CC BY
60Хузмиев И. К?
ИНФОРМАЦИОННЫЕ ТЕХНОЛОГИИ - ИНФРАСТРУКТУРА ЧЕТВЕРТОЙ
ПРОМЫШЛЕННОЙ РЕВОЛЮЦИИ
Ключевые слова: инфраструктура, сетевые системы, устойчивое развитие, линейное программирование, зеленая экономика.
Keywords: infrastructure, network systems, sustainable development, linear programming, green economy.
Отметим, что сегодня в мире имеет место системный цивилизационный кризис, который связан с переходом на новые «зеленые» принципы жизнеустройства [1], четвертая промышленная революция, «Экономика 4,0» или по Кондратьеву это 6 технологический уклад.
Новый цикл Кондратьева — «зеленый»
Экологические, р есу рсаэффектиан ые технологии
Механизация
Паровые машины, железные дороги
Электротехника
и тяжелое машиностроение
Автомобили, агрохимия, массовое
1785
Инновации
Источник: «Фактор 5»
Сгад ь экономике после кризиса 2D08 года, по мнению aaiapots "Фактора 5». может быть преодолен вглнрй новых л привля.'.атгльных инноваций, Однако, предупреждают аоторы. войду экологических граиии недопустим носыи ць'чп |'Г"ТцЭ базирующийся HR лрполч^трпьн"?-'! потреблении энергии, н"Дт,: и iu и н ера Л О &. Н^эьи- цикл должен быть "Зелень м». ил,1 ом не ^осгоитсм. Его характеристиками лппжкм! Г)ыгь радикапьное повыш енле у ппо л ь зова ни-а ресурсов системыый дизайн возобновляемые источники энергии.
Необходимо отдавать себе отчет в том, что дальнейший рост экономики, основанный на безудержном потреблении энергии и ресурсов, не может быть устойчив в связи ограниченными размерами планеты и ростом народонаселения. Поэтому необходима смена нынешней экономики безудержного роста на малозатратную "зеленую экономику". По определению, данному в докладах Программы ООН по окружающей среде (ЮНЕЦ), «зеленая» экономика» - это экономика, которая повышает благосостояние людей и обеспечивает социальную справедливость, и при этом существенно снижает риски для окружающей среды и перспективы ее деградации. Такая экономика основана на сберегающих природные ресурсы технологиях, снижающих загрязнение окружающей среды, при росте благосостояния населения и снижении антропогенного давления на природу. Концепция «зеленой» экономики» является основой устойчивого развития [2]. Устойчивость означает, что потребности нынешнего поколения должны быть выполнены без ущерба для способности будущих поколений удовлетворять свои собственные потребности. Целью устойчивого развития является рост благосостояния населения на основе социальной справедливости и охраны окружающей среды.
1 Хузмиев Измаил Каурбекович - д.т.н., профессор, член-корреспондент Российской академии электротехнических наук, действительный член Международной академии педагогических наук, почетный доктор Грузинского государственного аграрного университета, почетный доктор университета св. Андрея Первозванного Патриархии Грузии, заслуженный деятель науки и техники РСО-А, почетный энергетик России, почетный регулятор естественных монополий России, почетный работник науки и техники и почетный работник высшего профессионального образования Российской Федерации, заслуженный работник РАО «ЕЭС России», член Международного союза экономистов, эксперт Комитета по энергетике Государственной Думы РФ, почетный гражданин с. Кобан РСОА, советник генерального директора МРСК «Северный Кавказ», Владикавказ. E-mail: izmailh@mail.ru
В этой связи можно полагать, что будущее жизнеустройство будет опираться на экономику, основанную в большей части на сетевых децентрализованных локальных малозатратных ресурсо- и энергосберегающих технологиях различной природы с активно-адаптивными системами контроля и управления (умная сеть) и на возобновляемых источниках энергии. Такую экономику можно рассматривать как сетевую структуру, состоящую из узлов различной природы, связанных между собой многочисленными формальными и неформальными связями для обмена материальными и нематериальными ресурсами. Отдельные узлы общей системы могут представлять собой некие подсистемы в виде обособленных специализированных сетей. Например, подсистемы инфраструктуры, сотовые операторы связи, активно-адаптивные электрические сети и т.п.
Отметим, что по сути в каждом узле сети происходит генерация-производство, использование-потребление, обмен-транспорт и хранение информации, материальных ресурсов, энергоносителей, компетенций, финансов, с помощью которых обеспечивается жизнедеятельность населения и функционирование элементов системы. Сетевую архитектуру можно рассматривать, с одной стороны, как двухмерную структуру с многочисленными связями узлов между собой по горизонтали или как трехмерную многослойную систему с равноправными и иерархическими структурами с горизонтальными связями внутри каждого слоя и с вертикальными связями между слоями. Такая сеть представляет собой сложную социально-экономическую систему, целью которой является повышение качества жизни граждан в соответствии с общепринятыми для данного региона критериями. Сложная сетевая структура должна действовать как единый организм, решающий проблемы комфортного существования отдельных узлов и их функционирования в рамках заданной программы. Узлы сети - это объекты и субъекты системы. Узлы могут объединяться в постоянные и временные союзы и объединения разной природы для решения временных и стратегических задач системы в целом. Объединения могут быть как коммерческими, так и общественными бесприбыльными. Некоторым аналогом такой сетевой структуры является сотовая связь разных операторов, каждый из которых имеет свою сеть с внутренними контактами между абонентами и базовыми станциям и обособленные отдельные коммуникации между сетями других операторов.
Функционирование узлов сети во многом определяется инфраструктурой, основанной на использовании информационных технологий для обмена между внешней средой и внутри системы различными ресурсами: материальными, энергетическими и информационными, которые включают компетенции, кадры, возможности и финансы, инструкции - нормативы и регламенты. Процедура принятия решения должна опираться на программу развития (дорожная карта), мониторинг состояния параметров и переменных и процедур сравнения получаемых данных с заданными. В результате сравнительного анализа лицо или группа лиц, принимающих решение, вырабатывают меры по корректировке текущих значений измеряемых величин. Если изучаемый процесс описывается известными алгоритмами, решение может приниматься автоматически без участия персонала. Управление должно быть целевым, а не отраслевым. Так, например, инновационная зона в горной зоне может рассматриваться как целевая экосистема. При ее анализе необходимо ответить на вопрос - как окружающая среда - искусственная и природная взаимодействуют, как человек должен управлять ее функционированием, какие цели решаются и как они могут изменяться при принятии решения - плановых (проектирование) и текущих (реализация).
Возникающая сетевая парадигма развития общества требует развития сетевых систем мониторинга, управления и принятия решения по примеру сотовой связи и Интернета, т.е. нужна интеллектуальная (умная) сетевая инфраструктура с вертикальными и горизонтальными связями для передачи - транспорта всех ресурсов: энергетических, материальных, информационных, финансовых, трудовых, компетенций. Развитие экономики и эффективных средств коммуникации - транспорта и интерактивных технологий обмена информацией без фактического перемещения в пространстве материальных носителей сегодня реализуются, например, при осуществлении электронных платежей. При этом нет нужды перемещать банкноты, монеты, слитки, чеки - достаточно пластиковой карты, процессинговой системы и канала связи.
Ясно, что мониторинг и принятие решений в сетевой «зеленой» экономике должны осуществляться «умным» активно-адаптивным центром управления - электронным правительством, технологической основой которого являются информационные технологии. В основе такого управления лежит концепция минимизации транзакционных издержек (минимум посредников), информационный обмен через сетевые коммуникации, децентрализованные локальные системы энерго- и ресурсоснабжения в виде возобновляемых источников энергии и максимальное использование местных материальных ресурсов. Информационные технологии становятся главной инфраструктурой наступающего нового технологического уклада жизнеустройства как база социально-экономического развития территории во всех сферах деятельности социума. Это позволяет разгрузить грузовой и пассажирский трафик. Совмещение глобализации, регионализации, глобального краудсорсинга, дистанционного обучения и лечения, «умных» активно-адаптивных сетевых систем различной природы, в том числе и информационных систем мониторинга и принятия решения резко снизят общие затраты всех ресурсов и издержки на посреднические услуги различной природы. Для решения всех проблем реализации целевых функций социально-экономической системы необходимо разработать ее математическую модель, разработать и исследовать алгоритмы решений и составить программные продукты. Это позволит в полной мере, используя методы и средства информационных технологий, находить оптимальные решения с учетом граничных условий и ограничений. Наиболее эффективным способом решения сформулированных задач развития системы является, по нашему мнению, представление сетевой системы в виде пространства Канторовича с решением задач посредством линейного программирования [3].
Например, одной из задач, возникающих в сети, является задача поиска и поставки некого ресурса потребителям по минимальной цене с учетом затрат на транспорт. Так, в активно-адаптивной интеллектуальной сети (умная сеть) автоматизированная система по требованию потребителя ведет поиск источников заданного количества любого
ресурса по минимальной цене в сети во всех ее узлах и уровнях и определяет минимальную плату за транспорт от источников к потребителю по участкам сети, используя плату за передачу одной единицы ресурса на единицу расстояния передачи. Помимо спотовых биржевых цен, могут использоваться прямые договора поставки между отдельными потребителями и поставщиками по договорным ценам. Плата за транспорт на каждом уровне сети может определяться различными способами - от договорного до регулируемого - независимым антимонопольным органом в зависимости от природы ресурса и региональных особенностей рынка. Процесс ценообразования напоминает этот процесс в сотовых сетях, где действуют несколько операторов, конкурируя между собой, и имеется общее глобальное роуминговое пространство. Отметим, что задача ценообразования может быть решена с помощью методов линейного программирования. Общей (стандартной) задачей линейного программирования называется задача нахождения минимума линейной целевой функции (линейной формы). Необходимым условием постановки задачи линейного программирования являются ограничения на наличие ресурсов, величину спроса, производственные параметры поставщиков и потребителей. Сущность линейного программирования в нашем случае состоит в нахождении точек наименьшего значения целевой функции Р= ^х)^тше - стоимости потребляемого ресурса при определенном наборе ограничений, налагаемых на аргументы и образующих систему ограничений. Математическая модель любой задачи линейного программирования включает в себя:
• максимум или минимум целевой функции (критерий оптимальности);
• систему ограничений в форме линейных уравнений и неравенств;
• требование не отрицательности переменных.
Схема замещения системы приведена на рис. 1.
Рисунок 1.
Схема замещения умной сети
В общей постановке задача линейного программирования выглядит следующим образом: Количество потребляемого ресурса от разных источников обозначено как переменные х = (х1 , х2 , ... хп) и целевая функция этих переменных - стоимость f (х) = f (х1 , х2 , ... хп) -с - плата за транспорт на 1 участке и услуги 1 оператора) части умной сети. Ставится задача: найти минимум целевой функции f (х) при условии, что переменные х; принадлежат некоторой области О, включающей в себя все задействованные узлы умной системы:
71
Дя) = ^ С3Х3 = + + ■ ■ ■ + СпХп
3=1
Линейное программирование характеризуется тем, что а) функция ^х) является линейной функцией переменных , х2,... хп. б) область С определяется системой линейных равенств или неравенств.
п
(I =
1=о
0" = 1| 2, .... п)
Глобализация в рамках вертикали управляющих воздействий дает сбои без учета регионализации. Хорошо работающая система - это информационная сетевая горизонтально-вертикальная система принятия решения. Например, в многоквартирных домах, где на уровне инстинктивной стратегии выживания действуют вертикально-горизонтальные компромиссные процедуры согласования решений большинства с учетом мнения меньшинства. Сочетание вертикальной вождистской (выбранный вождь) системы с горизонтальной может дать оптимальные результаты в условиях кризиса. И сегодня, кажется, такой момент настал. Глобализация должна быть уравновешена регионализацией. Если глобализация - это вертикаль, то регионализация это горизонталь, которая способствует развитию
сетевых структур во всех сферах человеческой деятельности, что особенно важно для различных социально-экономических систем в условиях ограниченности ресурсов. Ведь это вопрос выживания, что пока не осознано большинством в нашем потребительском обществе.
Усложняющаяся система жизнеустройства порождает на всех уровнях - от глобального до регионального -громоздкую систему администрирования. Попытка решить все проблемы логистики всех ресурсов от материальных до духовных администрированием приводит к бюрократизации человеческого общества, нарастанию хаоса и, как говорил Генри Форд, к «перетаскиванию мертвых грузов». Интенсивное нарастание потребления всех без исключения ресурсов обществом потребления исчерпало себя из-за конечного размера планеты Земля. В этой связи массовое использование информационных технологий для автоматизации процессов мониторинга и принятия решений, с целью снижения ресурсо- и энергоемкости всех процессов жизнеобеспечения как новой инфраструктуры «зеленой» экономики нового столетия не имеет альтернативы.
Список литературы
1. Вайцзеккер Э.У. фон, Харгроуз К., Смит М. Фактор 5. Формула устойчивого роста. - М.: Арт-Пресс, 2013.
2. Вагин В.С., Хузмиев И.К. Концепция и индикаторы устойчивого развития. Устойчивое развитие горных территорий // Тр. ВЭО РФ. - М., 2011. - Т. 153.
3. Вентцель Е.С. Исследование операций: Задачи, принципы, методология: Учебное пособие. - М.: Дрофа , 2004.
