CC BY
22
ПРИКЛАДНАЯ ИНФОРМАТИКА /-
' № 3 (51) 2014
Л. С. Болотова, докт. техн. наук, профессор, МИЭМ НИУ ВШЭ, г. Москва, lubolotova@mail.ru А. П. Новиков, канд. техн. наук, Департамент образования г. Москвы, alpnovikov@yandex.ru А. А. Никишина, ООО «Эльстер Метроника», г. Москва, anikishina@gmail.com
Архитектура оболочек программных систем с порождающими механизмами
В статье описан новый взгляд на позиционирование теории создания систем ситуационного управления как одного из направлений искусственного интеллекта, обладающего механизмами порождения . Ракурс предлагаемого взгляда позволил выявить задачи, решение которых составляет развитие этой теории с возможностью создания программных систем нового типа
Ключевые слова: ситуационное управление, искусственный интеллект, механизмы порождения, программная система .
Часть 1
введение
Сегодня востребованность теории по созданию порождающих механизмов в научном направлении «искусственный интеллект» не вызывает сомнений. Когда говорят об искусственной системе (ИС) с порождающими механизмами, имеется в виду система, которая в процессе своего функционирования порождает (генерирует) те или иные последствия (события, явления, может быть, сущности) в выделенной области реального мира. Порождаемые каждой ИС последствия как единицы некоторого множества изоморфны. Причем границы изоморфизма определяются конкретными возможностями той или иной порождающей системы. Общей теории по технологии создания порождающих механизмов, безотносительной к предметным областям и научным направлениям, в настоящее время нет. К примеру, конструирование как технология создания машин, порождающих действия (функции) в соответствии с востребованными эксплуатационными характеристиками, — это скорее искусство, чем рутинная моторная (бездумная) деятельность при соблюдении некоторой технологии.
Первичная и конечная цели работ в научном направлении (НН) «Искусственный интеллект» (ИИ) (ННИИ) — это алгоритмическое моделирование сущности, именуемой «субъект, его интеллект и интеллектуальное поведение». Такая сущность характеризуется как триединая и потому в публикациях [1, 2, 3] упоминается под этим именем. Взаимное позиционирование составляющих триединой сущности предложено в статье [2]. Авторы настоящей статьи предлагают признать конструктивной1 следующую формулировку этого позиционирования, составленную из двух утверждений.
• Алгоритмическая модель интеллекта — это механизм (программная система), порождающий алгоритмические модели интеллектуального поведения искусственной системы.
• Алгоритмическая модель субъекта — это механизм (программная система), порождающий алгоритмическую модель интеллекта.
1 Конструктивизм в дефиниции — это конкретность (аспект практических работ) по моделированию сущности, именуемой конкретным термином. Другими словами, конструктивизм — это присутствие в дефиниции некоторой формулировки метода моделирования сущности, соответствующей понятию (создания модели понятия).
ч 129
№ 3 (51) 2014
Отсутствие теории по технологии создания порождающих механизмов переводит в разряд необоснованных деклараций утверждение о конструктивности предложенной формулировки по взаимному позиционированию составляющих триединой сущности. Поэтому авторы статьи подчеркивают необходимость и актуальность формирования теории по технологии создания порождающих механизмов в ННИИ. По вопросам необходимости и актуальности таких работ приведем некоторые пояснения. Доступным наблюдению (исследованию) в триединой сущности можно признать только интеллектуальное поведение. И в практических работах ННИИ доминируют исследования, ориентированные именно на моделирование интеллектуального поведения субъекта, т. е. только одной из составляющих триединой сущности. В настоящее время попытка полновесного осмысления (ассоциирования) триединой сущности оставляет чувство внутреннего дискомфорта (незавершенности).
Поэтому реализация операции анализа триединой сущности, с которой начинается каждый шаг итерационной технологии интеграции, предложенной для безусловно необходимого и актуального продвижения к достижению первичной и конечной цели ННИИ, практически нереализуема [2]. При этом с позиций анализа триединой сущности первый шаг итерации сложнее следующих. В упомянутой статье была сформулирована гипотеза толкования триединой сущности для выполнения операции «Первичный анализ триединой сущности». Предложено выделить группы, названные родами. Алгоритмы, отнесенные к одному роду, генерируются (порождаются) одним фрагментом алгоритма интеллекта, который, в свою очередь, генерирован (порожден) конкретным фрагментом алгоритма субъекта [см. об этом 2]. Теория по формированию технологии создания порождающих механизмов в ННИИ необходима и актуальна не только для осмысления триединой сущности, но и в первую очередь для реализации итерационной технологии интеграции.
Прототип теории создания порождающих механизмов — теория создания систем ситуационного управления
Теория по технологии создания порождающих механизмов может быть сформирована синтезом концепций, отражаемых в архитектуре таких программных систем. Рассмотрение одной или нескольких концепций, относимых к архитектуре порождающих механизмов, из полного их множества (в том или ином ракурсе из неограниченного множества ракурсов) присутствует практически в каждой предметной области и каждом НН. Целенаправленное знакомство с достаточным количеством предметных областей и целенаправленное изучение исследований в достаточном количестве НН позволят для технологии создания порождающих механизмов (безотносительной к предметным областям и научным направлениям) выявить и сформулировать концепции, достаточно полно отражающие архитектуру программных систем с порождающими механизмами.
В первую очередь мы предлагаем обратить внимание на теорию ситуационного управления (situational management), которая априори нацелена на получение технологии по созданию порождающих механизмов, работающих в конкретной предметной области «Генерация проверенных практикой и практически целесообразных воздействий на объект управления (ОУ)». Развитие идей ситуационного управления (СУ) большими системами отражено в работах отечественных специалистов Д. А. Поспелова, Ю. И. Клыкова, Л. С. Болотовой (Л. С. За-гадской) [4, 5, 6, 7, 8]. Приведем некоторые выдержки, поясняющие смысл термина «Ситуационное управление».
• «Ситуационность» означает, что действия людей определяются контекстом, в котором они осуществляются. Это понятие лежит в основе теории ситуационного управления, изучающей зависимость эффективности методов управления от того, в каком
№ 3 (51) 2014
положении находится применяющая их организация. Согласно теории ситуационно-сти в менеджменте не может быть единственного универсального набора принципов, одинаково эффективных всегда и везде, потому что в разных условиях лучшие результаты приносит использование разных стратегий. Когда сторонников этой концепции спрашивают о правильном способе решения какой-нибудь организационной задачи, то их ответ начинается со слов «это зависит от...» и «если... то...» [9].
• Ситуационное управление — оперативное управление, осуществляемое в дополнение к стратегическому, перспективному. Ситуационное управление заключается в принятии управленческих решений по мере возникновения проблем в соответствии со складывающейся экономической ситуацией [10].
• Ситуационное управление — метод решения сложных задач исследования операций, относящихся к классу задач упорядочения. Оно состоит в том, что подробное описание необозримого множества ситуаций, складывающихся в процессе функционирования реального объекта, по определенным правилам заменяют укрупненными макроописаниями обобщенных ситуаций, каждая из которых с достаточной вероятностью определяет одно из возможных решений задачи. Такая замена позволяет существенно сократить перебор вариантов решений на ЭВМ и таким образом ускорить поиск оптимума [11].
• Ситуационное управление — деятельность органов управления, при которой решения и управляющие воздействия субъекта управления основываются на анализе вариантов принятия решения с учетом текущего состояния объекта управления, располагаемых вариантов действий и прогноза [12].
концепции систем ситуационного управления
Впервые «закон ситуации» был сформулирован в начале 1920-х годов Мэри Пар-
кер Фоллет. Она утверждала, что эффективность управленца зависит от обладания им необходимыми знаниями; однако разные обстоятельства требуют разных знаний, и соответственно наибольших успехов в них достигают всегда разные люди. Лучшие руководители становятся лучшими не потому, что они наделены какими-то особыми лидерскими качествами, а потому, что они соответствуют требованиям момента [см. об этом 9]. Н. А. Будагьянец в своей работе «Основополагающие принципы ситуационного управления» высказался так: «Управление — это прежде всего искусство менеджера правильно определить и оценить ситуацию и выбрать наиболее эффективные методы управления, наилучшим образом отвечающие возникшей ситуации» [13]. По нашему мнению, за десятилетия своего формирования теория ситуационного управления впитала из других научных направлений и из других предметных областей значительный перечень концепций технологии создания порождающих механизмов. И «многообразие различных концепций ситуационного управления следует рассматривать не просто как обзор, а как структурирование некоторого многообразия, позволяющее выявить основной стержень, на который можно нанизать взаимодополняющие положения» [13]. Таким образом, необходимы систематизация концепций, их графическое отображение и выделение в архитектуре программных систем, именуемых «системами ситуационного управления» (ССУ).
Рассмотрим концепции и архитектуру ССУ, соответствующие требованиям, выдвигаемым ННИИ к системам с «порождающими механизмами».
Концепция 12. Управляющие воздействия не имеют функциональной зависимости от времени реализации этих воздействий, а имеют опосредованную зависимость (посредник ситуация).
2 Формализованное выражение концепции, предложенной Мэри Паркер Фоллет.
№ 3 (51) 2014
Рис. 1. Графическое отображение концепции ССУ (1)
Графическое отображение концепции 1 приведено на рис. 1.
В 1938 г. Честер Барнард в книге «Функции руководителя» выдвинул тезис о том, что «приятие подчиненными руководства зависит от сочетания четырех условий: 1) понимания подчиненными поступающих к ним распоряжений; 2) их веры в то, что руководство действует в соответствии с интересами организации; 3) их веры в то, что интересы организации совпадают с их собственными интересами, и наконец, 4) их физической и психической способности подчиняться» [приводится по: 9]. Формализованное выражение этой концепции может иметь следующую формулировку.
Концепция 2. Управленцем может реа-лизовываться неограниченное многообразие управляющих воздействий, однако на практике многообразие ограничено некоторым набором, априори установленным
и согласованным до запуска или актуализированным и согласованным на этапе эксплуатации ССУ. Некоторые из согласованных воздействий, возможно, уже опробованы.
Графическое отображение концепций 1 и 2 приведено на рис. 2. В дальнейшем толкование концепции 2 было изменено и стало соответствовать толкованию, отраженному в следующей цитате: «Метод ситуационного управления... был разработан применительно к случаю, когда число возможных ситуаций в предметной области объекта управления существенно больше числа решений, то есть в >> и. Таким образом, предполагалось, что все решения множества и являются законченными решениями, не требующими дополнительной интерпретации, конкретизации и достраивания... Однако, как показала практика, таких систем управления немного.
Рис. 2. Графическое отображение концепций ССУ (1) и (2)
132
№ 3 (51) 2014
Для большинства вопрос о числе возможных решений и их соотношении с числом возможных ситуаций вообще является открытым» [14, с. 328]. Таким образом, в настоящее время декларация потребности уменьшить количество допустимых управленческих решений не сопровождается конкретными рекомендациями по достижению этой цели.
На рисунке использованы обозначения (1), (2), (3) и (4) — для отражения воздействий в соответствии с их перечнем, приведенным в тезисе Честера Барнарда.
«Основой метода ситуационного управления, как известно, является понятие "ситуация". Это главный объект описания, анализа и принятия решений» [15]. «Само слово "ситуация" часто используется в самых
разнообразных аспектах и порой неотделимо от таких понятий, как состояние, событие, процесс, положение и т. д. Многие специалисты в области менеджмента склонны рассматривать ситуацию как набор обстоятельств, приближаясь тем самым к позиции ранних работ Д. Поспелова. Например, М. Мескон, М. Альберт и Ф. Хедоури под ситуацией понимают «конкретный набор обстоятельств, оказывающих существенное влияние на работу организации в данный момент». Такой подход является весьма спорным и противоречивым, однако выделяет основные элементы, которые могут быть использованы для определения ситуации. Позднее Д. Поспелов расширяет понятие ситуации, добавляя в него информацию о связях между объектами: «текущая ситуация — совокупность всех сведений
Рис. 3. Графическое отображение (1-3) концепций ССУ
№ 3 (51) 2014
о структуре объекта и его функционировании в данный момент времени». Все сведения подразумевают также причинно-следственные связи, которые могут выражаться множеством последовательных событий или процессов. В этом смысле ситуация кардинально отличается от состояния и события, которые могут соответствовать только одному моменту времени. Некоторые авторы, пытаясь отделить ситуацию от состояния, рассматривают ее как синоним слова взаимосвязь. Резюмируя вышесказанное и учитывая эволюцию развития методологии ситуационного управления, управленческую ситуацию можно определить как субъективную оценку конкретных характеристик предприятия и внешней среды (ситуационных переменных) и связей между ними, имеющих место в настоящее время, но зависящих от произошедших событий и развивающихся во времени и пространстве» [13].
Концепция 3. Выбор управляющего воздействия не может базироваться только на характеристиках «состояния» (в текущий момент времени), включающих состояние объекта управления (ОУ), обволакивающей ОУ части области реального мира (ООУЧОРМ) и связи между ОУ и ООУЧОРМ. Необходимо учитывать множество состояний, отражающее развитие ситуации к настоящему времени, за априори устанавливаемый интервал времени. Дискретность состояний на интервале времени устанавливается априори. Кроме того, неограниченность множества ситуаций, определяющих характеристики управляющего воздействия, может учитываться управленцем, однако на практике это множество ограничено.
Если в графическом отображении концепций 1, 2 и 3 придерживаться близости к их вербальным формулировкам, то архитектура ССУ может быть такой, как на рис. 3.
Полный перечень управленческих ситуаций и подробные рекомендации по управляющим воздействиям для каждой ситуации
можно признать основой при построении каждой ССУ, если при ее создании присутствовала ориентация на архитектуру, приводимую на рис. 3. Поэтому дальнейшая поддержка работ по созданию ССУ была ориентирована на классификацию управленческих ситуаций. К настоящему времени наработано большое количество классификаций управленческих ситуаций, отличающихся классификационными признаками и глубиной декомпозиции. Поиск универсальной классификации оказался бесперспективным, поскольку каждая управленческая проблема вызывает необходимость создания самостоятельной классификации. Совершенствование рекомендаций по созданию ССУ от вопросов классификации управленческих ситуаций плавно перешло к формулировке 12 принципов и правил, основополагающих требований к эффективному управлению (принципы приводятся по [13]):
1. Принцип компетентности руководства. Недостаточно иметь только хорошую теоретическую подготовку и владеть информацией о нынешнем состоянии организации — нужно еще обладать хорошей управленческой интуицией и способностью принимать нестандартные, а иногда и парадоксальные решения.
2. Принцип отсутствия прецедентов. Ни одна управленческая ситуация, какой бы стандартной она ни казалась, не может быть абсолютно похожей ни на одну ситуацию, которая имела место в прошлом.
3. Принцип взаимосвязи ситуационных переменных. Все факторы ситуации составляют единое целое, некую систему и поэтому так или иначе влияют друг на друга.
4. Принцип двойственного влияния факторов. Ситуационные факторы обладают разными, порой даже противоречивыми характеристиками.
5. Принцип непрерывности изменений. Изменения в организации и ее внешнем окружении так или иначе происходят постоянно.
6. Принцип необратимости изменений. Всякое изменение ставит организацию
№ 3 (51) 2014
на новую (более высокую или более низкую) ступень развития.
7. Принцип быстрой реакции. Постоянное изменение ситуационных переменных требует непрерывной выработки управленческих решений, направленных на адаптацию организации к этим изменениям.
8. Принцип наличия предпосылок к изменениям. Наряду с постоянным мониторингом происходящих изменений необходимо непрерывно контролировать наличие предпосылок и условий, необходимых для приведения параметров организации в соответствие с изменившейся ситуацией.
9. Принцип приоритетности человеческого фактора. Принимая решение, руководитель прежде всего должен учитывать его влияние на трудовой коллектив.
10. Принцип оптимального соотношения результатов и затрат. Критерием оптимальности в данном случае является наибольшее приближение организации к поставленным целям.
11. Принцип априорного решения. Хороший руководитель должен уметь не только правильно оценивать ситуацию и своевременно реагировать на ее изменение, но и предвидеть возможные изменения этой ситуации.
12. Принцип формирования изменений. Вершиной управленческого искусства можно считать принятие таких решений, которые не только позволяют организации приспособиться к изменениям ситуации, но и адаптировать сами изменения к организации.
Для реализации этих принципов наработаны определенные методы (инструментарий) ситуационного управления, т. е. совокупность приемов и способов воздействия на управляемый объект для достижения поставленных организацией целей. Однако особенности архитектуры ССУ, соответствующие реализации принципов и правил, основополагающих требований к эффективному управлению, не просматриваются в архитектуре порождающих систем и не рассматриваются в рамках настоящей статьи.
Список литературы
1. Болотова Л. С., Смольянинова В. А., Новиков А. П., Никишина А. А. Практическая значимость результатов исследований в научном направлении «Искусственный интеллект» || Прикладная информатика. 2013. № 4 (46). C. 114-128.
2. Болотова Л. С., Новиков А. П., Никишина А. А. Интеграция результатов исследований научного направления «Искусственный интеллект» || Прикладная информатика. 2013. № б (47). С. 125-136.
3. Болотова Л. С, Данчул А. Н., Новиков А. П., Никишина А. А. Организация многонаправленно-сти иерархического подъема (спуска) и локация по структуре неоднородных знаний || Прикладная информатика. 2014. № 1 (49). С. 107-113. № 2 (50). С. 18-31.
4. Поспелов Д. А. Логико-лингвистические модели в системах управления. М.: Энергоатомиз-дат, 1981.
б. Поспелов Д. А. Ситуационное управление: теория и практика. М.: Наука, 1986. — 284 с.
6. Клыков Ю. И. Ситуационное управление большими системами. М.: Энергия, 1974. — 135 с.
7. Загадская Л. С., Клыков Ю. И. Практическое применение ситуационной модели управления // Известия АН СССР. Техническая кибернетика. 1970. № 6.
8. Болотова Л. С., Иноземцев С. П., Ящен-ко Н. Ю. Модели и методы представления знаний в системах искусственного интеллекта. СПб.: ВИКИ им. А. Ф. Можайского, 1991. — 116 с.
9. Джей Тайк Ким (Joe Taik Kirn). Ситуационный подход к управлению (MANAGEMENT CONTINGENCY) / Перевод М. Соколова. URL: http:||dps.smrtlc.ru|Int_Encycl|Man_contingency. htm (дата обращения: 24.04.14).
10. Энциклопедический словарь экономики и права. 2005. URL: http:||dic.academic.ru|dic. nsf| dic_economic_law|14435 (дата обращения: 24.04.14).
11. Лопатников Л. И. Экономико-математический словарь: Словарь современной экономической науки. 5-е изд., перераб. и доп. М.: Дело,
№ 3 (51) 2014
2003. Электронная версия словаря подготовлена в НТЦ «Информрегистр» по технологии ФЭБ «Русская литература и фольклор» (дата обращения: 24.04.14).
12. Словарь терминов МЧС, 2010. URL: http://enc-dic.com/mchs/Situacionnoe-upravlenie-1713.html (дата обращения: 24.04.14).
13. Будагьянец Н. А. Основополагающие принципы ситуационного управления. URL: http:// www. elitarium.ru/2010/09/17/principy_situacionnogo_ upravlenija.html (дата обращения: 24.04.14).
14. Болотова Л. С. Системы искусственного интеллекта: модели и технологии, основанные на знаниях: учебник. М.: Финансы и статистика, 2012. — 644 с.
15. Болотова Л. С., Смирнов С. С. Системно-ситуационное мышление как основа новых ИТ обучения управлению и принятию решений // Сб. тр. 4-й НПК «Современные ИТ в управлении и принятии решений», МИРЭА, НИИ Восход, М., 2003. С. 169-173.
Продолжение в следующем номере.
L. Bolotova, Doctor of Engineering, Professor, Institute of Electronics and Matematics
of the National Research University Scientifically — research university «The economy higher school»,
Mosrnw, lubolotova@mail.ru
A. Novikov, Ph. D. (Eng.), Engeneer, Department of Education, Moskow, alpnovikov@yandex.ru
A. Nikishina, Senior Engineer, Elster Metronica (Elster Group Company), Applicant,
Department of Automated Control Systems, National University of Science and Technology «MISiS», Moscow,
anikishina@gmail.com
Generating mechanisms in architecture of software system shell
In article the new view on positioning of the theory of creation of systems of situational management as the artificial intelligence one of directions possess mechanisms of generation are describ. The foreshortening of an offer sight allowing to reveal the problems which decision made development of this theory with possibility of creation of program systems of new type. Keywords: situational management, artificial intelligence, mechanisms of generation, program system.
136 I
