ИНФОРМАТИЗАЦИЯ ВООРУЖЕННЫХ СИЛ
"Военная мысль" № 3.2004 г.
ИНФОРМАТИЗАЦИЯ ВООРУЖЕННЫХ СИЛ
Интеллектуализация автоматизированной системы управления связью ВМФ
Вице-адмирал А. Г. ДОЛБНЯ
Капитан 1 ранга С.А. ГАВРИЛЕНКО
Полковник Ю.М. ИСКАНДЕРОВ, кандидат технических наук
ЭФФЕКТИВНОСТЬ использования возможностей существующей системы связи ВМФ зависит от оперативности и качества управления составляющими ее инфраструктуру элементами (опорной сетью, узлами связи командных пунктов, приемными и передающими радиоцентрами и др.). Достижение целей управления при решении главных задач управления силами и оружием флота в первую очередь обеспечивается автоматизацией процессов сбора, обработки, передачи, отображения и документирования информации, выработки вариантов решений и исполнения управляющих воздействий для реализации оперативного перераспределения сил и средств связи. Именно для повышения качества и оперативности управления системой связи ВМФ и предназначена автоматизированная система управления связью (АСУС).
В настоящее время АСУС ВМФ представляет собой иерархически организованную совокупность органов, пунктов управления, средств связи и автоматизации, взаимодействующих между собой по каналам межмашинного обмена сети передачи данных. АСУС имеет свою внутреннюю архитектуру, ряд подсистем, из которых выделяются основные: система принятия решений и система их исполнения. Ее организационно-функциональная структура базируется на нескольких уровнях: административный (верхний); управление услугами связи; управление сетями связи и управление элементами сети (нижний уровень). Функциональные уровни определяются размерами сетей и их функциональным предназначением, т.е. зависят от принадлежности сети к стратегическому, оперативно-стратегическому, оперативному, оперативно-тактическому или тактическому звену управления силами ВМФ. На основе функциональных уровней в системе управления образуются организационно-технические уровни, имеющие организационно-технические единицы - пункты управления, состоящие из технического персонала и программно-технических средств.
На верхних уровнях иерархии АСУС управление имеет преимущественно организационный характер, на нижних - технологический. На уровне организационного управления осуществляется анализ состояния системы связи и выработка вариантов решения на этапах оперативного управления и планирования (в том числе по развертыванию, восстановлению, наращиванию системы, перераспределению каналов связи и потоков информации и т.п.). К задачам технологического управления относятся сбор и первичная обработка информации о задержанных сообщениях, состоянии линий, каналов и средств связи, доведения и реализации управляющих воздействий на средства связи.
При решении указанных задач кроме оперативности к процессу автоматизированного управления связью предъявляются жесткие требования, учитывающие такие особенности системы, как сложность, большая размерность, территориальная распределенность, динамичность структуры, ограниченность ресурсов для ее построения.
Деятельность должностных лиц АСУС непосредственным образом связана: с накоплением и обработкой информации о системе и средствах противодействия; с распределением материальных и интеллектуальных ресурсов; с анализом (прогнозом) состояния и принятием решений по изменению (синтезу) структуры и параметров системы и ее элементов; с оценкой свойств системы с заданными параметрами в условиях прогнозируемых или фактических воздействий оружия, систем радиоразведки и РЭП, а также отказов технических средств. Эти задачи не могут быть решены только на основе методов формальных рассуждений.
Несмотря на создание автоматизированных средств связи (каналов, комплексов и систем передачи данных) и широкое использование при этом ЭВМ, основные функции подготовки и принятия решений по управлению, принадлежащие человеку (должностным лицам органов управления связью), до сих пор остаются без необходимой поддержки и не обеспечены соответствующими средствами автоматизации. Однако требования, предъявляемые к процессу управления системой связи, с учетом огромного количества различного рода элементов, чрезвычайной сложности связей между ними и динамизма обмена возросшими объемами информации делают невозможным эффективное и качественное выполнение указанных функций без использования новых информационных технологий (НИТ).
Поэтому стратегия интеллектуализации АСУС заключается в разработке и внедрении эффективных НИТ, обеспечивающих в реальном масштабе времени замкнутость циклов организационного и технологического управления связью, а также существенно повышающих обоснованность и согласованность принимаемых должностными лицами решений. Целью интеллектуализации управления связью ВМФ в ближайшей перспективе является создание АСУ связью, в которой будут реализованы технологии распределенной обработки информации, удаленного мониторинга (архитектура «менеджер-агент», технология «клиент-сервер» в управлении средствами и комплексами связи), найдут широкое применение интеллектуальные системы (ИС) различного назначения, геоинформационные системы, системы навигации и опознавания, хранилища знаний и др.
Ключевым элементом в обеспечении интеллектуализации АСУС ВМФ являются ИС, основанные на достижениях исследований в области инженерии знаний, программирования и микрочипирования. Именно они существенно повлияют на возможности по управлению системой связи ВМФ (обеспечат сглаживание противоречия между растущими потоками информации и возможностями людей по их переработке, а также использование требуемых знаний по управлению и т.д.), автоматизируя не только трудоемкую рутинную работу, но и оказывая поддержку интеллектуальной деятельности специалистов (рис.1).
В связи с этим чрезвычайно важны, особенно в условиях современного информационного противоборства, разработка и использование в АСУС ВМФ ИС, и в частности предметно-ориентированных экспертных систем, поднимающих на новый качественный уровень управления системой связи. Такие системы играют исключительную роль в деле обучения новых специалистов.
Однако в настоящее время на разработку и применение ИС в АСУС ВМФ негативно влияет ряд факторов.
Во-первых, это недостаточный уровень автоматизации процессов сбора, передачи, преобразования и обработки информации, а также поддержки принятия решений в системе управления связью, что не позволяет обеспечить возрастающие требования к связи при управлении силами и оружием в современной войне. Во-вторых, имеет место определенная дезинтеграция функциональных подсистем и сетей АСУС ВМФ, как в организационном, так и в системно-техническом плане (по видам передаваемой информации, предназначению и т.д.). В-третьих, не полностью решены вопросы сопряжения, взаимодействия и поэтапной интеграции с АСУ силами ВМФ, АСУС ВС РФ, системой управления взаимоувязанной сетью связи РФ, системами и сетями связи других министерств и ведомств в интересах создания единого информационного пространства России. В-четвертых, принципы организации, технические и программные средства автоматизации управления связью, используемые в системах связи ВМФ, не унифицированы, что создает угрозу разрыва циклов управления. В-пятых, в повседневной деятельности должностных лиц органов управления связью различного уровня практически отсутствуют или внедрены в недостаточных объемах современные средства автоматизации управления связью. В-шестых, предметная область АСУС ВМФ как сфера военной деятельности плохо обеспечена адекватными методами и средствами инженерии знаний.
Указанные выше факторы существенно затрудняют процесс создания ИС и интеллектуализации АСУС в целом. Поэтому тех инструментальных средств, которые обычно используются при создании коммерческих ИС, недостаточно при разработке и построении предметно-ориентированных ИС для АСУС ВМФ. Еще в большей степени этот процесс осложняется отсутствием соответствующей теоретической основы построения ИС для таких предметных областей.
Основным элементом (ядром, центральным звеном) любой ИС является база знаний (рис. 2), в которой в удобном для специалиста виде концентрируется вся необходимая информация (содержание печатных изданий, рукописных материалов, неформальные знания, опыт экспертов и др.). Эффективное применение предметно-ориентированных ИС при управлении связью ВМФ без наличия такой базы, релевантной решаемым задачам по сохранению накопленного опыта, не представляется возможным.
При разработке указанной базы знаний необходимо учитывать ряд аспектов: теоретический, организационный, психологический, технологический и инструментальный.
Теоретический аспект. Теоретической основой интеллектуализации АСУС ВМФ является инженерия знаний, которая, развиваясь как научная дисциплина, впитала методы различных наук и в первую очередь таких, как логика, психология, кибернетика, информатика. Однако в условиях отсутствия четкого и устоявшегося собственного фундамента наличие разнородных и разнохарактерных методов значительно усложняет процесс создания базы знаний для АСУС ВМФ. В связи с этим чрезвычайно важную роль играет выбор единой методологической платформы этого процесса, на основе которой будут использоваться специальные методы инженерии знаний. В своем первоначальном виде знания являются личной принадлежностью вполне конкретного специалиста-связиста, который получил их в процессе индивидуальной деятельности при решении задач по управлению системой связи ВМФ. Необходимы значительные усилия по их переработке, чтобы получить соответствующий им машинный образ - базу знаний.
Анализ процесса создания базы знаний для АСУС ВМФ показывает, что единой методологической платформой может служить системный подход. Являясь наряду с методологией управления и методологией информационно-знаковых представлений составным элементом блока фундаментальных системно-кибернетических знаний, он позволяет привлечь для создания базы знаний для АСУС ВМФ мощные методы общей теории систем.
Организационный аспект. Очевидно, что осуществление разработки базы знаний для АСУС ВМФ без привлечения необходимых ресурсов невозможно. Поэтому на начальном этапе определяются участники процесса создания базы знаний и их роли, а также другие потребные ресурсы. Решение первой составляющей сводится к установлению количества специалистов, необходимых для построения базы знаний, и формы их взаимоотношений. Другими типичными потребными ресурсами являются: источники знаний, время (сроки) разработки, инструментальные средства и объемы финансирования.
Задача определения ресурсов весьма существенна, поскольку ограниченность какого-либо компонента влияет на процесс создания базы знаний для АСУС ВМФ. Еще важнее организация эффективного использования привлеченных ресурсов.
Создание базы знаний осуществляется, как правило, сформированной группой специалистов, в состав которой входят заказчик или его представители, пользователи, эксперты, инженеры по знаниям, системные аналитики и программисты.
Каждый участник группы либо выполняет одну роль (например, инженера по знаниям), либо совмещает несколько ролей (например, инженера по знаниям и системного аналитика). Количественный и качественный состав указанной группы варьируется в зависимости от целей и сложности разработки базы знаний.
Психологический аспект. Особенностью инженерии знаний как науки является значимость психологических факторов. Системы, основанные на знаниях, должны быть такими, чтобы персонал (личный состав органов управления связью ВМФ) мог использовать их эффективно, безопасно и без чрезмерного напряжения, т.е. такими, чтобы с ними было удобно работать. Поэтому доминирующим подходом при создании базы знаний является антропоцентрический подход, при котором основной целью является обеспечение интересов и требований заказчика и пользователей при решении задач в области АСУС ВМФ. Психологический комфорт в этом случае достигается за счет разработки соответствующего «дружественного интерфейса» и обеспечения «прозрачности» работы базы знаний. «Дружественный интерфейс» предполагает представление и отображение знаний в таком виде, который привычен для специалиста-связиста, выполняющего свои функции, позволяет ему легко манипулировать знаниями, несмотря на сложность их структуры. Такой интерфейс должен быть реализован на языке профессиональной лексики связистов с использованием условных обозначений различного вида. Кроме того, необходимо умело применять различные эргономические средства представления и отображения информации в АСУС ВМФ (цвет, звук, форма, величина, угол наклона, частота мельканий и т.д.).
Технологический аспект. Создание базы знаний для АСУС ВМФ представляет собой сложный, трудоемкий процесс, который осуществляется, как правило, поэтапно. Уже на стадии проектирования требуется иметь некоторое представление о будущей базе знаний. Для этого необходимо разработать прототип базы знаний - «усеченную» версию, предназначенную для демонстрации жизнеспособности и возможностей выбранного подхода, а также для проверки и оценки правильности формализации, реализации и использования знаний. Прототипирование затрагивает все этапы создания базы знаний, для которых характерно достаточно условное разделение, что размывает четкость решения задач на каждом из них и существенным образом затрудняет обеспечение технологичности создания прототипа для АСУС ВМФ. Поэтому чрезвычайно важно еще до начала прототипирования четко установить, на сколько этапов необходимо разделить процесс создания базы знаний, каково содержание этих этапов и каким образом (с помощью каких средств) обеспечить построение релевантной базы знаний при заданных ресурсных ограничениях.
Инструментальный аспект. Создание базы знаний для АСУС ВМФ не может осуществляться без соответствующего выбранного или специально разработанного инструментария. Для таких предметных областей, как АСУС ВМФ, нет отработанной технологии и устоявшегося комплекса средств разработки. Поэтому необходимо создавать или адаптировать существующий инструментарий, в первую очередь методического и информационного обеспечения, с учетом характерных черт области применения.
В частности, для выявления и извлечения знаний при взаимодействии инженера по знаниям с экспертами и другими источниками требуется разработать методы и способы, позволяющие с высокой степенью уверенности предполагать, что полученные знания адекватно отражают специфические процессы достижения результата конкретной задачи в области АСУС ВМФ. Такие способы могут быть построены с учетом современных достижений в области интервьюирования и документирования информации.
В заключение необходимо подчеркнуть, что главным предназначением АСУС является переработка огромных потоков разнородной информации для обеспечения аналитической деятельности командования и органов управления различных уровней. До недавних времен это недостаточно учитывалось, и ресурсы, предназначенные для таких систем, направлялись главным образом на совершенствование сбора данных, повышение надежности технических средств и совершенствование систем оружия. Позднее было осознано, что технология искусственного интеллекта, накопление и использование знаний будут оказывать серьезное влияние на построение компьютерных систем, являющихся основой для переработки информации в области управления и связи, а также усиливать возможности естественного интеллекта лиц, принимающих решения.
Директоров Н.Ф. и др. Автоматизация управления и связь. ВМФ. Спб.: Элмор, 1998
Гайкович Ю.В.,Деев В.В.,Тарасов Б.В. Интеллектуальные информационные системы. М.: Воениздат, 1994; Величко Г.А., Каганович С.Л., Кузнецов И.В. Основы проектирования экспертных систем. М.: Воениздат, 1994.
5
