IDEF0 функциональное моделирование как инструмент реконструкции функционирования информационной системы человека.

 ©  Дубейковский В.И., аналитик отдела внедрения и консалтинга компании "Интерфейс" 

Взгляд на человека как на информационную систему (ИС) достаточно широко распространён к настоящему времени. Однако информация об устройстве этой уникальной ИС носит, кажется, достаточно разрозненный, несистематический и ограниченный характер. Представляется небесперспективной попытка описания этой информационной системы в виде функциональной модели. В настоящем такая попытка предпринимается при использовании пакета прикладных программ AllFusion Process Modeler в поддерживаемой им методике IDEF0.

В статье не приводится информация о собственно функциональном моделировании, так как в отечественной практике имеется достаточно материалов по этому поводу. В том числе - см. [1, 2].

В настоящем рассчитываем на подготовленного читателя, передавая ему информацию по одной из частностей использования технологии функционального моделирования при поддержке ППП AllFusion Process Modeler.

Функциональная модель "Создание, функционирование и деградация человеческого организма" приводится только фрагментарно как по причине её незавершённости, так и по причине ограниченности цели предпринимаемой её публикации - только для привлечения внимания специалистов в рассматриваемой предметной области к возможности использования инструментария функционального моделирования.

Что касается завершения такой ФМ, то сложно надеяться на это в ближайшем будущем, так как знания в рассматриваемой предметной области, на которых только и может основываться такая ФМ, находятся пока в зачаточном состоянии.

Постепенное развитие этих знаний происходит в специфической и достаточно закрытой от нашествия непосвящённых предметной области под названием МЕДИЦИНА. Эти знания, как можно догадываться,  образуются на основе, прежде всего, изучения "устройства" живого и в том числе - человека. Эти знания добываются с огромным трудом и поэтому расширяются не слишком быстро.

Представляется поэтому, совершенно недопустимым упустить любые (хоть малейшие) возможности поддержания этого важнейшего и очень уважаемого процесса любыми другими инструментами. Так как от состояния и применения этих знаний зависит самое ценное для каждого человека и для всех людей - их здоровье и жизнь.

Одним из таких инструментов может быть - моделирование функций в приложении к информационной системе человеческого организма.

В ситуации огромной сложности изучения морфологии (устройства) человеческого организма небесполезно будет вспомнить о двух вариантах работы с функциональными моделями:

• Как с физическими моделями, чьё устройство известно или доступно для изучения
• Как с логическими моделями, чьё функционирование изучается независимо от их реализации в тех или других "механизмах" (Mechanism - терминология IDEF0).

Небезинтересно отметить, что постижение особенностей функционирования системы (материального или информационного функционирования) в виде только логической модели может оказаться ключом или, как минимум, подспорьем в изучении также и морфологии системы.

Используемая в тексте техническая терминология создаёт достаточно рискованное впечатление. Однако её игнорирование создало бы ложное впечатление исключительности уникальной только лишь по её техническим характеристикам системы "человек - ИС".

Представляется, что развитие изучения человека как информационной системы принесёт значительную пользу как медицине, так и совершенствованию человеческого сообщества. 

Прежде чем начать достаточно рискованное дело моделирования системы "человек - ИС", представляется целесообразным определить некоторые основные особенности этой ИС:

1.      "Биологическая" сущность носителя "человек - ИС"

2.      Огромная сложность поддерживаемой этой информационной системой функционирования материальной системы "человеческий организм",

3.      Высочайшая, беспрецедентная по сравнению с техническими ИС надёжность её работы,

4.      Уникальная способность работы в "пакетном" режиме (см. рис. 4 и пояснения к нему), практически без чьего - либо внешнего вмешательства в её работу[1],

5.      Практически тотальный охват управлением функций человеческого организма, - широчайшей сферой необозримого числа функций,

6.      Информационная и функциональная поддержка беспрецедентного до сего времени процесса - процесса мышления,

7.      Беспрецедентная компактность и ничтожное энергопотребление,

8.      Огромное быстродействие,

9.      Непрерывность (круглосуточная - 7 х 24) функционирования в течение десятков лет.

10.  "Самопостроение" этой ИС, без какого-либо участия кого - либо со стороны, кроме первоначального - разового! - вклада родителей, принявших участие в формировании комплексной модели устройства организма ребёнка,

11.  Значительные возможности восстановления функционирования после тех или других разрушений "человек - ИС",

12.  сложнейшие, в большинстве пока недоступные нашему пониманию алгоритмы работы "человек - ИС"[2]

13.  Огромные, необозримые тиражи информационных моделей, являющихся основой воспроизводства человека[3],

14.  беспрецедентная защищённость от нарушения содержания - контента модели на протяжении значительных временных отрезков (десятки тысяч лет) и в условиях процедур их последовательного[4] копирования в течение этого времени,

15.  Работа этой ИС в условиях угроз тяжелейших последствий нарушений корректности функционирования "человек - ИС" и её модели.

16.  Жесточайшие условия работы "человек - ИС"; во многих случаях в контурах управления (КУ) системами, работающими в режиме реального времени. В том числе с переработкой огромных объёмов информации. Например, визуальной информации (зрение человека).

Предпринята поверхностная - для первых шагов по обсуждаемому пути -  попытка создания логической функциональной модели информационной системы человеческого организма. С целью, прежде всего, попытаться сформировать основу для комплексной и взаимосвязной картины обсуждаемой информационной системы. Во многих фрагментах эта ФМ повторяется в самых разнообразных,  других живых организмах - не только животных, но и растений.

Использование технологии функционального моделирования для изучения человека, и, прежде всего, его, а также других живых организмов (в том числе и растительных), позволяет упорядочить эту работу, придать ей некоторую методическую корректность и единообразие, сделать её более эффективной. Функциональная модель является также эффективным средством накопления структурированной информации о моделируемом объекте.

Небесполезным будет рискнуть определить всеобщую - всегда и везде - роль информационной системы как тотального средства управления материальными, информационными же и энергетическими системами. Это обстоятельство не всегда очевидно вследствие (часто)фрагментарности её локального использования. Однако рано или поздно эта роль проявляется, когда разрозненные фрагменты становятся по праву интегрированными.

Рассмотрение функциональной модели (ФМ) осуществления материально - информационного  "жизненного цикла" человеческого организма ограничено здесь двумя её диаграммами. На рис. 2 приведена А0 (первая декомпозиция) диаграмма. Выделены  - предположительно - ЧЕТЫРЕ принципиально различающихся периода в жизни человека;

• Создание человеческого организма (ЧО),
• Развитие и функционирование ЧО,
• Постепенная деградация ЧО,
• Уход ЧО в состояние полной неспособности поддержания его дальнейшего  корректного функционирования.

На рис. 3 приводится диаграмма А1 одной из самых загадочных функций - "Создание" человеческого организма[5]. Эта диаграмма состоит из трёх Activities:

1.      Создание интегрированной информационной модели нового организма (ребёнка)

2.      Внутриутробное развитие ребёнка

3.      Рождение ребёнка, переход организма ребёнка на режим самостоятельного поддержания жизни и развития.

Первый из этих этапов носит чисто информационный характер. Суть его сводится к слиянию (интеграции) двух информационных моделей (ИМ) - ИМ1, генерируемой матерью будущего ребёнка (единственная яйцеклетка; в редких случаях - приводящих к рождению близнецов - более одной) и ИМ2, генерируемой его отцом (так наз. сперматозоид[6]) - и созданию третьей, интегрированной, ИМ3, (оплодотворённая яйцеклетка) создаваемого человеческого организма.

Все эти ИМ локализуются на биологических носителях микроскопических размеров.

Модель ИМ3 является многоцелевой и состоит из:

• подмодели "устройства" организма будущего человека, как материально - информационно - энергетической системы;
• подмодели функциональной - описания работы этого будущего организма;
• подмодели технологии создания этого организма;
• подмодели ресурсного обеспечения процессов создания этого организма;
• подмодели ресурсного обеспечения поддержания жизни родившегося человека;
• подмодели проектного управления созданием человеческого организма и его дальнейшим развитием, вплоть до угасания;
• и др. с гигантскими объёмами информации.

Эти подмодели могут быть отнесены к TO BE моделям и управляют последующими функциями - см. рис. 3.

Слияние ИМ1 с ИМ2 и образование ИМ3 является информационно ответственнейшим процессом, предопределяющим судьбу создаваемого человеческого организма. Итоговая суммарная ИМ3 является не суммой исходных ИМ, а некоторой новой структурой  - результатом ВЗАИМОПРОНИКНОВЕНИЯ !!! друг в друга исходных ИМ1 и ИМ2 с сохранением неизменной - по отношению к ним - структуры ИМ3.

Характер и технология этого взаимопроникновения нам скорее всего пока неизвестен…

Такого примера при соединении искусственных моделей - например при соединении файлов текстов в MS Word, или при соединении функциональных моделей (см. Merge - сливать, соединять модели), поддерживаемом AllFusion Process Modeler, всегда является не слиянием, а именно соединением двух файлов, без какого-либо вмешательства в их содержание. Такие "соединённые" файлы по размерам всегда больше исходных файлов, а их содержание является суммой содержания исходных файлов.

При таком процессе интеграции ИС1 с ИС2 при последовательном его осуществлении в тысячах циклов (исторически - последовательные переходы родители - дети) привёл бы к огромным размерам ИС3 в результате их непрерывного роста.

Корректное моделирование работы информационной системы человека - как любой другой информационной системы - требует соблюдения методической и информационной дисциплины и уже только благодаря этому сразу формирует некоторую структурную основу реконструируемой информационной системы. В частности важную роль при этом играют требования обязательного IDEF0 наличия у каждого, без какого - либо исключения, действия (Activity) - выхода и управления. А также соблюдения - при формировании топологической структуры системы связей - ограничений на их состав - см. рис. 1.

Это гарантирует формирование корректной модели работы системы "человек - ИС" априори, без знания её устройства (морфологии).

Рис. 1. Методически корректные связи между Activities функциональной модели. Разрешены не все геометрически возможные связи.                              

Рис. 2. Диаграмма А0. Осуществление "Жизненного цикла" человеческого организма.

Рис. 3. Детализация (декомпозиция в терминологии IDEF0) процесса создания человеческого организма. Диаграмма А1.

Для более комфортной работы с информацией модели приводим её информацию также в табличной форме - см. таблица 1. Таблица сгенерирована автоматически как отчёт (Report) по диаграмме А1 (рис. 3).

Рис. 4. Диаграмма функциональной модели, иллюстрирующей полнофункциональное моделирование управления её функциями. Подробности - см. http://www.interface.ru/home.asp?artId=16428 - Дубейковский В.И. Моделирование управления (Control) в процессе разработки IDEF0 функциональных моделей.

В таблице в колонке ActivityNameприводятся имена функций диаграммы А1. В других колонках - наименования их входов (InputName), управлений (ControlName), выходов (OutputName) и механизмов(MechanismName)[7].

Таблица 1. Функции и связи диаграммы А0 - "Создание человеческого организма. Информатика процессов".

1. Дубейковский В. И. Эффективное моделирование с AllFusion Process Modeler 4.1.4 и AllFusion PM. Изд. ДИАЛОГ-МИФИ, 2007 г.

2. Дубейковский В. И. Функциональное моделирование с использованием продукта AllFusion Process Modeler 4.1.4 - см. http://www.ca.com/ru/about/content.aspx?cid=142677

[1] Исключая медицинское вмешательство в её работу, являющееся следствием отклонений в корректном функционировании человеческого организма.