Глава 7. О технологии управления

L’humanitй agit avant de raisonner son action.

{98. Человечество действует до осмысления своего действия (фр).}

Глава 7. О технологии управления

7.1. Учет динамики информационных потоков

Если ИСУ - конструктивное понятие, то должны существовать и некоторые конструктивные подходы, отличительно применимые в ИСУ и обеспечивающие те или иные выгоды в организации управления. Такие подходы действительно существуют как составная часть прикладной теории ИСУ и предлагаются для использования под названием “информационная технология управления”.

Несмотря на констатированный Винером очевидный факт зависимости управления в системе от информации, мы все же используем понятие “информационная технология управления” для выделения из всех возможных ситуаций проблем, связанных с формированием управления за счет использования структур баз знания.

Согласно положениям прикладной теории ИСУ, интеллектуальная система управления сложным объектом имеет смысл, когда она является автоматической, т.е. способной принимать решение быстрее и/или лучше человека в сфере своего существования.

Отсюда следует важный вывод о некорректности постановки вопроса о создании существенно больших автоматизированных систем управления, в которых человек используется как лицо, принимающее окончательные решения, ибо системы управления высокого уровня целесообразны только там, где человек и так уже не справляется с обязанностями управителя. Действительно, либо мы создаем систему, принимающую решения быстрее и лучше нас, либо систему, слишком примитивную, чтобы доверить ей управление, и контролируем все ее решения на уровне собственной интуиции. Тем самым переводим управляющую систему в разряд “информационно – советующих” разработок, рекомендации которых обычно не пригодны к использованию без перепроверки, которую, в общем случае, невозможно организовать.

Информационная технология управления должна работать в отсутствие явно выраженных количественных характеристик функционирования подсистем и при наличии возмущающих воздействий со стороны внешнего мира, и поэтому, как и положено для открытых систем, прикладная теория ИСУ строит управление по динамике внутренних информационных процессов в управляемой системе.

Это положение тем более справедливо, что наиболее сложным для компенсации за счет управления возмущением является возмущение со стороны внешнего мира, а оно проявляется через изменение динамики информационных потоков в управляемом объекте.

Отсюда следует логический вывод о том, что компенсация возмущающих воздействий внешнего мира возможна, в основном, только за счет разомкнутой системы управления. Действительно, восстановление динамики информационного потока, необходимое для возвращение объекта в устойчивое состояние, возможно за счет перестройки его структуры, изменения внутренних отношений между подсистемами и, уже в последнюю очередь, - за счет воздействия на внешний мир. Отметим, что под устойчивостью здесь понимается то состояние, в котором мы видим объект, когда он справляется с возложенными на него функциями, в том числе и функциями своего развития – изменением функции расстановки в базах знания.

7.2. Встраивание системы автоматизации в структуру объекта

Управление по динамике информационных процессов, т.е. по изменению объемов информационных пересылок внутри и между подсистемами в единицу времени, предполагает непрерывный контроль этих пересылок не только по семантике сообщений, но и по темпам их порождения и обработки.

Такой контроль является необходимой составной частью семантического анализа информации в ИСУ. Без него основная часть семантики “второго порядка” (“как и сколько” информации определенного смыслового содержания было произведено, передано и обработано в каждую единицу времени) будет безвозвратно утеряна и направленность управляющих решений может не соответствовать цели управления.

Для широкого класса сложных систем, представимых семантическими конструкциями, а таковыми являются все системы обычно интересующего нас уровня социального института, прикладная теория ИСУ предлагает использование указанной выше технологии как “метода организации структуры управляемого объекта, ориентированной на поддержание семантического уровня общения”.

Изложение метода начнем с рассмотрения иллюстративной схемы информационных потоков между выделенным набором подсистем (рис.7.1). Подсистемы A,B,C,D в общем случае имеют информационную взаимосвязь в составе шести двунаправленных информационных потоков F с соответствующей индексацией.

Рис.7.1. Иллюстративная схема информационных потоков в наборе подсистем.

Такой обмен осуществляется, в общем случае, на уровне функционирования взаимосвязанных “автоматизированных рабочих мест” или специальных подсистем. Эти подсистемы информационно связанны с некоторым сервером или центральным вычислителем, его базами, и пользуются его вычислительными мощностями. Более того, они могут использовать сервер как промежуточный буфер или базу для хранения массивов выработанной информации.

При общей приемлемости и кажущейся достаточности такой схемы организации работ, в ней теряется составляющая, необходимая для принятия управляющих решений – семантика “второго порядка”, информация об информации, метаинформация, т.е. сведения, характеризующие динамику информационного взаимодействия.

Обсудим этот вопрос несколько подробнее. Как известно, семантика определяет отношения между знаками и их концептами, т.е. задает смысл или значения конкретных знаков. Конкретизация знака определяется прагматикой. Эти определения с точки зрения прикладной теории ИСУ не могут считаться полными пока в них не будут учтены параметры, дополнительно характеризующие информационные потоки: объемы в единицу времени, адресация и направленность, скорость обработки, персонификация источника и обработчика, а также многое другое и, прежде всего – их временная динамика первого и второго порядка, характеризующая конкретику ситуации.

Здесь нам пока достаточно понятийного осмысления динамики информационного потока, как процесса его изменения во времени и, соответственно, “процесса изменения процесса его изменения”.

Возвращаясь к факту существования подсистемы как точки обработки информации укажем, что для нас в первую очередь важна не физическая сущность такого рабочего места. Например, если это некоторая производственная единица (конструктор, станок и т.д.), то нас интересует метаинформация, обеспечивающая все прямые и контекстные сведения о текущем состоянии этой точки, фактах и динамике получении или передаче информации (или материального объекта) по технологической цепи производственного процесса. Т.е. прежде всего – объем и факт движения информации в семантических единицах данного рабочего места: листах чертежей, количестве деталей или тонн и уже потом внутренняя семантика этих единиц.

Следовательно, для управления системно-сложным объектом требуется, прежде всего, создание схемы организации работы с информацией, как структуры взаимодействия управляющей системы с объектом. Эта структура должна обеспечивать возможность накопления и использования метаинформации для достижения возможности принятия управляющих решений.

Такого рода структура ориентируется на встраивание вычислительной среды в состав выделенного объекта или, другими словами, на адресный перехват информационных потоков с возможностью определения их динамических характеристик.

 Рис. 7.2. Фрагмент схемы сбора динамической информации

Тем самым обеспечивается замыкание информационных потоков источников и потребителей информации внутри объекта (и, в возможной степени, – потоков внешней информации) через некоторую компьютерную среду, становящуюся единственным разрешенным каналом для обмена информацией. В свою очередь это означает, что обеспечивается взаимодействие ИСУ с объектом управления, а не с его моделью, на уровне возможно полного семантического анализа всех информационных потоков объекта, перехваченных компьютером, становящимся при этом неотъемлемой частью объекта в самом прямом смысле этого утверждения.

Это означает, что в компьютере постоянно работает программа адресного сбора динамических характеристик потоков информации (рис.7.2). Каждое рабочее место полностью и постоянно отслеживается по этим характеристикам. Любое изменение динамики информационных потоков, непредусмотренное соответствующей технологией работ, является сигналом для начала выработки управляющих решений.

Затраты на дополнительную обработку информации могут быть довольно значительными, однако только они и дают контекстную информацию, существенно необходимую для достижения интеллектуального управления. Фактически, при такой постановке в ИСУ наличествует практически вся информация, которая может быть собрана и использована при автоматическом принятии управляющих решений, что является неотъемлемым компонентом семантической системы, имеющей право называться интеллектуальной.

Действительно “семантика динамики”, семантика “второго порядка” уже дает наблюдаемость системы, недостижимую никаким другим спсобом, но семантика “первого порядка”, все, что может быть известно не о процессе выработки, но о самом продукте также полностью наличествует в компьютере с достоверностью в точности равной документу, сопровождающему продукт, а большего достигнуть уже нельзя.

7.3. Объект в информационной среде

ИСУ, как и любая другая система управления, требует некоторого стенда для определения диапазонов своего устойчивого состояния, набора прецедентных состояний и прочих частотных, статических и динамических оценок. Единственным стендом для объектов рассматриваемого уровня сложности является внешний мир, в котором они существуют, однако встречаемость ситуаций в полной мере непрогнозируема, а собственное время объекта в реальном мире может течь на порядки медленнее, чем это приемлемо для сбора и обработки информации.

Прикладная теория ИСУ предлагает следующее решение указанной проблемы. Необходимо конструировать одновременно объект и внешний мир. Под конструированием объекта здесь понимается уже процесс не моделирования, а синтезирования системно-сложного объекта с встроенным в него “перехватчиком информационных потоков” для полноценного управления им на основании технологии, приведенной в разделе 7.2.

Воздействие внешнего мира задается полным перебором возможных сочетаний динамических характеристик информационных потоков. Это эквивалентно заданию внешнего мира некоторым числом информационных входов, количественно совпадающих с числом точек обработки информации в системно-сложном объекте (потоки F без индексации на рис.7.1). Это достаточно ясно, ибо информационное проявление внешнего мира может проявляться только в его влиянии на работу подсистем переработки информации (их организационную структуру и производительность){99. Помехи на линиях связи мы оставляем для исследования средствами теории передачи сигналов, теории передачи информации и другими “сигнальными” аппаратами.}.

Полный перебор сочетаний динамики информационных потоков обеспечивает моделирование всех возможных воздействий на объект со стороны внешнего мира. Информационная динамика моделируется в собственном времени информационной машины, темпы протекания которого многократно превышают собственное время реального объекта. Так как информационная динамика объекта является производной от собственного времени реального или модельного внешнего мира, то такое допущение является правомочным.

Практические исследования показывают необходимость учета динамики информационных потоков по двум составляющим: информации, вырабатываемой на рабочем месте и информации, потребляемой от имеющихся источников информации и служащей для выработки новой.

Это можно осуществить следующим образом: объект следует создать в виде набора терминалов для порождения и анализа информации, подключенных к единой информационной среде, обеспечивающей прием и целесообразное распределение информации по технологически связанным местам и ее накопление. Уже на начальных этапах конструирования объекта необходимо выделить информацию двух видов, учитывая, кроме вышеупомянутых базовых информационных потоков, информацию, регламентирующую содержание этих потоков.

Если информация первого типа для конечного пользователя оформляется, к примеру, в виде спецификаций, маршрутных карт, сводных документов и т.п., то информация второго типа - это стандарты и ограничительные перечни, классификаторы и планы. Следует отметить, что если первый тип включает в себя информацию, имеющую ценность новизны, то во второй тип входит информация об уже имеющейся информации. С точки зрения ИСУ желательно иметь сведения о динамике информационных потоков, дифференцированные по этим составляющим.

В практической системе точка подключения каждого пользователя или отдельной автоматизированной системы к информационной среде оформляется в виде терминала - рабочего места, имеющего в своем составе соответствующее программное обеспечение, опирающееся на нормативную и методическую информацию, определяющее права доступа к тем или иным информационным ресурсам.

Для надежной защиты информационной среды, имеющей ценность для системы, от шумового воздействия программное обеспечение рабочих мест должно производить фильтрацию поступающей информации как по внутренней непротиворечивости, так и по согласованию с уже имеющейся, активно используя для этого семантические возможности. Рабочее место является лишь одним из проявлений комплексной системы автоматизации, лишь местом прикосновения к ней, значит появление новых рабочих мест не может и не должно рассматриваться как изменение самой системы, которая должна иметь возможность создания наборов рабочих мест с любой конфигурацией.

Достаточная свобода подбора состава рабочих мест приводит к тому, что система может не иметь своего единого и постоянного облика с точки зрения конечного пользователя или даже множества пользователей.

Вообще говоря, ограниченная наблюдаемость практической системы, расширяющейся составом и объемом своих подсистем, только подтверждает ее системную сложность, обеспечивающую полезность или адаптационную возможность ее существования.

7.4. Проблема декомпозиции объекта как сложной системы.

Достаточно очевидно, что реализация любой системы начинается не в полном объеме ее подсистем, а с некоторого выбранного их количественно-качественного состава. Основным критерием такого выбора вполне естественно является желание обеспечить максимальное информационное удовлетворение подсистем внутренними информационными связями при возможной минимизации их связей с внешним миром. В контексте поставленной цели предлагается подход к декомпозиции системы на подсистемы, выбор которых можно описать следующей задачей.

Пусть объект, как система, представляется сетью U, состоящей из узлов (подсистем) P, так, что:

Между P_S установлены двунаправленные информационные связи с известными информационными потоками F:

,

что образует полносвязную матрицу

Для некоторого подмножества подсистем:

,

где , при условии:

необходимо найти матрицу ?’ такую, что взаимный информационный обмен между входящими в нее объектами максимален и, следовательно, удовлетворяющую эффективному, относительно задачи, сочетанию двух критериев:

Из физических соображений указанное выше требование можно сформулировать в следующем эквивалентном виде: информационный обмен со средой, окружающей выбранный набор подсистем, должен быть минимален, т.е. необходимо найти подмножество подсистем X, содержащееся в U, такое, что:

Практическое решение такой задачи весьма затруднительно и, в общем случае, возможно только полным перебором. В ряде случаев, используя те или иные особенности системы, этот перебор можно сократить.

Итак, если информационная граница сформированного набора подсистем изучаемого объекта разрывает минимум информационных связей, то мы можем надеяться провести выбор стартового набора подсистем так, чтобы обеспечить наилучшее возможное по предложенному критерию приближение к системно - открытой модели.

В такой постановке можно говорить о возможности организации семантического взаимодействия с объектом, прежде всего, потому, что неучтенные информационные связи вносят только неизбежный минимум искажений. При правильном выборе информационных границ объекта обеспечивается принятие решений, минимально зависящих от изменения окружения объекта, что позволяет говорить об информационной и когнитивной адекватности моделей.

Теперь можно дать и краткое математическое пояснение для метода, рассмотренного в п. 7.2. Пусть постановка задачи, приведенная выше будет дополнена следующим условием: добавим в рассмотрение узел N+1, через который без изменения замыкаются все информационные потоки и :

Дополнительное условие на сложность и решение основной задачи не влияет, однако оно формирует структуру взаимодействия с информационными потоками, которая, будучи реализована как вычислительная среда, может стать устройством, встроенным в информационно-моделируемый объект и обеспечивающим активное взаимодействие с ним через контроль динамики информационных потоков:

Именно в этом случае становится возможной организация активного интерфейсного взаимодействия, ибо для исследователя появляется субъект общения - компьютерная среда, имеющая в себе все, что можно узнать об объекте в процессе анализа имеющейся в нем информации, при условии организации этого общения на уровне семантики. Мы получаем инженерно реализуемое образование, содержащее в себе все (или почти все), что может потребоваться от такой системы “по делу”, т.е. для управления.