CC BY
42
УДК 001.98 Е.К. Титов
ГРНТИ 12.51.51 ООО «Функция ИТ»
МНОГОАСПЕКТНОСТЬ ИНФОРМАЦИОННОЙ СИТУАЦИИ
Цель работы - исследование модели информационной ситуации в разных аспектах. Даются разные описания информационной ситуации: как логическое следование, как функциональная последовательность и как условие решения задачи. Информационная ситуация рассмотрена как стереотип вычислений или принятия решений. Информационная ситуация исследована как маршрут вычислений при условии помех. Информационная ситуация исследована как сложная система. На основе проведенного многоаспектного исследования вводятся новые понятия: «информационная ситуация - система»; «информационная ситуация - стереотип»; «информационная ситуация - маршрут»; «информационная ситуация - прескриптивная модель». Показано, что модель информационной ситуации упрощает анализ и поиск решений.
Ключевые слова: информационная модель, информационная ситуация, дескриптивная модель, обработка информации, стереотипы, маршрут, ситуационная обработка.
E.K. Titov IT Function LLC
MULTI-ASPECT INFORMATIONAL SITUATION
The purpose of the work is to study the model of the information situation in various aspects. The informational situation is described as logical following. The information situation is described as a functional sequence. The information situation is investigated as a condition for solving the problem. The information situation is investigated as a stereotype of calculations or decision making. The informational situation is investigated as a computational route under the condition of interference. The information situation is investigated as a complex system. The article introduces new concepts: "information situation - system "; "Informational situation is a stereotype "; "Informational situation - route"; "Informational situation is a prescriptive model". It is shown that the model of the information situation simplifies the analysis and search for solutions.
Keywords: information model, information situation, descriptive model, information processing, stereotypes, route, situational processing.
Введение
Обработка информации представляет собой простую схему: «постановка задачи - алгоритм - решение» [1, 2]. Такую схему называют классической. При этом молчаливо подразумевается, что исходные условия задачи и условия последующего процесса решения задачи стационарны и не меняются. Однако, при решении об условиях решения задачи обычно не упоминают. Считают, что условия процесса решения входят в исходные условия задачи. Такие вычисления и такую обработку информации называют «не ситуационной». Это означает что ситуация в процессе вычислений, на обработку не влияет, поскольку считается неизменной. На практике возникают иные ситуации, когда условия процесса решения (или процесса вычисления) и условия начальные являются разными. Они могут быть в разной степени стационарными или в разной степени динамическими. В реальной практике условия процесса решения могут меняться в процессе решения. Это характерно для управления, когда в процессе этапа управления возникают непредвиденные воздействия на объект управления.
Другой вариант изменения процесса решения соответствует случаям, когда условия решения четко не определены изначально, а определены приближенно. Этим и процесс решения или управления задается приближенно. Он в процессе решения уточняются. В первом случае говорят о динамических задачах [3, 4]. Они часто возникают в процессе управления подвижными объектами. Во втором случае говорят о задачах второго рода [5, 6]. Для рассмотренных случаев обработка информации представляет собой схему: «начальные условия задачи - схема решения - решение этапа - модификация условий процесса решения - модификация схемы решения - итоговое решение». Такая последовательность определяет ситуационную обработку информации или ситуационное принятие решений.
Информационная ситуация как условие
Можно выделить два типа информационной ситуации: как основной объект исследования и как вспомогательный объект исследования. Если рассматривать информационную ситуацию как вспомогательный объект исследования, то выясняется, что ее параметры задают условия либо решение задачи управления. либо решения иной задачи. С этих позиций информационная
ситуация может быть приравнена к условию.
В одной из первых работ [7] о модели информационной ситуации были описаны принципы и концепции этой модели. Информационной ситуации является развитием понятия информационная модель. Это понятие стали применять в управлении [8, 9, 10], в геоинформатике [11], пространственном анализе [12], систематике [13, 14], системном анализе [15], при решении прикладных задач [16, 17], обработке информации [18, 19], в теории нечетких множеств [20] и других направлениях. Информационные отношения [21] также входят в информационную ситуацию. С понятием информационной ситуации связано понятие ядра или главного объекта в данной ситуации. При решении задач объектом исследования является решение задачи. С понятием информационная ситуация связывают понятия микроокружения [22, 23] объекта. Микроокружением являются параметры условия решения задачи и часть их может быть избыточной. В работе [19] автором введены два новых понятия: «Информационная ситуация - условие» и «Информационная ситуация - решение». «Информационная ситуация - условие» содержит следующие параметры: параметры целей и задач; параметры ограничений; параметры области существования переменных; информационные отношения; параметры области решений.
Информационная ситуация как система
Информационная ситуация имеет аналоги среди моделей и систем. Если рассматривать информационную ситуацию как основной объект исследования, то выясняется, что ее параметры задают описание сложной системы. такая модель ситуации обладает целостностью, полнотой и системностью. С этих позиций информационная ситуация может быть приравнена к сложной системе. Однако в отличие от системы, информационная ситуация имеет ядро [15] и семантическое окружение [23]. Это определяет информационную ситуацию как систему, построенную по сетевой модели. Многие системы имеют иерархическую структуру. Ситуация как система имеет сетевую структуру. Поэтому она близка к сетецентрическим и распределенным системам. Грубым аналогом информационной ситуации может быть выбран фрагмент сети. Фрагмент сети исключает рассмотрение все сети, особенно если она глобальная. Фрагмент сети акцентирует внимание на ограниченном круге узлов и связей между ними.
Топологически любая физическая сеть представляет собой совокупность сущностей (вершин) и связей между ними (ребра). В редких случаях ребра отражают отношения. Сеть, с информационными отношениями между сущностями, применяют для представления знаний. Семантическая информационная система моделируется как неориентированный граф. Его вершины представляют понятия, а ребра представляют информационные отношения [21] между понятиями. Такая семантическая сеть создается при условиях полной информационной определенности, то - есть когда человек имеет информацию о ситуации, как о совокупности четко связанных объектов или процессов. Информационная ситуация представляет собой только части сети. Но методически модели сети могут служить основой построения моделей информационных ситуаций.
Сравнение с системой [24] дает основание описать модель информационной ситуации InfSit как модель сложной системы.
1п^и = СМ, Str, Сш, Я, G> (1)
В выражении (2) Os - совокупность объектов в данной ситуации; Ом - внутренние связи в информационной ситуации. Сои - внешние связи информационной ситуации с внешней средой. Str - структура информационной ситуации, определяемая ее ключевыми параметрами. Я -отношения между параметрами информационной ситуации. G - множество целей применения информационной ситуации.
Выражение (1) подчеркивает сходство между сложной системой и информационной ситуацией. Различие состоит в том, что сложная система может быть более активной и самостоятельной. Информационная ситуация как система может быть предназначена для обработки и рассмотрена как система - алгоритм. Это дает основание использовать модель информационной ситуации как алгоритм или как описание алгоритма. Это дает основание применять информационную ситуацию систему для обработки информации и для принятия решений.
Информационная ситуация как стереотип
Накопление опыта в исследовании информационных ситуаций позволяет их описывать как стереотипы, из описания которых следуют действия в данной информационной ситуации. Другими словами, если системная модель информационной ситуации является дескриптивной моделью [25, 26], то стереотипная модель информационной ситуации является прескриптивной моделью [26, 27].
Можно рассматривать прескриптивную модель как алгоритм или логическую цепочку. Классический алгоритм (рис.1) представляет собой информационную ситуацию - систему [15, 28] или информационную ситуацию стереотип (паттерн). Прескриптивная модель описывается логической и функциональной последовательностью [18, 25].
(2)
Выражение (2) описывает либо функциональную последовательность, либо логическую последовательностью. Для функциональной последовательности в выражении (2) Х^ входная/выходная информация. Обозначения Л1 - есть независимые процессы обработки информации, N - число этапов в цепочке обработки информации. В этом случае Х^ качественно разные массивы или объекты.
Для логической последовательности в выражении (2) Х^ входные /выходные логические выражения, отражающие содержательно информационную ситуацию. Обозначения Л1 - есть логические выражения, осуществляющие преобразование исходного логического выражения. независимые процессы обработки информации, N - число этапов в цепочке логических преобразования. В этом случае Х^ качественно одинаковые объекты. поскольку логическое преобразование строится на тавтологиях. Топологическая модель логической модели (2) представлена на рис. 1.
Начальные условия
Итоговое решение
X
У
Рис.1 Прескриптивная модель преобразований Рис.2. Циклический ситуационный алгоритм
Алгоритм на рис.1 является ситуационным для стационарной информационной ситуации. Он служит основой преобразования исходной информационной ситуации. Такая ситуация остается неизменной в процессе обработки информации. Его четкость относит его к линейным последовательным алгоритмом или алгоритмом первого рода [1]. Существуют алгоритмы, для которых имеет место изменение параметров информационной ситуации в процессе обработки. Таким простейшим алгоритмом является циклический алгоритм, хотя его ситуационным не называют. На рис.2 приведен простейший циклический алгоритм.
С позиций ситуационной обработки в алгоритме на рис.2 ситуационная обработка выполняется на фрагменте алгоритма, поэтому такой алгоритм является смешанным: ситуационно последовательным. Более сложный ситуационный алгоритм представляет собой транспортный граф с одним входом (Х) и одним выходом но множеством вариантов достижения решения. Такая модель приведена на рис.3. Ее можно обозначить как информационная ситуация - ситуационный алгоритм.
Цель 1 7
Начало
Рис.3. Информационная ситуация как алгоритм с возможностью изменения условий
Рис.4. Прямая и ситуационная обработка
Вершины на схеме рис.3 означают условия и переход к следующему этапу решений. При стационарных условиях для многовариантного решения находится оптимальный маршрут. То есть решается задача маршрутизации и нахождения оптимального маршрута при стационарных условиях. С позиции логики можно говорить об оптимальном логическом следовании. Это не ситуационный, а стационарный алгоритм. Модель на рис.3 становится ситуационным алгоритмом только в том случае, если в процессе обработки меняются условия на вершинах и следствием этих изменений является изменение маршрута. Эта модель может называться многомаршрутным ситуационным алгоритмом.
Информационные ситуации - маршруты. При обработке и управлении существуют помехи действиям. В этом случае необходимо переходить от топологического пространства к
векторному пространству и говорить о направлении действий прескриптивной модели. Воздействие внешней среды приводит к тому, что результат обработки на этапе не направлен точно в цель, а смещен относительно нее. Такая ситуация характерна для управления объектом в условиях внешнего воздействия. Это требует вводить коррективы в обработку следующего этапа и проводить обработку или управление не только с учетом цели. Но и с учетом смещения от нее. Такой ситуационный алгоритм приведен на рис.4. Этот алгоритм следует называть одноцелевым ситуационным алгоритмом.
Рисунок 4 характеризует «информационную ситуацию маршрут». Этот маршрут характеризует процесс вычислений или управления при векторном воздействии внешней среды, которое приводит к отклонению вектора воздействия от вектора цели. При этом также возможны различные виды информационных ситуаций маршрутов. Одноцелевой ситуационный алгоритм - это алгоритм достижения одной фиксированной цели при изменении условий ее достижения на разных этапах в вычисления или управления. В теории автоматизированного управления такие алгоритмы (прескриптивные модели) называют астатическими. Принципиальным является достижение поставленной цели. Принципиальным для такой модели обработки или управления является изменение первоначально запланированного маршрута вычислений. Для достижения цели при изменении условий необходимо наличие и использование дополнительных ресурсов.
В ряде работ изменение ситуации называют целе существенным и целе не существенным. Рис.4 характеризует целе не существенные изменения ситуации при обработке. Возможна иная ситуация, когда изменение внешних факторов настолько велико, что в итоге меняет исходную цель на другую.
Рис.5 характеризует целее существенную обработку информации и целе существенный ситуационный алгоритм (ситуацию маршрут). Обычно такая ситуация имеет место тогда, либо когда ресурсов для достижения цели недостаточно, либо выясняется не целесообразность достижения данной цели и целесообразность достижения другой цели.
4 У
Цель {¡г
Цель 2 43
8
Начало
Рис.5. Изменение цели при ситуационной обработке
Заключение
Модель информационной ситуации является широким многоаспектным понятием, которое может обозначать качественно разные ситуации. Простейшей является логическая ситуация [30]. Она характеризуется логическими отношениями и правилами логического следования. Более сложной является функциональная информационная ситуация [31]. Она характеризуется функциональными отношениями и правилами функциональных преобразований. Как объект информационная ситуация может обозначать и заменять понятие условия решения задачи. Информационная ситуация как система может обозначать алгоритм обработки в условном параметрическом пространстве. Информационная ситуация как описание может обозначать маршрут обработки в условном вкторном пространстве. В работе [19] автором введены два новых понятия: «Информационная ситуация - условие» и «Информационная ситуация - решение». В работе [32] в развитии ситуационной обработки автором введено понятие «Информационная ситуация - алгоритм». В данной работе автором введены понятия: «информационная ситуация - система»; «информационная ситуация - стереотип»; «информационная ситуация - маршрут»; «информационная ситуация - прескриптивная модель». Новые понятия является развитием ситуационного анализа и ситуационного вычисления. Введенные понятия дают основание дифференцировать методы вычислений и управления. Введенные понятия дают возможность повышать надежность вычислений и организовывать правильное резервирование вычислительных ресурсов [33, 34]. Ситуационный анализ обработки информации строится на обработке информации в терминах информационного поля. Информационная ситуация описывает стационарную обработку информации и адаптивную обработку информации. В то же время динамические алгоритмы не являются ситуационными. Динамические вычисления являются непрерывными [35, 36] а ситуационные вычисления являются дискретными. Ситуационная обработка информации является новым направлением развития методов ситуационного анализа [37] в управлении и в вычислениях.
Литература
1. Щенников А.Е. Модели прямых алгоритмов // Славянский форум. 2017. № 4(18). С. 103-109.
2. Щенников А.Н. Информационные конструкции алгоритмов // Славянский форум. 2018.
№ 3(21). С. 54-60.
3. Беллмaн Р. Прикладные задачи динамического программирования. - Рипол Классик,
2013. 473 с.
4. Григорьев А.М., Ивaнко Е.Е., Ченцов А.Г. Динамическое программирование в обобщенной задаче курьера с внутренними работами: элементы параллельной структуры // Моделирование и анализ информационных систем. 2011. Т. 18. № 3. С. 101-124.
5. Tsvetkov V.Ya. Incremental Solution of the Second Kind Problem on the Example of Living System, Biosciences biotechnology research Asia, November 2014. Vol. 11(Spl. Edn.), Р. 177-180.
6. Цветков В.Я. Решение задач второго рода с использованием информационного подхода // Международный журнал прикладных и фундаментальных исследований. 2014. № 11. (часть2) С. 191-195.
7. Tsvetkov V.Ya. Information Situation and Information Position as a Management Tool // European Researcher. Series A. 2012, Vol. (36), N. 12-1, P. 2166-2170.
8. Ожеpельевa Т.А. Информационная ситуация как инструмент управления // Славянский форум. 2016. № 4(14). С. 176-181.
9. Ознaмец В.В. Мягкое ситуационное управление // Славянский форум. 2018. № 2(20). С. 57-62.
10. Цветков В.Я., Охотников А.Л. Информационная управленческая ситуация на транспорте // Государственный советник. 2018. № 2. С. 27-33.
11. Шaйтуpa С.В. Информационная ситуация в геоинформатике // Образовательные ресурсы и технологии. 2016. № 5(17). С. 103-108.
12. ^влов А.И. Пространственная информационная ситуация // Славянский форум. 2016. № 4(14). С. 198-203.
13. Цветков В.Я. Систематика информационных ситуаций // Перспективы науки и образования. 2016. № 5(23). С. 64-68.
14. Цветков В.Я. Модель информационной ситуации // Перспективы науки и образования. 2017. № 3(27). С. 13-19.
15. Розенберг И.Н. Информационная ситуация как сложная система // Образовательные ресурсы и технологии. 2017. № 3(20). С. 69-77.
16. Tsvetkov V.Ya. Dichotomic Assessment of Information Situations and Information Superiority // European researcher. Series A. 2014, Vol. (86), № 11-1, Р. 1901-1909. DOI: 10.13187/er.2014.86 .1901
17. Сельмaновa Н.Н. Ситуационное оценивание в кадастре // ИТНОУ: Информационные технологии в науке, образовании и управлении. 2018. № 6. С. 55-61.
18. Щенников А.Н. Логические ситуации при конструировании алгоритмов // Славянский форум. 2018. № 3(21). С. 137-143.
19. Титов Е.К. Ситуационная обработка информации // Славянский форум. 2018. № 3(21). С. 120-125.
20. Цветков В.Я., Ознaмец В.В. Задача размещения пространственного объекта на основе использования нечеткой информационной ситуации // Вестник Рязанского государственного радиотехнического университета. 2018. № 2(64). С. 109-115.
21. Tsvetkov V.Ya. Information Relations // Modeling of Artificial Intelligence. 2015, Vol. (8), Is. 4. - Р. 252-260.
22. Ожеpельевa Т.А. Об отношении понятий информационное пространство, информационное поле, информационная среда и семантическое окружение // Международный журнал прикладных и фундаментальных исследований. 2014. № 10. С. 21-24.
23. Tsvetkov V.Ya. Semantic environment of information units // European researcher. Series A.
2014, Vol. (76), N. 6-1, P. 1059-1065.
24. Цветков В.Я. Теория систем: Монография. - М.: МАКС Пресс, 2018. 88 с. ISBN 978-5317-05718-3
25. Ожеpельевa Т.А. Дескриптивные модели // Международный журнал прикладных и фундаментальных исследований. 2016. № 5-4. С. 675-675.
26. Цветков В.Я. Дескриптивные и прескриптивные информационные модели // Дистанционное и виртуальное обучение. 2015. № 7. С. 48- 54.
27. Козлов А.В. Логические дескриптивные и прескриптивные модели // ИТНОУ: Информационные технологии в науке, образовании и управлении. 2018. № 6. С.3-8.
28. Цветков В.Я., Мордвинов В.А. Подход к систематизации алгоритмов // Онтология проектирования. 2018. Т. 7. № 4(26). С. 388-397.
29. Господинов С.Г. Логическое обоснование в научных исследованиях // ИТНОУ:
Информационные технологии в науке, образовании и управлении. 2018. № 6. С. 41-48.
30. Охотников А.Л. Логическая информационная ситуация // Наука и технологии железных дорог. 2018. № 4(8). С. 23-32.
31. Павловский А.А., Охотников А.Л. Информационная транспортная ситуация // Наука и технологии железных дорог. 2018. № 2(6). С. 16-24.
32. Титов Е.К. Алгоритмы ситуационной обработка информации // Славянский форум. 2018. № 4(212). С. 60-65.
33. Рахман П.А. Разработка методики повышения эффективности использования вычислительных ресурсов при применении технологии виртуальных машин: дис. - М.: Моск. гос. энер-гет. ин-т (техн. ун-т), 2005.
34. Привалов А.Н., Клепиков А.К. Модель распределения ресурсов при «облачных» вычислениях //Известия Тульского государственного университета. Технические науки. 2012. № 3. С. 151-157.
35. Торгашев В.А., Царев И.В. Средства организации параллельных вычислений и программирования в мультипроцессорах с динамической архитектурой // Программирование. 2001. № 4. С.53-68.
36. ПетровД.Л. Динамическая модель консолидированного облачного хранилища данных // Известия СПбГЭТУ «ЛЭТИ». 2010. С. 17.
37. Дышленко С.Г. Ситуационный анализ в транспортной сети // Наука и технологии железных дорог. 2018. № 1(5). С. 26-33.
Сведения об авторе
Е.К. Титов
заместитель директора
ООО «Функция ИТ»
Россия, Белгород
Эл. почта: work_evgeniy@mail.ru
Information about author
Evgeny K. Titov
deputy Director
IT Function LLC
Russia, Belgorod
E-mail: work_evgeniy@mail.ru
УДК 510.6, 004.421, 523.21 В.Я. Цветков
ГРНТИ 20.01.07 ОАО «НИИАС»
КОГНИТИВНАЯ ЛОГИКА
Статья исследует новый феномен - когнитивную логику. Раскрывается содержание этого феномена путем сравнения с формальной логикой. Статья раскрывает значение стереотипов для когнитивной логики. Показана область применимости когнитивной логики - сложные ситуации, исключающие возможность декомпозиции анализируемого субъекта. В частности, когнитивная логика позволяет решать задачи второго рода. Когнитивная логика проверяет различные ситуации на истинность и не противоречивость. Она не требует разбиения на логические единицы. Сравнение дескриптивных моделей формальной логики и когнитивной логики показывает, что когнитивная логика является более объемной и более сложной. Когнитивная логика применима при наличии опыта в виде стереотипов. Когнитивная логика применима при наличии интеллекта. Когнитивная логика включает субъекта в построение логического следования. Недостаток когнитивной логики - неоднозначность вывода.
Ключевые слова: логика, логическая последовательность, когнитивная логика, стереотип, информационная ситуация.
V.Ya. Tsvetkov JSC NIIAS
COGNITIVE LOGIC
The article explores a new phenomenon - cognitive logic. Paper reveals the contents of this phenomenon by comparing it with formal logic. The article reveals the meaning of stereotypes for cognitive logic. The article defines the scope of applicability of cognitive logic — complex situations that exclude the possibility of decomposition of the analyzed subject. In particular, cognitive logic allows solving problems of the second kind. Cognitive logic checks various situations for truth and inconsistency. It does not require splitting into logical units. Comparing descriptive models of formal logic and cognitive logic shows that cognitive logic is more voluminous and more complex. Cognitive logic is applicable when there is experience in the form of stereotypes. Cognitive logic is applicable in the presence of
