Видом открытых систем являются химические системы, в которых непрерывно протекают химические реакции, происходит поступление реагирующих веществ извне, а продукты реакций отводятся. Биологические системы, живые организмы можно рассматривать как открытые химические системы. Такой подход к живым организмам позволяет исследовать процессы их развития и жизнедеятельности на основе законов термодинамики неравновесных процессов, физической и химической кинетики .

Наиболее простыми являются свойства открытых систем вблизи состояния термодинамического равновесия. Если отклонение от термодинамического равновесия мало и состояние системы изменяется медленно, то неравновесное состояние можно охарактеризовать теми же параметрами, что и равновесное: температурой, химическими потенциалами компонентов системы, но не с постоянными для всей системы значениями, а с зависящими от координат и времени. Степень неупорядоченности таких открытых систем, как и систем в равновесном состоянии, характеризуется энтропией . Энтропия открытой системы в неравновесном (локально-равновесном) состоянии определяется, в силу аддитивности энтропии, как сумма значений энтропии отдельных малых элементов системы, находящихся в локальном равновесии.

Отклонения термодинамических параметров от их равновесных значений (термодинамические силы) вызывают в системе движение потоков энергии и вещества. Процессы переноса приводят к росту энтропии системы. Приращение энтропии системы в единицу времени называют производством энтропии. Согласно второму началу термодинамики, в замкнутой изолированной системе энтропия, возрастая, стремится к своему равновесному максимальному значению, а производство энтропии - к нулю. В отличие от замкнутой системы, в открытой системе возможны стационарные состояния с постоянным производством энтропии, которая должна при этом отводиться от системы. Такое стационарное состояние характеризуется постоянством скоростей химических реакций и переноса реагирующих веществ и энергии. При таком «проточном равновесии» производство энтропии минимально (теорема Пригожина). Стационарное неравновесное состояние играет в термодинамике открытых систем такую же роль, какую играет термодинамическое равновесие для изолированных систем в термодинамике равновесных процессов.

При нелинейных процессах возможно осуществление термодинамически устойчивых неравновесных (в частном случае стационарных) состояний, далеких от состояния термодинамического равновесия и характеризующихся определенной пространственной или временной упорядоченностью, которую называют диссипативной, так как ее существование требует непрерывного обмена веществом и энергией с окружающей средой. Нелинейные процессы в открытых системах и возможность образований структур исследуются на основе уравнений химической кинетики; баланса скоростей химических реакций в системе со скоростями подачи реагирующих веществ и отвода продуктов реакции. Накопление активных продуктов реакций или теплоты может привести к автоколебательному (самоподдерживающемуся) режиму реакций. Для этого необходимо, чтобы в системе реализовалась положительная обратная связь: ускорение реакций под воздействием ее продукта (химический автокатализ), или теплоты, выделяющейся при реакции. В открытой химической системе с положительной обратной связью возникают незатухающие саморегулирующиеся химические реакции. Автокаталитические реакции могут привести к неустойчивости химических процессов в однородной среде и к появлению стационарных состояний с упорядоченным пространственным неоднородным распределением концентраций (диссипативных структур с упорядоченностью на макроскопическом уровне). Характер структур определяется конкретным типом химических реакций. В открытых системах возможны также концентрационные волны сложного нелинейного характера.

Теория открытых систем важна для понимания физико-химических процессов, лежащих в основе жизни, так как живой организм представляет собой устойчивую саморегулирующуюся открытую систему, обладающую высокой организацией как на молекулярном, так и на макроскопическом уровне.Теория открытых систем является частным случаем общей теории систем, к которым относятся системы переработки информации, транспортные узлы, системы энергоснабжения. Подобные системы, хотя и не являются термодинамическими, но описываются системой уравнений баланса, в общем случае нелинейных, аналогичных рассматриваемым для физико-химических и биологических открытых систем. Для всех систем существуют общие проблемы регулирования и оптимального функционирования.

1. CASE-технологиия – это технология:

2. PowerPoint имеет все варианты создания презентации из списка:

3. Windows - это:

4. Аксиому информационной синергетики не отражает утверждение:

5. Аксиому информационной синергетики отражает утверждение:

6. Аксиому информационной синергетики отражает утверждение:

7. АРМ – это система:

8. Базовой топологией (типом пространственной структуры) систем является:

9. Базовые топологии (типы пространственных структур) систем:

10. В правила организации информации для управления системой входит:

11. В правила организации информации для управления системой не входит:

12. В списке утверждений вида: 1) в Excel нельзя использовать графики; 2) столбцов в Excel-таблице меньше, чем 100; 3) cтрок в Excel-таблице меньше, чем 100; 4) текст в Word можно набирать шрифтом 60 правильным утверждением является утверждение:

13. В список разработчиков основ системного анализа (Богданов, Берталанфи, Цвикки) разумнее включить:

14. В средо-ориентированных технологиях всегда соблюдают все требования:

15. В строке состояний MS Word нет информации:

16. В функции и задачи управления любой системой входит:

17. Верно утверждение:

18. Верно утверждение:

19. Верно утверждение:

20. Верно утверждение:

21. Верно утверждение:

22. Верно утверждение:

23. Верно утверждение:

24. Верно утверждение:

25. Верно утверждение:

26. Верно утверждение:

27. Верно утверждение:

28. Виртуальная реальность – это технология:

29. Вопросом во фрагменте: "выявление управляющих параметров → ? → управление траекторией системы" цикла управления системой помечен этап:

30. Вопросом во фрагменте: "обработка и анализ информации → ? → выявление управляющих параметров" цикла управления системой помечен этап:

31. Вопросом во фрагменте: "получение информации о траектории – ? – определение ресурсов для управления" цикла управления системой помечен этап:

32. Выбрать для программной системы наиболее подходящий аналог понятий "рождение и смерть" при эволюционном моделировании этой системы:

33. Выбрать для программной системы наиболее подходящий аналог понятия "видовое разнообразие" при эволюционном моделировании этой системы:

34. Выбрать для системы дистанционного обучения наиболее подходящий аналог понятия "экологическая ниша" при эволюционном моделировании этой системы:

35. Выбрать для системы страхования наиболее подходящий аналог понятия "сообщество" при эволюционном моделировании этой системы:

124. Новые информационные технологии бывают типов:

125. Ноосфера – это:

126. Общепринята классификация информации

127. Общепринятая классификация информации не может быть по:

128. Описание s=vt, 0≤t≤10 дает модель движения тела:

129. Описание работы ЭВМ (технической системы) на физическом языке даст:

130. Описание свободного падения тела с учетом влияния порыва ветра будет:

131. Основная цель управляющих информационных воздействий – это:

132. Основной операцией математического моделирования не является:

133. Основной операцией математического моделирования является:

134. Основные операции математического моделирования:

135. Основным признаком любой системы не является:

136. Основным признаком развивающейся системы является:

137. Основным признаком системы является:

138. Основных (базовых) типов моделей знания:

139. Основных концепций построения информационных систем:

140. Основных типов информационных систем управления:

141. Открытые системы стараются поддерживать процесс:

142. Открытые системы стараются поддерживать равновесие за счет:

143. Открытые системы стараются поддерживать:

144. Отношение эквивалентности – это отношение:

145. Отношение, нетипичное для семантической сети – отношение типа:

146. Отражением утверждения Хартли для системы из n элементов не будет:

147. Плохо структурируемая система – это система:

148. Плохо формализуемая система – это:

149. По “глубине” моделирования модели бывают:

150. По изменчивости информация бывает:

151. По описанию переменных системы бывают:

152. По описанию переменных системы не бывают:

153. По отношению к окружающей среде системы бывают:

154. По отношению к окружающей среде системы бывают:

155. По отношению к результату, информация бывает:

156. По происхождению системы бывают:

157. По способу управления системой системы бывают:

158. По типу описания закона функционирования, системы бывают:

159. Полезность решения может определяться:

160. Положительной стороной формулы Шеннона является ее:

161. Понятие "система" возникло в Древней Греции около:

162. Понятийные знания – это наборы:

163. Правильной последовательностью этапов системного анализа является:

164. Предметную область системного анализа составляют, в первую очередь

165. При эволюционном моделировании не используется аналог понятия:

166. При эволюционном моделировании не используют атрибут биологической эволюции:

167. Принципом разработки информационных систем (ИС) может служить

168. Принципом разработки информационных систем (ИС) может служить:

169. Принципом разработки информационных систем (ИС) может служить:

170. Проблема моделирования состоит в решении задачи:

171. Продукционной моделью не является модель вида:

172. Процедура определения неизвестных параметров модели называется:

173. Процедура перехода от модели нелинейной к модели линейной называется:

174. Процедурные знания обычно представлены:

175. Развитие системы – это деятельность системы:

176. Самоорганизация – это образование новой структуры:

177. Самоорганизация – это организация:

178. Связная система – это система, для которой:

179. Семантической сети соответствует:

180. Синергетика – это наука, изучающая:

181. Система "Автомобиль" – система:

182. Система "Вуз" – система:

183. Система "Ручей" – система:

184. Система называется большой, если множество состояний системы:

185. Система называется сложной, если в ней:

186. Система самоорганизующаяся, если она обретает новую структуру:

187. Системное мышление – это методология:

188. Системный анализ – это:

189. Системный анализ – это:

190. Системный анализ имеет ветви:

191. Системным методом не является:

192. Системным методом не является:

193. Системным методом является:

194. Системным ресурсом общества является:

195. Системой машинной графики является:

196. Ситуационная комната – это помещение, где:

197. Ситуационное моделирование использует чаще для принятия решения:

198. Ситуационное моделирование может происходить в режиме:

Developer Project предлагает поддержку при сдаче экзаменов учебных курсов Интернет-университета информационных технологий INTUIT (ИНТУИТ). Мы ответили на экзаменационные вопросы 380 курсов INTUIT (ИНТУИТ) , всего вопросов, ответов (некоторые вопросы курсов INTUIT имеют несколько правильных ответов). Текущий каталог ответов на экзаменационные вопросы курсов ИНТУИТ опубликован на сайте объединения Developer Project по адресу: http://www. dp5.su/

Подтверждения правильности ответов можно найти в разделе «ГАЛЕРЕЯ», верхнее меню, там опубликованы результаты сдачи экзаменов по 100 курсам (удостоверения, сертификаты и приложения с оценками).

Болеевопросов по 70 курсам и ответы на них, опубликованы на сайте http://www. dp5.su/, и доступны зарегистрированным пользователям. По остальным экзаменационным вопросам курсов ИНТУИТ мы оказываем платные услуги (см. вкладку верхнего меню «ЗАКАЗАТЬ УСЛУГУ». Условия поддержки и помощи при сдаче экзаменов по учебным программам ИНТУИТ опубликованы по адресу: http://www. dp5.su/

Примечания:

- ошибки в текстах вопросов являются оригинальными (ошибки ИНТУИТ) и не исправляются нами по следующей причине - ответы легче подбирать на вопросы со специфическими ошибками в текстах;

- часть вопросов могла не войти в настоящий перечень, т. к. они представлены в графической форме. В перечне возможны неточности формулировок вопросов, что связано с дефектами распознавания графики, а так же коррекцией со стороны разработчиков курсов.

Из-за разразившегося в 2000 году кризиса в ИТ-индустрии точку отсчета для нового компьютерного века приходится перенести. По оценкам отраслевых аналитиков, ситуация меняется к лучшему уже в текущем году. В компьютерных технологиях закончится падение производства, а в 2004-м и последующих годах предполагается рост, причем с заметным ускорением. Вот тогда-то со сдвигом лет на пять, скорее всего, и начнется новый компьютерный XXI век.

А прежде, в нынешний переходный период, особенно накануне Нового года, возникает вполне естественное желание заглянуть за горизонт и посмотреть, что нас ожидает в следующем столетии. Обращение к тем же аналитикам не позволяет увидеть глубинные перемены, которые стоят за технологиями, вызывают их к жизни. Похоже, аналитики пользуются известным правилом метеорологов: вероятность сохранения сегодняшней погоды на завтра равна 70%, поэтому, если хочешь дать прогноз с вероятностью выше 50%, занимайся прямой экстраполяцией. Следуя этому правилу, практически все без исключения аналитики говорят о количественных изменениях хорошо известных явлений. На днях я обратился с вопросом к вице-президенту по исследованиям одной из крупнейших аналитических компаний, с желанием выяснить, почему отчеты и прогнозы настолько формальны, лишены хотя бы элементов научности или подлинной аналитичности. Вот его буквальный ответ (название компании по понятной причине опускаю): «Компания N - это не академический мыслительный центр. Большинство сотрудников N не имеют диплома о специальном образовании в науках о компьютерах. N - это консультативная компания для потребителей, для тех, кто выбирает лучшие технологии для условий своего бизнеса. Мы не являемся научными консультантами».

Прогнозировать, оставаясь на исключительно технологических позициях, можно было в прежние годы. Нынешнее же состояние компьютинга обнаруживает качественно новые черты; среди них - попытки строить системы с саморегулированием и создавать предприятия, работающие в режиме реального времени, попытки, не укладывающиеся в привычные стереотипы. Их отличает связь не столько с технологиями, сколько с методами создания систем нового типа с использованием уже существующих и перспективных технологий. Эти пока скромные попытки свидетельствуют о том, что уже накоплен вполне достаточный багаж технологий, чтобы строить системы не на интуитивных представлениях, а на основе кибернетических принципов - прежде всего, с использованием обратной связи.

Механизм обратной связи позволяет системам любого типа - живым, механическим, электрическим, социальным - оставаться в состоянии равновесия (или, как его чаще называют, гомеостаза). Обратная связь не только стабилизирует процессы, но и служит механизмом, способствующим их развитию; еще Чарльз Дарвин оценил значение обратной связи в эволюции. Принцип управления по обратной связи предполагает постоянное сравнение текущего состояния системы с желаемым и выработку управляющих сигналов на основании полученной в результате сравнения разности. Обратная связь позволяет строить сложные, самоуправляемые технические системы; о том, как она использовалась в целях управления на протяжении веков, см. во врезке «Из истории обратной связи».

Как ни покажется это странным, но в компьютерных системах принципы обратной связи пока используются чрезвычайно мало. Только в последние годы начали говорить о самоуправляемых компьютерных системах (autonomic computing), о компьютерах с возможностью самовосстановления (self-healing), об асинхронных процессорах, где обратная связь охватывает отдельные логические компоненты. Стимулом к формированию этих новых взглядов стала возникшая проблема сложности.

Реинкарнация обратной связи

Не слишком известное, но весьма влиятельное американское ведомство Office of Force Transformation, ответственное за оценку технологических тенденций и находящееся в непосредственном подчинении министра обороны США, считает, что обратная связь - это именно то, что изменит компьютерные системы. В соответствующем отчете, озаглавленном Transformation Trends , со ссылкой на британского ученого Стива Гранда, выступает в роли проповедника идей обратной связи, он утверждает: «Системы, построенные на принципах обратной связи, изменят не только способ организации отдельно взятых компаний, но национальных экономик в целом. Однако для этого потребуется создать новые математику и физику, постичь новое понимание мира в целом».

Еще одна заметная публикация, «Возврат к саморегулирующимся системам», появилась чуть более года назад в одном из самых влиятельных деловых журналов, в Forbes (http://www.forbes.com/asap/2002/ 1007/020_print.html ). Она целиком посвящена проблемам обратной связи. Сам факт публикации статьи и ее содержание заслуживают пристального внимания. Во-первых, после десятилетий молчания или, что скорее, сознательного замалчивания снова публично заговорили о кибернетических методах управления. Во-вторых, сделано это по-новому; за скобками осталось нагромождение искусственного и потому никому не нужного знания, порожденного в 60-е и 70-е годы. «Кибернетики» тех лет возвели из него собственную «башню из слоновой кости», замкнулись в ней и тем отторгли от себя людей с практическим стилем мышления. Вследствие раскола между носителями кибернетических знаний и приверженцами массовых технологий произошла утеря преемственности; как результат, сегодня приходится снова объяснять азы кибернетики, что собственно и делает Майкл Мэлоун, автор статьи в Forbes. Он популярно объясняет значение обратной связи в живой природе и в технологиях, хотя это, вроде бы, должно быть известно любому образованному человеку.

В качестве наиболее свежих и красивых примеров использования обратной связи Мэлоун приводит недавно изобретенный самокат Segway, а также системы управления предприятиями в реальном времени. К системам управления предприятиями мы еще вернемся. Что же касается Segway, то это действительно уникальная движущаяся система; я имел случайную возможность проехать на этом самокате пару десятков метров и испытал удивительные ощущения. Способность к необычному перемещению этому самокату обеспечивает маховик и система стабилизации с обратной связью. Кстати, наш соотечественник П.П. Шиловский пытался сделать нечто подобное 90 лет назад, но тогда создать полноценную систему управления было нереально, подобная возможность появилась лишь сейчас, для этого в Segway встроен мощный компьютер.

Обратную связь начинают включать в экспериментальные продукты и других новых технологий. В Forbes рассказывается о нескольких примерах, в том числе, о работе Федерико Фаджина, одного из изобретателей микропроцессора и основателя компании Zilog. В своей нынешней компании Synaptics Фаджин работает над принципиально новым типом процессора. Такой процессор сможет перестраиваться в соответствии с требуемыми функциями, его можно настроить на наиболее эффективное использование в качестве тестового процессора, арифметической машины, процессора для сотового телефона или микроконтроллера. Еще один пример. В Калифорнийском технологическом институте ветеран компьютерной индустрии, профессор Карвед Миид разрабатывает видеокамеру с системой стабилизации, аналогичной человеческому глазу.

Уверенность в том, что именно кибернетический подход в перспективе станет одним из ведущих, основана на том, что компьютерные системы подошли к рубежам, которые без него не преодолеть. Эти рубежи - проблема сложности, а также необходимость создания систем управления, работающих в реальном времени.

Кризис сложности и программное управление

Одна из причин современного кризиса компьютинга - возможно, самая важная - заключена в утвердившемся за последние десятилетия очевидном, но мало кем признаваемом, примате технологий над наукой, примате инженерного стиля мышления над стилем научным или философским. В результате лавинообразного и неуправляемого технологического роста, стимулированного не столько реальными потребностями, сколько особенностями компьютерного рынка, было порождено безумное количество разного рода технологий и технологических решений, постоянно отрицающих друг друга. Информационные системы превратились в чудовищный конгломерат продуктов. Как следствие, в первые годы нового тысячелетия на свет вышла проблема сложности. То, что системы, особенно программные, стали чересчур сложными, оказалось неприятной неожиданностью. В 2003 году сложность стала одной из самых горячих тем, однако ни один из тех, кто говорит о проблемах сложности ИТ, не задался вопросом: «Почему именно в компьютинге уперлись в проблему сложности? Почему современные физики, биологи или астрономы не говорят о сложности своего предмета, разве им не хватает сложностей?»

Воздуходувная машина, Китай

Совсем недавно мне довелось обсуждать проблему сложности программных систем с главным идеологом одной из самых известных компаний, поставляющих программные средства разработки приложений. Я общался с ним и прежде, и на основании предшествующих бесед о нем сложилось впечатление, как о человеке если не академических, то, во всяком случае, достаточно широких взглядов. Однако как только мы перешли к обсуждению проблем сложности, мой собеседник проявил удивительную неосведомленность в области теории систем. Оказалось, вся его эрудиция находится в рамках программных технологий. Невольно захотелось сравнить его самого с тем, что называют «замкнутыми системами», для модернизации которых необходим «внешний импульс».

Почему же этот интереснейший и умнейший человек оказывается попросту беспомощен, когда ему приходится выйти за рамки своей специальности, вне пределов хорошо знакомого ему программирования? Рискну дать объяснение, которое может вызвать несогласие или даже гнев со стороны многих. На мой взгляд, дело в самом предмете - в программировании и в отношении к нему.

Мы настолько привыкли к программному обеспечению, как к предмету нашей деятельности, что совершенно забыли исходный смысл слова «программа». И в английский язык, и в русский язык оно попало в результате заимствования из французского языка слова programme. (Кстати, вот почему по-русски мы пишем ЭТО слово с двумя «м».) Корни у него греческие, prographein означает «написанное заранее» (pro - «заранее», graphein - «писать»). Управление по программе предполагает, что программа, написанная заранее для какого-либо устройства, выполняется им так, как было задумано. Следовательно, искусство любого программирования, в том числе и компьютерного, заключается в учете абсолютно всех возможных факторов и условий внешней среды, и, если они учтены совершенно точно, то у программы есть возможность быть выполненной успешно, но достаточно любого внешнего непредусмотренного возмущающего воздействия и программный автомат идет вразнос. Программное управление может успешно манипулировать устройством, слабо связанным с внешней средой, например, стиральной машиной или компьютером, предназначенным для обработки известных данных.

Как ни странно, но именно архаичное программное управление было и остается основой современных компьютерных систем; компьютер работает по заранее созданной программе. В итоге, и совершенные современные методы программирования, и сами высокотехнологичные компьютеры, за редким исключением, остаются идейно близки самым первым примитивным программируемым автоматам. Медный диск с отверстиями заменила память, систему рычагов - процессоры, но идея выполнения наперед заданной программы осталась. По смыслу, в самом современном компьютере все точно так же, как было в Аналитической машине Чарльза Беббиджа. Единственное отличие - схема фон Ньюмена, согласно которой программы и данные хранятся в одной памяти. Чуть ли не единственной подсистемой с обратной связью является автоматическое включение вентилятора.

В 60-е - 70-е годы обнаруживались отдельные, весьма немногочисленные попытки альтернативных подходов, но они были попросту раздавлены активно развивающимися технологиями. Само слово «технология» вышло на первый план. Сегодня все, что делается с помощью компьютеров, называют не иначе как информационными технологиями. Налицо подмена цели средством. За прошедшие с тех пор годы выросли и заняли ключевые посты специалисты, не имеющие ни малейшего представления о кибернетике как о науке управления. Им не знакомы не то что имена Грегори Бейтсона или Людвига фон Берталанффи - они едва ли могут вспомнить, кем был Норберт Винер. Они легко и просто оперируют такими понятиями, как «система», «реальное время», «обратная связь», «задержка», но понятия не имеют, откуда они взялись. Этому поколению специалистов примат технологий над наукой представляется вполне естественным. Более того, их агрессивное отношение к науке имеет исторические аналогии: так к культуре и к науке относятся в те времена, когда общество вступает на путь регресса.

Но программное управление по определению накладывает ограничения на сложность системы, потому что возможность учета все большего и большего количества факторов не беспредельна. Раз системы, управляемые программно, имеют ограничение на сложность, то, следовательно, кризис сложности в компьютерных системах - ничто иное, как кризис самого принципа программного управления, на основании которого они строились до сих пор. Между тем, единственной альтернативой программному управлению является управление по обратной связи, учитывающее внешние воздействия и корректирующее соответствующим образом поведение управляемого объекта.

Вовсе не случайно, что одной из первых о проблемах заговорила корпорация IBM устами своего главного исследователя Пола Хорна, автора меморандума Autonomic Computing. (Почему-то autonomic в этом названии переводят словом «автономный», хотя точнее будет «самоуправляемый».) В меморандуме утверждается, что пришло время строить вычислительные системы, которые должны будут работать в автоматическом режиме, сами реагировать на изменения в окружающей среде, восстанавливать себя при возникновении неисправностей и обладать чем-то вроде иммунной системы. Близкую по идеологии работу ведет профессор университета Беркли Дэйв Паттерсон, тот самый, которому мы обязаны идеями дисковых массивов RAID и RISC-процессоров.

Обратная связь и RTE

Непосредственным поводом и, более того, стимулом для появления этой статьи стало посещение симпозиума, который каждую осень Gartner Group организует в Каннах. Обычно происходящее здесь можно охарактеризовать словом из лексикона специалистов по моде - «предапорте». Вниманию публики представляют оценку близких перспектив ИТ и взгляд за горизонт, ограниченный ближайшими пятью-семью годами. Как и следовало ожидать, в 2003 году здесь чаще всего звучал термин Real-Time. В этом убеждает анализ конференционного диска: данный термин обнаруживается более, чем в трети опубликованных на нем презентаций из общего числа свыше трехсот. Статистика свидетельствует, что чаще всего слова Real Time включались в оборот «предприятие, работающее в реальном времени» (Real Time Enterprise, RTE), но использовался также и в сочетании со словами «работа» (Real Time Work), «инфраструктура» (Real Time Infrastructure), «взаимодействие» (Real Time Collaboration) и еще не менее чем дюжиной других. Столь явное доминирование одного понятия, очевидно, нуждается в объяснении, тем более что проблематика RTE в том или ином виде присутствовала во всех ключевых выступлениях.

Программируемый автомат XVII века

Повышенное внимание к RTE можно рассматривать и как очередной маркетинговый ход, преследующий своей целью привлечь новые инвестиции в ИТ - таких прецедентов мы видели немало за последние годы. Но, возможно (и это, по моему мнению, вероятнее), есть основания полагать, что мы становимся свидетелями весьма серьезных изменений, имя которым - Real-Time вообще и Real Time Enterprise в том числе.

Приложение концепции реального времени к предприятию в комплексе в противовес традиционному представлению о реальном времени как об атрибуте технических систем необходимо и обсуждать с точки зрения бизнеса. Так, в Gartner Group, пребывая именно на такой бизнес-позиции, понимает под RTE тип предприятия, которое добивается конкурентных преимуществ за счет оперативного использования информации о событиях, сокращения задержек в принятии решений. В качестве технологической основы RTE рассматривается новый подход, который называют компьютингом в «реальном времени», или в «почти реальном времени» (near real-time), или в «нужном времени» (right-time), или просто, «осуществляющийся вовремя» (on-time). В конечном счете, переход «на реальное время» сводится к очевидному стремлению сократить задержку между моментом обнаружения событий и реакцией на него. Как ни назови подобный подход, суть не меняется - основанная на нем информационная система обеспечивает лицам, принимающим решения, актуальную информацию и возможность принимать решения со скоростью, необходимой для бизнеса.

Есть и другие подобные определения, исходящие из примерно тех же предпосылок со стороны бизнеса. Один из наиболее известных проповедников RTE, автор книг The Real-Time Enterprise и Business Process Management: The Third Wave, Питер Фингар дает следующее определение: «Менеджмент в реальном времени включает как тактические действия по распределению ресурсов, так и решение стратегических задач».

Аналитическая компания Aberdeen Group считает, что RTE обеспечивает предприятию, осуществляющему свою деятельность в реальном мире (real-world) три типа деловых преимуществ: проактивный менеджмент, тактическую реактивность и стратегическую гибкость. Соответственно компьютинг в реальном времени, с той же деловой точки зрения, больше нельзя рассматривать просто как изолированный набор технологий, он аккумулирует в себе корпоративную инфраструктуру и даже корпоративную культуру предприятия. Для внедрения такого рода компьютинга необходимо выйти за рамки сложившихся представлений, пересмотреть отношение к информационным ресурсам: оценить, какие данные должны быть доступны в первую очередь и каковы требования к точности представления данных. Следует соответствующим образом подготовить управляющий персонал и исполнителей, усовершенствовать отношения с поставщиками и клиентами.

Сумму технологий, обеспечивающих RTE, ограничить пока сложно. Есть очевидные требования, они должны обеспечивать реакцию на внешние условия («событие» - event, «сигнал тревоги» - alert), они должны предоставлять удобные «панели управления для менеджеров» (management dashboard), поддерживать разнообразные мобильные устройства. Поддерживающими технологиями должны быть встроенные СУБД реального времени, аналитические приложения, брокеры интеграции приложений, в том числе, программное обеспечение промежуточного слоя, ориентированное на сообщения (message-oriented middleware, MOM), а также портальные технологии и средства управления знаниями. Сторонники идеи RTE считают, что «частные» решения, такие как приложения управления отношениями с клиентами (Customer Relationship Management, CRM), управления цепочками поставок (Supply Chain Management, SCM) и планирования ресурсов предприятия (Enterprise Resource Planning, ERP) объединятся вместе «на платформе» средств управления бизнес-процессами (Business Process Management, BPM).

Аналитики Gartner Group считают, что в течение следующих пятнадцати лет ключевые изменения в ИТ будут связаны с созданием систем, обеспечивающих управление предприятием без задержек по времени в управлении (zero latency). В результате, большинство серьезных предприятий уже в ближайшие годы будут управляться в режиме реального времени. Те же, кто не сумеет включиться в этот процесс, начнут испытывать опасные конкурентные затруднения в ближайшие пять-восемь лет.

К большому сожалению, методический уровень, на котором во время симпозиума обсуждались проблемы RTE, нельзя признать удовлетворительным. Выступления экспертов отличались чрезмерной пафосностью, чаще всего, представляя собой набор лозунгов. Невольно напрашивается аналогия с приснопамятными «призывами ЦК КПСС», которые публиковались дважды в год, накануне революционных праздников. Нынешние «призывы» Gartner символизируют собой канун «пост-интернетовской» экономики, где решающим фактором является скорость принятия решений. Ниже приведены некоторые из них (замечу - наиболее содержательные).

• Чтобы добиться преуспевания в условиях "новой экономики", предприятия должны обнаруживать критически важные бизнес-события и предвестников этих событий.
• К 2006 году более чем 70% больших предприятий будут анализировать события в режиме реального времени (вероятность 0,8).
• В ближайшие три года предприятия, чтобы добиться эффективности в бизнесе, должны адаптировать приложения, ориентированные на сервисы (service-oriented business application, SOBA).

Не случайно в одном из докладов был сделан следующий вывод: «Хотя мы определяем предприятие реального времени как бизнес-цель, пока мы можем в основном говорить об ИТ. В то же время предприятие может развиваться без ИТ, а может деградировать и при наличии технологий; критичным является качество управления». Кто знает, может быть, сказано это было потому, что в Каннах в основном собираются не технические специалисты, а те, кто принимает решения, и эксперты Gartner стремились донести именно этой категории слушателей то, что они считают наиболее существенным - в адаптированной и более привычной для тех форме.

Необходимо сделать несколько уточняющих замечаний. Одно из них, может показаться чисто терминологическим, но не исключено, что как раз оно-то и имеет решающее значение. Мы переводим на русский язык два английских слова management и control одним словом - «управление». Первое в словаре Merriam-Webster определяется как «искусство» или «акт менеджмента», т.е. руководство чем-то» или надзор за чем-то. Второму ближе значение «регулирование». В подобной трактовке есть довольно тонкие терминологические различия, не случайно одну и ту же дисциплину называют и теорией автоматического регулирования, и теорией автоматического управления. Так вот, в обсуждении вопросов, связанных с RTE, обычно подразумевают только управление в смысле менеджмента, совершенно упуская аспект регулирования. Крен в сторону менеджмента приводит к странным последствиям, прежде всего к тому, что остаются за бортом достижения кибернетики и общей теории систем. Дискуссия ведется на своеобразном птичьем языке, состоящем из частных и совершенно конкретных понятий и действий, без должного уровня обобщения.

Второе замечание относится к постоянно повторяемому рефрену, утверждающему, что RTE - есть ничто иное, как реакция на требования со стороны бизнеса. В математике говорят об условиях необходимых и достаточных, делающих существование возможным. Потребность со стороны бизнеса можно признать условием необходимым, а достаточное условие - это уровень развития науки и технологий. До последнего времени не было технологической возможности построить полноценную автоматизированную систему управления предприятия, работающую в реальном времени. Известен постулат теории управления, система управления должна быть адекватна по сложности управляемому объекту, только сейчас, когда появились современные сетевые инфраструктуры и компьютеры, сформировалась техническая возможность построить RTE. Только последние годы сложился комплекс технологий, начиная от идентификации продуктов средствами радио (Radio frequency identification, RFID) и идентификации персонала (Identity Management) и до портальных технологий, хранилищ данных и бизнес-интеллекта (Business Intelligence, BI), который позволяет собрать требуемую систему.

В 60-е - 70-е годы в СССР предпринимались наивные попытки создания Автоматизированных Систем Управления предприятиями. Тогда они были обречены на неудачу в силу определенных социальных условий и слабости технической базы. К тому же, задумывались АСУ людьми с глубоким образованием и кибернетическим видением решаемых проблем, но вне экономических категорий. Однако идея автоматизации была привлекательна. Далеко не случайно столь популярно было тогда использование кибернетики во всевозможных названиях (нередко доходило до анекдотов, например, автору довелось видеть рукопись книги с названием «Юридическая кибернетика»). Прошли годы и примерно те же мысли возрождаются под лозунгом «Предприятие, работающее в реальном времени» - увы, в другом месте. Сейчас их апологетами стали специалисты с инженерным стилем мышления. Их попытки, в том виде, как они представляются, скорее всего, точно так же обречены на неудачу. Вот, если бы появилась возможность скрестить АСУ и RTE... Впрочем, кто знает?

Из истории обратной связи

Вся история развития технологий непосредственно связана с использованием принципов обратной связи в управлении. Ее можно условно разделить на три периода: античный период, период Ренессанса и промышленной революции в Европе и современный период, начавшийся в десятые годы XX века.

Первыми известными приборами, где использовалась обратная связь, были греческие водяные часы, датированные III веком до нашей эры. Примерно в то же время Филон Византийский сконструировал масляную лампу, где механизм обратной связи позволял поддерживать постоянный уровень масла. В начале первого тысячелетия великие механики Греции - и особенно успешно Герон Александрийский - внесли ряд усовершенствований в водяные часы и создали множество различных приспособлений, связанных с подачей вина и других жидкостей. Известны также приспособления, сделанные арабскими и китайскими механиками во второй половине первого тысячелетия.

Одним из первых приборов, где использовалась обратная связь, были часы, где движение стрелок соотносилось с «тактовым генератором», в роли которого выступали разного рода маятники. Правда, назвать часы (механические или электронные) в полном смысле механизмом с саморегулированием нельзя, поскольку периодически, будучи и программным устройством, они убегают или отстают, нуждаясь в коррекции. Наиболее значительным изобретением, вошедшим в историю обратной связи и одним из самых существенных для свершения промышленной революции, стал центробежный регулятор, предложенный Джеймсом Уаттом для ограничения скорости вращения вала паровой машины. Аналогичные, но более примитивные устройства применялись в ветряных мельницах. Известна точная дата рождения регулятора - это случилось 28 мая 1788 года. Именно с этого момента началась настоящая эра пара в промышленности. Первые попытки использовать энергию пара предпринимались гораздо раньше; это были так называемые паро-атмосферные машины. В 1712 году такую машину построил Томас Ньюкомен; русский механик Иван Иванович Ползунов создал аналогичную машину в 1766 году. Однако эти машины не получили широкого распространения, поскольку не могли работать в автоматическом режиме - им нужен был регулятор в лице человека и, как следствие, у них был низкий коэффициент полезного действия.

Стоит заметить, регулятор Уатта был не единственным прибором с обратной связью. Известны регуляторы температуры, созданные Иоганном Кеплером, Рене Реамюром и другими учеными в XVII и XVIII веках, разнообразные регуляторы потоков, давления. Однако в историю вошел, прежде всего, именно прибор, созданный Уаттом. Несмотря на свою кажущуюся простоту, принцип работы регулятора был объектом изучения на протяжении всего XIX века. Первые серьезные математические работы, посвященные анализу обратной связи, принадлежат британскому астроному Г.Б. Эйри, который использовал обратную связь для стабилизации телескопа. Важный вклад в теорию стабилизации сделал Джеймс Максвелл, который использовал аппарат дифференциальных уравнений для описания движения. Независимо от него аналогичную работу выполнил русский ученый И.И. Вышнеградский. Первым, кто создал предпосылки к современной теории управления, был А.М. Ляпунов; он строил свои исследования на основе нелинейных дифференциальных уравнений. Случилось так, что работы Ляпунова оставались неизвестными мировому сообществу до 60-х годов прошлого века.

Очередная промышленная революция конца XIX - начала XX века дала новый импульс к созданию приборов, использующих обратную связь. Важной областью их применения стала авиация. То, что первыми полет на аппарате тяжелее воздуха совершили братья Райт, известно всем, но почему именно они, в чем смысл их изобретения? Решающую роль сыграл тот факт, что они смогли использовать принцип обратной связи в управлении с целью стабилизации полета. Братья Райт предложили управляемое крыло, для чего включили в конструкцию крыла элероны, работой которых обеспечивается стабильность. В 1914 году для управления элеронами американцем Элмером Сперри был впервые использован гироскоп, который первоначально задумывался для кораблевождения. Применение гироскопа для управления полетом выглядело весьма эффектно. Над летным полем пилот (сын Сперри) и механик оставили управление и вышли на плоскости аэроплана, который продолжал свой полет в автоматическом режиме.

Электроника позволила создавать более эффективные системы управления по сравнению с механическими устройствами. На первых ламповых усилителях были изучены основные принципы, были выявлены две категории обратной связи - положительная и отрицательная. Эти работы выполнялись, в том числе, и в Калифорнии, и они привели, в конечном счете, к созданию мирового компьютерного центра, Кремниевой долины. Особую роль в исследования отрицательной обратной связи сыграл Гарри Найквист. Потомок эмигрантов из Швеции, он был разносторонним исследователем. Ему мы обязаны идеям фототелеграфа, которые сегодня воплощены в современных факсах, но в историю техники он вошел благодаря работам, связанным с обеспечением стабильности усилителей. Критерии Найквиста и теорема Найквиста, созданные в 1932 году, вошли во все вузовские курсы электроники.

В 40-е годы на обратную связь распространились статистические методы. В США пальма первенства принадлежит Норберту Винеру, он работал в исследовательской лаборатории Массачусетского технологического института. Несколько раньше результаты по применению вероятностных методов в управлении были получены А.Н. Колмогоровым, но по соображениям секретности они стали широко известными намного позже. В СССР была создана одна из лучших в мире школ по теории автоматичного управления, она насчитывала десятки имен ученых мирового класса. Не случайно, первая конференция Международной федерации автоматического управления IFAC состоялась в Москве в 1960 году.

Пионером в области практического использования гироскопов был П.П. Шиловский, удивительнейшая личность: ему удалось совмещать инженерную деятельность с обязанностями костромского губернатора. Он создал, построил в 1914 году и сам испытал двухколесный автомобиль с гироскопической стабилизацией. Вслед за этим им были разработаны приборы для управления огнем, для стабилизации полета самолетов и даже проект монорельсового поезда.

Существенное проникновение во внутреннее строение организации обеспечивается использованием системного подхода.

Различают системы открытые и закрытые. Понятие закрытой системы порождено физическим науками. Здесь понимается, что система является самосдерживаемой. Ее главная характеристика в том, что она существенно игнорирует эффект внешнего воздействия. Совершенной системой закрытого типа была бы та, которая не принимает энергии от внешних источников и не дает энергию своему внешнему окружению. Закрытая организационная система имеет малую применяемость.

Открытая система признает динамическое взаимодействие с окружающим миром. Организации получают свое сырье и человеческие ресурсы из окружающего мира. Они зависят от клиентов и заказчиков из внешнего мира, потребляющих их продукцию. Банки активно взаимодействующие с окружающим миром, используют депозиты, обращают их в кредиты и в инвестиции, используют полученную прибыль для подержания самих себя, для развития, для выплаты дивидендов и уплаты налогов.

На схеме предусматривающей промышленную организацию как открытую систему (рисунок 1), можно видеть поступление материалов, рабочей силы, капитала. Технологический процесс создается для переработки сырья в конечный продукт, который, в свою очередь, продается заказчику. Финансовые учреждения, рабочая сила, поставщики и заказчики, правительство – все являются частью окружения.

Степень разграничения открытой или закрытой систем меняется в рамках систем. Открытая система может стать более закрытой, если контакты с окружением уменьшаются со временем. В принципе возможна и обратная ситуация.

Рисунок 1 – Промышленная организация как открытая система

Открытее системы тяготеют к нарастанию усложненности и дифференциации. Иными словами, открытая система будет по мере своего роста стремится к большей специализации своих элементов и усложнению структуры, нередко расширяя свои границы или создавая новую суперсистему с более широкими границами. Если деловое предприятие растет, то наблюдается значительная его дифференциация и усложнение. Создаются новые специализированные отделы, приобретаются сырье и материалы, расширяется ассортимент выпускаемой продукции, организуются новые сбытовые конторы.

Все системы имеют вход, трансформационный процесс и выход. Они получают сырье, энергию, информацию, другие ресурсы и преобразуют их в товары и услуги, прибыль, отходы и т.п. Открытые системы имеют, однако, некоторые специфические черты, которые необходимо знать тем, кто изучает организации.

Одна из таких черт – это признание взаимозависимости между системой и внешним миром. Существует граница, отделяющая систему от ее окружения. Изменения в окружении влияют на один или несколько атрибутов системы, и наоборот, изменения в системе воздействуют на окружение. Внешняя среда организации схематично представлена на рисунке 2.

Рисунок 2 –Внешняя среда организации

Организация должна отражать внешнюю среду. В основе ее построения лежат предпосылки экономического, научно-технического, политического, социального или этического характера. Организация должна создаваться так, чтобы она нормально функционировала, получала вклад в общую работу со стороны всех ее членов и эффективно помогала работникам достигать поставленных целей и в настоящее время, и в будущем. В этом смысле действенная организация не может быть статичной. Она должна быстро узнавать обо всех изменениях среды, представлять их значение, выбирать наилучшею ответную реакцию, способствующую достижению ее целей, эффективно реагировать на воздействия среды.

Без границы не существует системы, и граница или границы определяют то, где начинаются и заканчиваются системы или подсистемы. Границы могут быть физическими, иметь психологическое содержание через такие символы, как названия, форма одежды, ритуалы. Концепция границ требуется для более углубленного понимания систем.

Принципиальное значение для функционирования организаций имеет обратная связь. Открытее системы постоянно получают информацию из своего окружения. Это помогает приспособиться и позволяет предпринимать корректировочные действия по исправлению отклонений от принятого курса. Здесь под обратной связью понимается процесс, позволяющий часть выходной продукции получить обратно в систему в виде информации или денег для модифицирования производства той же выпускаемой продукции или налаживания выпуска новой продукции.

Нужно учитывать и то, что организации укомплектовываются людьми. Очевидно, что при группировке видов деятельности и распределении полномочий внутри любой организационной системы необходимо учитывать различные недостатки и привычки людей. Это не означает, что организация должна создаваться применительно к людям, а не на основе целей и сопутствующих их достижению видов деятельности. Однако весьма важным, зачастую сдерживающим, для руководителя фактором является то, какие лица будут работать в организации.

Поведение членов организации может рассматриваться как ее внутренняя среда. В организации постоянно возникают проблемы, которые могут изменить ее положение, и чтобы все ее элементы действовали и были разумно скоординированы, необходимо непрерывное поступление ресурсов. Производственный аппарат изнашивается, технология устаревает, материалы нужно пополнять, работники увольняются. Чтобы обеспечить жизнеспособность организации, эти ресурсы необходимо, не прерывая производственного процесса, заменять элементами равной производительности.

Другие внутренние проблемы возникают из-за недостатков взаимодействия и скоординированности разных участков организации. Одной из причин того, что работники уходят, а акционеры не желают вкладывать свои сбережения, является неудовлетворительность этих групп условиями труда и вознаграждением за участие в организации, и это недовольство может стать сильным, что возникнет угроза самому существованию организации. Внутренняя среда организации схематически показана на рисунке 3.

Для организации характерен циклический характер функционирования. Выходная продукция системы обеспечивает средства для нового инвестирования, что позволяет повторять цикл. Доходы, полученные заказчиками промышленных организаций, должны быть достаточно адекватными для оплаты кредитов, труда рабочих и погашения займов, если цикличность устойчива и обеспечивает жизнеспособность организации.

Рисунок 3 – Внутренняя среда организации

Следует подчеркнуть и то, что организационные системы предрасположены к сокращению или распадению на части. Поскольку закрытая система не получает энергию и новые вложения из своего внешнего окружения, она может со временем сокращаться. В отличие от нее открытая система характеризуется негативной энтропией, т.е. она может реконструировать сама себя, подержать свою структуру, избежать ликвидации и даже вырасти, потому что имеет возможность получать энергию извне в большей мере, чем отдает наружу.

Приток энергии и для предотвращения энтропии поддерживает некоторое постоянство обмена энергией, в результате чего достигается относительно стабильное положение. Даже не смотря на то, что существует постоянный приток новых вложений в систему и постоянный отток, обеспечивается определенная сбалансированность системы. Когда открытая система активно перерабатывает вложения в выходную продукцию, она оказывается, тем не менее, способной поддерживать себя в течение определенного времени.

Исследования показывают, что большие и сложные организационные системы имеют тенденцию к дальнейшему росту и расширению. Они получают определенный запас прочности, выходящий за пределы обеспечения только выживаемости. Многие подсистемы в рамках системы имеют возможность получать энергии больше, чем требуется для производства своей продукции. Считается, что стабильное положение применимо к простым системам, но на более сложном уровне оно становится одним их факторов сохранения системы через рост и расширение.

По мере роста организации высшие ее руководители вынуждены все больше передавать свои обязанности по выработке решений вышестоящим звеньям. Однако поскольку руководители высшего уровня отвечают за все решения, их роль в организации изменяется: от выработки решений руководители высшего уровня переходят к управлению процессами выработки решения. В результате увеличение размеров организаций приводит к необходимости разделения труда в сфере управления. Одна группа – руководители высшего уровня – обладает первичными полномочиями и несет ответственность за определение характера системы управления организацией, т.е. процесса, с помощью которого должны разрешаться проблемы организации. Другая группа руководителей подчиняется руководству высшего уровня. Входящие в нее люди являются компонентами системы управления, а их основная обязанность состоит в выработке решений.

Открытые системы добиваются применения двух, часто конфликтующих, курсов действий. Действия по подержанию сбалансированности системы обеспечивают согласованность и взаимодействие с внешним окружением, что, в свою очередь, предотвращает очень быстрые изменения, которые могут разбалансировать систему. Напротив, действия по приспособляемости системы к различным изменениям позволяют адаптироваться к динамике внутреннего и внешнего спроса. Один курс действий, например, ориентирован на стабильность и сохранения достигнутого положения путем покупки, подержания, проверки и ремонта оборудования, набора и обучения работников, использования правил и процедур. Другой курс сосредотачивается на изменениях посредством планирования, изучения рынка, развития производства новой продукции и т.п. И то, и другое необходимо в интересах выживания организации. Стабильные и хорошо оснащенные организации, но не приспособленные к изменению условий, долго просуществовать не смогут. С другой стороны, приспособляемые, но не стабильные организации будут не эффективными и также маловероятно, что они смогут долго существовать.

Тенденции организационных изменений

Можно проследить три фазы фундаментальных изменений в организациях, произошедших в XX столетии и имеющих подлинно историческое значение. Первая фаза – отделение управленческих функций от собственников и превращение управления в профессию. Вторая фаза – появление, начиная с двадцатых годов, командно-административных организаций с вертикальной соподчиненностью и высоким уровнем централизации решений. Третья фаза – переход к организациям с преобладанием горизонтальных структур и связей, базирующихся на широком использовании информационных технологий, специальных знаний и системных методов принятия решений.

На пороге следующего столетия совершается кардинальный переход от организационной рационализации, основанной преимущественно на накопительном опыте, к всестороннему применению современных знаний, информационных сетей и компьютерного образования. Этот процесс сопровождается целым рядом капитальных преобразований. Активизируется интеграция в управлении путем образования ассоциативных структур, альянсов разных типов, включая организации транснационального характера. Набирают силу процессы комплексной реструктуризации, перехода к организациям с внутренними рынками, сокращения размеров организационных звеньев, использования целевых групп, матричных структур и самообучающихся организаций.

Все это призвано обеспечить ликвидацию противоречий и антагонизмов в функционировании современных организаций, сдерживающих эффективное использование производственного и интеллектуального потенциала. В перспективе необходимо преодолеть все еще имеющееся противостояние жестких корпоративных требований и устремлений работников, современных технологических систем и социальной системы, интегрированных производственных процессов и ожиданий рабочих, рутиной работы и удовлетворения от нее. Отлаженные системы интерфейсов не должны противоречить гуманитарным нуждам, сложные структуры – чувству индивидуальности, факторы расходов и доходов – необходимости развития личности. Важно добиться гармонии и соответствия между стабильностью и инновациями, единообразием и изменениями, устойчивостью организационной системы и творческим подходом, ростом организации и уменьшением ее размеров, стремлением к прибыли и запросами общества.

Наряду с традиционными экономическим критериями оценки деятельности организаций, основанными на измерении эффективности использования ресурсов по отношению к результатам, на передний план все больше выходят «неосязаемые» измерители: интеллектуальный капитал, удовлетворенность потребителя, социальная прибыль, организационная культура. Такие критерии ориентированы на перспективу. Во многих случаях они лучше свидетельствуют о будущих результатах, чем финансовые показатели.

Похожая информация.

ТЕХНОЛОГИИ ОБРАБОТКИ ОТРАСЛЕВОЙ ИНФОРМАЦИИ

Повсеместное внедрение информационных технологий и систем, вычислительной и телекоммуникационной техники в сферы управления экономикой, научные исследования, производство, а также появление множества компаний - производителей компьютеров и разработчиков программного обеспечения в последней четверти прошлого века нередко приводило к ситуации, когда: программное обеспечение, без проблем работающее на одном компьютере, не работает на другом; системные блоки одного вычислительного устройства не стыкуются с аппаратной частью аналогичного; ИС компании не обрабатывает данные заказчика или клиента, подготовленные ими на собственном оборудовании; при загрузке страницы с помощью «чужого» браузера вместо текста и иллюстраций на экране возникает бессмысленный набор символов. Эта проблема, реально затронувшая многие сферы бизнеса, получила название проблемы совместимости вычислительных, информационных и телекоммуникационных устройств.

Развитие систем и средств вычислительной техники, телекоммуникационных систем и быстрое расширение сфер их применения привели к необходимости объединения конкретных вычислительных устройств и реализованных на их основе ИС в единые информационно-вычислительные системы и среды для формирования единого информационного пространства (Unified Information Area - UIA). Формирование такого пространства стало насущной необходимостью для решения многих важнейших экономических и социальных задач в ходе становления и развития информационного общества.

Такое пространство можно определить как совокупность баз данных, хранилищ знаний, систем управления ими, информационно-коммуникационных систем и сетей, методологий и технологий их разработки, ведения и использования на основе единых принципов и общих правил, обеспечивающих информационное взаимодействие для удовлетворения потребностей пользователей. Основными составляющими единого информационного пространства являются:

Информационные ресурсы, содержащие данные, сведения, информацию и знания, собранные, структурированные по некоторым правилам, подготовленные для доставки заинтересованному пользователю, защищенные и архивированные на соответствующих носителях;

Организационные структуры, обеспечивающие функционирование и развитие единого информационного пространства и управление информационными процессами - поиском, сбором, обработкой, хранением, защитой и передачей информации конечным пользователям;

Средства обеспечения информационного взаимодействия, в том числе программно-аппаратные, телекоммуникации и пользовательские интерфейсы;

Правовые, организационные и нормативные документы, обеспечивающие доступ к ИР и их использование на основе соответствующих ИКТ.

При формировании единого информационного пространства менеджеры, архитекторы и разработчики программно-аппаратных средств столкнулись с рядом организационных, технических и технологических проблем. Например, разнородность технических средств вычислительной техники с точки зрения организации вычислительного процесса, архитектуры, систем команд, разрядности процессоров и шины данных потребовала создания стандартных физических интерфейсов, реализующих взаимную совместимость компьютерных устройств. Однако при дальнейшем увеличении числа типов интегрируемых устройств (число таких модулей в современных распределенных вычислительных и информационных системах исчисляется сотнями) сложность организации физического взаимодействия между ними существенно возрастала, что приводило к проблемам в управлении такими системами.

Разнородность программируемых сред, реализуемых в конкретных вычислительных устройствах и системах, с точки зрения многообразия операционных систем, различия в разрядности и прочих особенностей привели к созданию программных интерфейсов. Разнородность физических и программных интерфейсов в системе «пользователь - компьютерное устройство - программное обеспечение» требовала постоянного согласования («стыковки») программно-аппаратного обеспечения при его разработке и частого переобучения персонала.

История концепции открытых систем начинается в конце 1960-х - начале 1970-х гг. с того момента, когда возникла насущная проблема переносимости (мобильности) программ и данных между компьютерами с различной архитектурой. Одним из первых шагов в этом направлении, оказавшим влияние на развитие вычислительной техники, явилось создание компьютеров серии IBM-360, обладающих единым набором команд и способных работать с одной и той же операционной системой. Корпорация «IВМ» предоставляла со скидкой лицензии на свою операционную систему пользователям, которые предпочли купить компьютеры той же архитектуры у других производителей.

Частичное решение проблемы мобильности для программ обеспечили ранние стандарты языков высокого уровня, например ФОРТРАН и КОБОЛ. Языки позволяли создавать переносимые программы, хотя часто ограничивали функциональные возможности. Позднее эти возможности были существенно увеличены при появлении новых стандартов (расширений) на эти языки. Мобильность обеспечивалась также за счет того, что эти стандарты были приняты многими разработчиками различных программных платформ. Когда языки программирования приобрели статус стандарта «де-факто», их разработкой и сопровождением начали заниматься национальные и международные организации по стандартизации. В результате языки развивались уже независимо от своих создателей. Достижение мобильности и переносимости уже на этом уровне было первым примером истинных возможностей создаваемых систем, которые содержали в себе основные признаки того, что впоследствии было названо «открытостью системы».

Следующий этап в развитии концепции открытости - вторая половина 1970-х гг. Он связан с областью интерактивной обработки данных и увеличением объема информационных и программных продуктов, для которых требуется переносимость (пакеты для инженерной графики, системы автоматизации проектирования, базы данных и управление распределенными базами данных). Компания «Digital» начала выпуск мини-ЭВМ VAX, работающих под управлением операционной системы VMS. Машины этой серии имели уже 32-разрядную архитектуру, что обеспечило значительную эффективность программного кода и сократило издержки на работу с виртуальной памятью. Программисты получили возможность напрямую использовать адресное пространство объемом до 4 Гб, что практически снимало все ограничения на размеры решаемых в то время задач. Мини-ЭВМ VAX этого типа надолго стали стандартной платформой для систем проектирования, сбора и обработки данных, управления экспериментом и т. п. Именно они стимулировали создание мощных систем автоматизированного проектирования, СУБД, машинной графики, которые широко используются до настоящего времени.

Конец 1970-х гг. характеризуется быстрым развитием сетевых технологий. Компания «Digital» интенсивно внедряла свою архитектуру DECnet. Сети, использующие протоколы Internet (TCP/ IP), первоначально реализованные Агентством по перспективным исследованиям Министерства обороны США (DARPA), стали широко применяться для объединения различных систем. Фирма «IВМ» разработала и применяла собственную сетевую архитектуру (System Network Architecture - SNA), которая впоследствии стала основой для предложенной ISO архитектуры OSI.

Существует достаточное число определений понятия «открытая система», сформулированных в различных организациях по стандартизации и отдельных крупных компаниях.

По мнению специалистов Национального института стандартов и технологий США (National Institute of Standards and Technologies - NIST), открытая система - это система, которая способна взаимодействовать с другой системой посредством реализации международных стандартных протоколов. Открытыми системами являются как конечные, так и промежуточные системы. Однако открытая система не обязательно может быть доступна другим открытым системам. Эта изоляция может быть обеспечена или путем физического отделения, или путем использования технических возможностей, основанных на защите информации в компьютерах и средствах коммуникаций.

Другие определения в той или иной мере повторяют основное содержание приведенных определений. Анализируя их, можно выделить некоторые базовые черты, присущие открытым системам:

Технические средства, на базе которых реализована информационная система, объединяются сетью или сетями различного уровня - от локальной до глобальной;

Реализация открытости осуществляется на основе профилей (Profiles) функциональных стандартов в области ИТ;

Информационные системы, обладающие свойством открытости, могут выполняться на любых программных и технических средствах, которые входят в единую среду открытых систем;

Открытые системы предполагают использование унифицированных интерфейсов в процессах взаимодействия в системах «компьютер - компьютер», «компьютер - сеть» и «человек - компьютер».

На современном этапе развития ИТ открытую систему определяют как программную или информационную систему, построенную на базе исчерпывающего и согласованного набора международных стандартов на ИТ и профилях функциональных стандартов, которые реализуют открытые спецификации на интерфейсы, службы и поддерживающие их форматы, чтобы обеспечить взаимодействие (интероперабельность) и мобильность программных приложений, данных и персонала (Комитет IEEE POSIX 1003.0 Института инженеров по электротехнике и электронике - IEEE).

В качестве примеров использования технологии открытых систем можно привести технологии Intel Plug&Play и USB, а также операционные системы UNIX и (частично) ее основного конкурента - Windows NT. Одна из причин рассматривать систему UNIX в качестве базовой операционной системы для использования в открытых системах состоит в том, что она практически целиком написана на языке высокого уровня, имеет модульное строение и относительно гибка.

В настоящее время многие новые продукты сразу разрабатываются в соответствии с требованиями открытых систем. Примером тому может служить широко используемый в настоящее время язык программирования Java компании «Sun Microsystems».

Для того чтобы программную или информационную систему можно было отнести к открытой системе, она должна обладать совокупностью следующих свойств:

Взаимодействие (интероперабельность) - способность к взаимодействию с другими прикладными системами на локальных и (или) удаленных платформах (технические средства, на которых реализована ИС, объединяются сетью или сетями различного уровня - от локальной до глобальной);

Стандартизуемость - программные и информационные системы проектируются и разрабатываются на основе согласованных международных стандартов и предложений, реализация открытости осуществляется на базе функциональных стандартов (профилей) в области ИТ;

Расширяемость (масштабируемость) - возможность перемещения прикладных программ и передачи данных в системах и средах, которые обладают различными характеристиками производительности и различными функциональными возможностями, возможность добавления новых функций ИС или изменения некоторых уже имеющихся при неизменных остальных функциональных частях ИС;

Мобильность (переносимость) - обеспечение возможности переноса прикладных программ и данных при модернизации или замене аппаратных платформ ИС и возможности работы с ними специалистов, пользующихся ИТ, без их специальной переподготовки при изменениях ИС;

Дружественность к пользователю - развитые унифицированные интерфейсы в процессах взаимодействия в системе «пользователь - компьютерное устройство - программное обеспечение», позволяющие работать пользователю, не имеющему специальной системной подготовки. Пользователь работает с деловой проблемой, а не с проблемами компьютера и программного обеспечения.

Эти свойства современных открытых систем, взятые по отдельности, были характерны и для предыдущих поколений ИС и средств вычислительной техники. Новый взгляд на открытые системы состоит в том, что указанные свойства рассматриваются и реализуются в совокупности - как взаимосвязанные и реализующиеся в комплексе. Только в такой совокупности возможности открытых систем позволяют решать сложные проблемы проектирования, разработки, внедрения, эксплуатации и развития современных ИС.

По мере развития концепции открытых систем сформировались некоторые общие причины, с необходимостью мотивирующие переход к интероперабельным (Interoperable) ИС и разработке соответствующих стандартов и технических средств.

Функционирование систем в условиях информационной и реализационной неоднородности. Информационная неоднородность ресурсов заключается в разнообразии их прикладных контекстов (понятий, словарей, семантических правил, отображаемых реальных объектов, видов данных, способов их сбора и обработки, интерфейсов пользователей и т. д.). Реализационная неоднородность проявляется в использовании разнообразных компьютерных платформ, средств управления базами данных, моделей данных и знаний, языков и средств программирования и тестирования, операционных систем и т. п.

Интеграция систем. Системы эволюционируют от простых, автономных подсистем к более сложным, интегрированным системам, основанным на требовании взаимодействия компонентов.

Реинжиниринг систем. Эволюция бизнес-процессов предприятия - непрерывный процесс, который является неотъемлемой составляющей деятельности организации. Создание ИС, ее развитие и реконструкция (реинжиниринг) в связи с перепроектированием процессов - непрерывный процесс уточнения требований, трансформации архитектуры и инфраструктуры системы. В связи с этим система изначально должна быть спроектирована так, чтобы ее ключевые составляющие могли быть реконструированы при сохранении целостности и работоспособности системы.

Трансформация унаследованных систем. Практически любая система после создания и внедрения противодействует изменениям и имеет тенденцию быстрого превращения в бремя организации. Унаследованные системы (Legacy Systems), построенные на «уходящих» технологиях, архитектурах, платформах, а также программное и информационное обеспечение, при проектировании которых не были предусмотрены нужные меры для их постепенного перерастания в новые системы, требуют перестройки (Legacy Transformation) в соответствии с новыми требованиями бизнес-процессов и технологий. В процессе трансформации необходимо, чтобы новые модули системы и оставшиеся компоненты унаследованных систем сохраняли способность к взаимодействию.

Продление жизненного цикла систем. В условиях исключительно быстрого технологического развития требуются специальные меры, обеспечивающие необходимую продолжительность жизненного цикла продукта, включающего в себя постоянное улучшение его потребительских свойств (сопровождение программной системы). При этом новые версии продукта обязательно должны поддерживать заявленные функциональности предыдущих версий.

Таким образом, основной принцип формирования открытых систем состоит в создании среды, включающей в себя программные и аппаратурные средства, системы, службы и протоколы связи, интерфейсы, форматы данных. Такая среда в основе имеет развивающиеся доступные и общепризнанные международные стандарты и обеспечивает значительную степень взаимодействия (Interoperability), переносимости (Portability) и масштабирования (Scalability) приложений и данных.

Международные структуры в области стандартизации информационных технологий

Информационные технологии являются чрезвычайно сложной, многоплановой и многоаспектной сферой деятельности, направленной на создание ИКТ всех уровней (от федеральных до корпоративных), национальной информационной инфраструктуры, информационного общества на основе разработки, интеграции и развития информационных, вычислительных и телекоммуникационных ресурсов. В решении этих проблем ключевым является вопрос стандартизации ИТ на базе внедрения методов и средств архитектурной и функциональной стандартизации, позволяющей с помощью общих стандартов и профилей идентифицировать группы базовых и рабочих стандартов, требования, наборы функций и параметры, необходимые для реализации конкретных ИТ/ИС в предметно-ориентированных областях деятельности.

Организационная структура, поддерживающая процесс стандартизации ИТ, включает в себя три основных группы организаций: международные организации по стандартизации, входящие в структуру ООН, промышленные профессиональные или административные организации, промышленные консорциумы.

Международными организациями по стандартизации, входящими в структуру ООН, являются:

ISO (International Organization for Standardization-Международная организация по стандартизации). Серии стандартов ISO;

IEC (International Electrotechnical Commission - Международная электротехническая комиссия). Серии стандартов ISO;

ITU-T (International Telecommunication UnionTelecommunications - Международный союз по телекоммуникации). До 1993 г. эта организация имела другое название - ССГГТ (International Telegraph and Telephone Consultative Committee - Международный консультативный комитет по телефонии и телеграфии, сокращенно МККТТ). Серии стандартов Х.200, Х.400, Х.500, Х.600.

К промышленным профессиональным или административным организациям относятся:

IEEE (Institute of Electrical and Electronic Engineers - Институт инженеров по электротехнике и электронике, международная организация - разработчик ряда важных международных стандартов в области ИТ). Стандарты LAN IEEE802, POSIX и др.;

IAB (Internet Activities Board - Совет управления деятельностью Internet). Стандарты на протоколы TCP/IP;

Regional WOS (Workshops on Open Systems - рабочие группы по открытым системам). OSE-profiles.

Промышленными консорциумами являются:

ЕСМА (European Computer Manufacturers Association - Европейская ассоциация производителей вычислительных машин), OSI, Office Document Architecture (ODE);

OMG (Object Management Group - группа управления объектами);

RM: Common Object Request Broker Architecture (CORBA);

X/Open (организована группой поставщиков компьютерной техники), X/Open Portability Guide (XPG4) Common Application Environment;

NMF (Network Management Forum - форум управления сетями);

OSF (Open Software Foundation - Фонд открытого программного обеспечения). Имеет следующие предложения: OSF/1 (соответствует стандарту POSIX и XPG4), MOTIF - графический пользовательский интерфейс, DCE (Distributed Computer Environment) - технология интеграции платформ: DEC, HP, SUN, MIT, Siemens, Microsoft, Transarc и т.д., DME (Distributed Management Environment) - технологии распределенного управления средой.

Международные организации и консорциумы - разработчики стандартов

Схема функциональной стандартизации ИТ

Стандарты ISO и IEC объединили свою деятельность в области стандартизации ИТ, создав единый орган JTC1 - Объединенный технический комитет № 1 (Joint Technical Committee 1), предназначенный для формирования всеобъемлющей системы базовых стандартов в области ИТ и их расширения для конкретных сфер деятельности.

Работа над стандартами ИТ в JTC1 тематически распределена по подкомитетам (Subcommittees - SC), связанным с разработкой стандартов ИТ, относящимся к окружению открытых систем OSE.

Ниже приведены названия некоторых таких комитетов и подкомитетов:

С2 - символьные наборы и кодирование информации;

SC6 - телекоммуникация и информационный обмен между системами;

SC7 - разработка программного обеспечения и системная документация;

SC18 - текстовые и офисные системы;

SC21 - открытая распределенная обработка (Open Distributed Processing - ODP), управление данными (Data Management - DM) и взаимосвязь открытых систем OSI;

SC22 - языки программирования, их окружения и интерфейсы системного программного обеспечения;

SC24 - компьютерная графика;

SC27 - общие методы безопасности для ИТ-приложений;

SGFS - специальная группа по функциональным стандартам.

В настоящее время в мире существует несколько авторитетных сообществ, занимающихся разработкой стандартов открытых систем. Однако наиболее важной деятельностью в этой области является деятельность IEEE в рабочих группах и комитетах Portable Operating System Interface (POSIX). Первая рабочая группа POSIX была образована в IEEE в 1985 г. на основе UNIX-ориентированного комитета по стандартизации (ныне UniForum). Отсюда первоначальная направленность работы POSIX на стандартизацию интерфейсов ОС UNIX. Однако постепенно тематика работы рабочих трупп POSIX расширилась настолько, что стало возможным говорить не только о стандартной ОС UNIX, а о POSIX-совместимых операционных средах, имея в виду любую операционную среду, интерфейсы которых соответствуют спецификациям POSIX.

Международные стандарты должны быть реализованы для каждого системного компонента сети, включая каждую операционную систему и прикладные пакеты. До тех пор, пока компоненты удовлетворяют таким стандартам, они соответствуют целям открытых систем.