CC BY
4TECHNICAL SCIENCES
НОВЫЕ ПОДХОДЫ К РАЗВИТИЮ МЕТОДОЛОГИЧЕСКИХ ОСНОВ ТЕОРИИ ИНФОРМАЦИОННЫХ ПРОЦЕССОВ И ТЕХНОЛОГИЙ
Аль-Аммори Али
доктор технических наук, профессор, заведующий кафедрой информационно-аналитической деятельности и информационной
безопасности,
Национального транспортного университета, Киев, Украина,
Дяченко П.В. кандидат технических наук, доцент, доцент кафедры компьютерных наук и системного анализа, Черкасский государственный технологический университет, Черкассы, Украина,
Харитонова Л.В. кандидат физико-математических наук, доцент, доцент кафедры информационных систем и технологий, Национального транспортного университета, Киев, Украина,
Исаенко Г.Л.
кандидат физико-математических наук, доцент, доцент кафедры информационно-аналитической деятельности и информационной безопасности,
Национального транспортного университета, Киев, Украина,
Аль-Аммори Х.А.
аспирант кафедры международных перевозок и таможенного контроля, Национального транспортного университета, Киев, Украина
NEW APPROACHES TO THE DEVELOPMENT OF METHODOLOGICAL BASES OF THE INFORMATION PROCESSES THEORY AND TECHNOLOGIES
Al-Ammouri Ali,
Doctor of Technical Sciences, Professor Head of the Department of Information Analysis and Information Security,
National Transport University, Kyiv, Ukraine
Dyachenko P. V., PhD, Associate Professor
Associate Professor of the Department of Computer Science and Information Technology Management,
Cherkasy State Technological University, Cherkasy, Ukraine
Kharitonova L. V., PhD, Associate Professor
Associate Professor of the Department of Information Systems and Technologies,
National Transport University, Kyiv, Ukraine
Isaenko G.L., PhD, Associate Professor
Associate Professor of the Department of Information Analysis and Information Security,
National Transport University, Kyiv, Ukraine
Al-Ammori H.A.
postgraduate student, Department of International Transportation and Customs Control,
National Transport University, Kyiv, Ukraine
Аннотация
В статье рассмотрены новые подходы к развитию методологических основ теории информационных процессов и технологий при организации жизненного цикла предельно сложных производственных транспортных машин. Проблема развития информационного общества и становления глобального информационного пространства является очень актуальной. Это связано с ростом роли информационных технологий в современном мире. В статье рассмотрены основные алгоритмы информационного процесса, различные формы его исполнения. Также рассмотрены основные дефиниции информационных процессов и технологий с позиции методологии процессного анализа, а также разработана перспективная классификация известных и новых математических преобразований. В статье предложен подход, устраняющий недостатки существующего подхода к анализу информационных процессов и технологий. Abstract
The article considers new approaches to the development of the methodological foundations of the information processes theory and technologies in the organization of the life cycle of extremely complex
production vehicles. The problem of the development the information society and the formation of the global information space is very relevant. This is due to the growing role of information technology in the modern world. The article describes the main algorithms of the information process, various forms of its execution. The main definitions of information processes and technologies from the perspective of the process analysis methodology, and a prospective classification of known and new mathematical transformations has been developed are also considered. The article proposes an approach that eliminates the shortcomings of the existing approach to the analysis of information processes and technologies.
Ключевые слова: информация, информационные процессы, информационные технологии, методология процессного анализа, энтропия, технологии процессного анализа производства.
Keywords: information, information processes, information technologies, process analysis methodology, entropy, production process analysis technologies.
Актуальность проблемы развития информационного общества в Украине обусловлена, прежде всего, общемировой тенденцией становления глобального информационного пространства и стремления Украины к европейской интеграции.
В современном мире роль информатики, средств обработки, передачи, накопления информации неизмеримо возросла. Средства информатики и вычислительной техники сейчас во многом определяют научно-технический потенциал страны, уровень развития ее народного хозяйства, образ жизни и деятельности человека.
Для целенаправленного использования информации ее необходимо собирать, преобразовывать, передавать, накапливать и систематизировать. Все эти процессы, связанные с определёнными операциями над информацией, которые будем называть информационными процессами (ИП). Получение и преобразование информации является необходимым условием жизнедеятельности любого организма. Даже простейшие одноклеточные организмы постоянно воспринимают и используют информацию, например о температуре и химическом составе среды для выбора наиболее благоприятных условий существования. Живые существа способны не только воспринимать информацию из окружающей среды с помощью органов чувств, но и обмениваться ею между собой.
Информационные технологи (ИТ) присутствуют во всей наши деятельности. ИТ развиваются и совершенствуются. На сегодняшний день странами лидерами в этой области являются Финляндия, Япония, Великобритания, Голландия, Швеция и Швейцария.
Основными функциями информационных технологий являются [1, 2, 3]:
• поиск необходимой информации, ее анализ и хранение;
• создание новой актуальной информации;
• решение оптимизационных задач.
При этом основной задачей использования ИТ является не только автоматизация трудоёмких процессов обработки большого количества данных, но
и получение качественно новой информации в результате обработки этих данных.
Информационный процесс- процесс получения, создания, сбора, обработки, накопления, хранения, поиска, распространения и использования информации. Люди знакомые с информатикой, конечно же, знают этот термин, да и не только они. Вполне можно утверждать, что ИП являются основой той жизни, которую мы знаем. В этой статье представлены основные алгоритма ИП, различные формы его исполнения [1, 2, 3, 4].
Информационные технологи являются наиболее важной составляющей процесса использования информационных ресурсов общества. К настоящему времени она прошла несколько эволюционных этапов, смена которых определялась главным образом развитием научно-технического прогресса, появлением новых технических средств переработки информации.
Существует несколько точек зрения на развитие информационных технологий с использованием компьютеров, которые определяются различными признаками деления. Общим для всех изложенных ниже подходов является то, что с появлением персональных компьютеров начался новый этап развития ИТ. Основной целью становится удовлетворение персональных информационных потребностей человека, как для профессиональной, так и для бытовой сферы. Такие этапы развития ИТ показаны в таб.1. [5-12].
Рассмотрим основные дефиниции информационных процессов и технологий с позиции методологии процессного анализа [4].
Всеобщие ИП - процессы взаимодействия человека и машины, когда производственные машины содержат тысячи технологических элементов в конструкторской спецификации - воздушные суда, транспортные средства в железнодорожном, морском транспорте, атомные станции, гибкие производственные линии, комплексы и т.д. Особенность этих процессов - они двусторонние, имеют минимум две стороны и технологический переход между ними. Это положительные производственные процессы.
Таблица 1.
Этапы развития ИТ XX - XXI вв.
Этап Вид ИТ Инструментарий Основная цель технологии
1-й этап (до второй половины XIX в.) Ручная Перо, чернильница, книга, ручной способ коммуникаций (переправка через почту писем, пакетов, депеш) Представление информации в нужной форме
2-й этап (с конца XIX в.) Механическая Пишущая машинка, телефон, диктофон, оснащённая более совершенными средствами доставки почта Представление информации в нужной форме более удобными средствами
3-й этап (40-60-е гг. XX в.) Электрическая Большие ЭВМ и соответствующее программное обеспечение, электрические пишущие машинки, ксероксы, портативные диктофоны Акцент перемещается с формы представления информации на формирование ее содержания
4-й этап (с начала 70-х гг. ХХ в.) Электронная Большие ЭВМ и создаваемые на их базе автоматизированные системы управления (АСУ) и информационно-поисковые системы (ИПС), оснащённые широким спектром базовых и специализированных программных комплексов Формирование содержательной стороны информации для управленческой среды различных сфер общественной жизни
5-й этап (с середины 80-х гг.. ) Компьютерная (новая) Персональный компьютер с широким спектром стандартных программных продуктов разного назначения, телекоммуникации, глобальные и локальные компьютерные сети Персонализация АСУ, которая проявляется в создании систем поддержки принятия решений определёнными специалистами
6-й этап (с середины 90-х гг. XX в.) "Internet/Intranet" (новейшая) Распределённые системы, глобальные, региональные и локальные компьютерные сети. Развитие электронной коммерции. Увеличение объёмов информации, созданию технологии Data Mining.
7-й этап XXI век Новейшая технология Современные специализированные компьютерные базы. Развития биомедицинских методов лечения и освоения космоса.
Особенные ИП - информационно-факторные процессы или полифакторные процессы. Изучаются с позиции действия множества факторов, решения задачи учёта большого количество факторов (ЗУБКФ). Это отрицательные процессы - например, авиапроисшествия [4].
Единичные ИП - операционные процессы в структуре промышленных производств. Эти процессы и им аналогичные дают возможность сделать переход на операционные документы (технологические карты на производстве, руководства по эксплуатации производственных машин, новые технологии типа технологии процессного анализа производства (ТПАП), реализуемые в виде нового типа технологических карт, новой информационной метрики.
Информационные технологии - реализуемые технологии во всеобщих и особенных ИП на основе
аналитики единичных информационных процессов с применением современной микроэлектроники, промышленной автоматики, компьютерной техники.
Энтропия преобразования информационного процесса - центральная характеристика ИП, создающего представление для учёта неопределённости ИП, степени сложности его, а также возможности учёта информационных переходов в структуре ИП.
Рис. 1. показывает, что за период развития общих теорий ИП и ИТ имелось ряд методологических трудностей, что привело на практике к появлению задержки развития таких направлений, как обобщение теорий энтропии и особенно качественной теории информации, имеющей центральными универсальными понятиями такие понятия как информация и «преобразование» [5-12]. Отсутствие
перехода от преобразования как вида к преобразованию как роду, содержащему ряд видов преобразований, то есть в сущности отсутствие классифи-
кации видов математических преобразований привело к тому, что важная для практики исследования ИП и ИТ теория осталась неразвитой и стала испытывать ряд практических трудностей.
Рис. 1. Существующие подходы к теории информационных процессов и технологий
Кроме того, особенная структура ИП стала строиться на таком упрощённом, редуцированном представлении о структуре математических преобразований. Это, например, видно по монографии
Саньковой Г.В. «Информационные технологии в перевозочном процессе» [1], где развивается обобщённая структура ИП и их элементарных операций.
Защита
Рис.2. Обобщённая структура ИП
Из этой обобщённой структуры (рис.2) видно, что ИП рассматриваются как односторонние процессы, где функция «преобразование» не включает в свою структуру идеи двусторонности любого процесса и идеи перехода от одной стороны процесса к другой. Эти недостатки устраняются, если сделать попытку (рис.3) создания аналитики обобщённой структуры ИП. Из рис.3 видно, что в существующих обобщённых структурах ИП рассматриваются только элементарные операции и в сущности реализуется концепция системного процесса,
где каждый квадрат элементарной матрицы - «чёрный», кибернетический ящик (известны только входы и выходы системы), но нет анализа главного в процессах - переходов, которые изучаются, анализируются через энтропию преобразований.
Термин «энтропия преобразования» является настолько важным для развития теорий ИП и ИТ, так как раскрывает не просто операционную структуру ИП и ИТ, а вскрывает внутренние явления взаимодействия сторон ИП, например, взаимодействия положительной и отрицательной сторон.
Рис. 3. Предлагаемая обобщённая структура анализа информационных процессов как двусторонних процессов
В сущности при анализе «энтропии преобразования» необходимо проводить анализ ИП с точки зрения раскрытия количественных и качественных неопределённостей, которые имеются в структуре сложного или предельно сложного процесса. Если мы такого анализа не проводим, то раскрываем природу ИП просто как операционного процесса, состоящего из комплекса операций. Этого конечно недостаточно, особенно при анализе всеобщих и особенных ИП. Для того, чтобы подойти к анализу
энтропии преобразования как реальной меры ИП, необходимо разработать классификацию математических преобразований.
И здесь задача значительно упрощается, так как на основе математических справочников, где имеются отдельные виды математических преобразований можно разработать перспективную классификацию известных и новых математических преобразований (рис.4).
Рис.4. Перспективная классификация математических преобразований в теории информационных процессов и технологий
Рис.4 показывает, что за последние 50-100 лет математика значительно шагнула вперёд в области классификации математических преобразований в различных отраслях и направлениях наук 20 века и фактически переход к понятию «энтропия преобразования» ИП как центральной характеристики такого процесса принципиально возможна.
Энтропия преобразования информационного процесса (обозначим Sип) должна рассматриваться в структуре перспективных подходов (рис.5).
Рис.5. Предлагаемые подходы к теории информационных процессов и технологий
Особенностью таких подходов является то, что они построены на математическом переходе от системной к процессной методологии и классификации ИП и ИТ на всеобщие, особенные и единичные. Такая классификация ИП позволяет рассмотреть диапазон ИП в полной системе и тем самым обеспечить практику жизненного цикла транспортных машин в полном объёме.
Особенно это касается вопросов эксплуатации воздушных судов (ВС), обеспечения безопасности полётов, стратегии управления безопасностью полётов. Приведём пример. Особенными процессами, требующими информационной поддержки при эксплуатации ВС являются процессы контроля рабочей способности бортовых систем безопасности, а также вопросы новых бортовых систем безопасности, а также вопросы оптимизации работы лётных
экипажей в сложных условиях полёта. Такие информационные процессы несут сведения об отказах, сбоях оборудования, например, авионики, сообщения о динамике состояния экипажа.
Однако в настоящее время существующие ВС всех поколений от классических до новой генерации имеют комплекс локальных систем безопасности на борту ВС (например, система сдвига ветра, предотвращения столкновения с землёй или воздушными судами, системами индикации предельных или критических режимов и т.д.). Такие системы, обладающие локальной, видовой информацией о безопасности полёта несут огромную информационную перегрузку экипажу и порою из-за технологический сложности сами являются источником, технологической причиной авиапроисшествий. Нужен переход к бортовым системам безопасности, несущим обобщённую (всеобщую ИП) информацию о БП, которая подаётся экипажу не на комплекс локальных пультов, а на интегральный пульт бортовой безопасности.
Выводы:
1. Аналитика по теории и практике развития информационных процессов и технологий за последние 90 лет (с начала 20-х годов прошлого века) показала, что в развитии методологической базы и концептуальных предпосылок теорий - количественной теории информации и качественной теории информации существовали и существуют до сих пор, тормозящие трендовые стагнации по времени хода развития масштабов и метрики этих теорий.
2. Трендовая стагнация в развитии количественной теории информации состояла в том, что не был сделан переход от простых логарифмических мер информации (функций энтропий) к нормированным мерам типа M*log(M), где М - символ математической меры. Это задержало ход развития теорий информации и энтропии и привело в ряде научных направлений к методологическим и практическим тупикам (например, в инженерной психологии и эргономике).
3. Трендовая стагнация в развитии качественной теории информации состояла в том, что не была развита теория преобразований и особенно классификации математических преобразований, необходимой для построения мер энтропий, необходимых для практики и развития структуры анализа информационных процессов и технологий.
4. Обобщённые структуры информационных процессов рассматривались односторонне и без развития процессных подходов.
5. Все эти недостатки устраняет подход, предложенный в данной статье:
- своевременные переходы от локальных (особенных и единичных ИП) к интегральным, всеобщим ИП;
- учёт через энтропию преобразований внутренней структуры и неизвестных ранее информационных явлений;
- качественное повышение эффективности и безопасности ИП;
- разработка новых информационных технологий и т.д.
Список литературы
1. Санькова, Г.В. Информационные технологии в перевозочном процессе : учебное пособие / Г.В. Санькова, Т.А. Одуденко. - Хабаровск : Изд-во ДВГУПС, 2012. - 111 с.
2. Душин, В.К. Теоретические основы информационных процессов и систем : учебник. - 2-е изд.
- Издательско-торговая корпорация «Дашков и К», 2006. - 348 с.
3. Гуменюк, А.С. Элементы информатики и теории информации : конспект лекций / А.С. Гуменюк. - Омск : Изд-во ОмГТУ, 2006. - 76 с.
4. Хохлов Е. М., Аль-Аммори Али. Авторский процессный подход (авторский взгляд на первое десятилетие внедрения процессного подхода в глобальном масштабе 1995-2005г.г.) - Киев. 2010.176 с.
5. Колмогоров А.Н. Теория информации и теория алгоритмов. - М.: Наука, 1987. - 304 с.
6. Глушаков В.М. Основы безбумажной информатики. Изд. 2-е, испр. - М.: Наука, 1987. - 552 с.
7. Теория информации. Опознание образов. Харкевич А.А. Избранные труды в трех томах. Том III. М., «Наука», 1973, 524 с.
8. Калман Р., Фалб П., Арбиб М. Очерки по математической теории систем Пер. с англ. / Под ред. Я.З. Цыпкина. Предисл. Э. Л. Наппельбаума. Изд. 2-е, стереотипное. — М.: Едито-риал УРСС, 2004. - 400 с.
9. Винер Н. Кибернетика и общество / Перевод Е. Г. Панфилова Общая редакция и предисловие Э. Я. Кольмана, М.: Издательство иностранной литературы, 1958. - 200 с.
10. К. Шеннон Работы по теории информации и кибернетике/ К.Шеннон. - М.: Издательство иностранной литературы, 1963. - 830 с.
11. Хэмминг, Р.В. Теория кодирования и теория информации : [пер. с англ.] / Р.В. Хэмминг. -М.: Радио и связь, 1983. - 176 с.
12. Темников, Ф.Е. Теоретические основы информационной техники / Ф. Е. Темников, В.А. Афонин, В.И. Дмитриев. - 2-е изд., испр. и доп. - М. : Энергия, 1979. - 512 с.
13. Заде Л. Понятие лингвистической переменной и его применение к принятию решений / Л. Заде
- М.: Мир, 1976. - 167 с.
14. Шрейдер, Ю.А. Системы и модели / Ю.А. Шрейдер, А.А. Шаров. - М. : Радио и связь, 1982. -152 с.
15. Мазур, М. Качественная теория информации : [пер. с польск.] / М. Мазур. - М. : Мир, 1974.
- 240 с.
