IoT

Исследование и разработка проблем интероперабельности и самоорганизации в задаче интеллектуального окружения

Руководитель проекта - Рейнгольд Л.А. 

Проект осуществляется при поддержке гранта РФФИ 16-07-00860.

В исследовании рассмотрены концептуальные подходы к изучению быстро меняющейся ИТ-инфраструктуры современного общества.

Детализировано понятие метафоры применительно к сфере ИТ. Метафора рассматривается как выражение в форме некоторого образного понятия комплексного, междисциплинарного взгляда на явление в сфере информационных технологий.

Метафора – средство достижения консенсуса между всеми заинтересованными в использовании данного явления сторонами, показанными на рис. 1. 



Удачные, принятые обществом метафоры усваиваются всеми заинтересованными сторонами и становятся драйверами развития ИТ и инфраструктуры общества в целом.

Подходящие метафоры помогают человеку применять компьютерные устройства и технологии для удовлетворения своих потребностей. Они делают более наглядными происходящие в пространственной и информационной среде изменения.

Примеры актуальных ИТ-метафор: Интернет вещей, облачные вычисления, Индустрия 4.0 и др.

Метафоры – один  из универсальных инструментов интеграции общества — целостное и «понятное для всех» отображение явлений, некий «центр кристаллизации», вокруг которого формируется единая система смыслов общества, касающаяся соответствующего направления технологического развития.

В таблице 1 приведена сводная информация о рассмотренных выше ИТ-метафорах.

Таблица 1. Основное содержание и применение актуальных ИТ-метафор

 Метафора

Содержание

Применение

Блокче́йн (blockchain)

Использование распределенных реестров данных в режиме, не допускающем некорректное изменение данных завершенных транзакций

Решение различных задач, требующих гарантированной достоверности информации: применения в финансовой сфере, в частности выпуск и обращение криптовалют. Документооборот, а также учет в производственной сфере и др.

Большие          данные

Специальная инфраструктура, обеспечивающая получение, хранение и обработку больших объемов данных, поступающих из различных источников

Использование сведений из различных источников и накопленных в системе данных для получения новой информации, с использованием синергетического эффекта, полученного за счет интеграции. Применение полученной новой информации в управлении, производстве, медицине и др.

Виртуальная территория

Виртуальное продолжение реальной среды, обладающей нужными человеку свойствами

Наглядное и удобное для практического применения представление в привычном человеку виде дополнительной информации о территории с использованием виртуальных объектов

Дополненная реальность

Включение в отображение материальных объектов новых свойств, как правило, совмещаемых с их изображением

Новые, удобные для восприятия интерфейсные возможности при работе с информацией об объектах. Возможность сделать видимыми и удобными в применении виртуальные свойства

Интернет вещей

Возможность встраивания в любую вещь средств обработки данных и коммуникации. Дешевизна нужных технических и программных компонентов. Возможности добавления новой функциональности в обычные вещи

Дистанционное управление любыми вещами. Дополнительная функциональность, обусловленная новыми свойствами вещей и синергетическим эффектом от их взаимодействия. Новый уровень включенности вещей в инфраструктуру общества

Индустрия 4.0

Комплексная цифровизация активов предприятия с их интеграцией в цифровую экосистему более высокого уровня

Обеспечение комплексной автоматизации производства на всех уровнях, интеграция предприятия со связанными автоматизированными системами, материализация виртуальных объектов с использованием аддитивных технологий и др.

Облачные вычисления

Предоставление технических и информационных ресурсов конечному пользователю через Интернет из размещаемых в облаке систем хранения и обработки данных

Эффективное решение задач, связанных с редко используемыми пользователем возможностями. Они, как правило, требуют большого объема и сложной обработки данных, а также неудобны в случае локальной реализации

Цифровизация

Распространение средств получения, обработки информации и коммуникации в управлении, производстве и повседневной жизни. Общедоступность средств обработки информации

Решение актуальных задач для всех категорий пользователей с использованием цифровых датчиков, средств хранения и обработки информации. Использование для решения задачи всех данных, имеющихся в компьютерной инфраструктуре

Цифровая экономика

Комплексное решение вопросов экономического развития с использованием современных ИТ

Создание в государстве инфраструктуры, обеспечивающей создание, внедрение и развитие ИТ. Решение вопросов, связанных с приоритизацией в развитии ИТ, исследованиями, информационной инфраструктурой и безопасностью, и других вопросов комплексного развития государства

Юбиквитность

Повсеместная доступность ИТ для решения человеком всех актуальных бытовых и производственных задач

Изучение новых применений ИТ, основанных на синергетическом эффекте от комплексного использования различных устройств и их новых функциональных возможностей


Метафоры удобны тем, что характеризуют явления, происходящие в сфере ИТ в целом, позволяют оценивать и вырабатывать отношение к этим явлениям. Метафоры понятны всем категориям пользователей ИТ. Это понимание мало зависит от уровня знания предмета, образования, мировоззрения конкретного человека.

Разработка и использование ИТ-метафор позволяет лучше осознать имеющиеся тенденции, а также сформировать перспективные представления о развитии окружающей человека инфраструктуры.

Ввод в повседневный и научный оборот метафор задает направления развития, помогает сформировать механизмы для более эффективного управления современным обществом. Это способ формирования и внедрения в общественное сознание новых потребностей, а также разработки и совершенствования способов реализации этих потребностей.

Происходит цифровизация всех сфер жизни. ИТ внедряются в сферу производства, в повседневную жизнь людей, а также в управление государством. То есть цифровые технологии внедряются на всех уровнях организации общества, во всех областях профессиональной деятельности. Приняты и находятся в стадии разработки нормативные документы, направленные на развитие цифровой экономики [[i]], Интернета вещей, цифровизации производства и др. [[ii], [iii]]. Эти процессы требуют развития системы знаний в обществе для эффективного решения возникающих проблем [[iv]].

Необходим анализ явлений, связанных с цифровизацией на верхнем уровне, чтобы обеспечить понимание происходящих изменений и рациональное развитие ИТ-инфраструктуры.

Основой такого анализа могут явиться, казалось бы очевидные, но по-разному понимаемые людьми понятия: объект, субъект, условия, ситуация и другие. Для подобных терминов важно сформировать общепризнанное и конкретное понимание.

В исследовании предложены определения перечисленных понятий, предложена удовлетворяющая требованиям разработки информационных технологий непротиворечивая система понятий, позволяющая описывать свойства вещей и их взаимодействие. Рассматриваются основополагающие для обеспечения семантической интероперабельности, смысловой совместимости в этой области понятия: объект, субъект, условия-аксиомы, ситуации и их использование в контексте технологий Интернета вещей.

Рассмотрена классификация условий-аксиом верхнего уровня. Предлагается использовать следующие аксиомы-условия, присущие каждому объекту в любой ситуации:

-        Качество характеризует особенности функциональности используемого объекта, отличия его от других подобных объектов, применяемых в соответствующей ситуации. Условие используется в ситуации для отражения существа влияния объекта на ситуацию.

-        Пространство отражает особенности, связанные с размерами, формой, размещением в пространстве, территориальным местоположением объекта. Объект ограничен окружающим его пространством. Для виртуальных объектов – это виртуальная среда, с которой он взаимодействует.

-        Время характеризует динамику использования и изменения объекта: быстроту выполнения функций, ограничения по времени использования и др. Все процессы развиваются во времени. Любой объект действует в последовательности ситуаций в некотором временном промежутке, ограниченном его жизненным циклом.

-        Эквивалент – характеризует все виды затрат, связанные с получением и эксплуатацией объекта, в частности его цена и стоимостные параметры всех элементов его жизненного цикла. Условия, создаваемые объектами приходится создавать и затем распределять между потребителями. Поэтому вырабатываются механизмы эквивалентного обмена условиями. Это деньги за временное использование, "владение" объектом и пр. Чтобы владелец получить за свой объект эквивалент, этот объект должен быть чем-то полезен другим объектам.

-        Информация – все что известно об объекте, в том числе то, что нужно знать о свойствах объекта в интересующей ситуации. Эти сведения всегда имплицитно присутствуют у объекта, и они должны быть достаточны для его использования. Другими словами, субъект должен уметь пользоваться объектом  в соответствующей ситуации, знать его свойства и др. В целом аксиома информации-условия об объекте – это знания, необходимые для его применения во всех интересующих субъекта ситуациях. Если объект способен отражать свое окружение, то он накапливает и использует опыт об этом окружении в своем взаимодействии. Т.е. субъект строит собственную модель окружения и своего места в нем, чтобы увеличить успешность взаимодействия.

На основе условий-аксиом возможно структурирование свойств объектов «сверху вниз». В частности, этот подход может применяться в процессе человеко-машинного взаимодействия и согласования семантики свойств объектов с унифицированным репозитарием свойств вещей, а также онтологий, построенных на их основе, отражающих особенности использования объектов в различных ситуациях.

Использование условий-аксиом позволит создать некоторый фреймворк, типовую структуру, описывающую условия для субъекта в ситуации любой интересующей предметной области.

Рассмотренный подход к структурированию условий деятельности объектов в ситуациях может быть применен в качестве «метауровня» для изучения поведения человека в современных условиях, обеспечения интероперабельности создаваемых элементов инфраструктуры и технологий и может использоваться как одна из концептуальных основ в процессе проектирования новых информационных технологий и их применения.

Одной из тенденций изменения объектов является их виртуализация. Характерным является увеличение в обычных вещах «виртуальной составляющей» по мере встраивания в них компьютерных и коммуникационных устройств. Современная инфраструктура вещей меняется в двух встречных направлениях. Одно направление – изменение в сторону виртуализации: реализация функциональности встроенными в вещь устройствами обработки информации, а там где это требуется внедряются в практику средства преобразования виртуальных вещей в реальные, например с использованием аддитивных технологий.

Граница реального и виртуального в ситуационном окружении смещается в сторону увеличения виртуальной составляющей. Это проиллюстрировано на рис. 2 – граница (линия) раздела реального и виртуального в окружающей среде смещается вверх. Эта тенденция сопровождается формированием метасистем, поддерживающих новую функциональность виртуального мира – интероперабельность свойств вещей, их коммуникации, механизмы управления этой инфраструктурой.


Рис. 2. Схема взаимодействия вещи с естественным и интеллектуальным окружением в некоторой ситуации.

Рассмотренные методы структурирования свойств вещей, с использованием условий-аксиом верхнего уровня позволяют сформировать концептуальные модели развития ситуаций, учитывать как реальную ситуацию, так и прогноз ее развития с учетом специфики изменений окружающей среды. Дальнейшее развитие предлагаемого подхода позволит сформировать "метауровень" знаний для изучения поведения человека в условиях массового применения информационных технологий с принципиально новыми свойствами.



Литература

[i]. Программа "Цифровая экономика Российской Федерации". Утверждена распоряжением правительства от 28 июля 2017 года №1632-р . URL: http://government.ru/docs/28653/ (дата обращения: 20.09.2017).

[ii]. Цифровизация экономики. URL: http://bit.samag.ru/uart/more/67.

[iii]. Мантуров: отсутствие нормативной базы мешает цифровизации российских предприятий. URL: https://rns.online/it-and-media/Manturov-otsutstvie-normativnoi-bazi-meshaet-tsifrovizatsii-rossiiskih-predpriyatii--2017-07-11 .

[iv]. Волков А. И., Клименко С. В., Рейнгольд Л. А. Внедрение Интернета вещей и проблемы развития системы знаний  // Труды Международной конференции и Школы по физико-технической информатике CPT2016, 10-17 мая 2014 г., Ларнака, Республика Кипр; 01-03 июля 2015, Царьград, Московская область. – Изд.ИФТИ, Москва-Протвино, 2015, ISBN 978-5-88835-039-3 Труды Международной научной конференции. Москва-Протвино: ИФТИ. 2015-2016, с.104–112.



Ċ
Maria Berberova,
13 янв. 2018 г., 7:24
Ċ
Maria Berberova,
13 янв. 2018 г., 7:24
Ċ
Maria Berberova,
13 янв. 2018 г., 7:25
Ċ
Maria Berberova,
13 янв. 2018 г., 7:24
Comments