Стратегия ИТ на новое столетие

Это не только технические и технологические аспекты, не только социально-экономические и психологические проблемы, но и философско-мировоззренческие и даже религиозные. В данной статье рассматриваются прежде всего первые две стороны.

Человечество вступило в новую фазу Второй Промышленной Революции, о которой писал еще в начале 50-х Норберт Винер в своей книге «Кибернетика и общество (или гуманное отношение к человеку)» [1]. Некоторые его цитаты звучат сегодня очень актуально: «Последующее развитие автоматизации... убедило меня в том, что я был прав в своем утверждении [о возможности создания автоматического завода] и что это развитие явится одним из величайших факторов, обуславливающих социальную и техническую жизнь грядущего века, ключевым явлением второй промышленной революции». Или: «Можно даже утверждать, что современные средства связи... делают «мировое государство» неизбежным».

Сейчас буквально на наших глазах создается нервная система «существа» под названием Человечество. Это и совершенно новый уровень общения между отдельными личностями через Сеть, и интеграция компьютерных технологий с телевидением и традиционными средствами коммуникаций, и новые возможности концентрации и распределения информации через сall-центры, и новые горизонты электронной коммерции с технологией «самообслуживания», и новая технология взаимодействия между предприятиями (Supply Chain, Customer Relationship Management, Virtual Enterprise), и новый уровень электронной поддержки «жизненного цикла» продукции. Сюда же относится и работа по созданию «единого электронного пульса» - системы синхронизации компьютеров по Гринвическому времени (Greenwich Electronic Time — GET). При этом требования к мощностям технических средств все более смещаются с уровня «клиента» и ПК на уровень серверов приложений и серверов баз данных. На верхние уровни выносятся не только доступные через Internet базы данных, не только средства создания и ведения собственных Web-сайтов, но и ERP-пакеты, например, Oracle Applications [2]. При этом общие ресурсы все более «отчуждаются» от конкретных предприятий и организаций.

Новые технологии возродили интерес к увеличению мощности компьютеров и к отходу от технологии клиент-сервер. Так, Ларри Эллисон, будучи главным апологетом технологии клиент-сервер, недавно провозгласил: «назад к мэйнфреймам», имея в в виду, конечно, совсем иную техническую и технологическую основу. Безусловно, сегодня налицо предпосылки качественно нового уровня «информационно-когнитивного потенциала» общества, который по определению Юлия Шрейдера [3], включает возможности общества по накоплению, хранению, передачи знаний (в том числе и прямое общение, и системы образования и повышения квалификации), а также средства и кадры для обработки, хранения, поиска и передачи информации.

Однако на пути эффективной реализации этого потенциала встает целый ряд проблем. Еще у Винера встречается предостережение возникновения социальных проблем: «... это может привести к таким же малоценным и пагубным результатам в области культуры, какие по большей части были получены от радио и кино», причем многие проблемы связаны с требованиями развития головного мозга нового «организма», которые существенно отличаются от активно решаемых сейчас проблем развития «периферической нервной системы».

Проблемы унификации стандартов

В то время как в области традиционного «материального» производства уже давно сложилась система поддержки и согласования стандартов, в области ИТ многое еще предстоит сделать. Даже для отдельного предприятия, работающего на уровне intranet, новые технологии предъявляют весьма высокие требования к уровню формализации и универсализации представления знаний, к унификации средств обмена информацией и к корпоративной культуре управления знаниями. Подробный анализ вопросов, связанных с intranet как инструментом корпоративного управления, дан, например, в работе [4].

На межкорпоративном уровне сегодня все более настоятельно требуется унификация стандартов ИТ. Наиболее близко к новому уровню широкого использования в Сети подошел стандарт XML, принятая в начале 1998 года Консорциумом WWW (W3C) первая версия спецификаций которого, к концу 1999 года обросла более чем двадцатью дополнительными предложениями, рекомендациями и спецификациями, расширяющими ядро, например: Extensible Style Language (XSL) - номенклатура XML для спецификации семантики форматирования и презентации документов и язык XSLT (T - трансформация), который служит для трансформации одних типов документов XML в другие. В отличие от первой практической реализации спецификаций стандарта ISO SGML - широко используемого языка гипертекстовой разметки HTML— XML имеет ряд особенностей, которые делают его «первым кандидатом» для практического использования в перспективных Internet технологиях, а именно:

1. XML - «самоописательный язык», включающий метауровень для определения новых типов документов (Document Type Definitions - DTD);

2. XML - гибкий язык для обмена информацией, причем не обязательно, чтобы определения DTD у разных организаций совпадали. Поскольку вся метаинформация DTD пересылается в сообщении, то любой приемник, поддерживающий XML, может легко интерпретировать их в свои DTD;

3. используя отдельные средства описания презентации документа - Extensible Style Language (XSL), можно легко преобразовывать одни и те же XML данные в другие представления, например, отпечатанный документ, страница HTML, сообщение на экране мобильного устройства и т.п;

4. используя XSLT можно легко преобразовывать и устанавливать отображение одного XML DTD в другой;

Уже сейчас XML начинает использоваться для замены устаревшей технологии EDI (Electronic Data Interchange), что позволяет включать в сферу электронной коммерции множество средних и мелких предприятий, для которых технология EDI была недоступна из-за своей громоздкости и дороговизны [2]. Все более активно XML начинает использоваться и в ERP-приложениях. Например, в Oracle Applications Release 11i предполагается использовать основанные на XML средства интеграции как внутри Oracle Applications, так и с системами ERP других производителей.

Принятие XML в качестве стандарта, которому все готовы следовать, связано в значительной степени с его простотой. Принятая в XML объектно-ориентированная модель DOM (Document Object Model) позволяет легко преобразовывать XML документы для хранения в объектно-реляционных и реляционных СУБД, равно как и наоборот. Например, эти функции выполняет инструментарий Oracle - XML SQL Utility for Java. Однако даже для такого относительно простого объекта стандартизации как иерархический документ требуется более широкая унификация стандартов, что позволит более эффективно использовать его в Сети. Так, руководители компании FarCountries, которая использует XML для увязки тысяч поставщиков и посредников по всему миру [2], отмечают, что наиболее сложная задача - это разработка хорошей модели данных и ее представление в DTD, которая была бы, по возможности, общей для всех бизнес-партнеров компании. Недаром в W3C была организована специальная рабочая группа, которая взяла на себя унификацию структуры и форматов файлов XML для DTD (W3C XML Schema Working Group). Проблемы унификации стандартов существенно возрастают в областях с более сложными объектами, чем иерархические документы.

Проблемы стандартизации описания продукции, технологии и бизнеса

Началом современного этапа стандартизации описания продукции и технологии можно считать появление в середине 80-х проекта STEP (STandard for the Exchange of Product model data) - семейства стандартов для обеспечения универсального механизма обмена данными о продукции и технологии как между различными организациями, так и между разными этапами жизненного цикла продукции. Ядром STEP был «почти» объектно-ориентированный язык информационного моделирования EXPRESS (ISO 10303, часть 11). Не являясь языком программирования, не поддерживая «методы» и механизмы их наследования, действующая версия EXPRESS обеспечивает объектно-ориентированную идеологию для описания концептуальных моделей данных (множественное наследование данных и ограничений, выводимые атрибуты и др.).

Вторым «китом», на котором основан EXPRESS, являятся модель «сущность-связь» (E-R). Кроме того, чувствовалось влияние и SQL. Графическая версия языка, EXPRESS-G, полностью вытеснила IDEF 1X, который использовался на начальных этапах проекта STEP. В версии EXPRESS v2 уже предполагается полная объектная ориентированность с поддержкой моделирования процессов, событий, транзакций, а также единая формальная метамодель, гораздо более детализированная и семантически более строгая, чем части Generic Resources серии стандартов ISO 10303 (части 41-49).

Вся работа над проектом велась под эгидой подкомитета 4, технического комитета 184 ISO (ISO TC184/SC4), к концу 90-х в рамках которого появилось еще несколько разной степени завершенности серий стандартов, связанных с описанием уже не только продукции и технологии (ISO 13584, ISO 14959, ISO 15926), но и управления производством (Manufacturing Management - MANDATE - ISO 15531), и использующих в качестве своей основы язык EXPRESS.

За 15 лет вокруг EXPRESS и STEP сформировалась уже целая отрасль, которая обеспечивает значительное уменьшение трудозатрат при «запуске» новых технологий и новых видов продукции. Причем, если серия ISO 10303 задумывалась, прежде всего, для обслуживания автомобильной и аэрокосмической отраслей, то сейчас она охватывает уже большинство видов производств, включая электротехническое, кораблестроительное, строительство, нефтехимическое и т.п. Появились не только компании, специализирующиеся на инструментарии технологии STEP, но и организации общеметодологического плана, связанные с развитием технологии «данных о продукции» (Product Data Technology - PDT), например EuroSTEP, PDT Solutions, PDTAG, PDES и др.

Важно отметить активное использование Internet при разработке стандартов, в которой принимают участие многие организации и специалисты всех ведущих стран. Это и серии телеконференций с дискуссиями по наиболее важным вопросам, и электронное голосование по утверждению проектов стандартов на разных стадиях разработки вплоть до статуса международного стандарта, и организация очных семинаров и конференций, и организация полного электронного архива, доступного по Сети. Такая технология организации проектов на основе управления знаниями [4] симптоматична для Новой Эры [5], однако она делает лишь первые шаги, вступая при этом в серьезное противоречие с существующими социальными институтами.

Несмотря на внешние успехи идеология, методология и технология STEP/EXPRESS требуют глубокого совершенствования. С одной стороны, нужна «гармонизация» и «модуляризация» стандартов внутри самого ISOTC184/SC4, c другой - оказалось необходимым выйти за рамки описания «продукции и технологии» и включить более широкий круг вопросов бизнеса, с третьей стороны все более возникает необходимость в согласовании аналогичных работ с другими организациями, занимающимися разработками в том же направлении и прежде всего с группами CSMF (Conceрtual Schema Modelling Facilities) и CDIF (CASE Data Interchange Format) в рамках объединенного технического комитета ISO и Международной электротехнической комиссии ISO/IEC JTC1, с Консорциумом WWW, с рабочими группами OMG, с группой KIF (Knowledge Interchange Format) ANSI ASC X3T2, а также с группой Open Application Group.

Внутри самого сообщества ISO TC184/SC4 зреет неудовлетворенность состоянием дел. Проект все более разрастается и становится все менее управляемым, не приводя к созданию более общего и семантически строгого ядра, которое бы использовалось во всех специализированных описаниях не только продукции и технологии, но и бизнеса в широком смысле, включая управление производством и данными о продукции. Для этого в рамках рабочей группы ISO TC184/SC4/WG10 началась работа по созданию общей метамодели в рамках проекта IIDEAS (Integration of Industrial Data for Exchange Access and Sharing). В проекте предполагается охватить не только стандарты ISO TC184/SC4, но и установить связь с другими упомянутыми организациями по стандартизации. Под их эгидой проводятся специальные объединительные семинары по интеграции моделей данных и процессов в информационных системах. Так, в резолюциях одного из таких семинаров (www.nist.gov/workshop/jtc1-96/resolu~1.htm) рекомендуется:

• чтобы ISO и IEC организовали общую техническую группу для идентификации потенциального дублирования в разработках моделей с целью их уменьшения;
• чтобы ISO и IEC организовали электронные средства для поддержки общего доступа всех рабочих групп ко всем «модельно-ориентированным» работам.
• чтобы ISO и IEC обеспечили публикацию разработок через Web; свободный электронный доступ к базовым схемам, словарям и рефератам.
• чтобы вышеупомянутые организации совместно разработали общий документ по моделированию и использованию моделей для проектирования, создания и управления информационными системами.

Одним словом, тратятся значительные интеллектуальные усилия для выхода на новый уровень интеграции данных, и Сеть, несомненно стала мощным катализатором этих процессов. Так например, в середине 2000 года должен быть организован специальный международный семинар по созданию «нижнего этажа» такой унификации - электронной базы терминологических каталогов и словарей данных о продукции (www.cedarlon.demon.co.uk), которая должна обеспечить:

• стандартную инженерную терминологию;
• cтандартные классы материалов и товаров;
• стандартные типы свойств и методов испытания;
• стандартные каталоги узлов и деталей.

В качестве фундамента предполагается использовать основанный на XML язык разметки для материалов MatML, так как база должна быть полностью структурированной и Web-ориентированной. Интересно отметить, что аналогичная задача создании ГСССД (Государственная служба стандартных справочных данных) ставилась в СССР еще в середине 70-х, однако для нее не созрели тогда еще ни методологические, ни технические, ни технологические условия, хотя и были выпущены соответствующие ГОСТы и Методические Указания. Иначе говоря, проблема осталась изменились средства и способы ее решения.

Та деятельность по интеграции моделей, которая проводится сейчас, безусловно, полезна и необходима, но недостаточна. Если для «нижнего этажа» — терминологии и каталогов по продукции — принятие «общих правил игры» возможно, то для более общих моделей требуется выйти за рамки используемых в «дублируемых работах» фундаментальных понятий. Сам факт подчеркиваемой в приведенной резолюции проблемы «разрастания языков моделирования и дублирования усилий» говорит о том, что для обеспечения «консенсуса» требуется более глубокий уровень структурирования, чтобы базовые стандарты моделирования стали общепринятыми. Ситуация похожа на ту, которая сложилась в механике перед тем, как Ньютон сформулировал свои законы и ввел понятия, которые стали общепринятыми (интересно отметить, что молодой Ньютон очень интересовался созданием универсального языка описания природы [6], и сейчас на новом витке общество стоит перед такой же проблемой). Примечательно, что предпосылки для дальнейшего развития более глубоко структурированных моделей уже давно имеются, но они пока недостаточно используются в разработке моделей и метамоделей данных.

Направления развития объектного подхода

Учитывая, что одним из ключевых понятий в разрабатываемых моделях является понятие «класс», естественно рассмотреть наработки по теории классификации. Это направление связано прежде всего с деятельностью в 70-80-х годах «виртуальной» школы Юлия Шрейдера, которая объединяла по интересам ученых разных отраслей: биологов, лингвистов, информатиков и др. Согласно теории классификации для полного описания любой классификационной системы принципиально необходимо двойственное представление как c точки зрения «таксономии», так и с точки зрения «мерономии» [7]. В существующих же моделях используется только таксономическое описание, основанное на идеологии теории множеств. В практике мерономии описания проводятся через строго формализованные «определители классов» (по аналогии с широко используемыми в биологии «определителями», например, «Определитель птичьих гнезд»). Это позволило универсальным способом автоматически определять такие сложные таксономические классы, как позиции прейскурантов на металлопродукцию, позиции ТНВЭД, позиции бухгалтерской номенклатуры и т.п. Правда эти работы можно считать лишь прототипными.

Одним из важных следствий «принципа двойственности» является принципиальная возможность описания любой иерархии таксонов через комбинации независимых «неиерархических» признаков. Еще одним важным следствием теории классификации является расширение понятия «свойство» по сравнению с его использованием в существующих моделях.

Другим, не используемым в существующих моделях направлением является теория измерений [8], которая подвела единую базу под количественные и «качественные» измерения, введя понятие «тип шкалы измерения» со строгим определением разных типов шкал. Наиболее изученными уже были количественные шкалы, которые широко используются в метамоделях проекта STEP. В то же время, более интересными для обобщения моделей являются «классификационная» и «порядковая» шкалы.

Третье направление, которое должно послужить общим фундаментом - это семиотика - наука о знаковых системах с ее «синтактикой», «семантикой» и «прагматикой». Сейчас идет процесс становления этой новой науки, которая фактически «отпочковывается» от философской теории познания в прикладную «инженерию знаний».

Поскольку семиотика еще только начала зарождаться, то наиболее интересные результаты лежат на пересечении с другими связанными направлениями, которым еще предстоит войти в новую науку. Например, мы в своей прототипной метамодели объединили идеи семиотики, теории измерений, теории классификации и AP221 STEP [9]. Вот как, например, выглядит фрагмент такого объединенного описания свойства «давление» физического объекта типа насос. С точки зрения синтактики для давления определяется «формат». С точки зрения семантики для давления определяется «количественная шкала измерения» с соответствующими единицами. С точки зрения прагматики для давления могут быть определены несколько «порядковых» шкал оценок с такими, например, значениями, как «низкое», «нормальное», «высокое». Наконец, определяются связи между значениями давления по семантической шкале и значениями по прагматическим шкалам. Это «свойство» может быть «обобщено» для более широкого класса физических объектов, зарегистрированных в репозитории. При этом уровень обобщения с точки зрения Семантики и Прагматики может быть принципиально различным. Например, в нашем примере с точки зрения Семантики обобщение может быть доведено до уровня «давления» в «жидкости» или/и «газе», в то время, как с точки зрения Прагматики требуется гораздо большая детализация.

Важно отметить, что использование семиотического подхода «гуманизирует» модель. Стремление существующих метамоделей формализовать все «до конца» также требует пересмотра с явным выделением «границы» формализации между знаниями человека и «знаниями» компьютера. Эта граница относительна и может меняться по мере развития системы. Сейчас границы семиотики еще более расширяются. Появилось направление «биосемиотика», которая пытается обобщить модель с включением в нее не только знаковых систем человека и компьютера, но и знаковых систем поведения животных и знаковых систем на уровне ДНК. Предполагается, что такой общий подход будет содействовать преодолению существующего «отчуждения» человека от Природы.

Проблемы «интернетизации»

Рассмотрим проблемы прежде всего с точки зрения развития «нового организма» и требований к организации коллективного разума. При этом важно различать технико-экономические и социокультурные знания. Если для первых характерна стандартизация, глобальность, объективность и т.п., то для вторых важна субъективность, нестандартность, разнообразие и т.п. Детально шесть противопоставлений описаны в [3].

Существующая технология Internet гораздо лучше справляется с социокультурной стороной: Web-серфинг, электронная почта, телеконференции, ICQ и т.д. явно вызывают положительные эмоции сопричастности к общемировому сообществу и культуре. Сюда же относится и интеграция компьютерных технологий с телевидением и традиционными средствами коммуникации. Развитие технологии автоматизации сбора, регистрации, рассылки, сообщений в системах электронной коммерции и CALL -центрах тоже затрагивают в основном только внешнюю сторону коммуникаций, предполагая, что основная семантическая и прагматическая «переработки» информации ложится на человека. Однако для накопления, хранения и обмена технико-экономических знаний «интеллекта» существующих порталов явно не хватает. Требуется гораздо большая структурированность и стандартизация для поддержки фундамента общих справочных данных, поддержки новой технологии научных коммуникаций через «интеллектуальные порталы», поддержки общих баз данных для инженеров и конструкторов, поддержки «извлечения», накопления и использования знаний экспертов, поддержки общих стандартных описаний бизнес-объектов и бизнес-процессов и т.п.

Именно для этого и прилагаются сейчас значительные усилия по унификации моделей и метамоделей данных. Именно это и должно перевести на новый качественный уровень «информационно-когнитивный потенциал» общества. Правда для этого должны быть принципиально изменены многие существующие социальные институты. Так, например, в условиях Сети все более остро встает вопрос о непригодности действующего законодательства об интеллектуальной собственности. Об этом подробно говорит Джон Перри Барлоу в своей статье «Продажа вина без бутылок: Экономика сознания в глобальной Сети» (www.russ.ru/netcult/99-03-26/barlow.htm). Еще Винер [1] писал, что информация и энтропия не сохраняются и в равной мере непригодны для того чтобы быть товаром и что мысль о том, что информация может быть накоплена в изменяющемся мире без понижения ее стоимости, является ложной. В более широком плане - развитие производительных сил эпохи Internet вызовет серьезные изменения в производственных отношениях, так как последние будут все более тормозить их развитие.

Национальная идея России

Вместо заключения можно привести несколько аргументов в пользу мнения, что именно активное участие в создании «нервной системы» и должно стать Национальной идеей России.

1. Для Национальной идеи сегодня более важны перспективы будущего, чем «идеалы» прошлого.

2. Реальное управление любой системой (с кибернетической точки зрения) требует как соответствующих скоростей обмена информацией, так и соответствующих мощностей по ее накоплению и переработке (принцип «необходимого разнообразия»). Чем больше система, тем большие скорости и мощности нужны. В противном случае неизбежны такие явления как бюрократические пирамиды с их «законами Паркинсона», «принципами Питера» и коррупцией, причем не важно «левые» или «правые» находятся у власти. Чем больше пирамида, тем более система управления подвержена вырождению. Желание усилить роль «государственного регулирования» объясняется с кибернетической точки зрения как дополнение универсальной обратной связи «по отклонениям» (рыночный механизм) механизмом совершенного регулятора по возмущениям, что предъявляет еще более жесткие требования к параметрам информационной системы.

3. Россия имеет мощный интеллектуальный потенциал, причем сегодня наблюдается возрождение интереса к точным наукам. Так в 1999 году зарегистрирован рост конкурса для поступления в МФТИ, где на всех факультетах активно изучаются современные информационные технологии и куда на факультет общей и прикладной физики поступали сборные команды по физике практически всех стран СНГ. Кроме того, в России сильны традиции научных школ, которые тесно связаны с новыми направлениями развития ИТ. Так, в частности, «школа Шрейдера» возникла на основе «школы Любищева».

Все это создает предпосылки для выхода России в лидеры будущих информационных технологий. Россия еще не очень следует тем правовым нормам защиты интеллектуальной собственности, которые в условиях Сети требуют коренной реорганизации. Иначе говоря, стране легче выйти в новое киберпространство. Наконец, Россия еще не так сильно испорчена той ложной структурой потребностей, против которой выступает Римский Клуб и кризис которой прогнозируется к 2015 году, а одним из важных факторов сглаживания остроты этого кризиса как раз и является создание «нервной системы».

Остается дело за «малым» - за интересом к ИТ со стороны государства и деловых кругов.

Об авторе

Леонид Отоцкий — главный специалист центра АСУ Магнитогорского металлургического комбината. С ним можно связаться по электронной почте по адресу leo@mmk.ru

Литература