Информационное семиотическое управление

ПОДЕЛИТЬСЯ С ДРУЗЬЯМИ
Авторы


профессор, доктор технических наук, заместитель руководителя центра перспективных фундаментальных и прикладных исследований
Россия, Научно-исследовательский и проектно-конструкторский институт информатизации, автоматизации и связи на железнодорожном транспорте (НИИАС)
cvj7@mail.ru

Аннотация

Статья описывает особенности информационного семиотического управления. Показана связь ситуационного управления и семиотического управления. Показана главная особенность семиотического управления - создание единой семиотической среды для описания процессов и объектов управления. В дополнение семиотическому управлению из области прикладной семиотики данная статья вводит информационное семиотическое управление. Этот вид управления основан на моделях информационной ситуации, на моделях информационной позиции и моделях информационных единицах. Семиотическое управление эффективно в сложных ситуациях и при больших объемах информации.

Ключевые слова

управление, семиотическое управление, информационное семиотическое управление, ситуационное управление, информационная управленческая ситуация, информационная позиция объекта управления

Print Friendly, PDF & Email

Категории статьи:

Читайте также

Статья также доступна (this article also available):

Рекомендуемая ссылка

Цветков Виктор Яковлевич
Информационное семиотическое управление// Современные технологии управления. ISSN 2226-9339. — №4 (76). Номер статьи: 7607. Дата публикации: . Режим доступа: http://sovman.ru/article/7607/

Введение

Традиционно семиотику связывают с лингвистикой и языкознанием [1]. Тем не менее, существует направление в области искусственного интеллекта, называемое «прикладная семиотика», которое тесно связано с искусственным интеллектом, моделированием и управлением [2, 3, 4]. Существует понятие «компьютерная семиотика» [5]. Компьютерная  семиотика занимается изучением особенностей взаимодействия человека и компьютера, что имеет место и в современном управлении. Это еще одна сторона семиотического управления. Основой семиотического управления является специальный язык описаний. Отсюда такое управление связывается с формальными методами решения задач. В нашем случае это задачи поиска управленческих решений и принятия управленческих решений. Г. Пойа [6] определяет задачу так: «Задача предполагает необходимость сознательного поиска соответствующего средства для достижения непосредственно недоступной цели». Таким соответствующим средством в настоящее время служит информационная ситуация [7].

Е. И. Ефимов предложил следующую классификацию типов задач [8]. Задачи первого типа, для которых существует формальная схема решений, представленная на неком формальном языке. Решение задач осуществляется по имеющейся схеме (детерминированной или вероятностной). Алгоритмическое решение таких задач  не представляет проблемы. Задачи второго типа, для которых не существует заранее готовой схемы решения, но хорошо известны знания о предметной области. Обычно в этом случае человек сам формирует схему решения на основе трансформации неявного знания в явное знание – решение. Алгоритмическое решение таких задач  не представляет проблемы.  Задачи третьего типа, для которых не существует заранее готовой схемы решения и не  известны знания о о предметной области, которые можно трансформировать в решение. Поиск решения таких задач реализуются сложными эвристическими методами. Упрощенно задачи первого и второго типа называют задачами первого рода, а задачи третьего типа задачами второго рода [9]. Для задач первого рода существует возможность семиотического описания, которое и создает возможность семиотического управления.

 

Ситуационное управление как база для  семиотического управления

Одним из основных положений ситуационного управления  [10, 11] является постулат о конечности числа различных дискретных одношаговых управлений. В ситуационном управлении по Поспелову с каждым возможным управлением (воздействием на объект) связывают некую  «обобщенную ситуацию». Она представляет собой параметрическую модель и может рассматриваться  как упрощенный аналог «информационной ситуации». Обязательным требованием в ситуационном управлении по Поспелову является наличие специального языка для описания этих обобщенных ситуаций. При этом отмечается его возможная непригодность для описания реальной ситуации [3].  Это приводило к  задаче преобразования реальной ситуации в обобщенную ситуацию, таким образом, чтобы результат преобразования оказывался сопоставим с некоторой обобщенной ситуацией.

Для решения этой задачи применялись методы обобщения текущих ситуаций. Среди методов обобщения особенно «хорошо шли»  [3] методы обобщения по признакам и методы обобщения по структурам ситуаций.  Среди методов обобщения по признакам выделялись  методы разделения в пространстве признаков, в частности, метод гиперплоскостей [12].

Семиотическое управление связано с ситуационным управлением, поскольку использует его принципы, но дополняет их своими. В ситуационном управлении используют причинно следственные правила и принципы ситуационного управления.

Первый принцип ситуационного управления состоит в построении модели информационной ситуации [7], в которой находится объект управления. Модель  информационной ситуации отражает реальную ситуацию.

Второй принцип ситуационного управления состоит в построении модели информационной позиции [7] объекта управления для определенной ранее информационной ситуации. Модель  информационной позиции объекта управления отражает реальную позицию в реальной ситуации.

Третий принцип ситуационного управления состоит в построении управляющего воздействия на объект управления, исходя из цели управления и информационной позиции объекта управления. Это воздействие вырабатывается на основе причинно-следственных правил.

Четвертый принцип ситуационного управления состоит в контроле изменения позиции объекта управления и адекватности причинно-следственных правил.

Пятый принцип ситуационного управления состоит в изменении или дополнении совокупности причинно-следственных правил.

Все эти принципы использует семиотическое управлении и технологическое семиотическое управление. Однако дополнительно семиотическое управление  применяют специальный  язык описания управления и единую языковую среду для описания процессов и ситуаций. Однако эта единая языковая среда в семиотическом управлении и технологическом семиотическом управлении задается по разному.

Следует подчеркнуть общность ситуационного и семиотического управления. Как и в ситуационном управлении, применение семиотического управления основано на использования множества правил, описывающих законы поведения объекта управления и множества правил, ставящих в соответствие позиции и ситуации объекта правило принятия решения.

Как и в ситуационном управлении, в семиотическом управлении под  задачей управления понимают  задачу выбора правил из известной совокупности  для применения в конкретной ситуации и позиции.

Как и в ситуационном управлении, в семиотическом управлении допустима модификация семиотической системы управления, которая состоит в изменении множества правил на основе анализа результата управления.

 

Информационное семиотическое управление как интеграция информационного подхода и семиотического управления

Информационное семиотическое управление использует принципы ситуационного управления, семиотического управления и информационный подход [13]. Информационное семиотическое управление использует методы информационного управления  [14, 15] в сочетании с методами семиотического управления. Информационное семиотическое управление использует принцип семиотического  управления язык и языковую среду.

Язык в технологическом семиотическом управлении выступает как средство описания информационных ситуаций, информационных позиций,  правил их преобразования и причинно следственных правил как основы управления. Первый шаг построения такого языка состоит в нахождении основы языка — групп информационных единиц  [16, 17] для описания объектов, информационных конструкций, ситуаций, правил и моделей принятия решений, когда речь идет об управлении.

Семиотическое управление и информационное семиотическое управление включают семиотическое моделирование. Семиотическое моделирование является формальным (теоретическим) моделированием, которое служит основой для других видов моделирования, хотя и не всегда применяется в них. Семиотическое управление можно сравнить со структурным программированием, которое задает логическую основу для других видов программирования. хотя не доходить до практического написания программ. однако структурное программирование применимо для любых языков программирования, что делает его универсальным средством логического анализа и верификации. Таким же универсальным средством логического анализа и верификации является семиотическое управление. Информационное семиотическое управление служит основой организационного управления. Он использует принципы ситуационного управления, субсидиарного управления [18], информационного управления [14], интеллектуального управления [19].

Наиболее ярко «чистое» семиотическое управление выразилось в области искусственного интеллекта для описания ситуационного  управления [2, 20]. Основой такого управления является специальный язык. Построения такого языка требует нахождения его функциональных  механизмов и  выделение языковых  групп, несущих функциональную или технологическую нагрузку.

Основной единицей языка может быть информационная конструкция вида (xRz) [21]. В средней ее позиции (R) находится некоторое отношение или действие. В крайних позициях — ситуация и решение. Если в левой позиции находится «ситуация», а  в средней позиции находится отношение «получить решение», то в правой позиции стоит «решение для данной ситуации и позиции». Если в левой позиции находится «целевая ситуация», а  в средней позиции находится отношение «получить решение», то в правой позиции стоит «решение для достижения целевой ситуации и позиции».

Одной из основ семантического управления являются аксиомы о конечности числа состояний объекта управления и о конечности шагов управления. Это означает, что с каждым возможным управленческим действием связать информационную ситуацию и информационную позицию  объекта управления.

Технологически информационное  семиотическое управление сводится к  задаче преобразования текущей информационной позиции, чтобы результат преобразования оказывался сопоставим с целевой информационной позицией. Для решения этой задачи применяют  методы многошагового перехода из одного состояния  в другое. Для такого решения возможно применение  метода прямого и обратного решения. Семиотическая среда описания дает возможность построить прямую цепочку достижения цели из исходной позиции в исходной ситуации.

Семиотическая среда описания дает возможность построить обратную цепочку достижения цели из целевой позиции в исходную позицию. При этом возможны решения задач первого рода (алгоритмические) и решения задач второго рода (эвристические, интеллектуальные). Во втором случае возникает проблема разрешения конфликтного множества решений.

Под задачей информационного семиотического управления будем понимать задачу выбора правил принятия решений для заданной информационной ситуации.  Задача управления, как и в организационном управлении, решается с помощью тех или иных стратегий управления.

По мере развития объектов управления, роста уровня их сложности растет количество  слабо формализуемых задач принятия решений. Эксперт-аналитик обращается к информационным системам, имея зачастую лишь нечеткое представление о плане предстоящих действий. Это приводит к необходимости решения задач второго рода.  Полезность семиотического и ситуационного управления в таких ситуациях тем выше, чем больше моделей ситуационного анализа имеется в распоряжении лица принимающего решение.

Теоретическое семиотическое управление опирается и на семантические методы. Семантические методы позволяют давать решение на уровне концептов и концепций, однако этим исключается большое количество ненужных вариантов. Информация, хранимая информационной системе, характеризуется противоречивостью, неточностями, неопределенностями  [22]. Эта особенность не является следствием низкого качества сбора данных, но объективно следует из многообразия информационной ситуации и ее динамики.

Модели таких ситуаций являют собой образно-знаковые  модели действительности, что естественным образом приводит к целесообразности семиотического подхода и рассмотрения таких моделей. Для  решения задач управления следует использовать методы оптимизации, имеющиеся в области математического программирования. Однако, непосредственное применение существующих математических моделей на практике невозможно из-за отсутствия необходимых данных требуемой точности. Получаемые результаты неоднозначны и требуют привлечения экспертов для интерпретации.

Решение прикладных задач в информационно-аналитических системах связано с отбором полезной информации и отбором имеющихся стереотипных решения для разных ситуаций из огромных информационных массивов, накопление которых идет непрерывно. Решаются задачи эвристически либо с применением формальных методик – начальным шагом решения всегда является отбор наиболее полезных фрагментов. Семиотические модели как модели верхнего уровня концептов существенно сокращают объем лишней работы.

 

Знаковые ситуации в семиотическом управлении

При классическом семиотическом рассмотрении моделей говорят о знаковой ситуации. Знаковая ситуация – множество знаков с регулярными отношениями между ними, отражающее регулярные отношения между их концептами и денотатами. Под знаком подразумевается объект или событие, способные что-либо обозначать. Отношение между знаком, его концептом и денотатом выражает семиотический треугольник Фреге (рис.1). Денотат – это объект, обозначаемый данным знаком. Концепт – это свойство денотата, выражаемое знаком. Каждый концепт определяет свой денотат.

Вершина «Д» обозначает предмет, объект, явление действительности — денотат понятия. Вершина  «З»  обозначает знак или имя понятия,

Вершина  «К» обозначает понятие о предмете, объекте, в лингвистике – десигнат, в математике – смысл имени, или концепт денотата. Когда знак реально вступает во взаимодействие со своим денотатом и концептом, возникает знаковая ситуация.

 

Треугольник Фреге

Рис. 1. Треугольник Фреге

 

Знак имеет две знаковые функции: обозначает не только денотат, но и его концепт. Объем знака – это объем поля денотата. Конкретный класс всех допустимых денотатов знака определяется экстенсионалом. Содержание понятия и характер концепта определяются   интенсионалом.

В прикладной семиотике в противовес семиотическому треугольнику (рис.1) вводят квадрат Поспелова (рис.2). Этот квадрат служит для описания знака и включает: синтаксис — способ кодирования знака, представление — денотат знака, семантику — понятие о знаке и прагматику — действие, связанное со знаком.

Для построения сложных систем в прикладной семиотике потребовалось введение понятия метазнака. Метазнак образуют вершины 1, 2 и 3 квадрата, приведенного на рис. 2. Первая вершина задает синтаксис — способ кодирования знака. Вторая вершина задает — семантику или смысловое содержание. Третья вершина соответствует прагматике, что в прикладной семиотике [3] служит обозначением процедур, которые связаны с этим знаком и ему предписываются. Четвертая вершина соответствует множеству знаков или фрагменту некоторой структуры на множестве знаков. Она играет здесь роль денотата метазнака.

 

Квадрат Поспелова как знаковая ситуация

Рис.2 Квадрат Поспелова как знаковая ситуация

 

Знак  обладает собственным именем, выделяющим его среди остальных. Это имя представлено в вершине 1, понятие представлено в вершине 2, а связанные с ним действия — в вершине 3. Стороны квадрата и его диагональ, соответствуют различным процедурам, связывающим компоненты знака.

Квадрат Поспелова вводит метауровень в знаковых представлениях. Введение метауровня позволяет ввести внутреннюю интерпретируемость в знаковые представления. Внутренняя интерпретируемость позволяет проводить динамическое связывание имен с их денотатами и понятиями. По мнению представителей прикладной семиотики метауровень  позволяет обеспечить  знаковые системы свойством рефлексии, реализовать с помощью семиотических представлений процедуры моделирования и главное управления.

 

Дискуссия

Прикладная семиотика содержательно является наукой , применяемой в области искусственного интеллекта, для описания процессов в интеллектуальных системах, включая управление. Важным в этой области является связь между ситуационным и семиотическим управлением. Однако прикладная семиотика это, в первую очередь, управление, и во вторую практическая технология.

Семиотическое управление можно рассматривать как обобщенное управление. Необходимость  обобщения как объективная необходимость возникает при сложных ситуациях, при больших по объему исходных данных, при большом количестве связей и зависимостей. Для принятия решений в таких сложных ситуациях прибегают к обобщению и редукции при сохранении существенных факторов ситуации и позиции объекта управления. Поэтому семиотическое управление является решением управления в таких сложных ситуациях. Применение единой языковой среды описания управленческих действий и ситуации решает задачи интеграции и повышает эффективность и надежность управления.

Описанное семиотическое управление отличается от варианта, даваемого Поспеловым. В прикладной семиотике основой управления является обобщенная ситуация, которая принципиально не адекватна реальной ситуации. В описанном варианте вводится информационная ситуация, которая принципиально  адекватна реальной ситуации.

В прикладной семиотике рассматривается знаковая ситуация как некое обобщение и не рассматривается реальная позиция объекта управления. В описанном варианте вводится дополнительный фактор управления – информационная  позиция объекта управления, которая соответствует описанию реальной позиции в реальной ситуации. Именно информационная позиция является точным фактором управления объектом, в то время как параметры ситуации являются промежуточной средой, на которые воздействовать не обязательно.

В описанном варианте вводится также дополнительный фактор описания семиотической языковой среды, который у Поспелова не рассматривается. Этот фактор информационные единицы разных типов, которые соответствуют разным типам  информационных технологий и служит основой реализации гетереогенной семиотической среды.

Введение Поспеловым знакового четырехугольника в противовес семиотическому треугольнику  [3] ничего для практики управления не дало и не применяется в практическом организационном управлении. В целом предлагаемое в работах [2, 3, 4] решение семиотического управления является формальным и теоретическим. В данной работе дается технологическое решение проблемы семиотического управления. В описанном варианте вводится возможность решения задач второго рода.

 

Заключение

Основой информационного семиотического управления является создание единой семиотической среды описания, которая интегрирует: правила принятия решений, описание управленческой ситуации, описание позиций объекта управления, описание результата управления, описание эффективности управления. Основой информационного семиотического управления является использование моделей информационной ситуации, информационной позиции, информационных единиц, информационных конструкций.

Семиотическая среда описания  требует специального языка описания для информационного семиотического управления. На сегодняшний день таким языком  являются группы информационных единиц, которые делят на: структурные и семантические, графические [23] и управленческие [24]. Создание единого языка семиотического управления в настоящее время представляется проблематичным, а применение информационных единиц является достаточно простым механизмом, который обладает высокой степенью адаптации.

Семиотические модели являются моделями верхнего уровня абстракции по отношению к ситуационным моделям. В свою очередь, ситуационные модели являются моделями верхнего уровня по отношению к технологическим моделям. Анализ на уровне семиотических моделей  существенно сокращает анализ ситуаций и логику управленческих решений. В этом смысле применение семиотического управления и моделирования по отношению организационному управлению сравнимо со структурным программированием в сравнении с обычным программированием. Семиотическое управление является ключевым в реализации систем управления сложными ситуациями. Применение семиотического управления позволит повысить оперативность и качество управления.


Библиографический список

  1. Eco U. A theory of semiotics. – Indiana University Press, 1976.
  2. Поспелов Д.А. Прикладная семиотика и искусственный интеллект // Программные продукты и системы. – 1996. –  №3. –  C.10-13.
  3. Osipov G.S. Semiotic modeling: an overview// Proc. of Workshop on Russian Situation Control and Cybernetic/Semiotic Modeling (Columbus, USA, March 1995)/ Ed.by R.J.Strohn. – P.38-64.
  4. Поспелов Д.А. Семиотические модели в управлении. Кибернетика. Дела практические. — М.: Наука, 1984. – С.70-87.
  5. Тарабанов Н.А. Основные направления исследований в компьютерной семиотике // Гуманитарная информатика: Сб. статей / Под ред. Г.В. Можаевой. – Томск: Изд-во Томского университета, 2011
  6. Пойя Г. Математика и правдоподобные рассуждения. М.: Наука, 1975.
  7. Tsvetkov V. Ya. Information Situation and Information Position as a Management Tool // European researcher. Series A. 2012, Vol.(36), 12-1, p.2166- 2170.
  8. Ефимов Е. И. Решатели интеллектуальных задач. — М.: Наука, 1982.
  9. Цветков В.Я. Решение задач второго рода с использованием информационного подхода // Международный журнал прикладных и фундаментальных исследований. – 2014. — №11. (часть2) – с.191-195.
  10. Поспелов Д. А. Принципы ситуационного управления // Изв. АН СССР. Техническая кибернетика. 1971, № 2.
  11. Поспелов Д. А. Ситуационное управление: теория и практика. М.: Наука, 1986.
  12. Аникина Г.А., Поляков М.Г., Романов Л.Н., Цветков В.Я. О выделении контура изображения с помощью линейных обучаемых моделей. // Известия АН СССР. Техническая кибернетика. -1980. — №6. — c.36-43.
  13. Неймарк Ю. И., Стронгин Р. Г. Информационный подход к задаче поиска экстремума функций. //Изв. АНСССР. Техн. кибернетика. – 1966. – №. 1. – С. 17-26.
  14. ЦветковВ.Я. Информационное управление. – LAP LAMBERT Academic Publishing Gmb H&Co. KG,Saarbrücken, Germany2012 -201с. ISBN: 978-3-659-18089-7.
  15. Елсуков П.Ю. Управление с использованием информационных методов // Государственный советник. – 2015. — №2. – с29-33.
  16. Ozhereleva T. А. Systematics for information units // European Researcher, 2014, Vol.(86), № 11/1, pp. 1894-1900. DOI: 10.13187/er.2014.86. 1900.
  17. Tsvetkov V. Ya. Information Units as the Elements of Complex Models // Nanotechnology Research and Practice. — 2014, Vol.(1), № 1, р57-64.
  18. Цветков В. Я. Субсидиарное управление// Современные технологии управления. —№1 (73). — С.6-12.
  19. Александров А.В. Интеллектуальное управление // Славянский форум, 2016. -1(11). – с.15-22.
  20. Поспелов Д.А. Семиотические модели: успехи и перспективы// Кибернетика. – 1976. – №6. – С.114-123.
  21. Tsvetkov V. Ya. Information Constructions // European Journal of Technology and Design. -2014, Vol (5), № 3. — p.147-152.
  22. Коваленко Н.И. Учёт неопределённости при управлении транспортным комплексом // Государственный советник. – 2014. — №3. – с50-54.
  23. Докукин П. А. Графические информационные единицы// Перспективы науки и образования. — 2015. -№3. — с.32-39.
  24. Романов И.А. Применение информационных единиц в управлении// Перспективы науки и образования- 2014. — №3. – с.20-25.