Эволюционное моделирование может помочь человеку решать
сложнейшие проблемы. <...> Сеть GGG будет способствовать эволюции человеческого
знания в целом. <...> Для объектов техногенеза и такого их элемента, как информационные организмы, вышеназванные эволюционные
признаки останутся без изменений. <...> Информационные организмы дискретны: на нижнем уровне все элементы информационных систем раскладываются до бита (принимающего значение
0 или 1). <...> Информационные организмы детерминированы —
любая программа есть совокупность алгоритмов. <...> Соответственно
системное мышление не концентрирует внимание на основных «кирпичиках», но интересуется основными принципами
организации. <...> Анализ означает отделение чего-либо для того, чтобы понять его; системное
мышление означает помещение чего-либо в более обширный
контекст целого. <...> Субатомные частицы бессмысленны как изолированные
сущности; они могут быть поняты лишь как взаимосвязи,
или корреляции между различными процессами наблюдения и измерения. <...> Другими словами, субатомные частицы —
не вещи, а взаимосвязи между вещами, которые, в свою очередь, служат взаимосвязями между другими вещами, и т. д. <...> Однако эти компоненты, субатомные частицы, не могут быть поняты как
изолированные сущности, но должны быть определены через
взаимосвязи. <...> Среди ранних теорий живой Земли концепция Вернадского ближе всех
подходит к современной Гайя-теории, разработанной Джеймсом Лавлоком и Линн Маргулис в 1970-е гг. <...> Соответственно потоки
материи и энергии сквозь экосистемы трактуются как продолжение внутренних метаболических траекторий организма. <...> То, что мы называем частью, — это всего лишь паттерн в неделимой паутине
взаимоотношений. <...> Если мы представим
себе сеть как нечто гораздо более сложное, например, что-то
вроде чернильной кляксы, мы легко поймем, что изолировать
паттерн в этой сложной сети, очерчивая его границы и возводя его в ранг «объекта», — занятие достаточно произвольное. <...> В ходе развития <...>
Эволюция_информационных_систем_(современное_состояние_и_перспективы).pdf
Эволюция_информационных_систем_(современное_состояние_и_перспективы)_(1).pdf
УДК 007:621.39
ББК 32.81
Б83
Бородакий Ю. В., Лободинский Ю. Г.
Б83
Эволюция информационных систем (современное состояние
и перспективы). – М.: Горячая линия–Телеком, 2011. – 368 с: ил.
ISBN 978-5-9912-0199-5.
Книга посвящена анализу и обобщению опыта наиболее развитых
стран по созданию и использованию информационных систем в
жизни современного человеческого общества. Особое внимание уделяется
исследованию эволюции технологии проектирования систем и
возможным последствиям.
Для специалистов, занимающихся проектированием и эксплуатацией
крупномасштабных информационных систем, а также может быть
полезна студентам и аспирантам соответствующих специальностей.
ББК 32.81
Адрес издательства в Интернет www.techbook.ru
Научное издание
Бородакий Юрий Владимирович,
Лободинский Юрий Григорьевич
Эволюция информационных систем
(современное состояние и перспективы)
Редактор И. М. Андреева
Обложка художника В. Г. Ситникова
Подписано в печать 05.06.11. Формат 60×90/16. Печать офсетная.
Уч.-изд. л. 23. Тираж 1000 экз. (1-й завод 500 экз.) Изд. № 853.
ООО «Научно-техническое издательство «Горячая линия – Телеком»
ISBN 978-5-9912-0199-5
© Ю. В. Бородакий,
Ю. Г. Лободинский, 2011
© Оформление издательства
«Горячая линия−Телеком», 2011
Стр.2
ПРЕДИСЛОВИЕ
Эволюция информационных технологий
Начало современным информационным технологиям в бизнесе,
вероятно, было положено в 1969 г., когда в Intel Corporation
был создан универсальный многоцелевой процессор, который
мог выполнять несколько разных функций [1].
Будучи «мозгом» небольших, легко программируемых компьютеров
нового поколения, микропроцессор произвел переворот
не только в вычислительной технике, но и в экономике.
Хотя компьютеры начали использоваться в бизнесе еще в 1951
г., программируемый микропроцессор раскрыл огромные потенциальные
возможности компьютеров. Теперь любой человек
или любая компания могли использовать их для самых
разных целей.
Изобретение микопроцессора повлекло за собой серию новаций
в коммерческом применении компьютеров. В 1973 г.
Боб Меткалф (Bob Metcalfe) создал Ethernet — технологию локальных
компьютерных сетей. В 1975 г. появился первый персональный
компьютер серийного производства. В 1976 г. компания
Wang Laboratories представила свой текстовый редактор
Word Processing, и компьютеры появились в офисах на каждом
рабочем столе. В 1978 г. началась продажа VisiCalc — первой
программы для работы с электронными таблицами. Через
год появились первый текстовый редактор для ПК WordStar и
первая аналогичная программа для работы с базами данных
Oracle. Создание в 1982 г. сетевого протокола TCP/IP открыло
дорогу к сегодняшнему Интернету. В 1984 г. появились компьютеры
Macintosh с удобным графическим интерфейсом и
первый настольный лазерный принтер.
В 1989 г. начала работать электронная почта, а в 1990 г. Тим
Бернерс-Ли (Tim Berners-Lee) «соткал» Всемирную паутину —
World Wide Web. На 1990-е гг. пришелся бум создания корпоративных
веб-сайтов и внутрикорпоративных сетей. Росло
количество сделок, совершаемых в режиме online, а разработчики
ПО создавали все более совершенные программы для
Стр.3
4
Эволюция информационных систем
управления всем и вся — от закупки сырья и материалов до
маркетинга и продаж.
В течение последних четырех десятилетий — после того
как были сняты государственные ограничения на продажу
вычислительной техники — распространение компьютеров и
программного обеспечения стало одним из главных факторов,
влияющих на развитие бизнеса. Сегодня вряд ли кто-нибудь
будет спорить с тем, что информационные технологии (ИТ)
стали основой экономики развитых стран. Они используются
для операций отдельных компаний, связывают воедино
географически разрозненных поставщиков и укрепляют связи
между компаниями и клиентами. ИТ буквально пронизывают
производство, оптовую и розничную торговлю и сферу услуг.
Они используются в офисах руководителей компаний и в заводских
цехах, в научно-исследовательских лабораториях и в
домах потребителей.
Переворот в сознании
По мере увеличения мощности и расширения сферы применения
информационных технологий их все чаще рассматривают
в качестве ключевого фактора успеха. Рост значимости
ИТ наиболее наглядно отражается в структуре корпоративных
расходов. Так, по данным Бюро экономического анализа министерства
торговли США в 1965 г. на информационные технологии
приходилось менее 5% капитальных затрат американских
компаний. В начале 1980-х гг. после массового внедрения ПК
эта доля возросла до 15%. К началу 1990-х гг. она превысила 30%,
а к концу XX в. уже составляла более 50% [2]. Даже после недавнего
падения объема продаж ИТ затраты средней американской
компании на них по-прежнему составляют около половины общего
объема капитальных затрат. Ежегодные затраты компаний
во всем мире на аппаратные средства, ПО и обслуживание ИТ
составляют около 1 трлн долл., а с учетом телекоммуникационных
систем — более 2 трлн долл.[3].
Культ информационных технологий проявляется не только
в денежных затратах, но и в изменении отношения к ним
представителей высшего руководства компаний и их консультантов.
Двадцать лет назад большинство руководителей, которые
сегодня превозносят ИТ, считали компьютер «орудием
Стр.4
Предисловие
5
пролетариата». Мало кто из руководителей притрагивался к
клавиатуре, не говоря уже о том, чтобы рассматривать ИТ с
точки зрения их применимости для «высоких» стратегий.
Однако в 1990-е гг. сознание менеджеров радикально изменилось.
По мере расширения использования компьютерных
сетей, кульминацией которого стало повсеместное распространение
Интернета, даже руководители самого высокого
уровня начали применять компьютер в повседневной работе.
Отсутствие ПК на столе означало их принадлежность к категории
«динозавров». Они также начали постоянно говорить о
стратегическом значении информационных технологий, об использовании
ИТ для получения конкурентных преимуществ
и «оцифровке» моделей бизнеса. Большинство компаний ввели
должность директора по информатизации. Многие обратились
к консультантам за свежими идеями по поводу того, как
за счет инвестиций в ИТ добиться рыночных преимуществ.
По данным исследования, выполненного в 1997 г. Лондонской
школой экономики, владельцы и руководители американских
и европейских компаний считали, что к концу десятилетия
до 60% инициатив в сфере ИТ будет направлено не просто
на наверстывание упущенного или сохранение на плаву, а на
получение конкурентных преимуществ. Как отмечали авторы
исследования, «это означает полный переворот в отношении к
ИТ, характерном для 1980-х—начала 1990-х гг.» [4].
Однако в последующем «мыльный пузырь» электронного
бизнеса лопнул, и маятник качнулся в обратную сторону.
В течение последних нескольких лет стало совершенно ясно,
что многие инвестиции в технологию (особенно стратегические),
сделанные в 1990-е гг., были напрасной тратой средств.
Руководители компаний вновь начали скептически относиться
к ИТ, встречая предложения о новых масштабных инициативах
в области таких технологий без особого энтузиазма.
Впрочем, несмотря на осторожное отношение к активному
инвестированию в ИТ, вера в их стратегическую значимость
в деловом мире по-прежнему сильна благодаря усилиям как
производителей, так и многих консультантов и журналистов.
Действительно, предполагаемая связь между ИТ и стратегией
бизнеса настолько прочно вошла в язык бизнеса, что ее
можно считать очевидной. Так, авторы статьи, опубликованной
во влиятельном издании MIT Sloan Management Review,
Стр.5
ОГЛАВЛЕНИЕ
Предисловие. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 3
Глава 1. Введение . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 11
1.1. Анализ современного состояния информационных
систем (ИС) . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 11
1.2. ИТ как субъект эволюции . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 17
Глава 2. Эволюция научного описания систем . . . . . . . . . . . . 28
2.1. Системное мышление . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .28
2.2. Процессуальное мышление . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .38
2.3. Эволюция разума. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .45
2.4. Компьютерная модель обучения . . . . . . . . . . . . . . . . . .56
Глава 3. Живые системы . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 63
3.1. Теория живых систем Миллера . . . . . . . . . . . . . . . . . . .63
3.2. Модели живых систем Миллера . . . . . . . . . . . . . . . . . .69
3.2.1. Информационные технологии на языке Миллера 69
3.2.2. Обработка сообщений между системами и внутри
системы. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .70
3.2.3. Значение информации для организационной
структуры . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .76
3.2.4. Модель «Сканирование—фокусирование—
действие». . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .78
3.2.5. Модель столкновения (S’poze) и процесс
творчества. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .83
3.2.6. Бизнес-предприятие . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .89
3.2.7. Модель «10 шагов управления знаниями». . . . . . .93
3.3. Жизнь как информационный процесс. . . . . . . . . . . . . .97
3.3.1. Термодинамика живых систем . . . . . . . . . . . . . . .97
3.3.2. Управление и регулирование в живых системах 102
3.3.3. Информационные связи внутри организма . . . . 104
Глава 4. Самоорганизующиеся системы. . . . . . . . . . . . . . . . .108
4.1. Саморазвитие информационных систем . . . . . . . . . . . 108
Стр.365
366
Эволюция информационных систем
4.1.1. Введение . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 108
4.1.2. Диссипативные структуры и явление
самоорганизации . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 117
4.1.3. Условия возникновения самоорганизации . . . . . 124
4.2. Явление самоорганизации . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 131
4.2.1. Введение . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 131
4.2.2. Синергетика и саморазвивающиеся системы . . . 131
4.2.3. Моделирование и прогнозирование социальных
процессов . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 135
4.2.4. Автопоэзис . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 140
4.3. Теория самоорганизации . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 144
4.3.1. История идеи самоорганизации систем . . . . . . . 145
4.3.2. Примеры. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 146
4.4. Основы теории саморганизации . . . . . . . . . . . . . . . . . 151
4.4.1. Введение . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 151
4.4.2. Словарь понятий и терминов . . . . . . . . . . . . . . . 153
4.5. Пример создания саморазвивающейся системы
принятия решений. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 169
Глава 5. Эволюция технологий. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .180
5.1. Из истории эволюции . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 180
5.1.1. Возникновение порядка . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 180
5.1.2. Эволюционирующие молекулы. . . . . . . . . . . . . . 181
5.1.3. Объяснение порядка . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 184
5.1.4. Эволюция организмов. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 185
5.1.5. Другой путь назад. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 187
5.1.6. Выращивание репликаторов . . . . . . . . . . . . . . . . 189
5.1.7. Эволюция технологии . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 190
5.1.8. Эволюция конструкций . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 192
5.1.9. Какими будут новые репликаторы? . . . . . . . . . . 194
5.1.10. Разумные существа . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 195
5.1.11. Отбор идей. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 197
5.2. Думающие системы . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 199
5.2.1. Предыстория. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 199
5.2.2. Машинный интеллект . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 202
5.2.3. Цель Тьюринга . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 205
5.2.4. Системы проектирования. . . . . . . . . . . . . . . . . . 207
5.2.5. Гонка разработок по ИИ. . . . . . . . . . . . . . . . . . . 210
Стр.366
ОГЛАВЛЕНИЕ
367
5.2.6. Достаточно ли мы умные? . . . . . . . . . . . . . . . . . 212
5.2.7. Ускорение гонки технологий. . . . . . . . . . . . . . . . 214
5.3. Сеть знаний . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 218
5.3.1. Притча о замке . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 220
5.3.2. Магическая бумага, ставшая реальностью . . . . . 221
5.3.3. Связывание нашего знания . . . . . . . . . . . . . . . . 227
5.3.4. Опасности гипертекста . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 230
5.3.5. От рабочего стола к мировой библиотеке . . . . . . 231
5.3.6. Гипертекст и печатный пресс . . . . . . . . . . . . . . . 233
Глава 6. Гипертекст и эволюция знаний . . . . . . . . . . . . . . . .236
6.1. Эволюция знаний . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 236
6.2. Медиа и знание . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 237
6.3. Вещание. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 238
6.4. Функции и последствия. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 241
6.5. Архитектурный эскиз . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 245
6.6. Достижения и проблемы . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 247
6.7. Передача гипертекстовой публикации . . . . . . . . . . . . . 249
6.8. Оценка. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 252
6.9. Несколько общих соображений . . . . . . . . . . . . . . . . . . 255
Глава 7. Эволюционное моделирование информационных
систем . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .276
7.1. Концепция эволюционного моделирования . . . . . . . . 276
7.2. Принцип эволюционного моделирования . . . . . . . . . . 280
7.3. Исследование эволюции систем. . . . . . . . . . . . . . . . . . 285
7.4. Эволюционно-кибернетический подход к созданию
информационных систем . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 292
7.4.1. Эволюционное моделирование — одна из ветвей
эволюционной кибернетики . . . . . . . . . . . . . . . . 292
7.4.2. Методы эволюционного моделирования. . . . . . . 296
7.5. Информационная концепция эволюции систем . . . . . 300
7.6. Особенности описания сложных систем . . . . . . . . . . . 306
7.7. Концептуальная модель развития. . . . . . . . . . . . . . . . . 313
7.8. Основы теории эволюционного моделирования . . . . . 317
7.8.1. Гиперграф классов. Общее описание . . . . . . . . . 318
7.8.2. Конечные автоматы, классы, формальные
языки . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 319
Стр.367
368
Эволюция информационных систем
7.8.3. Гиперграф классов . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 320
7.8.4. Базисные классы. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 321
Глава 8. Модели самоорганизации . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .325
8.1. Прикладное системное мышление. . . . . . . . . . . . . . . . 325
8.2. Расцвет молекулярной биологии . . . . . . . . . . . . . . . . . 327
8.3. Критика системного мышления . . . . . . . . . . . . . . . . . 328
8.4. Появление концепции самоорганизации. . . . . . . . . . . 333
8.5. Диссипативные структуры. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 336
8.6. Теория лазеров. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 340
8.7. Гиперциклы . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 343
8.8. Автопоэз — организация живого. . . . . . . . . . . . . . . . . 346
8.9. Гайя — живая Земля . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 351
Стр.368