автореферат диссертации по информатике, вычислительной технике и управлению, 05.13.16, диссертация на тему:Методы и модели анализа состояния и прогнозирования хода информатизации

Введение.

1. Математические модели анализа состояния информатизации.

1.1. Обоснование выбора системы моделей анализа состояния информатизации.

1.2. Структура системы показателей информатизации.

1.3. Методика и этапы расчета показателей.

1.3.1. Алгоритм расчета показателя уровня информированности населения.

1.3.2. Алгоритм расчета показателя уровня информационного обслуживания.

1.3.3. Алгоритм расчета показателя уровня информационного развития.

Выводы

2. Метод прогнозирования состояния и хода информатизации.

2.1. Основные положения метода прогнозирования состояния и хода информатизации.

2.2. Основные этапы метода прогнозирования.

Л'": ■ '

2.2.1. Определение вариантов реализации моделей с вероятностной структурой.

2.2.2. Выявление проводимых мероприятий по результатам наблюдений.

2.2.3. Проверка непротиворечивости выявленных мероприятий.

2.2.4. Определение реализуемых вариантов мероприятий.

2.2.5. Вычисление оценок сетевых параметров реализуемых вариантов.

2.2.6. Определение текущего состояния и хода выполнения наблюдаемого комплекса мероприятий.

Выводы

3. Методика и алгоритмы прогноза состояния и хода информатизации.

3.1. Подготовка данных для прогнозирования.

3.1.1. Составление и алгоритм обработки перечня мероприятий.

3.1.2. Алгоритм преобразования графа.

3.2. Анализ исходной системы моделей.

3.2.1. Алгоритм расчета параметров сетевой модели.

3.2.2. Проверка соответствия входных данных и исходной модели информатизации.

3.2.3. Алгоритм проверки наличия в модели мероприятий, соответствующих входным данным.

3.2.4. Алгоритм проверки соответствия порядка следования выявленных и представленных в модели мероприятий структуре модели.

3.2.5. Алгоритм уточнения вариантов и априорных оценок продолжительности мероприятий.

3.3. Корректировка параметров модели информатизации по входным данным.

3.3.1. Алгоритм выявления мероприятий, априорные оценки которых нуждаются в уточнении.

3.3.2. Алгоритм выявления по входным данным реализуемых вариантов развития информатизации.

3.4. Алгоритм расчета текущего состояния и хода информатизации.

3.4.1. Выбор базовой модели, расчет временных интервалов.

3.4.2. Расчет момента начала и состояния информатизации на заданный момент времени, расчет момента окончания процесса.

Выводы.

4. Программный комплекс для оценки и прогноза состояния и хода информатизации.

4.1. Назначение, состав и структура программного комплекса.

4.2. Основные принципы и порядок работы.

4.3. Пример расчета.

Актуальность. В настоящее время в обществе осуществляется переход от индустриального к информационному этапу развития. В некоторых странах, в том числе, и в России этот переход называют информатизацией. Информатизация является сложным многоаспектным социально-технологическим процессом, затрагивающим все стороны жизни и деятельности человека и включающим множество различных мероприятий с разнообразными связями между ними. Этот процесс является глобальным, и Россия, как член мирового сообщества, вовлечена в данный процесс. Материальные и интеллектуальные затраты при информатизации достаточно велики и неизбежны. Для того чтобы успешно достигнуть основных целей информатизации, наилучшим образом использовать ресурсы, предвидеть возможные негативные последствия принятия тех или иных решений на государственном, общественном и индивидуальном уровнях, необходимы научно-обоснованные методы интеллектуальной поддержки принятия таких решений.

Эти методы должны базироваться на системе моделей позволяющей: оценивать состояние информатизации по результатам наблюдений, определять темпы и прогнозировать состояние информатизации, и относительно просто внедрятся с использованием современной вычислительной техники. Поэтому тема диссертации направленная на разработку и программную реализацию таких моделей и методов, является актуальной.

Научные проблемы в этой области обусловлены неразработанностью научного фундамента информатизации и, в первую очередь, концептуальных основ, методов научного обоснования и экспертиз программ и проектов развития инфосферы, научного сопровождения этого процесса.

При решении данной группы проблем процесс информатизации рассматривается как объект наблюдения и координации. Следовательно, необходимо уметь составлять соответствующее описание данного процесса, т.е. его модели, с целью избежать возможных негативных последствий или 2 прогнозирования состояния и хода информатизации. Такие модели должны позволять описывать состояние и ход процесса информатизации, а также прогнозировать его развитие при выборе того или иного вида управления. Они должны быть достаточно формализованными, чтобы их можно было использовать в экспертных системах, необходимы системы показателей данного процесса, численно представляющие состояние информатизации на том или ином этапе.

Цель работы. Целью работы является выбор и обоснование методов и моделей анализа состояния и прогнозирования хода информатизации, создание программного комплекса для моделирования состояния и хода информатизации.

Задачи. В соответствии с целью, задачами, которые решались в данной работе, являются:

• Обоснование выбора моделей анализа состояния и прогнозирования хода информатизации.

• Разработка алгоритмов оценивания состояния информатизации.

• Разработка алгоритмов построения системы моделей для прогнозирования состояния и хода информатизации.

• Разработка алгоритмов прогнозирования состояния и хода информатизации на заданный момент времени.

• Разработка программного комплекса, реализующего предложенные методы и модели.

Научная новизна. Новыми результатами, полученными в ходе выполнения исследования, являются:

• Обоснование выбора показателей информатизации и методов их расчета.

• Программы и алгоритмы построения моделей прогноза состояния и хода информатизации.

• Программы и алгоритмы определения состояния информатизации на любой заданный момент времени.

• Макет программного комплекса позволяющего оценивать состояние и прогнозировать ход информатизации. 3

Практическая ценность. Результаты исследования могут быть использованы для анализа состояния и хода информатизации т.к. полученные методики, алгоритмы и программы позволяют:

• определить текущее состояние информатизации;

• определить структуру исследуемого процесса;

• скорректировать модель по полученным данным, с целью повышения её адекватности процессу информатизации.

• Спрогнозировать состояние и ход информатизации на заданный момент времени.

Результаты диссертационной работы были использованы при выполнении НИР «Разработка экспертной системы оценки состояния и хода информатизации» (шифр 037.02.295.20/1-95) в рамках государственной научно-технической программы «Информатизация России».

Структура и объем работы. Диссертация состоит из четырех глав, введения и заключения. В первой главе обосновываются и рассматриваются методы анализа показателей информатизации в трех секторах инфосферы.

Вторая глава посвящена рассмотрению теоретических основ метода прогнозирования состояния и хода информатизации. Основной задачей в этой главе является обоснование метода прогнозирования - метода обработки результатов наблюдений сложного стохастического процесса с применением сетевой модели наблюдаемого процесса и методике применения этого метода для решения задачи оценивания и прогнозирования состояния, хода и результатов информатизации.

В третьей главе разработаны алгоритмы, входящие в методику прогноза состояния и хода информатизации.

В четвертой главе приводится краткое описание работы программного комплекса и приводится пример расчета. 4

ЗАКЛЮЧЕНИЕ

Целью данной работы заключалась в выборе и обосновании методов и моделей анализа состояния и прогнозирования хода информатизации, создании программного комплекса для моделирования состояния и хода информатизации.

Задачами, которые решались в данной работе, были:

• Обоснование выбора моделей анализа состояния и прогнозирования хода информатизации.

• Разработка алгоритмов оценивания состояния информатизации.

• Разработка алгоритмов построения системы моделей для прогнозирования состояния и хода информатизации.

• Разработка алгоритмов прогнозирования состояния и хода информатизации на заданный момент времени.

• Разработка программного комплекса, реализующего предложенные методы и модели.

В ходе выполнения исследования были получены следующие новые результаты:

• Обоснование выбора показателей информатизации и методов их расчета.

• Программы и алгоритмы построения моделей прогноза состояния и хода информатизации.

• Программы и алгоритмы определения состояния информатизации на любой заданный момент времени.

• Макет программного комплекса позволяющего оценивать состояние и прогнозировать ход информатизации.

Полученные методики, алгоритмы и программы позволяют:

• определить текущее состояние информатизации;

• определить структуру исследуемого процесса;

139

• скорректировать модель по полученным данным, с целью повышения её адекватности процессу информатизации.

• спрогнозировать состояние и ход информатизации на заданный момент времени.

Главной особенностью примененной методики является использование иерархической системы сетевых моделей с вероятностной структурой для моделирования процесса информатизации и использование набора правил для выработки и принятия решения при оценивании состояния и прогнозировании хода информатизации по результатам совместного анализа системы сетевых моделей и данных об этом процессе, полученных при наблюдении за ним в течение некоторого промежутка времени.

Разработанная методика включает следующие этапы:

• построение исходной системы моделей прогнозируемого процесса;

• подготовку данных для прогнозирования;

• проверку соответствия входных данных и исходной модели прогнозируемого процесса;

• определение текущего состояния и хода прогнозируемого процесса;

На первом этапе методики по априорным данным строится исходная иерархическая система сетевых моделей с вероятностной структурой, отражающая знания и представления об информатизации до получения результатов наблюдения за этим процессом. На втором этапе при подготовке данных для прогнозирования производят анализ исходной системы моделей, включающий оценку продолжительности мероприятий, входящих в исходную систему моделей, и расчет параметров этой системы моделей, а также подготовку входных данных по результатам наблюдений за прогнозируемым процессом на заданном интервале наблюдения.

Проверка соответствия входных данных и исходной иерархической системы сетевых моделей прогнозируемого процесса включает:

• проверку наличия в системе сетевых моделей мероприятий, о проведении которых свидетельствуют входные данные;

140

• проверку соответствия порядка следования мероприятий, о которых имеются входные данные, их расположению в системе сетевых моделей;

• уточнение априорных значений наибольшей возможной продолжительности мероприятий системы сетевых моделей по входным данным;

• уточнение априорных значений наименьшей возможной продолжительности мероприятий системы сетевых моделей по входным данным;

• уточнение по входным данным вариантов прогнозируемого процесса;

• корректировку по входным данным параметров сетевых моделей прогнозируемого процесса.

Определение текущего состояния и хода прогнозируемого процесса включает:

• оценку состояния процесса в заданный момент времени;

• ретроспективный анализ хода и состояний процесса, включая определение моментов начала процесса, начала выполненных мероприятий и темпов их выполнения;

• прогноз развития процесса и, в первую очередь, оценку окончания процесса и результатов его завершения.

Данный этап методики начинают с определения темпов осуществления прогнозируемого процесса и мероприятий, составляющих этот процесс, и заканчивают в зависимости от поставленной цели получением либо оценки текущего состояния процесса, либо прогнозом его развития, либо данных ретроспективного анализа.

Применение разработанной методики обеспечивает не только достижение основной цели исследования (оценки текущего состояния , прогноза развития, ретроспективного анализа процесса), но и позволяет за счет учета структуры исследуемого процесса более полно извлекать из результатов наблюдений содержащуюся в них информацию, отбраковывать недостоверные и выявлять наиболее информативные результаты наблюдений, определять недостающие

141 результаты наблюдения, которые могут нести информацию, необходимую для достижения поставленной цели с требуемым уровнем качества, а также корректировать по полученным данным исходную модель, повышая ее адекватность исследуемому процессу.

Разработанные алгоритмы реализуют данную методику и положены в основу создания специального программного обеспечения проектируемой экспертной системы.

Дальнейшие исследования должны быть направлены на доработку программного комплекса, оптимизацию алгоритмов. Необходимо улучшение пользовательского интерфейса, расширение спектра поддерживаемых форматов данных. Особое внимание следует уделить более наглядному представлению результатов расчета, а также, возможности кросс-платформенной реализации программного комплекса.

1. Путь России к информационному обществу (предпосылки, индикаторы,проблемы, особенности) / Г.Л. Смолян, Д.С. Черешкин, О.Н.Вершинская и др. -М.: Институт системного анализа РАН, 1997. 64 с.

2. В. Гаков. Компьютер на паровом ходу // Модус, 1999, № 2 (81). С. 10-11.

3. Information Society: Challenges for Politics, Economy and Society. http:www.bmwi-info2000.de/gip/fakten/zveie/index.html

4. Клименко С., Уразметов В. Интернет: Среда обитания информационного общества // ИФВЭ, МФТИ. Протвино: РЦФТИ, 1995.

5. Ершова Т.В., Хохлов Ю.Е. Информационное общество и будущее библиотеки // Педагогическая информатика, 1997, № 4.

6. Cyberspace and the American Dream: A Magna Carta for the Knowledge Age: Release 1.2 // August 22, 1994.

7. Principles for the Development of the National Information Infrastructure // Telecommunications and Information Infrastructure: Policy Forum Proceedings / American Library Association, September 8-10, 1993, Washington, D.C.

8. The Global Information Infrastructure: Agenda For Cooperation / R. H. Brown, L. Irving, A. Prabhakar, S. Katzen. 1994.

9. Коптюг B.A. Конференция ООН по окружающей среде и развитию. Информационный обзор. СО РАН. - Новосибирск, 1993.

10. Моделирование сценариев долгосрочного развития. Информатика окружающей среды. РосНИИ ИИ. - № 5, 1998. - С. 51-72.

11. Глушков В.M. О прогнозировании на основе экспертных оценок.Науковедение -прогнозирование информатика.- Киев: Наукова думка, - С.201-204.

12. Петровский С.А. Прогнозирование на проблемных сетях.//В кн. Комплексное прогнозирование в экономике и международных отношениях. М.: ИМЭМО, 1975.

13. Петровский С.А. Оценка научных исследований и их результатов сточки зрения человеческих потребностей.//В кн.: Проблемы и методы комплексного экспертного прогнозирования. М.: ИМЭМО, 1978.

14. Голенко Д.И. Статистические методы сетевого планирования и управления. -М.: Наука, 1968.

15. Кузнецов Б.Г. Физика высоких энергий и народнохозяйственных прогнозов. // Научная сессия «Методологические проблемы долгосрочного экономического прогнозирования»: Докл., М.,1966.

16. Семенов Н.Н. Наука и общество. М.: Наука, 1981.

17. Ю.Юсупов P.M., Лосев Г.М. От Академсети до РОКСОН СЗ. Информационные технологии и вычислительные системы. №3. 1996. Москва.

18. Бирюков Б.В. Кибернетика: прошлое для будущего. Наука, 1989.

19. Кузнецов Н.А., Полонников Р.И., Юсупов P.M. Состояние, перспективы и проблемы развития информатики. // Теоретические основы и прикладные задачи интеллектуальных информационных технологий РАН. СПб., СПИИРАН, 1998.

20. Мелюхин И.С. Информационное общество и баланс интересов государств и личности. // Информационное общество, №4-6. 1997.

21. Александров В.В., Юсупов P.M. Информатика и социально-экономические структуры. Избранные труды I Санкт-Петербургской международной конференции «Региональная информатика-92». СПб., 1993.

22. Юсупов P.M. О возможных структурах и экономико-математических моделях информационного общества. // Информатика и вычислительная техника. №1-2. 1993. Москва.

23. Hayes R.M. Information and Productivity. IRCIHE Bull. 6(1-2)21-35. 1980.

24. П.Юсупов P.M. Информатизация и наука. // Проблемы информатизации. M., 1994.1.2.

25. Romer P.M. Endogenous Technological Change. // Journal of Political Economy, 1990, vol.98,№5.

26. Юсупов P.M., Бакурадзе Д.В. Об одном типе моделей экономического развития информационного общества. // Вопросы прикладной информатики, СПб., СПИИРАН, 1993.

27. Ю.Юсупов P.M. Об информационных моделях развития науки. СПИИРАН, СПб., 1994.

28. Моисеев H.H. Математические модели экономической науки. М.: Знание, 1973.

29. Петров A.A. Математическое моделирование экономического развития. М.: Знание, 1984.

30. Юсупов P.M. Об одном типе математических моделей подготовки научных кадров. Сб.: Методы и средства информационной технологии в науке и производстве. СПб.: Наука, 1992.

31. Смирнов В.И. Курс высшей математики, т.2. М.: Наука, 1957.

32. Энгельс Ф. Наброски к критике политической экономии // Маркс К., Энгельс Ф. Соч. 2-е изд., т.1, 1955. с.568.

33. Price D. Little Science, Big Science. New York, Columbia University, 1963. XVI, p.119.

34. Price D The exponential curve of science. // Discovery. 1956. Vol.17, p.240-242.$8.Влэдуц Г.Э., Налимов В.В., Стяжкин Н.И. Научная и техническая информация как одна из задач кибернетики //Успехи физических наук. 1959. №4.

35. Карпов М.М. Закон ускоренного развития естественных наук // Вопросы философии. 1963. №4.

36. Ю. Налимов В.В., Мульченко З.М. Наукометрия. М.: Наука, 1969.

37. И .Доброе Г.М. Наука о науке. Киев: Наукова думка, 1989.

38. Янч Э. Прогнозирование научно-технического прогресса. М.: Прогресс, 1974.

39. З.Михайлов А.И., Черный А.И., Гиляревский P.C. Основы информатики. М.: Наука, 1968.

40. Юсупов P.M. Модельное представление тенденций развития науки в России. Сб.Проблемы деятельности ученого и научных коллективов. Материалы сессии Межд.школы социологии науки и техники. Выпуск 9, часть 1, СПбМТУ, Санкт-Петербург, 1995.

41. Наука России в цифрах. Краткий статистический сборник. М.: ЦИСН, 1997, 1998.

42. Глушков В.М. Основы безбумажной информатики. М.: Наука, 1987.

43. Герасименко В.А. Информатика и интеграция в технике, науке и познании. // Зарубежная радиоэлектроника. №6, 1995.

44. Моисеев Н.Н. Человек и ноосфера. М.: Молодая гвардия, 1990.

45. Гуляев Ю.В., Олейников А.Я., Филинов Е.Н. Развитие и применение открытых систем в Российской Федерации. // Информационные технологии и вычислительные системы. №1. 1995.

46. Цыгичко В.Н., Смолян Г.Л., Черешкин Д.С. Будущее России в контексте геополитических концепций 21-го века. М.: Институт системного анализа РАН, 1998.

47. Bangemann М. Policies for a European Information Society. London, 1995.

48. Network Europe and the Information Society: Federal Trust Report. London, 1995.

49. The Information Society: A Challenge for Europe. Political Declaration, Resolutions and Statement. 5th European Ministerial Conference on Mass Media Policy. -Thessaloniki, 1997. P.9.