В настоящее время развитие сети Интернет и появление в связи с этим новых информационных технологий, превратило ее в глобальный и важнейший фактор цивилизованного развития. Фактически на сегодняшний день налицо формирование единого информационного пространства, в рамках которого возникают совершенно новые взгляды на производственную деятельность и отношения, создаются их новые виды. Так, например, уже стали реальностью виртуальные производственные корпорации, различные объединения людей по интересам, в которых физические расстояния перестают быть ограничивающим фактором. В основе этих возможностей лежат такие фундаментальные свойства глобальной сети, как обеспечение быстрых коммуникаций и интеграция людей в корпоративные группы посредством соответствующих информационных систем и технологий.
Одним из примеров, отражающим динамику вхождения в практическое использование глобальной сети, служит информатизация российского образования. Так, Постановлением Правительства РФ от 28 августа 2001 г. № 630 (http://www.ed.gov.ru/ntp/fp/pfzp) утверждена Федеральная Программа развития единой образовательной информационной среды, которая ставит своей целью разработку концепции единого информационного образовательного пространства России [0−3].
Со своей стороны, неоспоримо новые возможности глобальной информационной сети и ее широкое практическое использование требуют разработки и исследования эффективных способов коммуникаций и предоставления адекватных услуг для обеспечения деятельности пользователей. Таким образом, развитие информационных технологий в сторону обеспечения максимально эффективного обслуживания пользователей с точки зрения коммуникаций является одним из важнейших направлений развития информационных технологий настоящего времени.
Рассматривая нынешнее состояние коммуникативных возможностей корпоративных информационных систем, нужно отметить, что в них реализованы разные модели информационной коммуникации: обмен сообщениями, обмен письмами по электронной почте, передача документов, передача мультимедиа-данных и т. д. [4], но до сих пор не разработана единая концепция организации корпоративной коммуникации в целостном информационном пространстве. Отсутствие единого рабочего пространства приводит к снижению эффективности информатизации организации, так как для осуществления коммуникации требуется приобретать и внедрять различные программные продукты, и соответственно этому внедрению строить процесс обучения персонала.
Поэтому решение проблемы повышения коммуникативных возможностей информационной системы видится в разработке универсальных подходов построения единой модели коммуникации. В такой модели должны учитываться эффективность работы системы, сложность ее внедрения, обновления и сопровождения, а так же удобство использования с точки зрения пользователя. Очевидно, что такая модель должна одновременно учитывать архитектурные свойства и особенности системы, а также методы управления ресурсами системы.
Анализ сегодняшнего состояния технических возможностей и тенденций в развитии корпоративных систем приводит к выводу о том, что самой эффективной схемой осуществления коммуникации является сервисная система. Сервисная система состоит из компонент, каждая из которых выполняет некоторую функцию обслуживания, моделирующую реальный процесс деятельности организации. К примерам сервисной системы относится корпоративный портал [5−8].
Сложность проектирования сервисной системы заключается в том, что она состоит из большого числа элементов, связи между которыми носят трудно формализуемый характер. Функционирование системы происходит в условиях нечеткости и неопределенности, которую вносит человеческий фактор.
Обобщая вышеизложенное, можно указать, что эффективная сервисная система должна иметь:
1. Модель динамического поддержания оптимального соответствия сервисов и запрашиваемых пользователями услуг.
2. Модель идентификации пользователей для выбора плана обслуживания.
3. Механизм интеллектуального управления для поддержания баланса обслуживания таким образом, чтобы пользователи могли получать самые полезные и необходимые услуги при сохранении работоспособности системы.
Проведенный информационный поиск и анализ показали, что к настоящему времени полного комплексного решения этих вопросов не существует. На основании вышеизложенного можно сделать вывод о том, что создание эффективного обслуживания в сервисных системах является актуальной проблемой, а практика глобальных сетей актуализирует поиск и разработку новых подходов ее решения.
Классические математические методы [9−12], например методы теории управления, не эффективно решают задачу моделирования сложной системы такого рода, поскольку учет многих факторов, которые зачастую носят случайный характер, приводит к громоздкому математическому описанию, моделирование которого само является сложной научной задачей. Результаты многих исследовательских работ последних лет показывают, что для решения задач со сложными вычислениями в условиях нечеткости и неопределенности очень хорошо подходят интеллектуальные методы обработки информации [1324], в основе которых лежат теория нечеткой логики, теория искусственных нейронных сетей, генетических алгоритмов и пр.
На наш взгляд, основу моделей динамического поддержания оптимального соответствия сервисов и запрашиваемых пользователями услуг и модели идентификации могут быть положены нечеткие классификации и соответствия, в основу механизма интеллектуального управления мягкие вычисления, на разработку которых направлено настоящее диссертационное исследование.
Цель диссертационного исследования — разработка и исследование моделей пользователя сервисной системы в контексте обслуживания для интеллектуального управления информационными услугами.
Объектом исследования являются способы и механизмы идентификации пользователей, определения оптимального соответствия сервисов и запрашиваемых услуг, интеллектуального управления сервисами в информационных сервисных системах.
В диссертации решаются следующие научные задачи:
1. Систематизация моделей классификации пользователей и категоризации услуг;
2. Построение модели пользователя в контексте обслуживания;
3. Разработка механизма интеллектуального управления сервисами.
Научная новизна. В результате проведённых диссертационных исследований были разработаны:
1. Нечеткие модели классификации пользователей и категоризации услуг сервисной системы;
2. Новый подход к построению модели пользователя с учетом его образов в разных классификациях, названный «грануляция-композиция»;
3. Механизм управления, направленный на поддержание равновесного соответствия сервисов и запрашиваемых пользователями услуг в режиме максимальной загрузки сервисов.
Основные положения, выносимые на защиту:
1. Модель идентификации пользователей для выбора плана обслуживания;
2. Модель динамического поддержания оптимального соответствия сервисов и запрашиваемых пользователями услуг;
3. Алгоритмы интеллектуального управления для поддержания равновесного соответствия сервисов и запрашиваемых пользователями услуг в режиме максимальной загрузки сервисов.
Практическая ценность работы. Разработанные в диссертационной работе классификации пользователей и категоризации услуг, модели классификации, алгоритмы интеллектуального управления сервисами использованы в рамках работ по госбюджетной НИР № 12 456 «Исследование и разработка гибридных логико-математических и нечетко-лингвистических моделей задач искусственного интеллекта, информационного поиска и распознавания образов» и учебном процессе по магистерской программе 552 805 «Интеллектуальные системы» факультета автоматики и вычислительной техники ТРТУ (Таганрогского государственного радиотехнического университета).
Апробация работы. Основные результаты работы докладывались на:
• VII Всероссийской научной конференции с международным участием «Новые информационные технологии. Разработка и аспекты применения», (Таганрог, ТРТУ, 2004 г.);
• III Всероссийской научной конференции молодых ученых, аспирантов и студентов «Информационные технологии, системный анализ и управление», (ТРТУ, 2005 г.);
• Международной конференции по системам искусственного интеллекта при поддержке IEEE AIS'06, (Дивноморское, 2006 г.);
• VIII Всероссийской научной конференции студентов и аспирантов «Техническая кибернетика, радиоэлектроника и системы управления», (ТРТУ, 2006 г.).
Публикации. По теме диссертации опубликовано 10 печатных работ, в которых отражены основные результаты диссертации.
Структура и объём работы. Диссертация состоит из введения, пяти глав, заключения, списка литературы и четырех приложений. Основная часть работы изложена на 130 страницах машинописного текста, 32 рисунках, 5 таблицах.
5.5. ВЫВОДЫ.
1. Анализ состояния информатизации показывает, что, не смотря на присутствие в организации самых современных аппаратных средств и программных продуктов, коэффициент использования этой материальной базы может быть крайне низким. Причина этого кроется в неразвитой информационной структуре организации и низкой коммуникативности. А причины низкой коммуникативности могут находиться в сложном взаимодействии модулей системы, неэффективном взаимодействии системы с пользователями, неправильном распределение функций системы по пользователям и пр. Таким образом, анализ качества информатизации в организациях должен исходить в большей степени из исследования влияния информатизации на конечные результаты деятельности организации и в меньшей степени оценивать аппаратные элементы.
2. Если требования к коммуникации высоки, то следует предпочесть информатизацию на основе концепции сервисной системы. При этом показатели интеграции, накопления и предоставления повышаются за счет упрощения процесса взаимодействия системы с пользователями и расширения круга пользователей, что обеспечивается доступностью в едином рабочем пространстве, независимости от мест получения доступа, поддержки стандартов. Кроме того, в сервисной системе можно сформулировать требования к постоянному обновлению и динамической поддержке изменений и новаций корпоративной системы.
3. Для исследования организации с целью информатизации предложен механизм распределения пространства коммуникации между подразделениями и пользователями, а для построения функции интереса пользователей к услугам предложена иерархическая схема организации экспертизы. Схема экспертизы обладает повышенной степенью объективизации оценок.
4. Приведенные экспериментальные результаты моделирования интеллектуального управления сервисами на основе разработанных алгоритмов подтверждают теоретические результаты об эффективности регулирования доступности. Результаты моделирования показывают, что интеллектуальное регулирование доступности сервиса при изменении характеристик потока запросов стремится все время перенастроить доступность сервиса таким образом, чтобы сервис находился в режиме максимальной загрузки.
ЗАКЛЮЧЕНИЕ
.
Развитие глобальной сети Интернет привело фактически к формированию единого информационного пространства, в основе которого лежат такие фундаментальные свойства глобальной сети, как обеспечение быстрых коммуникаций и интеграция людей в корпоративные группы посредством соответствующих информационных систем и технологий. Новые возможности глобальной информационной сети и ее широкое практическое использование актуализируют разработку и исследование эффективных методов коммуникаций и предоставления адекватных услуг для обеспечения деятельности пользователей.
Анализ сегодняшнего технического состояния и тенденций в развитии корпоративных систем приводит к выводу о том, что самой эффективной схемой осуществления коммуникации является сервисная система. Сервисная система состоит из компонент, каждая из которых выполняет некоторую функцию обслуживания, моделирующую реальный процесс деятельности организации. Однако сложность проектирования сервисной системы обуславливается тем, что она включает большое число элементов, связи между которыми носят нерегулярный и трудно поддающийся формализации характер. Само функционирование системы также протекает в условиях внешней нечеткости и неопределенности, которую вносят пользователи (человеческий фактор).
В диссертационном исследовании показано, что управление обслуживанием в сервисной системе должно иметь:
1. Модель динамического поддержания оптимального соответствия сервисов и запрашиваемых пользователями услуг.
2. Модель идентификации пользователей для выбора плана обслуживания.
3. Механизм интеллектуального управления для поддержания баланса обслуживания таким образом, чтобы пользователи могли получать самые полезные и необходимые услуги при сохранении работоспособности системы.
Анализ известных подходов для решения поставленных задач показал (глава 2), что методы теории управления не подходят для моделирования сервисной системы, поскольку учет многих факторов, которые зачастую носят случайный характер, приводит к громоздкому математическому описанию, моделирование которого само является сложной научной задачей. Аналогично инструментарий систем массового обслуживания и нейросетей также не подходят для моделирования управления обслуживанием в информационных системах. Основная причина состоит в том, что моделирование управления этими инструментариями проводится в условиях стационарности характеристик потоков заявок, в то время как в сервисных системах эти характеристики могут меняться. Из проанализированных подходов только нечеткая логика наиболее полно соответствует требованиям к математическому инструментарию для моделирования системы управления обслуживанием в информационной сервисной системе, поскольку совершенствование модели объекта управления не требует коренной ее перестройки, а происходит путем уточнения функций принадлежности и/или добавления новых правил рассуждения в систему логического вывода. Кроме того, проанализированное понятие обобщенного ограничения может служить основой для представления данных и правил в сервисных системах для обработки данных воспринимаемого характера. Также обобщенное ограничение может составить основу моделирования процесса обслуживания в сервисной системе, позволяя учитывать и отслеживать изменяющееся отношение пользователей к заказываемым сервисам.
В главе 3 диссертации показано, что проблема классификации пользователей и проблема оформления политики их обслуживания должны рассматриваться во взаимном единстве. А в этом контексте система должна располагать достаточно полным портретом пользователя, учитывающим его интересы для осуществления выбора правильного варианта обслуживания. Исходя из этого, предложены модели классификации пользователей в сервисной системе.
Проведенное исследование показало, что субъективная модель достаточно проста в построении, что является ее достоинством, но в то же время, она основана только на информации самоописания пользователя и его понимании своей роли в системе. Шаблонная модель в сравнении с субъективной моделью включает в себя внешнюю экспертные оценки. Однако обе эти модели не имеют возможности адаптироваться к изменениям условия эксплуатации. Динамическая модель классификации пользователей адаптивна к эволюции интересов пользователя и изменению набора услуги в этом отношении является более адаптивной к условиям эксплуатации.
В главе 4 диссертации разработан и исследован механизм регулирования доступности сервисов, который реализует интеллектуальное управление в условиях ограниченности доступа к сервисам системы и широкого круга пользователей. Само регулирование направлено на разрешение следующих противоречивых обстоятельств:
• сервисы должны быть максимально загружены и не должны простаивать, т. е. система должна стремиться к обслуживанию максимально возможного числа пользователей;
• система не должна допускать перегрузку сервиса и связанную с ней потерю «потенциальных» запросов пользователей. (При снятии ограничения на доступность сервиса одновременное число запросов пользователей может превышать возможности сервиса и приводить к его перегрузке).
Для снятия этого противоречия в диссертации предложен такой механизм обслуживания пользователей, в котором сервис должен выделяться только максимально заинтересованным в нем пользователям, а число таких пользователей должно приближаться к предельно возможно загрузке сервиса.
Данный механизм управления приводит систему в такое состояние, когда сервисы работают на предельной нагрузке и адаптируются к запросам пользователей на основе их интереса.
В механизме политика управления сервисами учитывает изменения и эволюцию «Интереса» пользователей к сервису исходя из трех обстоятельств: управления в критических ситуациях, регулирования сервиса между пользователями и перенастройки системы.
Для построения алгоритмов управления сформулированы понятия порога доступности сервиса, зоны его оптимальных значений, перегрузки, функции потерь и предложен общий подход к управлению доступностью сервиса и его перегрузкой на основе регулирования текущего значения порога доступности.
На основе сформулированного принципа регулирования рассмотрены критические ситуации, возникающие при перегрузках, и построено управление ими в следующих случаях перегрузок:
• сервиса, имеющего тип системы с потерями;
• сервиса, имеющего тип системы с ожиданием;
• интегрирующего сервера сервисной системы;
• пользователя.
В диссертации разработана схема экспертной оценки обслуживающей способности сервисов, позволяющая упростить задачи администраторов в перенастройке системы. Данная схема оценки обслуживающей способности позволяет провести учет актуальности сервиса не только в настоящее время, но и на ближайшее время. Она использует оформленные в привычном для человека виде правила оценивания, что делает ее простой и прозрачной оценивания.
В главе 5 диссертационной работы проведено исследование и предложены рекомендации для информатизации организаций на основе сервисной системы. С этой целью исследованы критерии информатизации и показано, что, не смотря на присутствие в организации самых современных аппаратных средств и программных продуктов, коэффициент использования этой материальной базы может быть крайне низким. Причина этого кроется в неразвитой информационной структуре организации и низкой коммуникативности ее подразделений. А причины низкой коммуникативности могут находиться в сложном взаимодействии модулей системы, неэффективном взаимодействии системы с пользователями, неправильном распределении функций системы по пользователям и пр. Таким образом, анализ качества информатизации в организациях должен исходить в большей степени из исследования влияния информатизации на конечные результаты деятельности организации и в меньшей степени оценивать аппаратные элементы.
Если требования к коммуникации при информатизации высоки, то следует предпочесть информатизацию на основе сервисной системы. Здесь предложен критерий качества информатизации, включающий показатели интеграции, накопления и предоставления. При этом доступность в едином рабочем пространстве, независимость от мест получения доступа, поддержка стандартов повышают показатели интеграции, накопления и предоставления повышаются за счет упрощения процесса взаимодействия системы с пользователями и расширения круга пользователей. Кроме того, в сервисной системе можно сформулировать требования к постоянному обновлению и динамической поддержке изменений и новаций корпоративной системы.
Для исследования организации с целью информатизации предложен механизм распределения пространства коммуникаций между подразделениями и группами пользователей на основе нечеткой логики, а для построения функции интереса пользователей к сервисам предложена иерархическая схема организации экспертизы. Схема экспертизы обладает повышенной степенью объективизации экспертных оценок за счет объединения экспертов в группы по иерархии.
Приведенные экспериментальные результаты моделирования интеллектуального управления сервисами на основе разработанных алгоритмов подтверждают теоретические результаты об эффективности интеллектуального регулирования. Результаты моделирования показывают, что регулирование доступности сервисов при изменении характеристик потока запросов стремится все время перенастроить доступность сервиса таким образом, чтобы сервис находился в режиме максимальной загрузки.
Таким образом, в результате проведённых диссертационных исследований были разработаны и исследованы новые:
1) нечеткие модели классификации пользователей сервисной системы и категоризации услуг;
2) подход к построению модели пользователя с учетом его образов в разных классификациях, названный «грануляция-композиция»;
3) механизм управления, направленный на поддержание равновесного соответствия сервисов и запрашиваемых пользователями услуг в режиме максимальной загрузки сервисов, которые составили основу интеллектуального управления информационными услугами в сервисной системе.
Разработанные в диссертационной работе классификации пользователей и категоризации услуг, модели классификации, алгоритмы интеллектуального управления сервисами прошли экспериментальную апробацию и использованы в проекте создания научно-образовательного портала в лаборатории.
