Тема 2. Методологическая классификация автоматизированных информационных систем, направлений и методологий их исследования.

 

Рыночные отношения и конкурентная борьба производителей диктуют свои правила организации производства, в том числе постоянно расширяющуюся сферу автоматизации, которая охватывает не только чисто механические и технические операции, но и интеллектуальную деятельности человека. На современном уровне развития «человеко-машинных», автоматизированных систем, не зависимо от их ориентации (АСУ, САПР, ГАП и др.), заметна тенденция к сближению их программной составляющей. Эта тенденция выражается в переходе к интегрированным многофункциональным программным системам (ИМПС) с интеллектуальной поддержкой этапов производственного цикла и управления. Современные прогрессивные технологии повышения производительности труда базируются на технике взаимодействия пользователей с ЭВМ, специфике представления и хранения информации, что выдвигает ряд дополнительных производственных требований предъявляемых к ИМПС: наличие инструментальных средств анализа, документирования, хранения данных и знаний, с учетом их непрерывного развития и совершенствования.

В настоящее время, когда стоимость компьютерных технических ресурсов уменьшается при постоянно увеличивающейся мощности их физических характеристик, а стоимость таких ресурсов как профессионализм кадров (образование, уровень интеллектуального развития, опыт работы и пр.), объем и доступность информации превалируют в составляющих производственных затрат автоматизированных предприятий, становится актуальной тенденция к сдвигу приоритетов в сторону учета человеческих факторов. Все большее внимание уделяется «человеческой» стороне компьютерных технологий: проблемам подготовки кадров, инструментальным средствам автоматизации, технологиям производства и пр. Как следствие, наибольшее развитие получают исследования в области программного обеспечения как уникального артефакта позволяющего эффективно решать проблему дуализма «человек-машина» и обладающего свойствами: относительной независимостью, гибкостью, настраиваемостью, адаптируемостью к быстро эволюционирующим вычислительным средствам и условиям конкретного применения.

Важнейшую роль в увеличении эффективности программных систем играют средства автоматизации технологических процессов их разработки. История развития средств автоматизации начинается с языков программирования, основанных на теории алгоритмов (работы Айзермана М.А., Алферовой З.В., Дайинтбекова Д.М., Ершова А.П., Иодан Э. И., Трахтенброта Б.А. и др.) и формальных языков (труды Ахо А, Глушкова В.М., Гилл А., Грис Д., Криницкого Н.А. и др.), и в плоть до развития современных интеллектуальных объектно-ориентированных визуальных систем автоматизированного проектирования с присущими им языковыми средствами представления информации (Буч Г., Вейнерова О.М., Горева А., Ирэ Пол, Куприянова В.В., Скворцова С.В. и др.).

Требования, предъявляемые к качеству, надежности и эффективности программного обеспечения, постоянно возрастают, одновременно с увеличением его сложности и стоимости, что в свою очередь является движущей причиной увеличения затрат на развитие прикладных наук в области технологий разработки программного обеспечения. Оценке качества программного обеспечения уделяется большое внимание в работах Балыбердина В.А., Гасел Д. Ван, Липаева В.В. и др. В основе современной теории надежности лежат материалы Варжапетяна А.Г., Гаскарова Д.В., Голинкевича Т.А, Глас Р, Кузнецова С.Е., Лонгботтом Р., Майерс Г., Пальчун Б.П. и др. Эффективность программного обеспечения является отражением различных теорий эффективности в исследованиях Гаспарского В., Селезнева М.А., Феррари Д.

Отечественный и зарубежный опыт показывает, что большой потенциал повышения эффективности программного обеспечения закладывается еще на ранних этапах разработки – сборе исходных данных, структуризации, формализации предметной области, постановки задачи и т.д. На современном уровне развития эти этапы с трудом поддаются формализации и, как правило, большая их часть выполняется на основе здравого смысла, инженерного опыта и интуиции. Из наиболее крупных направлений научного исследования этой проблемы выделяются:

· CASE-технологии (Computer Aided Software Engineering), которые представляют собой методологию проектирования, язык спецификаций (как правило, в виде графических нотаций), инструментальные средства моделирования и анализа предметной области. Это научное направление представлено в работах Калянова А.Н., Эпштейна В.Л., Путилова В.А., Марк Д., Джонс Дж.К., Зиглер К. и др. С инженерно-технической точки зрения (ориентация CASE-технологий) наибольший интерес вызывают концептуальные и логические модели проектных решений, уровень формального представления которых позволяет использовать для их анализа и синтеза аппарат математической логики (Колмогоров А.Н., Нечипоренко В.И., Поспелов Д.А., Журавлев Ю.И., Шоу А. и др.), легко поддающийся автоматизации на базе современных ЭВМ.

· Когнитология – научная дисциплина, которая интегрирует в себе знаковые (символьные) и структурные методы представления знаний (работы Костина А.Е., Венда В.Ф., Бауэр Ф., Коллинз Г, Пирс Д.,) с учетом методов дисциплины искусственного интеллекта (труды Поспелова Г.С, Попова Э.В., Рафаэль. Б., Эндрю. А., Марселлус Д. и др.). С научной точки зрения (ориентация когнитологии) наибольший интерес представляют исследования по развитию синтаксических, семантических и процедурных моделей и переход к семиотическому моделированию знаний.

· Научное направление по исследованию аппарата спецификаций, который исследует формальные методы структуризации и оценки знаний (развит в работах Агафонова В.Н., Глушкова В.М., Деметрович Я., Лисков Б., Феррари Д. и др.). Это научное направление представляет интерес с точки зрения теории познания и представления объектов и предметов моделирования с учетом эргономических аспектов человеческого фактора.

Каждое из перечисленных направлений претендует на право разработки канонических методов представления программно-технических систем и содержит рациональное зерно, но, к сожалению, эти направления, как правило, развиваются эпистемологически аддитивно друг другу, за исключением ряда малозначимых взаимных ссылок. Также существует большое количество не учитываемых в этих направлениях второстепенных факторов, суммарное воздействие которых является существенной составляющей в процессе создания программных систем.

В широком смысле слова наука «моделирование» АИС является научно-творческой дисциплиной, истоки которой можно найти в научных материалах акцентирующих внимание на различных аспектах изучения, в том числе можно выделить:

· В работах Орлова П.И., Хетагурова Я.А., Ханзен Ф., Хоар Ч. акцент делается на системотехническое (инженерное) проектирование.

· Материалы Джонс Дж. К., Диксон Дж. Р, Петренко В.Ф., Хилл П., посвящены творческой составляющей разработки технических систем, учету человеческого фактора.

· В трудах Холл А.Д., Холстед М., Чен Ш., рассматриваются общеметодологические подходы к представлению систем.

· В работах Гантер Р., Гласс Р., Дейкстра Э., Кнут Д. раскрываются технологии разработки ПС.

· В работах Коллинз Г., Костина А.Е., Лазарева И.А. программные системы выступают, как самостоятельные системо-образующие объекты исследования.

· Философским, психологическим, эргономическим проблемам, связанным с автоматизацией технических систем, посвящены труды Арбиб М., Венды В.Ф., Голяса Ю.Е., Горского Ю.М., Косарева Ю.А., Мюллер И., Мячева А.А., Пятницына Б.Н., Ракитова А.И., Сетрова М.И.

Учитывая выделенное выше разнообразие и высокий уровень развития «проектных» аспектов изучения различных школ, можно констатировать, что на сегодняшний день становится актуальной задача выделения и систематизации активных составляющих проектирования информационных систем, с учетом создания единого понятийного аппарата представления и оценки проектных этапов в виде особым образом формализованных знаний – проектных решений.

В широком понимании термин "программное обеспечение" охватывает функциональные и служебные программы, средства автоматизации программирования, тестирования, отладки и т.п. Решение проблем возникающих при разработке программного обеспечения бесконечно разнообразно, но может быть достаточно полно представлено конечным набором системных задач. Этот набор взаимосвязанных системных задач получается в результате применения фундаментальных принципов, в основе которых лежит классификация и организация программного обеспечения как системы. Поэтому, говоря в дальнейшем о системологических аспектах программного обеспечения, мы будем употреблять термин «программная система». Материалы, которые изложены в трудах Бусленко Н.П., Буркова В.Н., Глушкова В.М., Колесникова Д.Н., Клир Дж., Лазарева И.А., Мамиконова А.Г., Нечипоренко В.И., Попова С.А., Перегудова Ф.И., Советова Б.Я. и многих других являются классическим представлением концепций системологии. В развитие этого научного направления можно отметить следующую тенденцию: на сегодняшний день, большими темпами развиваются разделы информатики, которые решают проблемы единства научного знания и формирования единой научной картины мира, охватывающей не только технику, но и окружающую природу и человека.

В общем случае создание программных систем происходит при наличии ограничений двух типов:

· развития знаний о технологических средствах разработки программных систем (методологии, методов постановки задач, принципах структуризации, методов организации производства и пр.);

· развития технических средств, на которых предполагается реализовать программную систему (технические возможности и ресурсы).

В настоящее время, качественные и количественные показатели программных систем улучшаются за счет использования все время совершенствующейся элементной базы (вычислительная техника, средства связи и др.). На современном этапе, развитие технических средств идет опережающими темпами, в то время как развитие теоретических положений по развитию программного обеспечения явно запаздывает. Сложившаяся ситуация подчеркивает актуальность научных исследований в области теории разработки программных систем и раскрытия их производственного потенциала.