Home

 

Наследие Юлия Шрейдера как

фундамент Информационных Технологий  в XXI веке

(презентация на Конференции памяти Шрейдера – ноябрь 2008 )

 

Леонид Отоцкий  - кафедра СИМ МФТИ

http://sim-mfti.a133.nthosting.ru/content/?fl=393

leo@.mgn.ru  , http://www.ototsky.mgn.ru/it/

 

 

1. Введение

 

В статье  “Стратегия ИТ в XXI веке” [1] я несколько раз прямо ссылался на значение работ  Юлия Шрейдера , в частности :

- “Безусловно, сегодня налицо предпосылки качественно нового уровня “информационно-когнитивного потенциала” общества, который, по определению Юлия Шрейдера [2], включает возможности общества по накоплению, хранению, передачи знаний ( в том числе и прямое общение, и системы образования и повышения квалификации ), а также средства и кадры для обработки, хранения, поиска и передачи информации. ”

- “Учитывая, что одним из ключевых понятий в разрабатываемых моделях является понятие “класс”, естественно рассмотреть наработки по теории классификации. Это направление связано прежде всего с деятельностью в 70-80-х годах “виртуальной” школы Ю.А. Шрейдера, которая объединяла по интересам ученых разных отраслей: биологов, лингвистов, информатиков и др.”

- “Рассмотрим проблемы прежде всего с точки зрения развития “нового организма“ и требований к организации коллективного разума. При этом важно различать технико-экономические и социокультурные знания. Если для первых характерна стандартизация, глобальность, объективность и т.п., то для вторых важна субъективность, нестандартность, разнообразие и т.п. Детально шесть противопоставлений описывает Шрейдер в [2].”

   Кроме того, в этой статье есть указание на важность развития идей семиотики для прикладных целей. Эти идеи тоже основаны на чтении работ Юлия Анатольевича.

  В докладе я детализирую значение только некоторых его идей, связанных с  Теорией Классификации и Инженерией Знаний.

 

2. Основные идеи Теории Классификации

 

   В статье  “Чтобы не отстать в XXI веке” [3] подчеркивалось, что развитие  корпоративных информационных систем (КИС)  еще далеко от стабилизации , и что принятые в них базовые модели MRP-ERP требуют серьезного совершенствования. Ниже будет показано, что в моделях нового поколения нужно учитывать наработки по Теории Классификации (ТК) , основополагающей  работой  для которой была статья  С.Мейена и Ю.Шрейдера “Методологические аспекты теории классификации “ [4] , где они  сформулировали Принцип Двойственности ТК, который развивал  идеи Александра Любищева [5] . В дальнейшем  в статьях Пановой и Шрейдера [6,7] знаковая природа классификаций и  Принцип Двойственности (ПД) были детально проанализированы . Прежде , чем говорить об использовании ПД в ERP системах полезно явно перечислить его основные положения .

   2.1. Согласно ПД любая Классификационная Система(КС) имеет две стороны : “Таксономию“ и “Мерономию  , которые  двойственны по отношению друг к другу.  Таксономия  является “внешней стороной” классификации , которая описывается стандартными теоретико-множественными отношениями ( объединение, пересечение, класс-подкласс итп). Мерономия описывет “внутреннюю сторону” классификации , связанную  со “свойствами и частями” системы (архетип в терминологии ТК). ПД соответствует объему и содержанию понятия в логике. При выделении классов объектов в Таксономии  признаки  явно не задаются и зачастую вообще используются подсознательно, а классы фиксируются явно . В Мерономии же наоборот : признаки задаются явно, а классы могут формироваться произвольно на основе этих признаков.

  2.2. ПД  различает  иерархию/комбинацию таксонов и иерархию/комбинацию  свойств/частей (признаков)  . Имеется четыре крайних точки этих шкал :

- чистая иерархия таксонов,

- чистая комбинация таксонов,

- чистая иерархия признаков,

- чистая комбинация признаков

Строгая иерархия таксонов может быть описана чистой комбинацией признаков

  2.3. “Хорошие множества“  , их элементы (члены множеств) и стандартные теоретико-множественные отношения описываются Таксономией, но Мерономия принципиально не фиксирует множества объектов, а только “предметную область” с явно определенными “признаками” для нее. Для Таксономии же вводится понятие “классификационного поля” , когда произведено “отождествление” конкретных объектов предметной области в “минимальные таксоны“ и можно применять стандартные теоретико-множественные отношения.  

   Для дальнейшего изложения этого краткого перечисления основных  свойств Теории Классификации достаточно . Более подробно с ТК можно познакомиться в [4, 6, 7] .

    Сейчас в практике ERP используется только Таксономия, в то время как Мерономия “скрыта” в головах специалистов. В явном виде мерономия используется в биологии в так называемых “определителях” , например, “определитель птичьих гнезд” , однако для перспективных информационных технологий требуется гораздо большая  формализация взаимодействия Таксономии и Мерономии .

 

3. Решение фундаментальной проблемы современных ERP систем

 

Далекое от стабилизации состояние развития Корпоративных Информационных Систем (КИС) [3] указывает, в частности, на то, что “в сообществе ERP” еще отсутствуют общепринятые стандарты, основанные на фундаментальных открытиях, а устаревшая модель MRP/ERP требует существенной модернизации.  Сама модель MRP возникла прежде всего как  развитие  так называемой задачи “разузлования , когда нужно было планировать потребность в материалах , деталях и узлах для сложного сборочного производства типа автомобильного (Manufacturing Resource Planning - MRP). Дальнейшее ее развитие неявно ориентировалось на то, что объекты  производства на какой-то момент времени имеют достаточно жесткую структуру. Это полностью соответствует  идее  Г.А. Заварзина и Ю.С. Старка (которой придерживался и Любищев  [5]) о том, что при линейном росте числа признаков объекта количество их запрещенных сочетаний растет экспоненциально, и поэтому свободные сочетания признаков очень скоро заменяются жесткими иерархиями . Объекты машиностроительного производства, с которого начинались системы MRP, были именно такими “жесткими иерархиями” в которых  “запрещены” произвольные сочетания признаков (узлов и деталей).

 На производствах типа металлургического это не так . Например, для  “плоского проката”, имеющего два измерения (толщина и ширина) количество возможных заказываемых сочетаний размеров очень большое, а если еще учесть практически независимые комбинации заказываемых  в данном случае “марок”  стали, то количество допустимых сочетаний существенно увеличится. В то же время  для “гнутого профиля”  , имеющего четыре и более измерений, практически допустимо очень ограниченное количество  сочетаний размеров.

  Используемый сейчас подход к организации базы данных основного каталога материалов, деталей. узлов, агрегатов (Inventory) в ERP системах ориентирован на сложные изделия и поэтому организован жестко. Для производств с “простой”

 продукцией (типа металлургической) это ведет к неоправданному росту количества  хранимых “инвентарных позиций” , когда имеющиеся программные средства требуют хранения всех разрешенных сочетаний  параметров заказываемой продукции.

Особенно такая жесткость неудобна для электронного взаимодействия между предприятиями при организации поставок продукции ( Supply  Change Management  и Customer Relationship Management ), когда требуется хранить описания продукции на электронных торговых площадках и организовывать электронное взаимодействие  между прикладными системами разных предприятий с минимальным участием  медленного и склонного к ошибкам “человеческого звена” .

   Именно здесь фундамент Теории Классификации может принципиально усовершенствовать новые поколения ERP систем.  В своих  работах мы уже использовали прототип такого направления. Для описания “групп планирования” продукции, “затратных групп” и “ценовых групп” использовались “определители классов” через базовые характеристики заказываемой  продукции, хорошо понятные соответствующим специалистам предприятия. Эти работы показали принципиальную эффективность, но были сделаны еще до “эпохи PC и Интернет” . Сейчас подобную технологию можно принципиально усовершенствовать и учесть электронное взаимодействие между предприятиями. Здесь тоже важный “толчок” дает статья Шрейдера по Инженерии Знаний (см. ниже) .

 

4. Юлий Шрейдер и Инженерия Знаний

 

  В статье  “ЭВМ как средство представления знаний” за 1986 год [8] Шрейдер детально анализирует необходимость появления новой профессии – “инженер по знаниям” (когнитолог). В статье обосновывается необходимость такого  “посредника” для  “отчуждения” профессиональных знаний экспертов и представления их “в базе знаний” . В своей  прототипной системе мы фактически выполняли функцию таких  когнитологов, когда учили экспертов отделов сбыта , планирования и ценообразования формально определять свои классы продукции (для планирования, для учета затрат, для определения цен ) через хорошо понятные им “свойства” (характеристики) продукции. Сейчас имеется возможность существенно упростить эту работу, передав многие функции инженера по знаниям соответствующим программным средствам , обеспечивающим диалоговый режим специалиста-эксперта с метамоделью  так называемой  “Онтологии  Верхнего Уровня” ( Standard Upper Ontology - http://suo.ieee.org/ ).

   Интересно отметить, что еще тогда 20 лет тому назад Шрейдер фактически  прогнозировал ту роль компьютеров, которую они все больше начинаю играть сейчас. Он писал. “Как книгопечатание повлекло за собой развитие общей грамотности и особой культуры чтения книг, так и развитие ЭВМ в качестве  “настольных книг будущего” потребует широкого распространения “компьютерной грамотности” и особой культуры обращения с экспертной системой . Пользователь, не овладевший профессионализмом и компьютерной культурой, не сможет получать знания посредством ЭВМ ” .  Нужно отметить, что сейчас мы находимся еще “в самом начале пути”, который обозначил Шрейдер . Современные средства создают “периферическую систему” нового суперорганизма .  Web-серфинг, электронная почта, телеконференции, ICQ и т.д. явно вызывают положительные эмоции сопричастности к общемировому сообществу и культуре . В статье Шрейдер смотрит глубже – на необходимость развития “головного мозга” нового суперорганизма, когда смогут  “интегрироваться” знания экспертов .

  Другой работой, связанной с Инженерией Знаний, которая принципиально повлияла на направление моих дальнейших интересов стала брошюра с лекциями Шрейдера “Логика знаковых систем” , откуда я впервые узнал о семиотике с ее “синтактикой” , “семантикой” и “прагматикой” . Именно там Шрейдер показывает принципиальную необходимость учета  в ИТ всех трех частей семиотики.

 В статье [1] я упоминал об использования семиотики в нашей прототипной системе . В частности, я писал. “Вот как, например, выглядит фрагмент такого объединенного описания свойства “давление” физического объекта типа насос. С точки зрения Синтактики для давления определяется “формат”. С точки зрения Семантики для давления определяется “количественная шкала измерения” с соответствующими единицами. С точки зрения Прагматики для давления могут быть определены несколько “порядковых” шкал оценок с такими, например, значениями, как “низкое”, “нормальное” , “высокое” . Наконец, определяются связи между значениями давления по семантической шкале и значениями по прагматическим шкалам. Это “свойство” может быть “обобщено” для более широкого класса физических объектов, зарегистрированных в репозитарии. При этом уровень обобщения с точки зрения Семантики и Прагматики может быть принципиально различным. Например, в нашем примере с точки зрения Семантики обобщение может быть доведено до уровня “давления” в “жидкости” или/и “газе” , в то время, как с точки зрения Прагматики требуется гораздо большая детализация.”

   Сейчас ИТ только делают только первые шаги в этом направлении . Так, проблема создания нового поколения  Вэб ( Semantic Web - http://en.wikipedia.org/wiki/Semantic_web ) сейчас является горячей точкой обсуждения, А направление  “Прагматический Вэб” (Pragmatic Web - http://en.wikipedia.org/wiki/Pragmatic_web  , http://www.pragmaticweb.info/index.php?option=com_content&task=view&id=21&Itemid=42 ) только появилось в 2006 году. Те лекции  Шрейдера начала 70х годов XX века по  Семиотике оказали существенное влияние на интересы исследователей. Достаточно в Яндексе поискать  “Шрейдер логика знаковых систем” . Именно сочетание Теории Классификации с ее Принципом Двойственности , Семиотики, а также их развитие (см. ниже) должны стать фундаментом для обеспечения новой технологии научных коммуникаций через “интеллектуальные порталы”, поддержки общих баз данных для инженеров и конструкторов, поддержки “извлечения”, накопления и использования знаний экспертов, поддержки общих стандартных описаний бизнес-объектов и бизнес-процессов и т.п . Выше приведены те направления , указанные Шрейдером, которые уже активно нужно внедрять в практику Информационных Технологий. Что касается дальнейшего развития его работ и их интеграции с другими фундаментальными моделями  для практического использования в перспективных ИТ , то это  более далекая перспектива, но которую полезно обозначить.

 

5.     Развитие  наследия Юлия Шрейдера

 

   Естественно, начать анализ нужно с работ представителей  “Школы Шрейдера . И здесь, конечно на первом месте стоит то направление биосемиотики , которое развивает соавтор Шрейдера по книге “Системы и модели” (http://urss.ru/cgi-bin/db.pl?cp=&page=Book&id=20755&lang=Ru&blang=ru&list=580 ) Алексей Шаров .

Хотя  идеи  Шарова еще далеки от практического использования в ИТ, но они очень важны для перспективы развития ИТ, так как подмечена одинаковая информационная природа совсем разных процесcов . Действительно, с точки зрения функционально-эволюционного подхода Шарова к биосемиотике (http://home.comcast.net/~sharov/biosem/txt/biosem.html ) такие  “объекты” , как музыкальные партитуры, конструкторские чертежи, компьютерные программы или молекулы ДНК имеют одинаковую информационную природу  “микро-уровня” (micro-level) . И Шаров их принципиально отличает от “объектов” макро-уровня (structure characters ) . Он отличает “алгоритм активности” от “активности” и от “результатов активности” . С точки зрения подхода к биосемиотике Шарова это принципиально разные типы активности “создавать”  “объекты микроуровня” (информационные), копировать их, “создавать” на основе их  “объекты макроуровня” (исполнять музыкальные произведения, изготовлять машины по чертежам  или “строить белки” на основе ДНК . Даже такое простое перечисление некоторых черт биосемиотики показывает их перспективность .

   Другое  направление, которое связано с семиотикой развивает еще один представитель “школы Шрейдера ” Сергей Чебанов . Это биогерменевтика (http://home.comcast.net/~sharov/biosem/chebanov/enlog.html ) , которая формулирует одинаковые механизмы  “узнавания” и интерпретации  “внутренним миром” системы (Umwelt в терминологии Прагматизма) других систем с их собственным Umwelt . Это очень важное направление для  “нахождения” общих точек соприкосновения разных систем, имеющее тесную связь с биосемиотикой. Не даром  Чебанов свой сайт назвал  Biosemiotica Slavica , а Алексей Шаров разместил  у себя на сайте ссылку на  Чебанова - http://home.comcast.net/~sharov/biosem/people.html .

  Интересное направления развивает еще один представитель “школы Шрейдера”  Борис Кудрин . В своей  Технетике  он использует подмеченную Шрейдером  закономерность ранговых распределений  закона Ципфа (http://www.kudrinbi.ru/public/441/index.htm ) для обнаружения схожести эволюции технических систем с закономерностями биологической эволюции . Это направление может значительно усовершенствовать очень активно развиваемое направление ИТ по минимизации трудозатрат для “поддержки жизненного цикла продукции” (Product Lifecycle Management - http://en.wikipedia.org/wiki/Product_Lifecycle_Management ) от проектирования до эксплуатации и ремонта.

  Важным практическим развитием Теории Классификации является ее “интеграция”  с Теорией Измерения (http://www.bestreferat.ru/referat-4654.html ), которая может детализировать Мерономию вводя разные типы шкал Измерения значений Признаков.

Это направление имеет прямую связь с активно развиваевым сейчас фундаментом так называемых “triples” в новом поколении Web (Semantic Web). Для детализации этого важного направления требуется  специальная статья. Частично оно затронуто в расширенной  англоязычной версии статьи [3].

  Выше перечислены только наиболее близкие мне направления развития наследия Шрейдера .

  Важным  для перспективы ИТ является  “интеграция” наследия Шрейдера с другими фундаментальными моделями, которые еще только начинают использоваться в ИТ.

 Это прежде всего относится к Модели Жизнеспособной Системы (VSM - http://www.ototsky.mgn.ru/it/beer_vsm.html )   “отца кибернетики менеджмента” Стэффорда Бира . Я неоднократно писал о важности использования VSM - http://www.oracle.com/global/ru/oramag/dec2007/total_stafford_heritage.html . В англоязычной  версии [3] я “увязал” необходимость использования наследия Шрейдера и наследие Бира,

а на сайте по Информационным Технологиям (http://www.ototsky.mgn.ru/it/ ) я расположил рядом ссылки на сайты памяти Бира и Шрейдера . Остается дело “за малым” – за практическим использованием их наследия  в перспективных ИТ . Отрадно, что благодаря Святославу Сидорову появилась Социальная Сеть в Интернете, посвященная Шрейдеру

 ( http://schreider.ning.com/ ) . Хочется надеяться, что нынешнее мероприятие сможет активизировать использование наследия Шрейдера для развития ИТ. Это неизбежно все равно произойдет рано или поздно, но просто есть предпосылки начать эту работу сейчас.

 

Литература

 

1. Л. Отоцкий , “Стратегия Информационных Технологий в XXI веке” , Открытые Системы, 2000, #3 - http://ototsky.mgn.ru/it/osj3.htm

 

2. Ю.А. Шрейдер, “Социальные аспекты информатики” , Научно-техническая информацияерия 2, 1989, #1.

 

3. Л. Отоцкий, “ Чтобы не отстать в XXI веке” , Директор ИС, 2001, #3 .

      http://www.osp.ru/cio/2001/03/171686/_p2.html ,

    расширенная англоязычная версия статьи - http://www.ototsky.mgn.ru/it/21abreast.htm

 

4. Мейен С В , Шрейдер Ю А , “Методологические аспекты теории классификации “, // Вопросы философии, 1976, #12.

- http://www.kudrinbi.ru/public/453/index.htm

 

5.  Мейен С.В. , Чайковский Ю.В. , “О работах А.А. Любищева по общим проблемам биологии” - http://lub.molbiol.ru/02_02.html

 

6.  Н.С. Панова, Ю.А. Шрейдер , “О знаковой природе классификаций” , Научно-техническая информация , Серия 2, #12, 1974.

 

7. Н.С. Панова, Ю.А. Шрейдер ,“Принцип двойственности в теории  классификации” , Научно-техническая информация , Серия 2, #10, 1975 .

 

8. Ю.А. Шрейдер, “ЭВМ как средство представления знаний” , ПРИРОДА , #10, 1986 .

- http://www.ototsky.mgn.ru/it/papers/knowlegeengineering.pdf