Александр Горбачев - Модели информации и данных. Атом и универсум информации

Предъявление таких требований к возможностям интеллектуальной системы означает, что для его реализации должны применяться механизмы, которые до сих пор не реализованы в языках программирования, такие как модификация или воспроизведение программного кода или мета-программ.

Данное выше описание как нельзя лучше подходит под системы класса BPM (Business Process Management, управление бизнес-процессами) и технологии SOA (Service Oriented Architecture, сервисно-ориентированная архитектура), когда конечная система складывается из компонентов как из кубиков. Но здесь есть одно значительное «НО!», которое заключается в том, что компоненты в системах с такой архитектурой являются статичными, и они не обладают достаточной гибкостью, чтобы именно собирать их как кубики, а не переписывать и проектировать составляющие их компоненты каждый раз заново, как это и делается на практике.

Требование необходимости в реализации описываемого агента не ограничивается процедурами обработки данных – это требование относится также и к данным. Для каждой функциональной задачи требуется строить структуру данных, которая позволяет хранить исходные данные, результаты обработки, статистику и производные данные для отчетности после получения из внешних источников и в процессе обработки.

В качестве примера: в системах управления производственным планированием структуры данных включают базовые данные, такие как центры работ (оборудование), производственные маршруты, списки материалов (спецификация готового изделия и полуфабрикатов). В систему вводятся планы по производству и выпуску готовой продукции. Система управления производством формирует план производства для каждого вида оборудования из плана выпуска готовой продукции. Затем по результатам выполнения работ в систему вводятся данные по фактически использованным материалам, времени выполнения работ и пр. После чего система формирует отчеты и накапливает статистические данные.

Для каждого вида информации во всех системах определяется структура данных, которая впоследствии наполняется единичными или массовыми данными.

При этом реализация требования универсальности для агента требует не только гибких правил обработки данных, но также и гибких структур данных, которые способны модифицировать и преобразовывать не только сами данные, но и структуры данных.

Например, в описанной выше производственной системе мы можем структурно разделить полуфабрикаты и готовую продукцию, если они имеют существенных различий в их свойствах.

Философия в качестве измерителя для понятий применяет оппозиционную модель. В ней свойство универсальности балансирует между фиксированной, статичной, неизменяемой структурой и максимально гибкими возможностями системы – универсумом. При этом, естественно, любая программная информационная система реализуется на основе некоторой структуры данных и программной составляющей, специфичной для её задач.

Например, система управления персоналом позволяет вам создавать новые поля в карточке сотрудника. Но при этом, система определяет, что должна существовать определенная таблица «карточка сотрудника», а каждый сотрудник должен быть идентифицирован табельным номером.

Таблица «карточка сотрудника», поля «табельный номер», «ФИО» и пр. – это и есть предопределенная структура данных. Возможность увеличения или уменьшения универсальности – добавление полей, удаление и изменение полей, реструктурирование таблицы и пр. и является реализацией универсальности системы, а её возможность к изменениям является свойством вариативности системы.

Вариативность касается как возможностей в обработке данных, так и возможностей в использовании структур данных. Рассмотрим эти две составляющие раздельно.

Означает ли максимальная гибкость в операциях, что система должна отойти от какой-либо структурированности программного кода? Нет, не означает. Это вопрос относится к понятию полноты вычислимости по Тьюрингу. Известно, что машина Тьюринга обладает полнотой вычислимости, то есть она может реализовать любой алгоритм. Следовательно, чтобы достичь достаточной вариативности по обрабатываемым алгоритмам, наш агент должен иметь возможность реализовать машину Тьюринга.

Формального определения критерия универсальности в структурах данных не существует. Однако основываясь на существующих практиках и теориях, можно вывести такой критерий. Основными принципами управления данными являются возможность хранения единичных и массовых данных, а также возможность хранения связанных данных. Производными требованиями к структурам данных является контроль целостности над связанными данными (контроль на разрыв связей и на согласованность данных), а также возможность поддержки сложных и упакованных (в некоторые структуры) данных.

Крайним примером статичности информации является выбитая в камне надпись. Физическая сущность носителя таких данных гарантирует его долговечность и неизменность. Максимальную гибкость в структуре данных мы стремимся получить через лёгкость изменения данных и через простоту в определении структур данных. Для надписей структурой является естественный язык, в информационных системах структура данных определяется платформой – языком программирования (типы данных), аппаратной структурой (например, размер машинного слова), реализацией языка программирования (различные виды языка Basic определяют различный размер для типа int), СУБД и пр.

Поскольку мы делаем упор на данные, мы должны обратить внимание на три важные составляющие, связанные с ними – хранение, извлечение и запись, обработка и обмен (коммуникация). Для передачи данных с их предварительной упаковкой используется языка разметки XML и JSON, который дает возможность «завернуть» всё, что угодно. Для хранения большого объема данных со сложной структурой обычно используется СУБД (системах управления базами данных) на основе реляционной модели данных либо, что реже, базы данных, основывающиеся на иных моделях данных. Для обработки данных используется несчетное множество программных технологий – языков, платформ, framework’ов, библиотек и т. п.

Любая программа предполагает определенный сценарий или несколько сценариев выполнения операций и действий. Например, в программах управления персоналом одним из сценариев является ввод данных о сотруднике, ввод данных о позициях штатного расписания, прием сотрудника на работу.

Если мы рассматриваем агент как некоторый универсум, как решение, которое может работать с различными структурами данных и реализовывать различные алгоритмы, то одним из важных вопросов является «с чего начать?».