информационная безопасность / 12 / TИнф1
.docщих объемах на семантическом (т. е. смысловом) уровне, а в последнее время — и на уровне прагматическом, т.е, применительно к тем задачам, для решения которых используется информация. На это обстоятельство обращалось внимание в упоминавшемся выше словаре [2, с* 238], изданном более 10 лет назад, где сказано буквально следующее: "Ограниченность ИТ (информационной теории.- В. Г.) состоит в том, что она изучает лишь количественную сторону информации без учета ее семантического содержания и ценности для получателя. Современные требования к анализу информационных потоков приводят к необходимости фундаментальных дополнений канонической ИТ, перехода к содержательному анализу информационных процессов."
Для нынешнего времени необходимость указанного выше дополнения канонической (классической) теории информации является абсолютно необходимым требованием, без удовлетворения которого не могут быть эффективно решены кардинальные задачи развития современного общества. Остановимся на этом тезисе несколько детальней.
Для обобщенной характеристики современного общества используют два эпитета: постиндустриальное и информационное. Первый эпитет определяет место нашего общества в общей последовательности звеньев цепи характеров устройства общества с точки зрения решаемых им главных задач, второй - основное содержание главных задач.
Характеристика современного общества как постиндустриального означает его место в названной выше цепи после индустриального. Это должно быть истолковано таким образом, что главная задача индустриального общества в основном решена, причем по мере ее решения возникли какие-то противоречия, тормозящие дальнейшее поступательное развитие. Разрешение этих противоречий сопряжено с решением какой-то новой задачи, принципиально отличающейся от главной задачи индустриального общество, что и предопределило выделение современного общества в самостоятельную категорию - постиндустриальное. Характеристика общества как информационного означает, что главная задача постиндустриального общества носит информационный характер.
Представляется, что заявленные в предыдущем абзаце утверждения расшифровываются следующим образом.
Главная задача индустриального общества заключалась в возможно более полном переводе материального производства на поточно-индустриальные принципы и методы. Материальное производство сопряжено с переработкой вещества и энергии; они и составляли основные ресурсы индустриального общества.
Поточно-индустриальное производство определяется [1, с. 1047)] как "...прогрессивный метод организации производства, характеризующийся расчленением производственного процесса на отдельные, относительно короткие операции, выполняемые на специально оборудованных, последовательно расположенных рабочих местах - поточных линиях." Таким образом, основными признаками поточно-индустриального производства выступают следующие три: 1) полная и однозначная структуризация производственного процесса; 2) целенаправленное оборудование мест (участников) осуществления производственных процессов; 3) организация совокупности рабочих мест (участков) в логически стройную поточную линию.
По мере роста масштабов индустриализации возникло и становилось все более ощутимым (значимым) противоречие между характером производства (которое удовлетворяло и удовлетворяет перечисленным выше признакам) и характером управления этим производством (которое в значительной мере зависит от искусства управляющих).
Основным (если не единственным) путем преодоления названного выше противоречия является перевод процессов управления на принципы и методы поточно-индустриального производства в соответствии с приведенными принципами. Осуществление такого перевода и составляет главную задачу постиндустриального общества.
Поскольку в соответствии со вторым законом кибернетики, всякое управление есть информационный процесс, то центральная проблема решения главной задачи постиндустриального общества заключается в переводе на принципы и методы поточно-индустриального производства прежде всего процессов информационного обеспечения управления. Создание научно-методических предпосылок решения названной проблемы и формулируется в качестве основной цели современной теории информации.
Конечной, на сегодняшний день, целью развития современной теории информации является разработка унифицированной в широком диапазоне практических приложений информационной технологии, на базе которой можно было бы легко создавать индустриальные технологии управления. В ходе проведенных исследований и разработок, не только получены предметные доказательства возможностей построения названной выше технологии, но и созданы серьезные предпосылки практической реализации ее уже в обозримом будущем. При этом, обоснован вывод о том, что разработка и повсеместное внедрение унифицированной информационной технологии не только станет краеугольным камнем в решении главной задачи постиндустриального общества, но открывает принципиально новые пути комплексного решения информационных проблем, в том числе и проблемы защиты информации и информационных ресурсов. Этот последний аспект самостоятельно будет рассмотрен в разд. 3 статьи.
Состав и содержание полученных к настоящему времени результатов изложены в монографии автора [3]. Совокупность этих результатов, по нашему мнению, может служить первым приближением современной теории информации. Ниже в разд*2 приводятся перечень и конспективное изложение основного содержания полученных результатов.
2. Основные результаты исследований и разработок современной теории информации.
Без претензий на полноту, на непогрешимость названные результаты заключаются в решении следующих вопросов.
Обоснование естественно-научной концепции развития. Из истории науки с непреложностью истины следует, что любое учение оказывается адекватным потребностям жизни и объективным условиям его развития только в том случае, если они формируются в строгом соответствии с основными положениями диалектико-материалистического мировоззрения, истинность которого не удалось опровергнуть, несмотря на многочисленные усилия, прикладываемые в последние сто с лишним лет. Более того, история убедительно свидетельствует, что за любые отступления от названного мировоззрения неизбежно приходится расплачиваться, причем подчас очень дорогой ценой. Учения, строго соответствующие основам диалектико-материалистического мировоззрения, принято называть естественнонаучными, не соответствующие - спекулятивными.
Поскольку информация все более утверждается в качестве основного ресурса, а информационные процессы (в более общей постановке — информатизация) - определяющими в развитии современного общества, то сколько-нибудь серьезные ошибки в формировании концепции информатизации неизбежно повлекут за собою большие потери и даже катастрофу.
Вокруг проблем информатизации в последние годы конкурируют две основных концепции. В основе одной из них лежит идея оснащения современных ЭВМ программными системами искусственного интеллекта, что и будет служить инструментальным базисом создания новейших информационных технологий в любой сфере приложения; в основе второй - изучение содержания информационных процессов в основных сферах деятельности (главным образом - в сфере организационного управления) и разработка на этой базе унифицированной информационной технологии. Сущность первой концепции достаточно детально изложена в [4], второй - в [3]. Ввиду чрезвычайной значимости данного вопроса было предпринято изучение обеих концепций; результаты изучения изложены в монографии [6]. Общий же вывод сводится к тому, что все концепции искусственного интеллекта (в ретроспективе их было три принципиально различные версии) должны быть отнесены к спекулятивным учениям, а потому ориентация на них при формировании политики информатизации чревато очень серьезными негативными последствиями. Поэтому естественно-научная концепция информатизации должна ориентироваться на содержательное изучение информационных потребностей общества. Перечень и общее содержание этих проблем приведены в [71, причем одной из основных названа проблема информационного обеспечения деятельности.
Разработка основ методологии комплексной оценки информации. В классической теории информации, как известно, разработана методика измерения информации, в которой в качестве количественной меры ее используется энтропия источника сообщений. Но эта оценка не характеризует информацию в семантическом (смысловом) плане и тем более — в плане прагматическом (т.е. применительно к конкретно решаемым задачам). Попытки распространить методы классической теории на семантические и прагматические оценки не увенчались успехом. В современной теории информации разработаны (по крайней мере в первом приближении) методики названных выше оценок, но для этого пришлось отказаться от строгого формализма, призвав на помощь методы эвристического характера.
В науковедении для оценки семантической ценности опубликованного источника была разработана методика, основывающаяся на количестве ссылок на оцениваемый источник в других опубликованных источниках. Условность и трудность использования этой методики очевидны. Для преодоления этих недостатков в [8] предложена методика, в которой введено понятие элементарной семантической единицы (ЭСЕ) как законченного высказывания (утверждения), содержащего определенный смысл. Оценка зафиксированного на каком-либо носителе источника осуществляется по количеству содержащихся в нем ЭСЕ причем учитывается тот факт, что ЭСЕ могут быть как истинными, так и ложными. Сами же ЭСЕ определяются экспертным путем.
Гораздо сложнее обстоит дело с прагматическими оценками, а они, как раз, и наиболее необходимы для решения главной задачи постиндустриального общества. Сформировавшиеся к настоящему времени подходы заключаются в следующем.
Прежде всего встал вопрос определения той информации, которая необходима для решения конкретных задач конкретного объекта. Для этого введено понятие информационного кадастра объекта (ИКО) как упорядоченной совокупности сведений, необходимых для решения всех задач соответствующего объекта.
Для оценки отдельных элементов ИКО и ИКО в целом выбраны такие показатели: важность, адекватность, полнота, релевантность и толерантность. Важность элемента информации оценивается по двум критериям: важность тех задач, для решения которых используется информация, и ущерб, который может иметь место при нарушении и восстановлении ее защищенности. Значения критериев оцениваются экспертами и выражаются в лингвистических переменных, на основе которых с помощью специальной процедуры определяется количественное значение важности в пределах 0 -1. Адекватность информации оценивается также по двум критериям: способ получения значений характеристик информации (определяется экспертно) и время, прошедшее с момента их получения (используется известный в науковедении закон старения информации). В конечном итоге адекватность оценивается количественной мерой* Полнота ИКО оценивается по степени его заполненности с учетом коэффициентов важности и адекватности входящих в него элементов. Релевантность есть мера степени соответствия имеющейся информации решаемым задачам и обычно выражается коэффициентом релевантности (долей релевантной информации во всей имеющейся). Толерантность есть характеристика удобства восприятия и использования оцениваемой информации и выражается лингвистическими значениями (весьма удобно или комфортно, удобно, средне, плохо, очень плохо).
Системная классификация информации. Поскольку понятие информации является чрезвычайно широким, то в зависимости от ракурса рассмотрения могут существенно меняться критерии и результаты классификации. Для рассматриваемых здесь целей предложено классифицировать информацию по двум критериям: удобство использования в процессе решения практических задач и удобство хранения и обработки с использованием современных средств и методов. Итоговая классификация приведена на рис. 1; ее обоснование достаточно детально изложено в [3].
Разработка унифицированной структуры информационного потока. Информационный поток в самом общем виде определяется как движение в некоторой среде данных, представленных в структурированном виде. Структуру потока составляют осуществляемые над информацией процессы и их взаимосвязи. Общий вид унифицированной структуры потока приведен на рис. 2. Число возможных вариантов движения информации от первого процесса к седьмому определяет возможные модификации общей структуры.
Системная и унифицированная классификация процедур (задач) обработки информации. Процессы, составляющие структуру информационного потока, осуществляются путем реализации некоторых процедур над информацией, или иными словами - решения задач ее обработки. Нетрудно отсюда видеть, что унификация и системная классификация задач является одним из краеугольных камней в унифицированной информационной технологии. В то же время достижение названных целей не так очевидно, как достижение целей, рассмотренных в предыдущих подразделах данного раздела. В процессе разработки основ рассматриваемой здесь теории информации предложена классификация задач по двум критериям: содержание (сущность) обработки информации и глубина (сложность) обработки.
Классификация по первому критерию проведена в соответствии с уровнем воздействия на информацию в процессе решения задачи, причем выделены следующие классы:
а) информационно-поисковые задачи (ИПЗ), когда обрабатываемая информация подвергается лишь синтаксическому воздействию (прием, регистрация, кодирование, пересылка, хранение, поиск, сортировка выдачи и т.п.);
б) логико-аналитические задачи (ЛАЗ), когда в результате решения задачи возникают новые семантические элементы информации. Такими преобразованиями являются всевозможные вычисления по аналитическим или логическим зависимостям;
в) поисково-оптимизационные задачи (ПОЗ), когда результатом решения задачи является оптимальное по конкретным критериям решение из всего множества возможных (допустимых) в конкретных условиях, т.е. обработка информации осуществляется на прагматическом уровне.
Утверждается, что названные три класса задач обеспечивают потребности обработки информации в любой сфере деятельности.
По второму критерию (сложности обработки) задачи всех классов разделены на ординарные (т.е. простые), полуординарные и неординарные.
Таким образом, системную классификацию процедур обработки информации образуют девять групп задач. Распределение по группам ИПЗ и ЛАЗ является почти очевидным, поэтому рассмотрим кратко распределение по группам лишь ПОЗ.
Указанное распределение осуществлено по четырем показателям: степени информированности о той ситуации, в которой необходимо найти оптимальное решение; уровню (определенности) представления информации о ситуации; размерности задачи, определяемой количеством искомых величин, их возможными значениями и накладываемыми на них ограничениями; количеством критериев, по которым необходимо оптимизировать искомое решение. Первые три показателя характеризуют внутреннюю структурированность решаемой задачи; их значения и результаты классификации ПОЗ по ним приведены на рис. 3. Распределение ПОЗ по группам осуществлено по уровню их структурированности и значениям четвертого показателя на рис. 4.
Системная классификация методов обработки информации. Названная классификация осуществлялась путем сбора и систематизации всех известных к настоящему времени методов автоматизированной обработки информации по каждому унифицированному классу задач.
Что касается ИПЗ, то к настоящему времени разработан весьма развитый арсенал методов от простых файловых структур до автоматизированных банков данных, причем специалистам по обработке информации они хорошо известны, что делает излишним обсуждение его здесь* Сказанное тем более справедливо относительно ЛАЗ, которые сравнительно легко решаются с использованием общеизвестных операторов, имеющихся в любом алгоритмическом языке программирования. Исходя из этого, основные трудности системной классификации методов обработки информации были связаны с системной классификацией методов решения ПОЗ*
Как известно, в рамках классической теории систем разработано большое количество методов оптимизации, и все они естественным образом входят в арсенал современной теории информации. Однако все эти методы предполагают полную формализацию постановки задач, и разработанные для их решения процедуры тоже полностью формализованные. В то же время многие ПОЗ, подлежащие решению в интересах обеспечения решения главной задачи постиндустриального общества, не поддаются полной формализации, поэтому арсенал методов решения оптимизационных задач должен содержать чисто машинные, человеко-машинные и чисто человеческие методы. Кроме того, необходимы методы рационального выбора подмножества названного выше арсенала, который обеспечивал бы наиболее эффективное решение заданного набора ПОЗ. Такая задача названа задачей метаоптимизации.
Результаты исследований методов решения ПОЗ в рассмотренной выше постановке изложены в монографии [9], которая объемом около 500 машинописных страниц депонирована в ВНИИТИ. Итоговая же классификационная структура методов решения ПОЗ приведена на рис. 5.
Разработка унифицированной технологии автоматизированной обработки информации (УТАОИ)> При наличии результатов, рассмотренных в подпунктах 1-6, представляется возможным построить информационную технологию, удовлетворяющую следующей совокупности условий:
а) полнота обработки информации при любой структуре ее потока в пределах унифицированной структуры;
б) унифицированность в смысле независимости от конкретных приложений;
в) полная структурированность функционального и архитектурного построения;
г) конвейеризация процессов обработки информации.
Перечисленные условия в их совокупности обеспечивают организацию обработки информации на принципах и методах поточно-индустриального производства, что является важнейшей составной частью решения главной задачи постиндустриального общества.
Структура и общее содержание УТАОИ представлены на рис. 6. Детальное описание алгоритмов обработки информации на каждом технологическом участке УТАОИ приведено в [3]. Разработка концепции управления информацией. Индустриализация любого производства предполагает, во-первых, унификацию и конвейеризацию производственных процессов и, во-вторых, непрерывное управление всеми ресурсами, участвующими в производстве.
Поскольку основным ресурсом, используемым в процессе управления, является информация, то индустриализация управления непременно должна сопровождаться непрерывным управлением информацией* Перечень и общее содержание основных задач управления информацией приведены на рис. 7. Последовательность нумерации задач проставлена в соответствии с хронологической последовательностью их актуальности и активностью разработки.
Разработка концепции унифицированного обеспечения деятельности. Под информационным обеспечением деятельности какого-либо объекта понимается регулярное решение следующих трех макрозадач:
• формирование и текущая корректировка информационного кадастра объекта (ИКО), выбор источников информации для регулярного пополнения и обновления его;
• текущее обновление и пополнение и функциональное использование ИУО в соответствии с целями функцио9ирова9ия объекта;
• слежение за соответствуем входного потока информации состоянию ИКО и целям функционирования объекта и принятие необходимых мер при рассогласовании значений перечисленных параметров.
Состав, общее содержание и взаимосвязи перечисленных макрозадач приведены на рис.8.
Основной базой решения второй, центральной макрозадачи информационного обеспечения деятельности является рассмотренная в 7-м подразделе УТАОИ.
Перспективы развития современной теории информации и практической реализации ее достижений. В данном разделе конспективно изложены результаты развития современной теории информации в том виде, в каком они представляются в настоящее время. Эти результаты и составили основное содержание той учебной дисциплины, которая включена в учебные планы факультета информационной безопасности МИФИ. Трехлетний опыт преподавания, в процессе которого содержание основных положений теории корректировались и взаимосогласовывались, дает достаточно веские основания утверждать, что такая теория объективно необходима для обеспечения эффективного решения главной задачи постиндустриального общества, а изучение ее основ специалистами по ЗИ представляется весьма целесообразным.
Что касается перспектив развития теории, то она, как и любая другая, должна непрерывно развиваться и совершенствоваться. Применительно к современной теории информации сказанное тем более справедливо, что полученные результаты представляются лишь простым ее делает излишним обсуждение его здесь. Сказанное тем более справедливо относительно ЛАЗ, которые сравнительно легко решаются с использованием общеизвестных операторов, имеющихся в любом алгоритмическом языке программирования. Исходя из этого, основные трудности системной классификации методов обработки информации были связаны с системной классификацией методов решения ПОЗ*
Как известно, в рамках классической теории систем разработано большое количество методов оптимизации, и все они естественным образом входят в арсенал современной теории информации. Однако все эти методы предполагают полную формализацию постановки задач, и разработанные для их решения процедуры тоже полностью формализованные. В то же время многие ПОЗ, подлежащие решению в интересах обеспечения решения главной задачи постиндустриального общества, не поддаются полной формализации, поэтому арсенал методов решения оптимизационных задач должен содержать чисто машинные, человеко-машинные и чисто человеческие методы. Кроме того, необходимы методы рационального выбора подмножества названного выше арсенала, который обеспечивал бы наиболее эффективное решение заданного набора ПОЗ. Такая задача названа задачей метаоптимизации.
Результаты исследований методов решения ПОЗ в рассмотренной выше постановке изложены в монографии [9], которая объемом около 500 машинописных страниц депонирована в ВНИИТИ. Итоговая же классификационная структура методов решения ПОЗ приведена на рис. 5.
Разработка унифицированной технологии автоматизированной обработки информации (УТАОИ), При наличии результатов, рассмотренных в подпунктах 1—6, представляется возможным построить информационную технологию, удовлетворяющую следующей совокупности условий:
а) полнота обработки информации при любой структуре ее потока в пределах унифицированной структуры;
б) унифицированность в смысле независимости от конкретных приложений;
в) полная структурированность функционального и архитектурного построения;
г) конвейеризация процессов обработки информации.
Перечисленные условия в их совокупности обеспечивают организацию обработки информации на принципах и методах поточно-индустриального производства, что является важнейшей составной частью решения главной задачи постиндустриального общества.
Структура и общее содержание УТАОИ представлены на рис. 6. Детальное описание алгоритмов обработки информации на каждом технологическом участке УТАОИ приведено в [3]. Разработка концепции управления информацией. Индустриализация любого производства предполагает, во-первых, унификацию и конвейеризацию производственных процессов и, во-вторых, непрерывное управление всеми ресурсами, участвующими в производстве.
Поскольку основным ресурсом, используемым в процессе управления, является информация, то индустриализация управления непременно должна сопровождаться непрерывным управлением информацией. Перечень и общее содержание основных задач управления информацией приведены на рис. 7. Последовательность нумерации задач проставлена в соответствии с хронологической последовательностью их актуальности и активностью разработки.
Разработка концепции унифицированного обеспечения деятельности. Под информационным обеспечением деятельности какого-либо объекта понимается регулярное решение следующих трех макрозадач:
• формирование и текущая корректировка информационного кадастра объекта (ИКО), выбор источников информации для регулярного пополнения и обновления его;
• текущее обновление и пополнение и функциональное использование ИУО в соответствии с целями функционирования объекта;
• слежение за соответствуем входного потока информации состоянию ИКО и целям функционирования объекта и принятие необходимых мер при рассогласовании значений перечисленных параметров.
Состав, общее содержание и взаимосвязи перечисленных макрозадач приведены на рис.3.
Основной базой решения второй, центральной макрозадачи информационного обеспечения деятельности является рассмотренная в 7-м подразделе УТАОИ.
Перспективы развития современной теории информации и практической реализации ее достижений. В данном разделе конспективно изложены результаты развития современной теории информации в том виде, в каком они представляются в настоящее время. Эти результаты и составили основное содержание той учебной дисциплины, которая включена в учебные планы факультета информационной безопасности МИФИ. Трехлетний опыт преподавания, в процессе которого содержание основных положений теории корректировались и взаимосогласовывались, дает достаточно веские основания утверждать, что такая теория объективно необходима для обеспечения эффективного решения главной задачи постиндустриального общества, а изучение ее основ специалистами по ЗИ представляется весьма целесообразным.
Что касается перспектив развития теории, то она, как и любая другая, должна непрерывно развиваться и совершенствоваться. Применительно к современной теории информации сказанное тем более справедливо, что полученные результаты представляются лишь простым ее
приближением и непременно должны уточняться и совершенствоваться. Кроме того, все положения этой теории представлены на вербальном, т.е. преимущественно словесном уровне, в то время как любая теория по настоящему становится теорией лишь тогда, когда она принимает аксиоматический характер, т.е. вид полной, упорядоченной и взаимосогласованной совокупности определений, аксиом и теорем. Все это - дело будущего, а ввиду очевидности данного заявления обсуждать его нет надобности.