (ИС) на данные и информацию, а не на информацию и знания;

·     изменение характера программно-аппаратной среды в сторону распределенности недостаточно поддержано удобными для конечных пользователей средствами работы с распределенной информацией;

·     неструктурированность общедоступной информации и лавинообразный рост ее объемов;

·     отсутствие общепринятого понятийного аппарата, который может использоваться программными средствами для автоматической обработки информации;

·     зависимость информации от программно-аппаратной среды приводит к постоянной потере информации и знаний при смене этой среды, поэтому невозможно их длительное хранение и наращивание в электронном виде;

·     локальность значительной части полезной информации;

·     изменение характера самих решаемых задач и необходимость не только широкого использования средств ИКТ, но и повышения их эффективности.

Таким образом, можно констатировать, что ИТ находятся в состоянии смены информационной парадигмы.

Одной из форм реализации новой парадигмы должны стать информационные пространства (ИП) с заданными свойствами.

Наблюдаются две противоположные тенденции решения возникающих проблем: масштабирование корпоративных централизованных хранилищ (или БД) и использование пространства Интернет для решения корпоративных задач. Другими словами, попытки сделать из Интернета СУБД, и попытки сделать СУБД (или хранилища данных) размером с Интернет.

Но в первом случае пространство Интернет потеряет общедоступность к информации с разным уровнем сервиса, во втором случае БД будут терять многие локальные сервисы.

Выходом из этого тупика является создание ИП разного масштаба с заранее заданными свойствами. Такое корпоративное, или единое ИП, с одной стороны, может иметь очень высокий уровень сервиса, а с другой – заданную совместимость с другими ИП и пространством Интернет.

Под ИП понимается среда обитания информации, включающая источники и потребителей информации [3], объединенных в рамках какой-либо корпорации (которая может быть любого масштаба и быть виртуальной или даже условной). ИП должны иметь любую степень вложенности (до отдельного компьютера) и масштабирования (без ограничений в пространстве). Каждое ИП может иметь внутри себя какие-то уникальные свойства, но при этом должно быть совместимым с окружающими ИП.

В ИП должны быть обеспечены следующие основные свойства информации: распределенность, понятийность, открытость, гетерогенность, атомарность, интероперабельность.

Для достижения принципиальных целей ИП необходимо решить проблемы многоаспектности информации и однородности информационных сущностей.

Проблемы многоаспектности решаются выделением каждого аспекта в самостоятельную информационную сущность, например, контент, структура, онтологии, взаимосвязи, сценарии сборки и использования и т.п. Эта информационная сущность оформляется как самостоятельный информационный ресурс (ИР) данного ИП.

Из-за разнородности ИР для достижения принципиальных целей необходимо сделать эти ресурсы однородными для данного ИП. Для этого вводятся последовательно метауровни и метаметауровни описания ИР в данном ИП. Таким образом, любой информационный объект может быть описан и атомизирован на множество ИР. В этом ИП человек также рассматривается как ресурс.

Многообразие информационных объектов в этом ИП строится применением одних ресурсов к другим. Например, ресурс оформление применяется к ресурсу контент и получается публикация, аналогичная веб-странице. Дополнительно применяем ресурсы класса структура, получаем публикацию электронный документ.

В качестве ИР могут выступать и объекты, и классы, и метаклассы, и отношения между ними.

В данном ИП могут быть переосмыслены традиционные информационные задачи проектирования, управления и др. Многие проблемы, например сквозного проектирования, просто перестают быть таковыми, а становятся рядовыми задачами работы с информацией.

Относительно базового элемента ИП, а именно ИР, характеристика поставленной проблемы в терминах целевых показателей, определяющих уровень ее решения, может быть дана следующим образом.

Распределенность ИР. ИР (и любой его аспект) может располагаться более чем на одном компьютере, представляясь при этом пользователю как единое целое.

Понятийность ИР. Наличие связи ИР с элементами онтологий с целью автоматической смысловой обработки ресурса.

Открытость ИР. Соответствие принципам открытых ИС. Степень открытости ИР определяется доступностью правил формирования и использования ИР для сторонних пользователей или приложений.

Интероперабельность ИР. Возможность использования ИР из другой программно-аппаратной среды и переноса ИР в другую среду.

Гетерогенность ИР. Возможность использования в ИР данных разной природы и форматов как при формализации знаний, так и при их использовании.

Многоцелевое использование ИР. Возможность использования ИР, включающего знания, ссылки на онтологии и т.п., для решения различных задач.

Структурная связанность разных ИР. Возможность структурной связи между ИР, включающей разные выразительные средства (например, структурная связь плоского чертежа и текста, трехмерной модели и таблицы).

Базовую роль в построении ИП играют системы метаданных, которые совместно с онтологиями должны обеспечить семантическую интерпретируемость информационных ресурсов. В качестве уже существующих систем метаданных можно привести следующие:

-    дублинское ядро (Dublin Core) – для общих описаний ИР;

-    CERIF-2004 – метаданные для исследовательской информации;

-    LOM (Learning Object Metadata) – метаданные обучающих объектов;

-    USMARC, RUSMARK – метаданные для библиографических описаний;

-    HL7 (Health Level Seven) – «Здоровье уровня семь»: стандарт метаданных для обмена информацией в области здравоохранения и др.

Реализация такого корпоративного ИП позволит обеспечить:

·  существенную экономию затрат при создании информации и знаний за счет повторного использования ранее полученных результатов;

·  существенное повышение сервиса работы с информацией и знаниями за счет большего объема доступной информации, ее актуальности, скорости получения и обработки;

·  новые возможности в информационной деятельности (проектировании, управлении и т.п.) за счет возможности обработки очень больших объемов информации, которые необходимы для решения новых по масштабу задач;

·  преемственность результатов информационной деятельности за счет длительной сохраняемости и совместимости этих результатов;

·  появление новых технологий информационного взаимодействия между людьми, основанных на мобильных устройствах и распределенной информации;

·  появление возможностей новых способов организации различных работ и видов деятельности (коллективная, удаленная, распределенная, виртуальная).

·  информационную интеграцию ИР с другими корпоративными ИП;

·  автоматическую интеграцию всех ИС, разрабатываемых в рамках такого корпоративного ИП.

Передовые страны переходят сегодня из постиндустриальной стадии в стадию информационного общества. Такой переход возможен только на основе широкого использования средств информационно-коммуникационных технологий (ИКТ). Но гораздо менее очевидными являются факты по существенному замедлению роста эффективности от использования средств ИКТ в силу того, что при значительном росте затрат в этой области полезность (отдача) растет заметно медленнее.

Такое нежелательное развитие событий можно переломить, развивая и внедряя следующие направления:

- способы работы как со структурированными данными, так и с сырыми данными, неструктурированными и слабоструктурированными;

- системы метаданных;

- онтологии как описание системы понятий предметной области;

- способы и средства интеграции различных ИС;

- агентно-ориентированный подход, как способ создания высокоавтоматизированных ИС;

- теория и практика корпоративных ИП;

- сервис-ориентированная архитектура;

- семантические методы обработки информации и знаний;

- средства ИКТ;

- инструментальные средства по вышеперечисленным направлениям.

По сути, речь идет о создании новой инфраструктуры для парадигмы распределенных знаний. Это большая и многоплановая работа. Невозможно сразу обозреть все проблемы и задачи, связанные с новым технологическим прорывом в области создания и использования распределенного интеллекта. Но даже рассмотрение и реализация отдельных аспектов новой парадигмы, безусловно, дадут ощутимый эффект. Сдерживающую роль в развитии играет большая сложность и масштабы работ – невозможно в рамках отдельной темы или организации решить задачу внедрения новой парадигмы, но ее реализация должна принести взрыв полезных свойств, функций, видов работ с информацией.

Список литературы

1.   Черняк Л. От данных к информации // Открытые системы. - 2006. - № 2 (http://www.osp.ru/os/2006/02/1156511/)

2.   Пантюхин В. Микропроцессорное многопоточие // Там же (http://www.osp.ru/os/2006/06/2700454/)

3.   Семенов С.В., Конюхов И.А. Единое информационное пространство для задач обучения. // Тез. докл. науч.-практич. конф. - Тверь, ЗАО НИИ ЦПС. - 2005.