Стратегия информационных технологий в XXI веке

Леонид Отоцкий

Эта статья была размещена на сайте www.borlas.ru,
Статья также опубликована в журнале "Открытые системы" #3-2001

Бурная экспансия Internet обнажила целый ряд проблем, решение которых затрагивает самые глубокие корни жизни общества. Это не только технические и технологические аспекты, не только социально-экономические и психологические проблемы, но и философско-мировоззренческие и даже религиозные. В данной статье рассматриваются прежде всего первые две стороны. Что касается философско-мировоззренческих вопросов “интернeтизации” общества, то им будет посвящена отдельная работа “Коммунизм – наше светлое завтра!”.

Человечество вступило в новую фазу Второй Промышленной Революции, о которой писал еще в начале 50-х годов Норберт Винер в своей книге “Кибернетика и общество (или гуманное отношение к человеку)” [1]. Некоторые его цитаты звучат сегодня очень актуально: “Последующее развитие автоматизации … убедило меня в том, что я был прав в своем утверждении [возможность создания автоматического завода] и что это развитие явится одним из величайших факторов, обуславливающих социальную и техническую жизнь грядущего века, ключевым явлением второй промышленной революции”, “Можно даже утверждать, что современные средства связи … делают “мировое государство” неизбежным”.

Сейчас буквально на наших глазах создается “нервная система” нового “существа” под названием Человечество. Это и совершенно новый уровень общения между отдельными личностями через Сеть, и интеграция компьютерных технологий с телевидением и традиционными средствами коммуникации, и новые возможности концентрации и распределения информации через CALL – центры, и новые горизонты электронной коммерции с технологией “самообслуживания” (self-service), и новая технология взаимодействия между предприятиями (Supply Chain, CRM, Virtual Enterprise ), и новый уровень электронной поддержки “жизненного цикла” (Life Cycle) продукции. Сюда же относится и активная работа по созданию “единого электронного пульса” – системы синхронизации компьютеров по Гринвическому времени (Greenwich Electronic Time, GET). При этом требования к мощностям технических средств все более смещаются с уровня “клиента” и ПК на уровень серверов приложений и серверов баз данных . На верхние уровни выносятся , не только доступные через Internet базы данных, не только средства создания и ведения собственных Web сайтов, но и ERP приложения, например, Oracle Applications [2]. При этом общие ресурсы все более “отчуждаются” от конкретных предприятий и организаций.

Новые технологии возродили интерес к увеличению мощности компьютеров и к уходу от технологии клиент/сервер . Так Ларри Эллисон будучи главным апологетом технологии клиент/сервер, недавно провозгласил: “назад к мэйнфреймам”, имея в ввиду, конечно, совсем другую техническую и технологическую основу. Безусловно, сегодня налицо предпосылки качественно нового уровня “информационно-когнитивного потенциала” общества, который, по определению Юлия Шрейдера [3], включает возможности общества по накоплению, хранению, передачи знаний ( в том числе и прямое общение, и системы образования и повышения квалификации ), а также средства и кадры для обработки, хранения, поиска и передачи информации.

Однако на пути эффективной реализации этого потенциала встает целый ряд проблем , о которых пойдет речь ниже . Причем многие проблемы связаны с требованиями развития “головного мозга” нового “организма”, которые существенно отличаются от активно решаемых сейчас проблем развития “периферической нервной системы”.

(У Винера встречаются серьезные предостережения возникновения социальных проблем, например: “ … это может привести к таким же малоценным и пагубным результатам в области культуры, какие по большей части были получены от радио и кино”) .

В то время, как в области традиционного “материального” производства уже давно сложилась система поддержки и согласования стандартов, в области ИТ многое еще предстоит сделать. Даже для отдельного предприятия, работающего на уровне intranet, новые технологии предъявляют весьма высокие требования к уровню формализации и универсализации представления знаний, к унификации средств обмена информацией и к корпоративной культуре по управлению знаниями. Подробный анализ вопросов, связанных с intranet, как инструментом корпоративного управления дан в работе [4].

На межкорпоративном уровне сегодня все более настоятельно требуется унификация стандартов ИТ. Наиболее близко к новому уровню широкого использования в Сети подошел стандарт XML, принятая в начале 1998 года Консорциумом WWW (W3C) первая версия спецификаций которого, к концу 1999 года обросла более чем 20 дополнительными предложениями, рекомендациями и спецификациями, расширяющими ядро, например: Extensible Style Language (XSL) - номенклатура XML для спецификации семантики форматирования и презентации документов и язык XSLT (T – трансформация), который служит для трансформации одних типов документов XML в другие. В отличие от первой практической реализации спецификаций стандарта ISO SGML - широко используемого HTML, XML имеет ряд особенностей, которые делают его “первым кандидатом” для практического использования в перспективных Internet технологиях, а именно:

1. XML - “самоописательный язык” (self-describing), включающий метауровень для отределения новых типов доументов (Document Type Definitions – DTD);
2. XML – гибкий язык для обмена информацией, причем не обязательно, чтобы определения DTD у разных организаций совпадали. Поскольку вся метаинформация DTD пересылается в сообщении, то любой приемник, поддерживающий XML, может легко интерпретировать их в свои DTD.
3. Используя отдельные средства описания презентации документа – Extensible Style Language (XSL), можно легко преобразовывать одни и те же XML данные в другие представления, например, отпечатанный документ, страница HTML, сообщение на экране мобильного устройства и т.п.
4. Используя XSLT можно легко преобразовывать и устанавливать соответствие (mapping) одного XML DTD в другой.

  Уже сейчас XML начинает использоваться для замены устаревшей технологии EDI (Electronic Data Interchange), что позволяет включать в сферу e-commerce множество средних и мелких предприятий, для которых технология EDI была недоступна из-за своей громоздкости и дороговизны [2]. Все более активно XML начинает использоваться и в ERP приложениях. Например, в Oracle Applications Release 11i предполагается использовать основанные на XML средства интеграции как внутри Oracle Applications, так и с ERP системами других поставщиков.

Принятие языка XML в качестве стандарта, которому все готовы следовать, связано в значительной степени с его простотой. Принятая в XML объектно-ориентированная модель (Document Object Model, DOM), позволяет легко преобразовывать XML документы для хранения в объектно-реляционных и реляционных СУБД и наоборот. Например, эти функции выполняет средство Oracle – XML SQL Utility for Java . Однако, даже для такого относительно простого объекта стандартизации, как иерархический документ требуется более широкая унификация стандартов – для более эффективного использования в Сети. Так руководство FarCountries, которая использует XML для увязки тысяч поставщиков и посредников по всему миру [2] , отмечает, что наиболее сложная задача – это разработка хорошей модели данных и ее представление в DTD, которая была бы, по возможности, общей для всех ее клиентов. Недаром в W3C была организована специальная рабочая группа, которая занимается унификацией структуры и форматов файлов XML для DTD (W3C XML Schema Working Group). Проблемы унификации стандартов существенно возрастают в областях с более сложными объектами, чем иерархические документы.

Началом современного этапа стандартизации описания продукции и технологии можно считать появление в середине 80-х годов проекта STEP (STandard for the Exchange of Product model data ) – серии стандартов для обеспечения универсального механизма обмена данными о продукции и технологии как между различными организациями, так и между разными этапами жизненного цикла продукции. Ядром STEP был почти объектно-ориентированный язык информационного моделирования EXPRESS (ISO 10303, part11). Не являясь языком программирования, не поддерживая “методы” и механизмы их наследования, действующая версия EXPRESS обеспечивает объектно-ориентированную идеологию для описания концептуальных моделей данных (множественное наследование данных и ограничений, выводимые атрибуты и др.).

Вторым "китом", на котором основан EXPRESS, является модель “сущность-связь” (E-R модель). Так же, чувствуется влияние и SQL. Графическая версия – EXPRESS-G уже полностью вытеснила IDEF 1X, который использовался на начальных этапах проекта STEP. В новой версии – EXPRESS v2 уже предполагается полная объектно-ориентированность, с поддержкой моделирования процессов, событий, транзакций, а также единая формальная метамодель, гораздо более детализированная и семантически более строгая, чем части Generic Resources серии стандартов ISO 10303 (parts 41-49).

Вся работа над проектом велась под эгидой подкомитета 4, технического комитета 184 ISO (ISO TC184/SC4), к концу 90-х годов в рамках которого появилось еще несколько серий стандартов (разной степени завершенности), связанных с описанием уже не только продукции и технологии (ISO 13584, ISO 14959, ISO 15926), но и управления производством (Manufacturing Management – MANDATE - ISO 15531) и использующих в качестве основы язык EXPRESS.

За 15 лет вокруг EXPRESS и STEP сформировалась уже целая отрасль ИТ, которая обеспечивает значительное уменьшение трудозатрат при “запуске” новых технологий и новых видов продукции. Причем, если серия ISO 10303 начиналась прежде всего для обслуживания автомобильной и аэрокосмической промышленностей, то сейчас она охватывает уже большинство видов производств, включая электротехническое, кораблестроительное, строительство, нефтехимическое и т.п. Появились не только компании, специализирующиеся на инструментарии технологии STEP, но и организации общеметодологического плана, связанные с развитием технологии “данных о продукции” (Product Data Technology- PDT), например EuroSTEP, PDT Solutions, PDTAG , PDES и др.

Важно отметить активное использование Internet при разработке стандартов, в работе над которыми принимают участие многие организации и специалисты всех ведущих стран мира. Это и серии телеконференций с дискуссиями по наиболее важным вопросам, и электронное голосование по утверждению проектов стандартов на разных стадиях разработки вплоть до статуса Международного стандарта, и организация очных семинаров/конференций, и организация полного электронного архива, доступного по Сети. Такая технология организации проектов на основе управления знаниями [4] симптоматична для “новой эры” [5] однако она делает только первые шаги и серьезно противоречит существующим социальным институтам.

Несмотря на внешние успехи сама идеология, методология и технология STEP/EXPRESS требует глубокого совершенствования. С одной стороны, нужна “гармонизация” и “модуляризация” стандартов внутри самого ISOTC184/SC4, c другой, оказалось необходимым выйти за рамки описания “продукции и технологии” и включить более широкий круг вопросов бизнеса, с третьей стороны все более возникает необходимость в согласовании аналогичных работ с другими организациями, занимающимися разработками в том же направлении и прежде всего с группами CSMF (Conceрtual Schema Modelling Facilities) и CDIF ( CASE Data Interchange Format) в рамках объединенного технического комитета ISO и Международной Электротехнической Комиссии ( ISO/IEC JTC1), с консорциумом WWW (W3C), с базовыми подгруппами OMG (Object Management Group), с группой KIF ( Knowledge Interchange Format ) ANSI ASC X3T2 , а также с OAG (Open  Application Group).

Внутри самого сообщества ISO TC184/SC4 зреет неудовлетворенность состоянием дел. Проект все более разрастается и становится менее управляемым без создания более общего и семантически строгого ядра, которое бы использовалось во всех специализированных описаниях не только продукции и технологии, но и бизнеса в широком смысле, включая управление производством и PDM системы. Для этого в рамках 10 рабочей группы ( ISO TC184/SC4/WG10) начались работа по созданию общей метамодели в рамках проекта IIDEAS (Integration of Industrial Data for Exchange Access and Sharing). В проекте предполагается охватить не только стандарты ISO TC 184/SC4 но и установить связь с другими упомянутыми организациями по стандартизации. Под их эгидой проводятся специальные объединительные семинары по интеграции моделей данных и процессов в информационных системах. Так, например в резолюциях одного из таких семинаров (www.nist.gov/workshop/jtc1-96/resolu~1.htm) рекомендуется:

• чтобы ISO и IEC организовали общую техническую группу для идентификации потенциального дублирования в разработках моделей с целью их уменьшения;
• чтобы ISO и IEC организовали электронные средства для поддержки общего доступа всех рабочих групп ко всем “модельно-ориентированным” работам.
• чтобы ISO и IEC обеспечили публикацию разработок через WWW; свободный электронный доступ к базовым схемам (frameworks), словарям и рефератам.
• чтобы вышеупомянутые организации совместно разработали общий документ по моделированию и использованию моделей для проектирования , создания и управления информационными системами.

Одним словом, тратятся значительные интеллектуальные усилия для выхода на новый уровень интеграции данных и, несомненно, Сеть стала мощным катализатором этих процессов. Так например, в середине 2000 года должен быть организован специальный международный семинар по созданию “нижнего этажа” такой унификации – электронной базы терминологических каталогов и словарей данных о продукции (http://www.cedarlon.demon.co.uk/), которая должна обеспечить :

• стандартную инженерную терминологию;
• cтандартные классы материалов и товаров;
• стандартные типы свойств и методов испытания;
• стандартные каталоги узлов и деталей (parts).

В качестве фундамента предполагается использовать основанный на XML язык разметки для материалов (MatML), так как база должна быть полностью структурированной и Web ориентированной. Интересно отметить, что аналогичная задача о создании Государственной Службы Стандартных Справочных Данных (ГСССД ) ставилась в СССР еще в середине 70-х годов, для которой не созрели тогда еще ни методологические, ни технические, ни технологические условия (однако были выпущены соответствующие ГОСТы и Методические Указания). Иначе говоря, проблема осталась изменились средства и способы ее решения .

Та деятельность по интеграции моделей, которая проводится сейчас, безусловно полезна и необходима, но недостаточна. Если для “нижнего этажа” -- терминологии и каталогов по продукции -- принятие “общих правил игры” возможно, то для более общих моделей требуется выйти за рамки используемых в “дублируемых работах” фундаментальных понятий. Сам факт подчеркиваемой в приведенной резолюции проблемы “разрастания языков моделирования и дублирования усилий” говорит о том, что для обеспечения “консенсуса” требуется более глубокий уровень структурирования, чтобы базовые стандарты моделирования стали общепринятыми. Ситуация похожа на ту, которая сложилась в механике перед тем, как Ньютон сформулировал свои законы и ввел понятия, которые стали общепринятыми (интересно отметить, что молодой Ньютон очень интересовался созданием Универсального Языка описания Природы [6], и сейчас на новом витке общество стоит перед такой же проблемой). Примечательно, что предпосылки для дальнейшего развития более глубоко структурированных моделей уже давно имеются, но они пока недостаточно используются в разработке моделей и метамоделей данных .

Учитывая, что одним из ключевых понятий в разрабатываемых моделях является понятие “класс”, естественно рассмотреть наработки по теории классификации. Это направление связано прежде всего с деятельностью в 70-80-х годах “виртуальной” школы Ю.А. Шрейдера, которая объединяла по интересам ученых разных отраслей: биологов, лингвистов, информатиков и др. Согласно теории классификации для полного описания любой классификационной системы принципиально необходимо двойственное представление c точки зрения “таксономии” и с точки зрения “мерономии” [7], [8]. В существующих же моделях используется только таксономическое описание, основанное на идеологии теории множеств. В нашей практике мы использовали мерономические описания через строго формализованные “определители классов” (по аналогии с широко используемыми в биологии “определителями”, например, “Определитель птичьих гнезд”). Это позволило универсальным способом автоматически определять такие сложные таксономические классы , как позиции прейскурантов на металлопродукцию, позиции ТНВЭД, позиции бухгалтерской номенклатуры и т.п. Однако, эти работы можно считать только прототипными.

Одним из важных следствий “принципа двойственности” является принципиальная возможность описания любой иерархии таксонов через комбинации независимых “неиерархических” признаков. Еще одним важным следствием теории классификации является расширение понятия “свойство” по сравнению с его использованием в существующих моделях.

Другим , не используемым в существующих моделях направлением является теория измерений [9], которая подвела единую базу под количественные и “качественные” измерения, введя понятие “тип шкалы измерения” со строгим определением разных типов шкал. Наиболее изученными уже были количественные шкалы, которые широко используются в метамоделях проекта STEP в то время , как более интересными для обобщения моделей являются “классификационная” и “порядковая” шкалы.

Третье направление, которое вообще должно стать общим фундаментом - это семиотика – наука о знаковых системах с ее “синтактикой”, “семантикой” и “прагматикой”. Сейчас идет процесс становления этой новой науки, которая фактически “отпочковывается” от философской теории познания в прикладную “инженерию знаний”.

Поскольку семиотика еще только начала зарождаться, то наиболее интересные результаты лежат на пересечении с другими связанными направлениями, которым еще предстоит войти в новую науку. Например, мы в своей прототипной метамодели объединили идеи семиотики, теории измерений, теории классификации и AP221 STEP [10]. Вот как, например выглядит фрагмент такого объединенного описания свойства “давление” физического объекта типа насос. С точки зрения Синтактики для давления определяется “формат”. С точки зрения Семантики для давления определяется “количественная шкала измерения” с соответствующими единицами. С точки зрения Прагматики для давления могут быть определены несколько “порядковых” шкал оценок с такими, например, значениями, как “низкое”, “нормальное” , “высокое” . Наконец, определяются связи между значениями давления по семантической шкале и значениями по прагматическим шкалам. Это “свойство” может быть “обобщено” для более широкого класса физических объектов, зарегистрированных в репозитарии. При этом уровень обобщения с точки зрения Семантики и Прагматики может быть принципиально различным. Например, в нашем примере с точки зрения Семантики обобщение может быть доведено до уровня “давления” в “жидкости” или/и “газе” , в то время, как с точки зрения Прагматики требуется гораздо большая детализация.

Важно отметить, что использование семиотического подхода “гуманизирует” модель. Стремление существующих метамоделей формализовать все “до конца” также требует пересмотра с явным выделением “границы” формализации между знаниями человека и “знаниями” компьютера. Эта граница относительна и может меняться по мере развития системы. Сейчас границы семиотики еще более расширяются. Появилось направление “биосемиотика” (www.ento.vt.edu/~sharov) , которая пытается обобщить модель с включением в нее не только знаковых систем человека и компьютера, но и знаковых систем поведения животных и знаковых систем на уровне ДНК. Предполагается, что такой общий подход будет содействовать преодолению существующего “отчуждения” человека от Природы.

Рассмотрим проблемы прежде всего с точки зрения развития “нового организма“ и требований к организации коллективного разума. При этом важно различать технико-экономические и социокультурные знания. Если для первых характерна стандартизация, глобальность, объективность и т.п., то для вторых важна субъективность, нестандартность, разнообразие и т.п. Детально шесть противопоставлений описывает Шрейдер в [3].

Существующая технология Internet гораздо лучше справляется с социокультурной стороной: Web-серфинг, электронная почта, телеконференции, ICQ и т.д. явно вызывают положительные эмоции сопричастности к общемировому сообществу и культуре. Сюда же относится и интеграция компьютерных технологий с телевидением и традиционными средствами коммуникации. Развитие технологии автоматизации сбора, регистрации, рассылки, сообщений в системах электронной коммерции и CALL –центрах тоже затрагивают в основном только внешнюю сторону коммуникаций, предполагая, что основная семантическая и прагматическая “переработка” информации ложится на человека. Однако для накопления, хранения и обмена технико- экономических знаний “интеллекта” существующих порталов явно не хватает. Требуется гораздо большая структурированность и стандартизация для поддержки фундамента общих справочных данных, поддержки новой технологии научных коммуникаций через “интеллектуальные порталы”, поддержки общих баз данных для инженеров и конструкторов, поддержки “извлечения”, накопления и использования знаний экспертов, поддержки общих стандартных описаний бизнес-объектов и бизнес-процессов и т.п.

Именно для этого и прилагаются сейчас значительные усилия по унификации моделей и метамоделей данных. Именно это и должно перевести на новый качественный уровень “информационно--когнитивный потенциал ” общества . Правда, для этого должны быть принципиально изменены многие существующие социальные институты. Так, например, в условиях Сети все более остро встает вопрос о непригодности действующего законодательства об интеллектуальной собственности. Об этом подробно говорит Джон Перри Барлоу в своей статье “Продажа вина без бутылок: Экономика сознания в глобальной Сети“ (www.russ.ru/netcult/99-03-26/barlow.htm ) .Еще Винер [1] писал, что информация и энтропия не сохраняются и в равной мере непригодны для того, чтобы быть товаром и что мысль о том, что информация может быть накоплена в изменяющемся мире без понижения ее стоимости, является ложной. В более широком плане - развитие производительных сил эпохи Internet вызовет серьезные изменения в производственных отношениях, так как последние будут все более тормозить их развитие.

Вместо заключения можно привести несколько аргументов в пользу мнения, что именно активное участие в создании “нервной системы” и должно стать Национальной Идеей России.

1. Для Национальной Идеи сегодня более важны перспективы будущего, чем “идеалы прошлого”.
2. Реальное управление любой системой (с кибернетической точки зрения) требует как соответствующих скоростей обмена информацией, так и соответствующих мощностей по ее накоплению и переработке (принцип “необходимого разнообразия”). Чем больше система, тем большие скорости и мощности нужны. В противном случае неизбежны такие явления как бюрократические пирамиды с их “Законами Паркинсона”, “Принципами Питера” и коррупцией, причем не важно “левые” или “правые” находятся у власти. Чем больше пирамида, тем более система управления подвержена вырождению. Желание усилить роль “государственного регулирования” объясняется с кибернетической точки зрения как дополнение универсальной обратной связи “по отклонениям” (рыночный механизм) механизмом совершенного регулятора “по возмущениям”, что предъявляет еще более жесткие требования к параметрам информационной системы.
3. Россия имеет мощный интеллектуальный потенциал, причем сегодня наблюдается возрождение интереса к точным наукам. Так в 1999 году зарегистрирован рост конкурса для поступления в Физтех, где на всех факультетах активно изучаются современные информационные технологии и куда на факультет общей и прикладной физики(http://www.dgap.mipt.ru/) поступали сборные команды по физике практически всех стран СНГ. Кроме того, в России сильны традиции научных школ, которые тесно связаны с новыми направлениями развития ИТ. Так, например, “школа Шрейдера” возникла на основе “школы Любищева”.

Все это создает предпосылки для выхода России в лидеры будущих информационных технологий . Россия еще не очень следует тем правовым нормам защиты интеллектуальной собственности, которые в условиях Сети требуют коренной реорганизации. Иначе говоря, стране легче выйти в новое киберпространство. Наконец, Россия еще не так сильно испорчена той ложной структурой потребностей, против которой выступает Римский Клуб и кризис которой прогнозируется к 2015 году, а одним из важных факторов сглаживания остроты этого кризиса как раз и является создание “нервной системы “.

Остается дело за “малым” - за интересом со стороны государства и деловых кругов.

Дополнительную информацию Вы можете получить в компании Interface Ltd.

Обсудить на форуме
Отправить ссылку на страницу по e-mail