Системный подход — основа научно

Системный подход —
основа научно-технической
политики в развитии АСУ
и систем военной связи
Зацаринный
Александр Алексеевич,
заместитель директора Федерального
исследовательского центра «Информатика
и управление» Российской академии наук,
начальник 2 управления Управления
Начальника Связи Вооружённых Сил
Российской Федерации (1999 – 2005 гг.),
доктор технических наук, профессор,
лауреат Премии Правительства РФ
в области науки и техники за 2003 г.,
генерал-лейтенант в отставке
Александр Алексеевич родился 25 апреля
1951 г. В 1973 г. окончил КВВИДКУС, высшие курсы
Академии ГШ ВС РФ — в 2000 г.; служил в ФГБУ «16
ЦНИИИ» МО РФ с 1973 по 1999 гг. (1992 – 1999 гг. —
в должности заместителя начальника института
по научной работе), в Управлении начальника связи
ВС РФ — с 1999 по 2005 гг. в должности начальника
управления развития систем связи и АСУ ВС РФ.
С января 2006 г. по настоящее время — заместитель
директора Института проблем информатики
Российской академии наук (с января 2015
преобразован в ФИЦ ИУ РАН), главный конструктор
нескольких информационных систем.
Член Экспертного совета ВАК России по электронике,
измерительной технике, радиотехнике и связи, член
Научного совета при Президиуме РАН по комплексной
проблеме «Радиофизические методы исследования
морей и океанов», Член Научного совета при
Федеральной миграционной службе России, Член
экспертной группы Совета по науке при Минобрнауки
РФ по направлению «Информационнотелекоммуникационные науки», Член Экспертного
совета при Комитете Государственной Думы
по промышленности по развитию предприятий
радиоэлектронной промышленности; Академик
Академии военных наук, Международной академии
связи, Российской академии инженерных наук имени
А. М. Прохорова, Лауреат Прохоровской премии
за 2007 г., Лауреат Всероссийского конкурса «Инженер
десятилетия» (2012 г.). Автор более 200 научных
трудов (в том числе четырех монографий, пяти
патентов).
Очень сложные времена наступили
для нашей страны. Резко обострились
отношения практически со всеми ведущими государствами мира, в числе которых США, Евросоюз, Турция
и многие другие. Хорошо, что определенная поддержка создается нейтральной позицией Китая, Индии,
Бразилии, Белоруссии… Впервые
за многие годы Россия активно включилась в борьбу с международным терроризмом. Наша страна вновь заявила
о себе как о государстве, проводящем
самостоятельную политику в регионах своего влияния. Стала очевидной
реальная роль России в разрешении
сирийского кризиса, и, как бы этого
кто-то ни хотел, Россия является одним
из значимых центров силы в мировом
геополитическом и военном пространстве. И это во многом благодаря качественным изменениям в Вооружённых
Силах России в последние годы, которые стали возможны в результате
поддержания руководством страны
в течение последних нескольких лет
высокого уровня финансирования
государственного оборонного заказа.
Достаточно вспомнить, что в начале
«нулевых» армия явно недополучала
и в абсолютных, и в относительных
(менее трех процентов объема ВВП
вместо сегодняшних четырех).
Поэтому сейчас в полный рост
встает вопрос об эффективности использования выделяемых финансовых
средств. Цена ошибочных решений
возрастает. Особенно велика эта цена
на этапах планирования. Именно такой этап сейчас — этап формирования
Государственной программы вооружения на 2018 – 2025 гг.
Системный подход — это то, о чем
лет 20 – 30 назад мало говорили, но активно применяли; и это то, о чем сегодня много говорят и реально игнорируют.
Методы решения задач на основе
системного подхода в той или иной
степени применяются более 150 лет.
Однако лишь в течение трех — четырех последних десятилетий их применение во всех сферах жизнедеятельности человека стало действительно
повсеместным.
Говоря о системном подходе, следует отметить, что речь идет о выработке неких принципов, общих
подходов к решению сложных задач,
о попытке взглянуть на создаваемую
систему в целом, более того — попытаться заглянуть вперед. «Работая над
решением задачи, всегда полезно знать
ответ» (Один из законов Мерфи). При
этом чем сложнее система, тем важнее системно подходить к ее созданию.
И совсем не обязательно при этом детальное знание конкретных элементов системы, необходимых для реализации найденного решения. Важны
принципы, подходы, умение видеть
систему как целое. Известный постулат К. Гельвеция «Знание некоторых
принципов легко возмещает незнание
некоторых фактов» справедлив и сегодня. Так, английский математик Чарльз
Бэббидж, не будучи инженером, в ХIХ
в. сформулировал принципы работы
современных вычислительных машин,
пользуясь логическим методом, который, по существу, представлял собой
реализацию системного подхода к решению задачи. Однако практическое
воплощение идея такой машины получила лишь через сто лет, в конце 40-х
годов XX в., когда после изобретения
транзистора появились реальные технические условия для бурного развития электронных вычислительных
машин. Этот пример не означает, что
системный подход возможен только
при решении отвлеченных логических задач. Он показывает лишь, что
степень абстрактности полностью
зависит от ограничений, наложенных
на задачу. Для Бэббиджа такими ограничениями были лишь те, которые он
видел как математик.
Действительно, сегодня никого
не надо убеждать в том, что челове-
Связь в Вооруженных Силах Российской Федерации
21
часть
1
Главное управление Связи ВС РФ
часть
1
Главное управление Связи ВС РФ
чество вступило в эпоху всеобщей
информатизации. В этом огромные
преимущества и позитивные стороны
развития общества, но одновременно,
надо прямо признать, и множество новых проблем.
Научные школы системного подхода в СССР стали формироваться
к концу 50-х годов. До этого системы
связи создавались непосредственно
пользователями на основе серийно
выпускаемых средств связи, которые
были полностью отечественными.
В проведении исследований и разработки отдельных комплексов и средств
связи наметилась тенденция постепенного переноса «центра тяжести»
к проблематике системных и сетевых
задач. Системный подход стал формироваться, когда стали появляться
средства связи, применение которых
могло осуществляться только на основе достаточно сложных «объединяющих» технологий, получивших
впоследствии название системных решений. Такие технологии могли быть
разработаны только конструкторами
и разработчиками средств связи или
с их участием. Разработка таких решений в процессе проектирования
отдельных средств связи, по существу,
объективно вызывала необходимость
постановки работ по созданию соответствующих систем связи.
Подобные системные постановки
задач витали в умах ученых и конструкторов — применительно как
к конкретным специализированным
системам, так и к созданию единой общегосударственной сети связи страны.
В теоретическом плане идеи создания единой сети связи впервые
сформулировал выдающийся советский ученый, академик А. А. Харкевич
(1904 – 1965), основатель и первый
директор Института проблем передачи информации Академии наук
СССР (с 2004 года ИППИ РАН носит его имя). При этом, что крайне
важно, единая сеть связи, по мнению
А. А. Харкевича, должна создаваться
в органическом единстве с системой
«вычислительных, управляющих
и справочных центров».
Основные принципы создания
больших систем формировались
на протяжении многих лет в процессе
проведения научных и прикладных работ по их разработке, проектированию
и внедрению.
В концент риров анном виде
эти принципы зафиксированы в
ГОСТ 34.003-90. Это — принципы
системности, комплексности, эффективности, новых задач, развития
22
(открытости), унификации и стандартизации, максимального учета ITдостижений. К ним относятся, в частности: принцип системности, принцип
развития, принцип совместимости,
принцип стандартизации (унификации), принцип эффективности.
Приведенные выше принципы можно отнести к системотехническим.
Вместе с тем, успех разработки сложных систем, каковой является АСУ ВС,
во многом зависит от эффективного
и своевременного решения комплекса организационных вопросов, что
позволило группе организационного
принципа системного подхода. К ним
относят: принцип первого руководителя, принцип постоянного взаимодействия заказчика и головного исполнителя, принцип формирования
кооперации исполнителей, принцип
опережающего проведения работ в части информационной безопасности,
принцип опережающей подготовки
объектов автоматизации (пунктов
управления), принцип комплексной
подготовки органов управления к внедрению новой АСУ.
Приведенные принципы справедливы для всех субъектов процесса
разработки — и для заказчика, и для
исполнителя.
Вместе с тем, изложенные выше
принципы — это, по существу, желаемое, часто в жизни весьма далекое
от действительности. Тем не менее, эти
принципы — то, чем должны руководствоваться в своей деятельности все
субъекты процесса разработки, прежде всего заказчик и головной исполнитель, чтобы достичь поставленной
цели, а именно — создание эффективной информационно-телекоммуникационной системы, отвечающей
заданным требованиям.
В середине 90-х годов оказалось,
что реализация заданного объема
функций при создании системы определяется не только выделяемыми финансовыми средствами. Заказчику
потребовалось очень тщательно оценивать научно-технические и производственные возможности потенциальных исполнителей работы, или
попросту, принципиальную возможность выполнения работы. Вот тогда и появился уже трехразмерный
показатель «эффективность — стоимость — реализуемость». И сегодня
такой подход продолжает сохранять
свою актуальность.
С учетом изложенного можно
утверждать, что суть системного подхода в концентрированном виде заключается в выборе. А именно выборе
Связь в Вооруженных Силах Российской Федерации
наиболее эффективных системотехнических решений для создания конкретной АСУ с учетом приведенных
принципов. Выбор включает в себя:
обоснование перечня требований
к ИТКС — F = {fi};
определение исходных условий —
Z = {zi};
формализованное представление
ИТКС и разработку вариантов (обликов) ее построения, описываемых множеством параметров —
X = {xi};
выбор показателя эффективности — W = W {X, F, Z};
выбор варианта с параметрами X*,
обладающего наибольшей эффективностью:
W* = max {W (X, F, Z)}.
Х*
Можно утверждать, что во многом
благодаря системному подходу в период конца 70-х по 80-е гг. в развитии
АСУ и систем военной связи был достигнут ряд научно-практических результатов, которые в полной мере могут быть отнесены к революционным,
а реализованные технологии не просто
к перспективным, а к прорывным.
Хотелось бы обратиться к некоторым историческим аспектам системного подхода в Управлении начальника
связи при формировании военно-технической политики развития систем
и комплексов связи и автоматизированного управления. Эти аспекты,
обращаясь к известной формуле классиков, позволю себе представить как
«Три источника и три составные части
системного подхода».
Три источника — это:
- органы управления военной связью — Управление начальника связи
ВС СССР, Управления связи видов
ВС и родов войск;
- военная наука в лице, прежде всего, 16 ЦНИИИ, ВАС
им. С. М. Буденного, видовых НИИ,
военных вузов связи и Уральского
военного испытательного полигона
связи;
- ведущих предприятий промышленности.
Три составные части:
- принципы системного подхода к созданию и развитию АСУ и связи
(системотехнические и организационные);
- требования к АСУ и связи (функциональные, технические, информационная безопасность);
- системотехнические решения (технологии, протоколы, стандарты).
Управление начальника связи активно занималось формированием на-
•
•
•
•
•
учно-технической политики в области
связи на основе оперативно-стратегических замыслов, разрабатываемых
Генеральным штабом.
Каковы тенденции развития системы управления в условиях различных форм и способов вооруженной
борьбы? Каким образом строить систему связи? Какие средства связи необходимы войскам? А как у «них», у наших вероятных противников? Каковы
ресурсы отечественной промышленности в части разработки и серийного
производства? Как спрогнозировать
темпы перевооружения? Можно ли
быстро заменить технику связи?
Но как тогда обеспечить совместную
работу в войсках нескольких поколений техники — существующей и перспективной? Какова этапность внедрения перспективной техники? Как
соразмерить все эти и другие подобные вопросы, чтобы сформулировать
такие «ответы», которые обеспечили
бы, с одной стороны, непрерывность
управления, а с другой — повышение
качества, улучшение тактико-технических характеристик. Именно так
и зарождались направления научно-технической политики развития
и совершенствования системы связи
Вооружённых Сил.
Начальник связи
Вооружённых Сил СССР
маршал войск связи
А. И. Белов
Конечно, многие связывают истоки
системного подхода и его становление
с периодом времени, когда войска связи возглавлял Белов А. И. И это абсолютно правильно.
Реализацию своих планов маршал
осуществлял, опираясь на мощный
и высококвалифицированный аппарат
Управления начальника связи.
Здесь решающую роль играл, безусловно, НТК, который непосредственно руководил 16 ЦНИИИ и с его помощью формировал концептуальные
основы военно-технической политики
в области военной связи и АСУ с учетом форм и способов ведения вооруженной борьбы, тенденций развития
связи в стране и за рубежом, а также
координировал разработки в области
связи в видах ВС и родах войск.
НТК был, прямо скажем, элитным
подразделением в Управлении начальника связи, гвардией маршала
А. И. Белова.
Содержательно научно-техническая политика Управления начальника связи формировалась на основе
результатов научно-исследовательской деятельности 16 ЦНИИИС МО,
Военной академии связи, военных
вузов связи, прежде всего инженерных — Киевского и Ленинградского,
Уральского полигона связи, а также
ведущих предприятий промышленности и институтов Академии наук
СССР (в последующем РАН).
16 ЦНИИИ МО — особый в ряду
десятков других военных НИИ, с многолетней и драматичной историей.
Впрочем, каждый из других институтов — особый, однако эта «особость»
имеет видовую, родовую, одним словом, ведомственную значимость.
А вот наш институт — межвидовой,
межродовой и даже межведомственный. Например, именно в нашем институте в начале 80-х была создана
лаборатория по проблематике военной связи в интересах пограничных
войск. В последующем, в начале 90-х,
она была передана в Пограничный
НИЦ. Институт многие годы являлся
безусловным лидером и авторитетом
в области военной связи. И в 80-е годы
институт достиг, наверное, наивысшего своего расцвета.
Именно в этот период четко сформировались в качестве основных следующие пять направлений научной
и научно-практической деятельности:
- исследования научных проблем
по всему спектру вопросов военной
связи (наш институт единственный, который до недавнего времени
имел в своей структуре подразделения применительно ко всем родам
и видам военной связи, системные
и обеспечивающие подразделения);
- координация научных исследований
проблем военной связи в других
НИУ МО;
- военно-научное сопровождение всего комплекса работ, ведущихся по заказам Управления начальника связи
предприятиями промышленности;
- научно-методическое обеспечение
и организация проведения всех
видов испытаний систем и комплексов военной связи (в войсках,
на Уральском полигоне, на стендах
промышленности, на собственном
полигоне и на объектах заказчика);
- разработка уникальных образцов
средств связи, их макетирование,
а также изготовление малых серий
с использованием опытно-экспериментальной базы института (опытно-экспериментальный завод и конструкторское бюро).
В течение многих лет научный
потенциал института был нацелен
на изыскание конкретных технических решений, реализуемых либо
непосредственно на опытно-экспериментальном заводе института, либо
на предприятиях промышленности.
Конечно же, институт в большей
степени занимался исследованиями
и разработками конкретных средств
различных видов и родов связи, прежде всего радиосвязи, распространением радиоволн, построением антенно-фидерных устройств, вопросами
электромагнитной совместимости,
проблемами стабилизации частоты.
Научные сотрудники института исследовали, творили, разрабатывали, конструировали, собирали, настраивали,
ехали в войска и внедряли. Много
внимания уделялось исследованиям,
направленным на модернизацию уже
действующих комплексов и средств
связи.
Следует сказать и о вкладе в развитие системного подхода Военной академии связи имени С. М. Буденного.
Академия концентрировала свои
усилия главным образом на оперативных и организационных вопросах
построения системы и войск связи,
на обосновании оперативных требований к системе связи и ее элементам.
Выполнялся большой объем военнонаучных исследований по совершенствованию способов организации
связи, особенно для оперативного
и тактического уровня управления,
организационно-штатной структуры полевых узлов связи, организации боевого применения комплексов
и средств автоматизации на пунктах
управления. Особый интерес с системных позиций представляют теоретические разработки в области передачи
данных: аналитические соотношения
для расчета систем передачи данных
с обратной связью и математические
модели дискретных каналов связи
(знаменитая «Модель Пуртова»!), модели сетей с распределенной пакетной
коммутацией и многое другое, что
нашло самое широкое практическое
применение.
Полагаю необходимым отметить
и ту роль, которую играл в 70 – 80-е
годы 29 Испытательный полигон
войск связи в Уральске (создан в 1961
году). Практически все комплексы
и средства связи для полевых систем
подвергались тщательным многомесячным испытаниям на полигоне.
Таким образом, военная наука,
в лице, прежде всего 16 ЦНИИИ МО,
всегда являлась важнейшим источни-
Связь в Вооруженных Силах Российской Федерации
23
часть
1
Главное управление Связи ВС РФ
часть
1
Главное управление Связи ВС РФ
ком формирования системных концепций и подходов к развитию систем
и комплексов военной связи.
Сегодня определяющими являются
три мировые тенденции развития информационных систем и технологий:
- Технологии обработки больших
объемов информации, направленные, прежде всего, на извлечение
требуемых знаний;
- Технологии информационной безопасности, что обусловлено расширением перечня информационных
угроз;
- Телекоммуникационные технологии, обеспечивающие надежную
передачу больших объемов данных
между удаленными объектами в интересах возросшего информационного взаимодействия на различных
уровнях.
Приведенные общие тенденции,
безусловно, должны учитываться
в ходе работ по развитию АСУ ВС и ее
системы связи. Эти тенденции влияют
на смещение акцентов в составляющих
системного подхода, а также на соотношение видов работ (НИР, ОКР, закупки, поддержание) в ГОЗ и ГПВ.
В настоящее время разработчики
интенсивно применяют уже готовые информационные технологии,
программное обеспечение, телекоммуникационные и вычислительные
средства, даже средства защиты информации. Однако наличие множества
уже готовых информационных технологий, в том числе в защищенном исполнении, и аппаратно-программных
средств оказывается недостаточным,
чтобы создать конкретную систему
под конкретные требования заказчика, включая требования по информационной безопасности. Необходимо
тщательно обследовать информационные процессы управления, особенности конкретных объектов информатизации, реальные алгоритмы
работы должностных лиц в соответствии с принятыми нормативными
документами, а затем уже обосновывать архитектуру системы, состав комплексов технических средств, состав
информационного и лингвистического обеспечения, комплексы программных средств, проектировать объекты
и т. д. Одним словом, разрабатывать.
Подчеркну, что даже при использовании готовых технологий и аппаратных
средств систему надо разрабатывать.
И вот здесь особую значимость приобретают новые подходы к проведению научных исследований: требуется
всесторонний и сравнительно оперативный анализ огромных массивов
24
данных в данной предметной области — ничего не упустить, обобщить,
систематизировать и получить знания
в виде определенной постановки для
проведения конкретной ОКР или НИР.
Такой подход должен обеспечить для
заказчика объективную необходимость постановки работы и позволит
минимизировать риски дублирования
и параллелизма в проведении работ.
С другой стороны, подобные подходы должен взять на вооружение и исполнитель работ, т. к. он позволит ему
получить убедительное обоснование
выбора тех или иных аппаратно-программных средств из уже имеющихся,
определение приемлемого компромисса между решениями по функциональности системы и решениями
по информационной безопасности.
Процесс разработки и проектирования превращается в искусство выбора
из множества возможных вариантов
одного конкретного решения, оптимального или, по крайней мере, квазиоптимального по нескольким плохо
совместимым, а зачастую даже противоречивым критериям, но удовлетворяющего требованиям заказчика.
Поэтому системные подходы
не утратили своей актуальности,
их значимость только возрастает.
Приведенные и другие подобные обстоятельства объективно повышают
значимость системной и организационной составляющих разработки.
Таким образом, развитие новой парадигмы научных исследований неизбежно приведет к:
- Созданию новых методов и средств,
существенно повышающих способность анализа больших данных,
включая разработку новых технологий, архитектурных решений,
стандартов в ИТ;
- Существенному расширению областей применения методов накопления, хранения и анализа больших
данных в различных сферах (деловой, социальной, медицинской, научной и др.);
- Кардинальному изменению подходов к организации анализа данных
в области DIS (Data Intensive Science)
и повышению эффективности научных исследований в DIS при извлечении знаний из данных;
- Появлению массовой высокоинтеллектуальной профессии data scientist,
которая объективно станет важной
предпосылкой конкурентоспособности науки и промышленности, становления экономики, основанной
на знаниях, а также фактором обеспечения безопасности государства.
Связь в Вооруженных Силах Российской Федерации
Как показывает опыт разработки
ряда информационных систем специального назначения, условиями
успешного и своевременного выполнения работы являются:
- Системный подход на всех этапах
разработки, внедрения и эксплуатации информационных систем;
- Применение методов научно обоснованного выбора системотехнических решений, удовлетворяющих
требованиям заказчика, в условиях
множества уже готовых технологий
и аппаратно-программных средств;
- Разработка системотехнических решений с обязательным учетом требований по защите информации, начиная
с ранних стадий: невозможно защитить уже разработанную систему;
- Же с т к и й о р г а н и з а ц и о н н ы й
треугольник взаимодействия:
Заказчик — Главный конструктор —
организация научного сопровождения на всех этапах работы; треугольник должен быть равнопрочным
с позиций прав и обязанностей;
- Обязательное соблюдение требований нормативно-технических документов (ГОСТ), определяющих
порядок разработки, перечень и содержание работ на каждом этапе;
в ряде случаев оказывается крайне
полезным комплексное применение
ГОСТ серии РВ и ГОСТ серии 34;
- Целевая подготовка специалистов
для эксплуатации и эффективного
применения информационных систем с участием Главного конструктора: учить целенаправленно, начиная с этапа технического проекта.
Таким образом, успех разработки
современных АСУ видится в оптимальном сочетании, с одной стороны,
сегодняшних огромных возможностей
выбора системотехнических и технологических решений, а с другой — эффективной организации процесса разработки. И если первое определяется,
прежде всего, потенциальными возможностями разработчика, то второе
может быть достигнуто только на основе совместных скоординированных
действий заказчика и разработчика.
Эти два условия неплохо бы дополнить
третьим: опытом разработки больших
систем в 70 – 80 гг., который содержит
кое-что весьма полезное и для нынешнего поколения заказчиков и разработчиков АСУ ВС и системы связи.
Но нельзя жить настоящим, думая
о будущем, не опираясь при этом
на прошлое.