Введение в сетецентрические информационно-управляющие системы
В последнее время в мире ведутся активные обсуждения так называемых сетецентрических информационно-управляющих систем специального назначения. Анализ открытых источников информации показывает, что если на ранних этапах это были в основном прожекты и эскизные проекты, то текущая ситуация несколько изменилась. От исследования вопросов, связанных с принципиальной реализуемостью этих систем, и прорисовкой их возможных архитектур и принципов функционирования, разработчики плавно переходят к детальной проработке вопросов связанных с техническими и организационными задачами развёртывания, эксплуатации и применения. То есть начинается фаза технического проектирования. Встречаются уже и отдельные реализации «в железе», воспроизводящие отдельные звенья, фрагменты полноценных глобальных систем. Естественно, достаточное внимание при этом уделяется научно-теоретическому обоснованию заложенных принципов, применяемых решений, задачам алгоритмизации и интеллектуализации систем.
На пути создания полномасштабных систем есть ряд затруднений, как технического, технологического, организационного и экономического характера, так и ряд проблем носящих принципиальный характер. Всё это вкупе, не позволяет в настоящее время признать подобные системы фактом состоявшимся, но и отмахнуться от сетецентрической парадигмы построения информационно-управляющих систем специального назначения, как от фантастической идеи отдельных групп футурологов – уже тоже нельзя. Это и послужило поводом к написанию настоящей заметки, которая служит цели дать общие представления об обсуждаемом здесь вопросе. Причём весьма поверхностно, ибо для раскрытия даже основных моментов, требуется значительно большие объёмы публикации. С другой стороны, заинтересованный и любознательный читатель, после прочтения настоящего материала, вполне может обратиться к специализированной литературе.
Из перекрёстного анализа открытых источников информации следует, что тенденция развития сетецентрической парадигмы имеет вполне определённый вектор – это матричные информационно-управляющие системы (ИУС), в основе которых лежит так называемая «Глобальная информационная решётка» (ГИР, GIG – global information grid). Под этим понятием понимается не только вертикальная интеграция между источниками информации, узлами принятия решения и исполнительными органами, но и широкое развитие горизонтальных связей между разнородными поставщиками, обработчиками и потребителями циркулирующей в ИУС информации. В этих информационно-управляющих системах, гетерогенных по своей сути, стараются эффективно увязать:
различные форматы и типы циркулирующих данных;
разнородные источники информации;
различные способы первичной, вторичной и третичной обработки информации;
разнородных потребителей.
Как правило, сетецентрическая парадигма реализуется через базовый функционал матричных информационно-управляющих систем, который включает в себя следующие основные составляющие:
Формирование единого координатно-временного поля и привязка к нему всех элементов системы, информационных агентов, событий, и собственно данных.
Сбор и интегрирование разнородной информации (в едином координатно-временном поле) полученной от различных источников с перекрёстным уточнением и добавлением.
Анализ и предсказание развития обстановки на стратегическом, тактическом и операционном уровнях.
Формирование единого информационно-управляющего поля.
Формирование среды поддержки принятия решений.
Трансляция и доведение информации и управляющих команд до потребителей и исполнителей.
Документирование всех событий и управляющих команд.
Отличительной чертой сетецентрических информационно-управляющих систем специального назначения является их глобальность – как в пространственном, так и в функциональном плане. Они функционируют в режиме реального времени, в асинхронном (событийном) режиме работы. Сетецентрические ИУС изначально проектируются устойчивыми к глубоким частичным отказам узлов сети и линий связи, с высокой степенью защиты от несанкционированного доступа. Ещё одна черта подобных систем (реализация которой в полной мере наталкивается на проблемы искусственного интеллекта) – это обязательное внедрение в контур обработки информации перекрёстного анализа данных с целью повышения достоверности циркулирующей в сети информации и восполнения «белых пятен». Весьма сильна также прогностическая составляющая в контуре обработки и принятия решений.
Среди центральных проблем реализации сетецентрических информационно-управляющих систем специального назначения особое место занимают два круга вопросов требующих решения.
Во-первых, это проблема человеко-машинных интерфейсов, где с одной стороны весьма высока гетерогенность технических платформ, с другой – весьма различный уровень подготовки (и разная специализация) лиц принимающих решения, операторов, потребителей и источников информации. В связи с этим, с новой силой проявляется, остывший было, исследовательский интерес к проблемам человеко-машинных интерфейсов; гибридным человеко-машинным системам, психологии человека-оператора.
Во-вторых, это, уже отмеченная выше, проблема внедрения искусственного интеллекта в контур обработки информации и оптимальное построение структуры системы в целом. Научные исследования здесь сосредоточены в области распределённых слабоиерархических (с активными промежуточными слоями) систем принятия решения. Активно развиваются методы математического моделирования слабоформализуемых явлений и процессов, идентификации слабонаблюдаемых объектов. И конечно же, на виду целый пласт научных направлений посвящённых пресловутому «искусственному интеллекту», и вопросам извлечения и формирования «знаний».
Разнородность информации циркулирующей в сетецентрических ИУС, событийно-командный (вербально-семантический) характер многих данных порождает насущную потребность в весьма широком наборе специфических алгоритмов обработки информации и принятия решения. Сетецентрические ИУС, одни из самых активных «потребителей» методов построения логико-вероятностных моделей сложных объектов и/или явлений в трудноформализуемых областях человеческой деятельности. Весьма востребованы методы количественного анализа разнотипной эмпирической и феноменологической информации, которая может быть представлена как многомерными таблицами, многомерными временными рядами и полями, так и набором вероятностных экспертных высказываний об объекте исследования. Причём методы обработки данных и принятия решения должны порождать устойчивые и состоятельные оценки при слабых предположениях о классе распределений, малых объемах выборки (в том числе с искажёнными и/или отсутствующими данными). И главное – они должны представлять результаты решения на языке, близком к естественному языку логических суждений.
Проблематика гетерогенности технических платформ (в том числе средств ввода-вывода, хранения, передачи и обработки данных) разрешается в настоящее время весьма успешно. Проводится стандартизация, унификация и комплексное внедрение новейших информационных и телекоммуникационных технологий во все элементы и узлы как самой ИУС, так и её оконечных агентов – конечных источников и потребителей информации. Оконечные агенты, принципиально нестыкующиеся с сетецентрическими ИУС – выводятся из обращения.
Не менее успешно (правда с достаточным напряжением в силу сильных стереотипов и внутренних привычных установок) решается и проблема подготовки людей взаимодействующих с ИУС. Положительному исходу, в том числе, способствует повсеместное внедрение стандартизованных, дружественных к пользователю, интерфейсов информационных средств.
В силу их специфики, за рамками настоящей заметки осталось освещение технических и организационных аспектов развёртывания, эксплуатации и применения сетецентрических информационно-управляющих систем специального назначения. Кроме того существует ещё множество, даже неупомянутых, вопросов прямо или косвенно связанных с обсуждаемой здесь темой.
В заключение отметим, что в свете развёртывания элементов сетецентрических информационно-управляющих систем специального назначения отмечается определённая смена приоритетов. Вместо обсуждения изолированных тактико-технических характеристик и экономических показателей отдельных функциональных информационных, управляющих и измерительных систем, их потенциальные Потребители всё чаще оперируют интегральным критерием «эффективность целевого применения». И, как следствие, их в первую очередь интересует то, как изменяется (улучшается) целевая эффективность применения различных сил и средств, при интеграции с той, или иной функциональной информационной (управляющей, измерительной) системой, которую они собираются приобретать.
03 апреля 2010 года.
Андрей Макаренко,
группа «Конструктивная Кибернетика».
Обсуждение: contact@rdcn.ru
Ключевые слова: сетецентрические информационно-управляющие системы специального назначения, информационно-управляющее поле, человеко-машинный интерфейс, человек-оператор, искусственный интеллект.
