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

Эта книга посвящена обзору существующих технологий, и затем в ней сделана попытка воспроизвести информационный универсум – объемлющую информационную модель, которая сможет объединить и примирить разные технологии, сделать их прозрачными и взаимо-трансформируемыми.

Программные технологии становятся все сложнее с каждым днём (хотя и дают большие возможности), а программисты прошлого века, столкнись они только с одним пластом современного программирования от web-систем до баз данных, несомненно, испытали бы шок и впали бы в депрессию от обилия требуемых знаний о системах программирования. Признак сложности не является признаком совершенства, а требование наличия определенного объема знаний не означает, что система будет работать лучше по сравнению с системами на компьютерах прошлого столетия. И, напротив, складывается тенденция того, что при создании распределенных, веб-ориентированных, модульных, трехзвенных программных систем, тестирование становится все сложнее, обслуживание накладных процессов коммуникации между составляющими системы, пользовательским интерфейсом и пр. отнимает все больше сил разработчика. В этом смысле я придерживаюсь идей демокритовского атомизма, пытаясь разложить составляющие информационных технологий на элементарные частицы – атомы, отбросив, таким образом, чисто технологические детали, не добавляющие ценности в конечный результат или же имеющие утилитарные и побочные функции. И через эту «технику» я стремлюсь разобраться и переосмыслить начала информационных процессов вновь. Я попрошу вас не сравнивать атомизм, как подход по отбрасыванию незначащих деталей, и разбор предметов «по винтикам», с наивным искусством, которое рассматривает мир через примитивное представление.

Я предполагаю, что читатели обладают базовыми знаниями в области информатики, управления базами данных, а также в области логических методов искусственного интеллекта. Несмотря на то, что я пытаюсь достаточно просто и подробно описать суть вещей и привести достаточное количество примеров, тем не менее, неподготовленного читателя могут смутить ссылки на некоторые технологии, которые никак не возможно было бы описать в этой книге. Впрочем, при наличии огромного количества информации в Интернете, я думаю, что отсылка к терминам, системам и технологиям не станет препятствием для неосведомленного в чем-то читателя, если в нем присутствует пытливость ума.

Я вполне понимаю, что можно найти множество произведений подобной направленности с поиском рецепта для всеобъемлющего решения любых задач – в том числе записи в блогах и на интернет сайтах, статьи, научные работы и книги. Также я не хочу навязывать вам какую-то определенную программную реализацию со словами «вот видите, это настоящий интеллект, настоящая реализация такой-то графовой модели». Вместе с тем, мы с вами уже видели не один десяток таких «конкретных» программ и книг, каждый раз непременно разочаровываясь. Поэтому, задумывая эту книгу, я старался обратиться к основам основ и дать детальную аргументацию, почему меня волнуют одни технологии и менее симпатичны другие, а также какие взгляды существуют на одну и ту же проблематику. И всё-таки в основном я хочу высказать свою собственную точку зрения, а не описывать среднестатистический взгляд, за долгие годы ставший нормой.

Дело в том, что, несмотря на обилие интеллектуальных технологий, в большинстве из них отсутствует такая важная составляющая, как полнота. Полнота требует видения того, как система будет работать вообще, в целом. Является ли она жизнеспособной, не решает ли она какую-то маленькую частичку общей задачи. Дает ли она возможность быть не только «вещью в себе», но и позволяет ли через себя развиваться другим технологиям. Я постарался дать полную картину. Что получилось – судить Вам.

Постановка задачи – один из самых важных разделов любого описания, любой теории, любой практической задачи. Откройте какую-нибудь книгу, посвященную бизнес-процессам, внедрению программного обеспечения или управлению проектами, и Вы увидите одно и то же правило: «максимально точно определяйте цель». Самыми дорогими являются ошибки и упущения, сделанные на этапе проектирования системы. Непродуманность результата сказывается на качестве и на эффективности теории. Поэтому начнем с цели.

Целью этой книги является описание модели данных, которая будет способствовать созданию интеллектуальных информационных систем. Я бы написал об «универсальной информационной системе», но это было бы слишком похоже на «сферического коня в вакууме», то есть на выхолощенную систему, якобы рассчитанную на любую сферу применения, но не реализующую ничего конкретного. Так что информационная система может представлять собой платформу или набор для создания систем, например, библиотеку или программный интерфейс. Такая платформа призвана сделать шаг вперед для улучшения существующих прикладных систем. Тем не менее, далее я буду применять термин «интеллектуальная или универсальная информационная система».

На уровне современных информационных систем модель данных, описываемая в этой книге, позволит системам гораздо гибче отражать их информационное наполнение, развить собственный словарь данных, снять жесткие ограничения на структуру данных, заложенную в современных моделях данных, при этом, не отрицая принципы их построения. Предлагаемая модель данных позволит модифицировать собственные структуры данных к индивидуальным требованиям пользователей. То есть, позволит не стоять им на месте, а развиваться органически и непрерывно в противоположность «методу водопада», который в настоящее время применяется в 95% систем для изменения структур данных.

К интеллектуальной информационной системе мы предъявляем ряд требований. Оговорюсь, что «интеллектуальная информационная система» на сегодняшний день выглядит как нечто несбыточное. Но, пожалуй, пройдёт 7—15 лет и то, что сегодня мы подразумеваем под «интеллектуальной» системой, станет самой ординарной и естественной информационной системой. При этом часть следующих требований относится к самому сегодняшнему определению «интеллектуальности» системы. Итак, интеллектуальная система должна обладать следующими свойствами:

– способность решать задачи различного уровня и свойства, то есть универсальные задачи. Система, обладающая знаниями о том, как решается задача, должна решать её на основе исходных данных универсальной структуры и универсальные интерфейсы взаимодействия с пользователем,

– способность найти решение задачи. Если система не может решить определенную задачу, но система обладает знаниями о решении более абстрактной задачи, части задачи или похожей задачи, она должна сформировать алгоритм решения задачи,