Сетевое издание
Современные проблемы науки и образования
ISSN 2070-7428
"Перечень" ВАК
ИФ РИНЦ = 0,940

МОДЕЛИ КОГНИТИВНЫХ ВЗАИМОДЕЙСТВИЙ В СЕРВИС-ОРИЕНТИРОВАННЫХ СИСТЕМАХ

Сотников А.Д. 1 Катасонова Г.Р. 2 Стригина Е.В. 1
1 ФГБОУ ВПО «Санкт-Петербургский университет телекоммуникаций им. проф. М.А. Бонч-Бруевича»
2 ФГБОУ ВПО «Санкт-Петербургский государственный университет культуры и искусств»
В статье выполнено формальное описание доменной модели когнитивных взаимодействий в сервис-ориентированных системах, позволяющей с единых позиций рассматривать информационные процессы, обеспечивающие взаимодействие и однотипно связывающие три различные области: физический домен, информационный домен и когнитивный домен. Выполнена попытка описать в формальной интерпретации неэнергетическое взаимодействие субъектов (обмен сигналами) при котором изменяется состояние (уровень информированности) хотя бы одного из них. Это справедливо и для частного случая взаимодействия субъекта и объекта, когда первый выступает приемником, а второй – источником «информации». Взаимодействие пары сущностей, принадлежащих различным областям (доменам), происходящее, как правило, по инициативе одного из участников, удобно рассматривать как сервис, а весь процесс может быть описан как совокупность предоставления и использования сервисов - относительно автономных групп действий, которые могут быть однозначно идентифицированы среди множества подобных.
сервис-ориентированные системы.
когнитивное взаимодействие
информационное взаимодействие
доменная модель
1. Абрамян Г.В., Катасонова Г.Р. Системы моделирования информационных процессов управления в сервисе // Региональная информатика «РИ-2012» : материалы юбилейной XIII Санкт-Петербургской международной конференции. - 2012. - С. 300.
2. Абрамян Г.В., Катасонова Г.Р. Проектирование компонентов методической системы обучения студентов информатике и информационным технологиям в экономических вузах с использованием современных методологий на основе информационных технологий управления // Современные проблемы науки и образования. - 2014. - № 4. - С. 49.
3. Катасонова Г.Р. Проблемы обучения информационным технологиям управления и пути их решения на основе методологии метамоделирования, сервисов и технологий открытых систем // Известия Российского государственного педагогического университета им. А.И. Герцена. - 2014. - № 167. - С. 105-114.
4. Katasonova G. The use of technology in teaching students metamodeling information technology management // Инновационные информационные технологии. - 2014. - № 1. - С. 210-214.
5. Сотников А.Д. Инфокоммуникации: информационное взаимодействие и модели телемедицинских систем. – СПб. : Судостроение, 2008. – 150 с.
6. Сотников А.Д. Классификация и модели прикладных инфокоммуникационных систем // Труды учебных заведений связи. – 2003. – № 169. – С. 149-162.
7. Сотников А.Д. Информационное общество инфокоммуникации и бизнес / А.Д. Сотников, М.Б. Вольфсон, А.А. Захаров; под ред. Ю.В. Арзуманяна. – СПб. : СПб ГУТ, 2005. – 475 с.
8. Сотников А.Д., Арзуманян М.Ю. Сервисно-ориентированная модель описания информационно-функциональных взаимодействий предприятия // Проблемы современной экономики [СПб.]. - 2009. - № 2 (30).
9. Сотников А.Д. Модели ИКС и организация ИК услуг для социально ориентированных отраслей образования и здравоохранения // Образование и Виртуальность : сб. трудов. – Харьков : Минобрнауки Украины, ХНУРЭ, 2003. – Вып. 7. – С. 109-114.
10. Сотников А.Д. Инфокоммуникационные системы и их модели для здравоохранения // Информационно-управляющие системы. – 2008. – № 3.
11. Сотников А.Д., Арзуманян М.Ю. Конкурентные преимущества предприятий в информационной экономике // Научно-технические ведомости СПБ ГПУ. – 2010. - № 4 (102).
12. Сотников А.Д., Арзуманян М.Ю. Мониторинг «информатизации» предприятий в процессе перехода к информационной экономике // Вестник ИНЖЭКОНА [СПб.]. - 2008. - № 6.
13. Сотников А.Д., Катасонова Г.Р., Стригина Е.В. Модели информационного взаимодействия в системе непрерывного образования // Современные проблемы науки и образования. – 2015. – № 3.
14. TU-T, Recommendation Y.100, Y.101, Y.110:1998 General overview of the Global Information Infrastructure standards development. – URL: http://www.itu.int/rec/T-REC-Y/en.
Современные технологические системы инфокоммуникаций, а также прикладные социально ориентированные и бизнес-системы все чаше используют в своих названиях прилагательные «интеллектуальный» или «когнитивный», подчеркивая тем самым наличие свойств, связанных с возможностью принятия относительно «самостоятельных» решений, которые повышают значение целевой функции и традиционно имеют отношение к деятельности и продуктам человеческого сознания [6]. Тем не менее зачастую речь идет о большей или меньшей степени автоматизации процессов и еще реже – о принятии решений на основе некоторых, порой достаточно сложных, моделей, например, нейронных сетей и нечеткой логики.

Доменная модель инфокоммуникаций [5; 7] позволяет по-новому подойти к задачам, связанным с когнитивным взаимодействием участников информационного процесса. Три домена – физический (ФД), информационный (ИД) и когнитивный (КД) разделяют три различные группы сущностей, в каждой из которых объекты (экземпляры сущностей) взаимодействуют по своим правилам. При этом некоторый объект когнитивного домена может взаимодействовать с аналогичным объектом только посредством сервисов «нижележащего» - информационного домена, а тот, в свою очередь, должен воспользоваться сервисами физического домена для обмена данными с иной сущностью информационного домена, которая затем предоставит возможность объекту когнитивного домена воспользоваться своим сервисом предоставления информации. Описанная процедура взаимодействия подобна процедурам взаимодействия уровней в модели ISO/OSI и реализует похожую логику [14].

Такое взаимодействие характерно для сложно организованных информационных и инфокоммуникационных систем и поэтому представляет интерес разработка формализованных методов описания и анализ процессов взаимодействия сущностей когнитивного домена.

Процессы информационного взаимодействия в доменной модели инфокоммуникаций

Под информационным взаимодействием понимаем такое неэнергетическое взаимодействие субъектов (обмен сигналами), при котором изменяется состояние (уровень информированности) хотя бы одного из них. Это справедливо и для частного случая взаимодействия субъекта и объекта, когда первый выступает приемником, а второй – источником «информации». В формальной нотации сказанное записывается следующим образом:

           или

,      (1)

где:

 - объект физического домена,

 - одно из множества возможных представлений объекта ,

 - операция преобразования тезаурусов систем Cm и Ck.

В общем виде элементарное взаимодействие двух информационных систем внутри ИД состоит в однонаправленной передаче/приеме представления (образа) объекта ФД или КД, описывается выражением:

,                                                               (2)

где  - тезаурус m-й информационной системы,  - n-й информационный объект (элемент тезауруса системы).

Тогда взаимодействие нескольких информационных систем внутри ИД описывается как

  (3)

Следовательно, информационный процесс представляет совокупность элементарных информационных взаимодействий, происходящих в информационном домене. Выражение (3) представляет «доменную модель» - описание информационного взаимодействия, затрагивающего сущности трех доменов, а именно: физического домена (где располагается объект А), информационного домена (где присутствует сигнал С - информационное представление объекта А) и когнитивного домена (где происходит формирование объекта В – представления исходного объекта А через восприятие, декодирование и «осмысление» сигнала – объекта С).

На рисунке 1 описанное выше взаимодействие представлено в графической форме, напоминающей диаграмму последовательности взаимодействий, используемую во многих нотациях для представления взаимодействий.

 

 

 

Рис_5

 

Рис. 1. Информационный процесс как совокупность элементарных
взаимодействий сущностей трех доменов

Следует отметить, что каждое пересечение границы на рисунке 1 – это взаимодействие пары сущностей, принадлежащих различным доменам. Такое взаимодействие, происходящее, как правило, по инициативе одного из участников, удобно рассматривать как сервис, а весь процесс может быть описан как совокупность (часто последовательность) предоставления и использования сервисов – законченных, относительно автономных групп действий, которые могут быть однозначно идентифицированы среди множества подобных.

Из приведенных описаний модели можно сделать вывод, что инфокоммуникации невозможно рассматривать, ограничиваясь компонентами ИД и ФД (информационной и телекоммуникационной составляющими), как это часто имеет место, без привлечения компонентов (сущностей и процессов) когнитивного домена. Особенно заметно это становится в современном обществе, когда существенную долю передаваемого в телекоммуникационных сетях трафика данных (ИД) составляют, в смысле его внутреннего содержания, не только производственно-финансовые данные, но описание эмоций, чувств, воспоминаний, идей, решений, которые представляют сущности когнитивного домена. В значительной степени это относится к «социальным сетям» и другим информационным и когнитивным сервисам, во множестве возникающим в современных сетевых средах.

Для простейшего случая представление объекта А1 потребителю В1, предоставленное информационной системой   ,  будет записан как

       (4)

Представления объектов А1 и А2 будут предоставлены потребителю В2 информационными объектами  систем соответственно

      (5)

Аналогично для объектов Аn и потребителей Bk в общем виде:

   (6)

Выражение (5) представляет модель информационного взаимодействия двух субъектов когнитивного домена, выраженную в терминах представлений систем информационного домена и объектов физического домена. Тогда представление объекта А1 в тезаурусе потребителя В1 служит основой для принятия решения субъекта B1 когнитивного домена

,                                                              (7)

где - оператор формирования решения (оператор сознания потребителя, автоматизированной системы принятия решений или управляющего автомата).

Тогда информационное взаимодействие пользователей Вi и Bj , (i¹j) в КД определяется через информационные представления соответственно.

Вся последовательность начиная от формирования образа объекта A1 в ИД до  восприятия его субъектом B1 в КД, принятия решения и передачи его через ИД субъекту B4 в КД представлена в выражении:

  (8)

Выражение (8) представляет модель информационного взаимодействия двух субъектов когнитивного домена, выраженную в терминах представлений систем информационного домена, объектов физического домена и решений субъектов КД.

Более сложный случай, когда в ИД функционируют несколько взаимодействующих ИС, например, С2 и С3. В этом случае возможен взаимный обмен информационными представлениями объектов из множества {А} ФД в той части, в которой совпадают тезаурусы взаимодействующих систем. Иными словами, ИС С2 и С3 «понимают» друг друга настолько, насколько совпадают их тезаурусы.

Практические приложения доменной модели

Доменная модель инфокоммуникаций обладает высоким уровнем абстракции и может с одинаковым успехом использоваться для описания деятельности в различных областях: бизнесе, здравоохранении, образовании, военном деле [13]. Каждый из этих случаев может рассматриваться как частная реализация более общего понятия – «инфокоммуникационная система» (ИКС).

Бизнес-процессы (БП) хорошо описывают деятельность, но взаимодействия участников БП – это в первую очередь акты информационных взаимодействий, поэтому дополнение процессной модели и ее проекция на доменную модель дают новые положительные свойства, которые позволяют отобразить в формальном описании новые черты объекта и использовать их для дальнейшего анализа и проектирования бизнес-систем.

Формальные описания процессов информационного взаимодействия ИС экономических бизнес-систем, например, предприятий, описываемые уточненными и расширенными соотношениями (5-8), позволяют корректно классифицировать различные типы предприятий и однозначно определить такие сущности, как «электронные» и «виртуальные» предприятия, которые зачастую ошибочно смешиваются [8]. Так, например, на основе доменной модели «электронное предприятие» может быть непротиворечиво определено как предприятие, основные (связанные с конечным продуктом) бизнес-процессы которого располагаются в информационном домене (рис. 2).

 

Рис. 2. Определение электронного предприятия

Кроме того, поскольку в доменной модели рассматриваются сущности когнитивного домена, связанные с ментальной деятельностью, впервые представляется возможным связать такие важные когнитивные элементы бизнес-деятельности, как принятие решений, с информационными и физическими процессами в единой модели с единообразным способом описания, предоставив, таким образом, новые функциональные возможности по управлению совокупными процессами, происходящими на предприятии.

Развивая идеи, заложенные в доменной модели, и используя одновременно понятие «сервиса» как законченного взаимодействия, обладающего полезностью для потребителя, можно предложить сервисную модель [10], продуктивную для определенного класса систем, например, экономической природы. Классифицировав различные типы сервисов в соответствии с доменной моделью, оказывается возможным проводить количественный анализ экономических и иных субъектов на предмет соответствия требованиям современного «информационного» общества [1], предложив и введя понятие «сервисного профиля».

Доменная модель инфокоммуникаций работает в различных прикладных областях, традиционно относящихся к слабо формализованным, таких, например, как образование [3; 5]. Она позволяет решать проблемы анализа конкурентных преимуществ предприятий в информационной экономике [2], а также обеспечивать мониторинг процессов «информатизации» при переходе к информационному обществу [4; 9].

В целом доменная модель инфокоммуникаций представляется весьма продуктивной и может служить надежной методологической основой при решении в различных областях деятельности задач анализа сложных современных систем, обладающих интеллектуальными свойствами, берущими свое начало в когнитивном домене. В перспективе доменная модель может послужить инструментом для описания взаимодействия и взаимовлияния таких разнородных систем, как инфокоммуникации и общество.

Рецензенты:

Соколов А.В., д.п.н., профессор кафедры информационных систем и мультимедиа, Санкт-Петербургский государственный университет культуры и искусств, г. Санкт-Петербург;

Абрамян Г.В., д.п.н., профессор кафедры информационных и коммуникационных технологий, Российский государственный педагогический университет имени А.И. Герцена, г. Санкт-Петербург.       


Библиографическая ссылка

Сотников А.Д., Катасонова Г.Р., Стригина Е.В. МОДЕЛИ КОГНИТИВНЫХ ВЗАИМОДЕЙСТВИЙ В СЕРВИС-ОРИЕНТИРОВАННЫХ СИСТЕМАХ // Современные проблемы науки и образования. – 2015. – № 4. ;
URL: https://science-education.ru/ru/article/view?id=20726 (дата обращения: 25.09.2021).

Предлагаем вашему вниманию журналы, издающиеся в издательстве «Академия Естествознания»
(Высокий импакт-фактор РИНЦ, тематика журналов охватывает все научные направления)

«Фундаментальные исследования» список ВАК ИФ РИНЦ = 1.074