CC BY
198
А.В. Маслобоев, В.А. Путилов
ФГБУН Институт информатики и математического моделирования технологических процессов КНЦРАН
Кольский филиал ПетрГУ
СРЕДСТВА ИНФОРМАЦИОННОГО МОНИТОРИНГА И МОДЕЛИРОВАНИЯ ГЛОБАЛЬНОЙ БЕЗОПАСНОСТИ В БАРЕНЦЕВОМ/ЕВРО-АРКТИЧЕСКОМ РЕГИОНЕ*
Аннотация
В работе представлены результаты исследований и разработок в области создания и использования средств информационно-аналитической поддержки управления глобальной безопасностью в Баренцевом/Евро-Арктическом регионе. Рассматриваются состояние, особенности технологической реализации, перспективы трансграничных ИТ-проектов в области информационного мониторинга и моделирования глобальной безопасности арктических регионов.
Ключевые слова:
информационная поддержка, мониторинг, моделирование, глобальная безопасность, арктический регион, агентные технологии.
A.V. Masloboev, V.A. Putilov GLOBAL SECURITY INFORMATION MONITORING AND MODELING TOOLS OF BARENTS EURO-ARCTIC REGION
Abstract
The paper represents research issues and work-out results in the field of software engineering and application for global security management information and analytical support of the Barents Euro-Arctic region. State-of-the-art, technological implementation framework features and perspectives of the transfrontier IT-projects in the field of global security information monitoring and modeling of arctic regions has been considered.
Key words:
information support, monitoring, simulation, global security, Arctic region, agent-based technologies.
1. Введение
В настоящее время Баренцев/Евро-Арктический регион (БЕАР) и Арктическая зона Российской Федерации (АЗ РФ) являются объектами сферы национальных интересов ведущих мировых держав (США, Норвегия, Канада, Дания, Китай, Южная Корея и др.). Это ослабляет позиции присутствия РФ в Арктике, владеющей значительными ее территориями, и формирует вектор угроз национальным интересам РФ в этом районе: геополитическим, социальноэкономическим, оборонным, демографическим и экологическим. Повышение интереса к Российской Арктике обусловливает высокую актуальность темы
* Работа выполнена при поддержке РФФИ (проект №12-07-00138 «Разработка когнитивных моделей и методов формирования интегрированной информационной среды поддержки управления безопасностью арктических регионов России»).
защиты интересов РФ в Арктической зоне и выводит задачу обеспечения глобальной безопасности развития арктических регионов России на передний план, позиционируя ее как самостоятельную проблему, требующую научной проработки.
Одним из приоритетных направлений государственной политики РФ в Арктике, согласно «Стратегии развития Арктической зоны РФ и обеспечения национальной безопасности на период до 2020 года» [1], является развитие сферы информационных технологий и связи. Реализация Арктической Стратегии по данному направлению предполагает создание комплексной информационно-телекоммуникационной инфраструктуры для поддержки управления рискоустойчивым развитием территорий АЗ РФ и входящих в ее состав регионов. Однако анализ мер, осуществляемых РФ по развитию сферы информационных технологий для задач управления безопасностью (социальноэкономической, промышленно-экологической, кадровой) в Российской Арктике, свидетельствует о том, что их эффективность существенно снижается, согласно исследованиям [2], в результате возникновения ряда проблем, связанных с:
• отсутствием современной информационно-телекоммуникационной инфраструктуры, позволяющей осуществлять оказание услуг связи населению и хозяйствующим субъектам на всей территории АЗ РФ;
• необходимостью интеграции, обработки и анализа большого объема разноплановой информации для различных министерств и ведомств;
• необходимостью обеспечения согласованности информационного взаимодействия субъектов регионального управления и структур безопасности в едином информационном пространстве АЗ РФ;
• ограниченным доступом к пространственно-распределенным источникам проблемно-ориентированной информации, необходимым для оперативной поддержки принятия решений по управлению комплексной безопасностью в чрезвычайных и кризисных ситуациях, ввиду организационной (ведомственной) разнородности субъектов регионального управления;
• отсутствием целостной информационно-аналитической среды для комплексного решения задач управления глобальной безопасностью арктических регионов, позволяющей повысить оперативность, достоверность и качество выдаваемой информации об обстановке в АЗ РФ.
Отечественных и зарубежных разработок, комплексно решающих перечисленные выше проблемы, в ходе исследований не выявлено. Современные системы информационной поддержки управления глобальной безопасностью региональных социально-экономических систем (РСЭС) разрабатываются, как правило, под конкретные задачи - например, связанные с метеорологией, энергетикой, морской деятельностью, кибербезопасностью или экологией, и, как правило, не предусматривают вариантов совместного использования.
Таким образом, актуальной и стратегически важной задачей является разработка новых и развитие существующих методов и средств информационноаналитической поддержки управления глобальной безопасностью развития РСЭС АЗ РФ, подверженных влиянию множества разнородных внутренних и внешних факторов. В рамках данной задачи перспективным направлением исследований является создание когнитивных технологий про-активных
виртуальных систем, обеспечивающих основу для формирования и конфигурирования расширяемой многофункциональной информационной инфраструктуры безопасности арктических регионов, наделенной потенциалом к саморазвитию и самоорганизации. Информационно-аналитическая среда поддержки управления глобальной безопасностью арктических регионов, согласно [3], представляет собой комплекс проблемно-ориентированных, взаимоувязанных и взаимодействующих информационных и аналитических ресурсов и систем, а также технологическую и организационную инфраструктуру их создания и использования.
В статье рассматриваются существующие технологические решения и специализированные разработки в области информационного обеспечения управления различными аспектами глобальной (далее - региональной) безопасности в БЕАР и АЗ РФ. Представлены результаты исследований в области создания и использования средств информационно-аналитической поддержки управления региональным развитием в АЗ РФ, реализуемых в виде мультипредметных веб-ориентированных информационных систем [4], основанных на знаниях, а также про-активных виртуальных систем [5] на базе когнитивных информационных технологий. В работе обсуждается состояние, особенности технологической реализации и перспективы трансграничных ИТ-проектов в области информационного мониторинга и анализа глобальной безопасности арктических регионов.
2. Постановка задачи
Анализ достижений отечественных и зарубежных научных школ на треке исследования проблем глобальной безопасности и устойчивого развития показывает, что в них недооценивается стремительно растущий потенциал информационно-коммуникационных технологий, суперкомпьютеров и интеллектуальных информационно-аналитических систем нового поколения [6], включая обучаемые нейронные сети и когнитивные информационные технологии. В связи с этим, информационно-аналитическая поддержка управления глобальной безопасностью развития РСЭС остается открытой научной проблемой.
Современный этап развития компьютерных наук обозначил новое перспективное направление в области создания технологий построения интеллектуальных систем поддержки принятия решений - когнитивные информационные технологии [7]. Когнитивные технологии обеспечивают возможность формализации знаний об исследуемых объектах и процессах информатизации, анализ их структурной динамики и функциональной организации на основе имитации поведения, а также возможность виртуализации контуров управления данными объектами и процессами. Методология когнитивного моделирования ориентирована на анализ и поддержку принятия решений в сложных ситуациях для систем, характеризующихся многоаспектностью происходящих в них процессов и их взаимосвязанностью, динамичностью и высокой степенью неопределенности, отсутствием достаточной количественной информации о динамике протекающих в них процессов, что вынуждает переходить к качественному анализу таких систем. В силу указанных особенностей социально-
экономические системы относятся к классу слабоструктурированных систем. При этом модели формируются на основе формализации субъективных представлений (знаний) экспертов о системе и/или ситуации в виде концептуальных моделей, являющихся базой для создания полимодельных комплексов, входящих в состав средств поддержки принятия решений по управлению сложными динамическими системами и процессами. Это обуславливает целесообразность применения когнитивного подхода и реализующих его технологий, в частности, технологии мультиагентных систем [5], для создания средств информационно-аналитической поддержки и автоматизации процессов управления глобальной безопасностью РСЭС.
Обеспечение приемлемого уровня безопасности функционирования и развития РСЭС и их компонентов требует согласованного по времени, ресурсам и специфики ситуации информационного взаимодействия проблемноориентированных организационных структур, профиль деятельности которых связан с решением задач управления различными составляющими глобальной безопасности региона. Получение адекватного возникающим задачам управления региональной безопасностью эффекта в данном направлении представляется возможным на основе:
- формирования целостной многофункциональной информационно -аналитической среды поддержки управления глобальной безопасностью арктических регионов;
- виртуализации процессов управления региональной безопасностью средствами когнитивных мультиагентных технологий для ситуационного моделирования и координации деятельности субъектов безопасности;
- согласования контуров управления различными составляющими глобальной безопасности РСЭС на основе компьютерного моделирования для формирования допустимых траекторий безопасного развития региона и комплексной оценки угроз безопасности функционирования региональных подсистем и их компонентов;
- реализации сетецентрического подхода [8] к формированию распределенной среды виртуальных когнитивных центров управления региональной безопасностью в чрезвычайных и кризисных ситуациях, обеспечивающей единый регламент взаимодействия и децентрализацию функций управления и принятия решений;
- научно-методической и программно-алгоритмической базы для создания проблемно-ориентированных мультиагентных систем информационноаналитической поддержки задач управления региональной безопасностью.
3. Средства информационно-аналитической поддержки управления глобальной безопасностью РСЭС
В настоящее время создано большое количество ресурсов и технологий, обеспечивающих информационно-аналитическую поддержку ряда задач в области управления глобальной безопасностью. Большинство из них реализовано в виде информационно-аналитических систем мониторинга социально-экономического развития и поддержки принятия решений в кризисных ситуациях, а также веб-ресурсов, обеспечивающих субъектам
управления доступ к информационно-справочным ресурсам и нормативным документам на основе соответствующих информационных технологий.
Перечисленные типы систем являются разнородными по своей технологической платформе, функциональному назначению и компонентному составу. Большинство из них имеют централизованную архитектуру. Указанные особенности обуславливают их "слабую" интегрируемость и невозможность совместного использования для комплексного решения задач управления региональной безопасностью в единой информационной среде, ориентированной, главным образом, на обеспечение согласованного информационного взаимодействия субъектов управления и структур безопасности в независимости от их организационной разнородности и территориальной распределенности.
3.1. Мониторинговые информационно-аналитические системы поддержки принятия решений в кризисных ситуациях
Анализ показывает, что оптимальными инструментами проблемного мониторинга состояния показателей социально-экономического развития и кризисного реагирования являются ситуационно-кризисные и когнитивные центры [7]. Информационно-аналитическая поддержка реализации Арктической Стратегии [1] осуществляется при координирующей роли Совета Безопасности РФ за счет привлечения информационных ресурсов заинтересованных органов государственной власти и государственных научных учреждений с использованием системы распределенных ситуационных центров [6]. На рис. 1 представлена обобщенная структура и состав сети ситуационно-кризисных центров управления глобальной безопасностью РСЭС.
Рис. 1. Структура и состав сети ситуационно-кризисных центров управления глобальной безопасностью РСЭС
Вместе с тем, технология организации функционирования и информационного взаимодействия сети, действующих ситуационно-кризисных центров (СКЦ) имеет ряд слабых сторон, среди которых можно отметить следующие:
• отсутствие четкого определения СКЦ в системе государственного управления, его функциональной структуры, методического и информационного обеспечения;
• поддержка принятия решений на основе ретроспективной информации и архивных отчетных материалов;
• централизованная архитектура используемых информационных систем;
• функционально-ориентированная организация управления, наличие жестких вертикальных связей и, как следствие, отсутствие возможности децентрализованной поддержки принятия решений по управлению безопасностью в кризисных ситуациях;
• технологическая и организационная (ведомственная) разнородность функциональных и информационных компонентов СКЦ;
• проблемный мониторинг состояния исследуемой системы в режиме, частично приближенном к реальному времени, что снижает оперативность поддержки принятия решений, например, в случае возникновения чрезвычайных ситуаций;
• необходимость автоматизированного выбора и реализации методов и средств анализа и обработки данных в условиях известных источников первичной информации для информационной поддержки принятия решений в кризисных ситуациях;
• отсутствие единого регламента информационного взаимодействия и обмена данными в силу организационной разнородности источников оперативной информации;
• необходимость ориентации СКЦ на различные категории пользователей (реализация концепции «user as expert» [9]).
СКЦ и интегрируемые в их составе ведомственные информационные системы оснащены современными программно-аппаратными комплексами и средствами доступа к проблемно-ориентированным базам и картотекам данных. Определенный интерес в приложении к задачам управления глобальной безопасностью арктических регионов представляют специализированные программные решения для ситуационных центров. Эти решения получены в рамках реализации совместных проектов Российской академии народного хозяйства и государственной службы при Президенте РФ, Национального института исследований глобальной безопасности и Научно-исследовательского центра информатики при МИД России. Данные разработки направлены на создание мониторинговых информационно-аналитических систем (ИАС), ориентированных на:
- информационную поддержку принятия решений по анализу международных конфликтов. В этом направлении разработаны: программный
комплекс «Дипломат», ИАС «Истра-2006», ИАС «Ангара», ИАС «Прогноз МК» которые могут использоваться как автономно в качестве мониторинговых ИАС, так и в качестве программной базы для ряда прикладных информационных технологий (анализа международных конфликтов, анализа кризисных ситуаций, анализа террористически актов и т.д.).
- информационную поддержку принятия решений в СКЦ. В этом направлении разработана Экспертная система поддержки принятия решений в кризисных ситуациях (ЭС ПРКС), используемая в интересах сбора информации об обстановке совестно с мониторинговой ИАС «Ангара». ЭС ПРКС используется в Ситуационно-кризисном центре МИД России и в Международном ситуационном центре анализа агрессивных воздействий на окружающую среду.
Подробное описание перечисленных программных решений пред-
ставлено в работе [6].
В составе СКЦ также широко используются специальные
геоинформационные системы и системы пространственного позиционирования для проблемного мониторинга состояния различных пространственно-
распределенных объектов безопасности и связанных с их функционированием событий и кризисных ситуаций. Однако, практика показывает, что применимость данного класса систем из-за сложности их эксплуатации не всегда оправдана.
Развитием технологии построения и организации работы СКЦ является концепция создания и использования когнитивных центров [7], как информационных систем для прогнозирования и стратегического планирования
развития РСЭС, предложенная в Институте прикладной математики им. М.В. Келдыша РАН. Прототип системы проектирования будущего на основе использования когнитивных центров реализован на специализированном сайте Центра компьютерного моделирования и экспертного анализа http://www.razvitie-plan.ru Института прикладной математики им. М.В. Келдыша РАН. Когнитивный центр обеспечивает поддержку управления развитием сложных децентрализованных систем, таких как регион, территория, отрасль, предприятие. Основу когнитивного центра составляет метод вычислительного эксперимента, который подразумевает использование современных информационных технологий и прикладной математики для моделирования поведения сложных динамических систем различной природы, к которым относятся и социально-экономические системы.
Другим подходом, обеспечивающим существенный эффект при решении задач синтеза траекторий рискоустойчивого развития РСЭС с учетом необходимости интеграции, обработки и анализа большого объема разноплановой информации, является формирование сети виртуальных когнитивных центров (ВКЦ) управления безопасностью РСЭС в чрезвычайных и кризисных ситуациях. Основными задачами ВКЦ являются моделирование и стратегическое прогнозирование, планирование, построение моделей согласованного взаимодействия субъектов управления для решения конкретных управленческих задач в различных областях, в том числе и в сфере информационной поддержки управления безопасностью развития регионов, как сложных социальноэкономических систем.
Технологической основой формирования ВКЦ являются мультиагентные технологии, обеспечивающие возможность информационно-аналитической поддержки принятия управленческих решений и повышения уровня координации субъектов регионального управления на базе виртуализации процессов взаимодействия между ними. В таком ключе ВКЦ можно позиционировать как некоторое облачное решение, что делает его доступным не
только субъектам управления различного уровня и экспертам, но и всем заинтересованным государственным и коммерческим организациям. Так, например, ВКЦ может быть реализовано в виде публичного облака, построенного в архитектуре SaaS (Software as a service) или PaaS (Platform as a service). Облачные и веб-сервисы ВКЦ позволят субъектам регионального управления использовать современные когнитивные информационные техно-логии и инструменты моделирования для выработки согласованных стратегий, и принятия управленческих решений в кризисных ситуациях в условиях неопределенности и риска. Схема работы ВКЦ как облачного сервиса изображена на рис. 2.
Рис. 2. Схема работы ВКЦ на базе облачных технологий
Основной инструментарий ВКЦ включает средства оперативного, разностороннего анализа текущих бизнес- и социально-экономических процессов, а также средства оперативного прогнозирования и стратегического планирования социально-экономического развития для задач информационной поддержки управления региональными системами в слабоструктурированных кризисных ситуациях. Кроме того, в состав основного инструментария ВКЦ входят технологии поддержки коллективной работы удалённых специалистов-экспертов в режиме реального времени (онлайн) при оказании информационных услуг субъектам регионального управления, бизнес-структурам различных отраслей и сфер деятельности, связанных с предоставлением средств оперативной аналитической обработки текущей ситуации или процессов, средств прогнозирования, проблемно-ориентированного поиска информации для поддержки принятия оптимальных управленческих решений по преодолению кризисных и чрезвычайных ситуаций.
ВКЦ - следующий этап на пути создания компьютерных тренажеров (тренажерно-моделирующих комплексов) для региональных и муниципальных чиновников, менеджеров, системных аналитиков, военных, предназначенных для интеллектуальной поддержки принятия решений по управлению региональными социально-экономическими системами в слабоструктурированных ситуациях.
В условиях беспрецедентной информационной глобализации информационно-коммуникационные технологии и кибербезопасность становятся важнейшими факторами обеспечения стратегических интересов страны на международной арене. Отсюда - тесная взаимосвязь информационной и составляющих глобальной безопасности не только России и арктических регионов, но и всех стран. Данный фактор значительно актуализирует проблематику обеспечения информационной безопасности для национальных интересов в контексте глобальной безопасности [10]. Аналитический обзор технологических решений и разработок поддержки задач управления кибербезопасностью для защиты национальных интересов представлен в работах [10-12].
3.2. ИТ-проекты в области информационного обеспечения глобальной безопасности в БЕАР и АЗ РФ
В настоящее время в Баренцевом/Евро-арктическом регионе (БЕАР) наблюдается интенсификация научно-исследовательских и опытно-конструкторских работ по созданию многофункциональных веб-ориентированных виртуальных информационных систем комплексного освещения и мониторинга обстановки в Арктике. В реализации такого класса систем принимают участие как представители зарубежных арктических государств (Норвегии, Дании, Финляндии), так и российские разработчики и ученые в лице институтов РАН, подведомственных учреждений МинОбороны РФ, заинтересованных коммерческих структур. Наибольшее внимание среди реализуемых в БЕАР ИТ-проек-тов, направленных на информационное сопровождение процессов развития и освоения арктических территорий, заслуживают следующие:
• Открытый информационный портал BarentsWatch -http://www,barentswatch.com (разработчик Kongsberg Spacetec. AS, Норвегия);
• Система освещения обстановки в Арктике (разработчик ОАО «Концерн РТИ Системы», Россия) [13];
• Единая государственная система информации об обстановке в Мировом океане (ЕСИМО) - http://www.esimo.ru (разработчик ВНИИГМИ-НЦД Росгидромета, Россия);
• Единая национальная диспетчерская служба Арктики (ЕНДС Арктика)
- www.endsnw.ru (разработчик Северный Арктический федеральный университет им. М.В. Ломоносова, Россия)
• Мультипредметный Арктический портал Яи-Лгс^с - http://www.ru-arctic.net (разработчик ФГБУН Институт информатики и математического моделирования технологических процессов КНЦ РАН, Россия);
• BarentsNet - социальная сеть профессиональных коммуникаций в области развития Севера и Арктики, объединяющая заинтересованные бизнес-сообщества, государственные структуры и экспертов из различных предметных
областей и обеспечивающая повышение эффективности их информационного взаимодействия в рамках задач управления процессами освоения арктических территорий (совместный инициативный проект НИИГлоб, ИИММ КНЦ РАН и САФУ) [14].
Далее будут кратко рассмотрены особенности данных ИТ-проектов.
Система BarentsWatch предназначена для обработки, анализа и мониторинга текущей информации и исходных архивных данных по областям: климат/окружающая среда, морские ресурсы, морская деятельность, нефтегазовая отрасль, морское право/регулирование, получаемая на основе мониторинга судоходства, рыбного промысла, уровней загрязнения и метеорологических условий в режиме реального времени в целях повышения эффективности рационального использования и воспроизводства природных ресурсов на акватории Баренцева моря, а также управления экологической и эксплуатационной безопасностью прибрежных районов и морских арктических территорий.
«Система освещения обстановки в Арктике» ориентирована на комплексный проблемный мониторинг и анализ информации о состоянии развития арктических территорий в четырех основных измерениях. Она представляет собой совокупность средств, поддерживающих непрерывный и согласованный по задачам, целям, месту и времени процесс сбора, обработки, накопления и распределения информации о морской (надводной и подводной), воздушной и радиоэлектронной обстановке в контролируемых районах, а также об обстановке в космическом пространстве.
Единая государственная система информации об обстановке в Мировом океане (ЕСИМО) представляет собой национальную информационную систему, предназначенную для обеспечения морской деятельности в РФ комплексной информацией об обстановке в Мировом океане, предоставляемой ведомственными информационными системами федеральных и региональных органов исполнительной власти и институтов РАН. В разрезе задач мониторинга морской деятельности и обеспечения экологической безопасности в Баренцевом Евро-арктическом регионе ЕСИМО реализует следующие основные функции:
1) информационное и технологическое взаимодействие ведомственных информационных систем;
2) формирование и интеграция проблемно-ориентированных информационных ресурсов;
3) обеспечение доступа к информации для исследования, освоения и использования акваторий Баренцева и Норвежского морей;
4) обмен с международными информационными системами.
Единая национальная диспетчерская служба Арктики (ЕНДС Арктики) создана в г. Архангельске на базе Центра космического мониторинга при Северном Арктическом федеральном университете им. М.В. Ломоносова. ЕНДС Арктики ориентирована на непрерывный мониторинг ситуации в Арктике в онлайн-режиме, а также на решение задач, связанных с оперативным получением данных дистанционного зондирования Земли, обеспечивающих мониторинг природных ресурсов, отраслей экономики, экологических проблем и чрезвычайных ситуаций на территории АЗ РФ.
Функциональная организация ЕНДС Арктики основана на использовании специализированных систем мониторинга подвижных и стационарных объектов на базе спутниковых технологий ГЛОНАСС и сервисов веб-ориентированных геоинформационных систем. Инфраструктура ЕНДС Арктики включает телематическую платформу, которая оперирует навигационной информацией поступающей с мобильных навигационных терминалов.
Арктический портал Яи-Агсйс представляет собой мультипредметный веб-ресурс и предназначен для обеспечения информационных потребностей различных категорий пользователей в области социально-экономической обстановки и возможных вариантов социально-экономического развития арктических территорий РФ. Система ЯИ-Агсйс нацелена на оперирование согласованной текущей, ретроспективной и прогнозной информацией о социально-экономической системе территорий (структура экономики, демография, кадровый потенциал и др.) и природной среде (экологическая обстановка, природные ресурсы и т.д.) Российской Арктики.
В технологическую основу портала Яи-Агсйс заложены существующие и разрабатываемые информационные технологии распределенной обработки и анализа данных, методы интеллектуальной поддержки принятия решений, проблемно-ориентированные модели и инструменты моделирования, образующие вкупе комплекс средств информационно-аналитической поддержки управления глобальной безопасностью развития арктических регионов. Система Яи-Агсйс расширяет функциональные возможности рассмотренных выше аналогов и учитывает пятое измерение при реализации проблемного мониторинга обстановки в Российской Арктике - социально-экономическую составляющую, стратегически значимую с точки зрения обеспечения рискоустойчивого развития арктических регионов. Система Яи-Агсйс может существенно дополнить возможности «Системы освещения обстановки в Арктике», что позволит получить качественно новые решения в области создания комплексной системы управления комплексной безопасностью арктических территорий во всех пяти измерениях. Функциональная структура и компоненты системы Яи-Агсйс представлены на рис. 3.
Рис. 3. Функциональная структура и компоненты системы RU-Arctic.net
Сравнительная характеристика двух наиболее ярких систем-аналогов ЯИ-Агсйс и BarentsWatch представлена в табл. 1 и 2.
Таблица 1
Сравнительная характеристика систем ЯИ-Агсйс и BarentsWatch (целевая ориентация)
Система Характеристика"'^ Открытый информационный портал BarentsWatch Мультипредметный веб-ресурс RU-Arctic
Цель проекта (системы) Установить национальную систему мониторинга, способную повысить уровень безопасности, качество и эффективность в отношении окружающей среды, безопасности и природопользования Поддержка рискоустойчивого функционирования систем жизнеобеспечения и экономической деятельности в арктических регионах в целях обеспечения региональной безопасности
Назначение Освещение экологической обстановки в Арктике Освещение социальноэкономической и экологической обстановки в арктических регионах
Цели создания Открытая часть -гражданские / Закрытая часть - военные Открытая часть -гражданские / Закрытая часть - доступ к проблемноориентированной информации, средствам ее обработки и анализа на коммерческой основе
Целевая аудитория пользователей Эксперты в области защиты окружающей среды, морской навигации, метеорологии, нефтегазовой отрасли, освоения океанических ресурсов и т.п. Органы исполнительной власти различного уровня, системные аналитики, заинтересованные предприятия и коммерческие структуры, гражданские лица, пограничники, СКЦ управления безопасностью и т.д.
Таблица 2
Сравнительная характеристика систем Яи-Агсйс и BarentsWatch (функциональный аспект)
Система Функциональные возможности BarentsWatch RU-Arctic.net
Структурированное хранение информации, обеспечение ее целостности и актуальности + +
Разграничение прав пользователей на доступ к информации и оперирование ею + +
Предоставление специализированных интерфейсов для различных категорий пользователей и решаемых задач +
Предоставление средств оперативной аналитической обработки информации и прогнозирования с использованием средств компьютерного моделирования +
Визуализация информации с территориальной привязкой на основе интерактивных электронных карт + +
Интеграция разнородных информационных ресурсов о состоянии арктических территорий + +
Обработка спутниковых данных в реальном времени + -
Проблемно-ориентированный поиск и семантический анализ информации - +
Построение единой электронной социальной сети BarentsNet с целью создания виртуальной интеграционной площадки по сотрудничеству в сфере управления развитием арктических территорий является как одним из главных пунктов новой Киркинесской декларации, так и важным этапом на пути создания единого информационного пространства Арктической зоны РФ при реализации «Стратегии развития Арктической зоны РФ и обеспечения национальной безопасности на период до 2020 года».
Система BarentsNet является надстройкой над существующей системой RU-Arctic и будет на начальном этапе разработки обеспечивать базовый набор функций по предоставлению доступа к различным источникам проблемноориентированной информации и веб-сервисам, заложенный в известные системы-аналоги, реализующие функционал социальных сетей в Интернет, такие как Facebook, MySpace, Google+ или ВКонтакте. К базовым функциям в данном случае относятся:
• возможность создания индивидуальных профилей;
• возможность взаимодействия пользователей посредством внутренней почты, комментариев и т.п., а также обмена инфоресурсами;
• возможность создания тематических виртуальных сообществ - групп пользователей по интересам (открытого или закрытого типа);
• разграничение прав пользователей на доступ к информации и оперирование ею;
• проблемно-ориентированный информационный поиск (люди, группы, идеи, контакты, профили, проекты и т.д.).
Вместе с тем, планируется реализация специфических функций. Речь идет об использовании средств аналитической обработки данных на базе компьютерного моделирования, средств интеграции разнородных информационных ресурсов, а также систем распределенного семантического поиска информации. Перспективным аналогом BarentsNet без учета арктической специфики является современная виртуальная сеть профессиональных контактов LinkedIn (http://www.linkedin.com), имеющая сервисно-ориентированную архитектуру и созданная на базе передовых веб-технологий с поддержкой облачных и веб-сервисов.
В основе системы BarentsNet планируется также реализация модели B2G (business-to-govemment), способствующей развитию частного государственного партнерства на территории АЗ РФ и входящих в ее состав регионов посредством современных инфокоммуникационных технологий, что позволит в перспективе достичь качественно нового уровня развития региональной экономики и инновационного сотрудничества в БЕАР. Девиз проекта по созданию системы BarentsNet - реализация концепции «от контактов к контрактам».
4. Мультиагентная информационно-аналитическая среда поддержки управления региональной безопасностью «Безопасный Виртуальный Регион»
Для информационной поддержки принятия решений и повышения уровня координации субъектов региональной безопасности разработан прототип виртуальной сетецентрической мультиагентной информационно-аналитической среды поддержки управления глобальной безопасностью арктических регионов «Безопасный Виртуальный Регион» (МИАС БВР) [3] с унифицированной точкой доступа на основе веб-технологий.
Специфическими особенностями МИАС БВР являются: мультиагентная реализация, сетецентрическая организация, децентрализация функций управления, наличие средств интеграции разнородных информационных и исполнительных ресурсов, синергетические и когнитивные свойства (самоорганизация компонентов на основе коалиционных взаимодействий когнитивных агентов и адаптация к динамике внешней среды).
МИАС БВР, основанная на разработанных в ходе исследований проблемно-ориентированных когнитивных моделях и информационных технологиях, представлена следующими практическими разработками (рис. 4):
1) Распределенная агентная платформа [15], представляющая собой совокупность функциональных модулей, обеспечивающих создание и использование полимодельных комплексов поддержки управления безопасностью, а также компонентов среды исполнения и поддержки функционирования когнитивных программных агентов в распределенной информационной среде. В рамках агентной платформы реализуется информационная
технология дистанционного формирования моделей и управления процессом имитационного моделирования, обеспечивающая синтез имитационных моделей сложных систем на базе системно-динамических моделей их типовых составляющих - модельных шаблонов. Это позволяет расширять состав полимо-дельных комплексов для их последующего использования в процессе реализации аналитических, прогностических и когнитивных (познавательных) функций агентов системы. Архитектура агентной платформы также включает функциональные модули, реализующие внутреннюю логику функционирования агентов, протоколы межагентных коммуникаций, а также процедуры формирования коалиций агентов и модели управления их совместной деятельностью, алгоритмы миграции агентов, средства интеграции разнородных информационных ресурсов.
2) Сетецентрическая мультиагентная система информационно-аналитической поддержки управления региональной безопасностью, представляющая собой множество взаимосвязанных активных программных компонентов, реализующих функции разнотипных агентов субъектов безопасности в виртуальной среде, общесистемных сервисов (сервис онтологий, сервис центров сертификации агентов и др.), а также специализированных системных служб, обеспечивающих интеграцию в систему разнородных информационных ресурсов. Агенты технически реализованы в виде локальных программ (.exe) и вебсервисов. В качестве технологии реализации распределенной мульти-агентной среды использована технология CORBA. Базовые шаблоны программных агентов системы разработаны с помощью языка Java на базе платформа JADE (Java Agent Development Environment).
Рис. 4. Функциональные компоненты МИАС БВР
3) Арктический Интернет-портала RU-Arctic, представляющий собой мультипредметный веб-ресурс и обеспечивающий унифицированную точку доступа к ресурсам МИАС БВР на основе веб-технологий. Мультипредметная сущность портала обеспечивает возможность его использования различными категориями пользователей вне зависимости от профиля их деятельности и основывается на технологиях Semantic Web. Для этого в качестве моделей представления знаний в рамках системы используются онтологии различных предметных областей и ассоциированных с ними разнородных информационных ресурсов, а также средства их интеграции [16].
Для работы с картографическими источниками данных и визуализации пространственной информации с территориальной привязкой в рамках портала использован веб-ориентированный картографический сервер с открытым исходным кодом - GeoServer, предоставляющий доступ к открытым гео-информационным веб-сервисам [17].
4) Комплекс проблемно-ориентированных имитационных моделей, образующих полимодельные комплексы, используемые агентами системы в качестве аналитических ресурсов в составе своего имитационного аппарата для реализации прогностических функций и пополнения знаний о среде функционирования (когнитивная функция агентов). На их основе разработана интегрированная системно-динамическая модель глобальной безопасности развития РСЭС (на примере Мурманской области). Модель представляет собой комплекс композитных системно-динамических и агентных моделей промышленного потенциала региона, кадровой безопасности, инновационного потенциала региональной экономики и экологической системы. Для разработки системно-динамических и агентных моделей использовались инструментальные среды моделирования PowerSim и Anylogic. Созданные модели позволяют путем многократной имитации оценивать экономический и связанный с ним экологический риски различных сценариев развития региона.
5) Онтология региональной безопасности, построенная на основе разработанной формальной концептуальной модели интегрированной информационной среды поддержки управления глобальной безопасностью региона [18] и используемая в качестве базы знаний агентов системы. Созданная онтология реализована в терминах языка онтологического моделирования OWL.
В совокупности, данные практические разработки обеспечивают построение расширяемой многофункциональной виртуальной сетецентрической среды, образующей целостную информационно-аналитическую инфраструктуру безопасности региона на базе существующих и вновь создаваемых проблемноориентированных информационных ресурсов, а также средств автоматизированной обработки содержащихся в них данных.
Основное назначение МИАС БВР - удовлетворение информационных потребностей и обеспечение согласованного информационного взаимодействия субъектов и организационных структур безопасности посредством оперативного и своевременного предоставления соответствующих информационных ресурсов (данных) и сервисов для решения задач управления региональной безопасностью. Средством коммуникации субъектов безопасности с МИАС БВР и друг с другом являются их онлайновые автоматизированные рабочие места и их виртуальные представители в МИАС БВР - когнитивные программные агенты соответственно, функциональная структура и компонентный состав которых
непосредственно и взаимно влияют на архитектуру и функционирование МИАС БВР. Доступ к ресурсам МИАС БВР и виртуальное сотрудничество субъектов безопасности в единой информационной среде осуществляется через унифицированную точку доступа, реализованную в виде мультипредметного Арктического Интернет-портала RU-Arctic, в рамках которого представляется возможным связать действующие системы ситуационно-кризисных и виртуальных когнитивных центров управления безопасностью в Арктической зоне РФ. Также интегрировать в единое целое разнообразные информационные и аналитические ресурсы, необходимые для решения задач информационной поддержки управления развитием АЗ РФ.
Созданные в результате исследований и разработок средства информационно-аналитической поддержки смогут найти практическое применение в различных задачах управления региональной безопасностью в АЗ РФ. К основным областям их использования в БЕАР относятся поддержка принятия решений в сфере управления социально-экономической и промышленноэкологической безопасностью, а также информационное сопровождение функционирования региональных СКЦ мониторинга и прогнозирования социально -экономического развития.
6. Заключение
В ходе исследований проанализированы существующие отечественные и зарубежные разработки в области информационного обеспечения управления различными аспектами глобальной безопасности в БЕАР и АЗ РФ. Рассмотрены состояние, особенности технологической реализации и перспективы трансграничных ИТ-проектов в области информационного мониторинга и анализа глобальной безопасности арктических регионов. Вместе с тем, представлены результаты исследований в области создания и использования средств информационно-аналитической поддержки управления глобальной безопасностью арктических регионов, реализованных в виде мультипредметных веб-ориентированных информационных систем и про-активных виртуальных систем на базе когнитивных информационных технологий.
Проблемными полями, оказывающими «тормозящий» эффект на пути внедрения предлагаемых разработок в практическую деятельность субъектов региональной безопасности и во многом затрудняющими их использование, являются:
1) Несовершенность нормативно-правовой базы.
2) Сложность позиционирования виртуальных центров управления безопасностью в кризисных ситуациях в структуре государственного управления, как на региональном, так и федеральном уровнях.
3) Координация взаимодействия и согласование целей/сферы интересов разнородных субъектов безопасности, имеющих различную ведомственную подчиненность.
4) Организационная и административная разнородность субъектов безопасности.
5) Интеграция разнородных информационных ресурсов (технологическая, семантическая, организационная разнородность данных).
6) Отсутствие единого регламента информационного взаимодействия и обмена данными между ведомственными информационными системами различного назначения и ограничение доступа к проблемно-ориентированной информации, принадлежащей разным ведомствам или субъектам и зачастую необходимой для оперативной аналитической обработки и поддержки принятия решений в кризисных ситуациях.
Очевидно, что многие из этих проблем в масштабе всей Российской Арктики нельзя решать без совместного участия профильных институтов РАН, региональных и федеральных органов государственной власти, ведущих вузов, а также заинтересованных представителей среднего и крупного бизнеса.
Реализация Арктической Стратегии [1] и ее научное обеспечение требуют постоянного внимания на всех уровнях государственного управления и организации науки. Важно сохранять и приумножать опыт циркумполярных исследований - такое же важное национальное достояние, как пространства и ресурсы Российской Арктики.
Литература
1. Стратегии развития Арктической зоны Российской Федерации и обеспечения национальной безопасности на период до 2020 года.
- Режим доступа: http://government.ru/news/432
2. Олейник, А.Г. Проблемы и задачи формирования единого информационного пространства Арктической зоны РФ / А.Г. Олейник, А.М. Федоров // Труды Кольского научного центра РАН. Информационные технологии. - 2/2011(5).
- С.19-28.
3. Маслобоев, А.В. Мультиагентная информационно-аналитическая среда поддержки управления региональной безопасностью "Безопасный Виртуальный Регион" / А.В. Маслобоев // Научно-технический вестник информационных технологий, механики и оптики, 2013.- №4(86).- С.128-138.
4. Современные методы создания мультипредметных веб-ресурсов на базе визуализации и обработки формализованной семантики / В.В. Диковицкий и др. // Вестник Кольского научного центра РАН.- 3/2011(6).- С.72-62.
5. Путилов, В.А. Мультиагентный подход к виртуализации проблемно-ориентированной деятельности субъектов управления региональной безопасностью в Арктике / В.А. Путилов, А.В. Маслобоев // Труды Кольского научного центра РАН. Информационные технологии. - 4/2012(11). - Вып. 3.- С.10-23.
6. Глобальная безопасность: инновационные методы анализа конфликтов / А.И. Смирнов и др.- М.: Общество "Знание" России, 2011.- 272 с.
7. Когнитивные центры как информационные системы для стратегического прогнозирования / И.В. Десятов и др. // Информационные технологии и вычислительные системы, 2011. - №1.- С.65-81.
8. Душкин, Д.Н. Сетецентрические технологии: эволюция, текущее положение и области дальнейших исследований / Д.Н. Душкин, М.П. Фархадов // Автоматизация и современные технологии, 2012. - №1. - С.21-29.
9. Шишаев, М.Г. Использование концепции «User as an expert» в разработке мультипредметных веб-ресурсов, основанных на онтологиях / М.Г. Шишаев, П.А. Ломов, В.В. Диковицкий // Прикладные проблемы управления макросистемами: Мат. IX Всероссийской школы-семинара, г. Апатиты, 26-30 марта
2012 г.- Апатиты: КНЦ РАН, 2012.- С.82-84.
10. Смирнов, А.И. Глобальная безопасность и «мягкая сила 2.0»: вызовы и возможности для России / А.И. Смирнов, И.Н. Кохтюлина.- М.: ВНИИ-геосистем, 2012. - 252 с.
11. Юсупов, Р.М. Наука и национальная безопасность. 2-е Изд. / Р.М. Юсупов.
- СПб.: Наука, 2011. -369 с.
12. Котенко, И.В. Научный анализ и поддержка политик безопасности в киберпространстве: обзор перспективных направлений исследований по результатам международного семинара SA&PS4CS 2012 / И.В. Котенко, И.Б. Саенко // Труды СПИИРАН, 2013. - Вып. 1(24).- С.66-87.
13. РТИ возглавил разработку Системы освещения обстановки в Арктике // Корпоративная газета ОАО «РТИ».- 2012.- №2(22).- С.6.
14. Маслобоев, А.В. BarentsNet - виртуальная интеграционная площадка для информационной поддержки управления развитием арктических территорий / А.В. Маслобоев // Развитие Севера и Арктики: проблемы и перспективы: мат. докл. Всерос. научно-практич. конф., г. Апатиты 6-8 ноября
2013 г. - Апатиты: Изд-во КНЦ РАН, 2013.- С.175-177.
15. Маслобоев, А.В. Проблемно-ориентированная агентная платформа для создания полимодельных комплексов поддержки управления безопасностью региона / А.В. Маслобоев, А.В. Горохов // Научно-технический вестник информационных технологий, механики и оптики, 2012.- №2(78). - С.60-65.
16. Ломов, П.А. Интеграция онтологий с использованием тезауруса для осуществления семантического поиска / П.А. Ломов, М.Г. Шишаев // Информационные технологии и вычислительные системы, 2009. - №3.
- С.49-59.
17. Ехлаков, Ю.П. Принципы построения веб-ориентированной ГИС промышленного предприятия / Ю.П. Ехлаков, О.И. Жуковский, Н.Б. Рыбалов // Известия Томского политехнического университета, 2006. - Т.309. - №7.
- С.146-152.
18. Маслобоев, А.В. Концептуальная модель интегрированной информационной среды поддержки управления безопасностью развития региона / А.В. Маслобоев, В.А. Путилов // Вестник МГТУ: труды Мурманского государственного технического университета, 2011. -Т.14.- №4.- С.842-853.
Сведения об авторах
Маслобоев Андрей Владимирович - к.т.н., старший научный сотрудник,
е-mail: masloboev@iimm.kolasc.net.ru
Andrey V. Masloboev - Ph.D. (Tech. Sci.), Senior research
Путилов Владимир Александрович - д.т.н., профессор, директор, е-mail: putilov@iimm.kolasc.net.ru
Vladimir A. Putilov - Dr. of Sci (Tech), Professor, Director
