«Будущее аналитики: от азбучных истин к системе аналитических центров»

Информационно-технические аспекты аналитической обработки информации в системе ситуационных центров

Современное общество развивается очень интенсивно, разнопланово, противоречиво и, увы, непредсказуемо. Природные аномалии (вспомним, последнюю затянувшуюся зиму с рекордными снегопадами и морозами, катастрофические наводнения на востоке страны), социальные взрывы (достаточно упомянуть события последних лет в Северной Африке и на Ближнем Востоке, особенно — в Сирии), перемежающиеся финансово-экономические взлеты и кризисы — все это и многое другое результат либо невостребованности результатов аналитических прогнозов, либо их отсутствия. Почему органы государственной власти, постоянно утверждая о повышении роли науки в развитии общества, тем не менее реально не учитывают или слабо учитывают результаты научных исследований при принятии важнейших стратегических решений, непосредственно затрагивающих национальную безопасность, в области обороны, образования, наконец, науки? И не только, кстати, стратегических решений.

Сегодня полноценная постановка задачи эффективной аналитики в сфере государственного управления и особенно обеспечения национальной безопасности должна учитывать и организационные, и нормативно-правовые, и информационные, и технические, и, наконец, когнитивные аспекты.

Целью настоящей статьи является рассмотрение информационно-аналитических и технических аспектов этой проблемы.

1. Некоторые факторы, определяющие актуальность аналитики

Актуальность развития аналитических систем сегодня обусловлена целым рядом факторов. Выделим такие как:

– переход к новому типу социальной организации общества — открытому информационному обществу;

– многообразие и интенсивность развития общества в различных сферах: экономической, социальной, политической, культурной, технологической;

– фундаментальные научно-технические достижения в области микроэлектроники, оптики и программного обеспечения и, как следствие, в области информационных технологий;

– информационный «взрыв»: лавинообразный рост объемов информации.

Последний фактор, широко известный как BIG DATA («большие данные») приобретает особую значимость.

Объем данных, накопленных человечеством к 2012 г., по некоторым оценкам, составляет несколько зеттабайт (зеттабайт — 1021 байт). Примерами некоторых наиболее емких информационных хранилищ накопленных данных являются:

– Библиотека Конгресса США (её фонды насчитывают свыше 120 млн. единиц хранения, в цифровом виде — до 20 терабайт (терабайт — 1012). Ежегодный прирост фондов 1–3 млн. единиц хранения.

– Российская государственная библиотека (фонды — свыше 43 млн. единиц хранения. Объем электронного каталога — 2,7 млн. записей (порядка 6% всех материалов). Ежегодный прирост — 500 тыс. единиц хранения).

– Большой адронный коллайдер. Ожидаемый объем порождаемой информации — 27 терабайт (терабайт — 1012) ежедневно.

– Поисковые системы (Google, Яндекс, Рамблер и другие). Яндекс.

– Крупнейшие отраслевые массивы информации (метеорологические данные (WDCC, 6 Пб), физика (NERSC, 3,5 Пб), астрономия (VLBI, поступает 16 Гб/с).

– Тысячи фактографических медико-биологических баз данных, содержащих разнообразную информацию о биологических объектах и их взаимодействиях на уровне геномов, клеток и организмов. Объемы этих баз данных чрезвычайно велики.

Вместе с тем, важно отметить, что проблема BIG DATA заключается не только и не столько в огромном и лавиновозрастающем объеме данных, но прежде в учете таких факторов, как большое разнообразие данных, скорость их поступления и изменения, требование очень быстрого ответа. Поэтому Gartner использует более длинное название '«Big Data» and Extreme Information Processing and Management'. Так вот учет всей совокупности этих факторов невозможен без специальных инструментов аналитической обработки данных. Другими словами, эксперт-аналитик должен владеть информационными технологиями, позволяющими достаточно быстро и точно извлекать необходимую для анализа информацию из больших массивов структурированных, слабо структурированных и даже неструктурированных данных. И надо сказать, что развитые страны мира (США, Великобритания, Германия, Китай, Индия и др.) и ведущие мировые IT-компании (Microsoft, IBM, ORACLE, Hewlett-Packard и др.) достаточно акцентированно и целенаправленно среагировали на этот информационный вызов: в 2012–2013 г.г. практически все ведущие университеты начали обучение по новым программам, направленным на целевую подготовку специалистов в области аналитической обработки данных.

2. Ситуационные центры как информационно-техническая поддержка аналитической деятельности

Особую значимость в решении проблем сбора и анализа больших объемов разнородной информации приобретают ситуационные (ситуационно-аналитические) центры (СЦ), которые созданы и создаются в интересах государственных органов управления и силовых ведомств, на крупных предприятиях и корпорациях. На базе СЦ создаются специальные центры для анализа информации, прогнозирования событий с использованием методов ситуационного моделирования, внедряются методы ситуационного обучения в образовательных учреждениях.

Во многом с учетом указанных выше факторов Президент РФ в своем Послании Федеральному Собранию обращает внимание на усиление роли интеллектуального потенциала общества в обеспечении его эффективного развития. При этом особую значимость в составе органов государственной власти приобретают информационно-аналитические и экспертно-аналитические и им подобные аналитические подразделения. С целью повышения эффективности работы таких подразделений Указом Президента РФ № 648 от 25 июля 2013 г. предусмотрено создание и развитие системы распределенных ситуационных центров, работающих по единому регламенту взаимодействия. В настоящее время разрабатываются организационные документы, определяющие порядок проведения работ по реализации Указа.

Принято считать, что идеологом создания ситуационных центров является английский кибернетик Энтони Стаффорд Бир, предложивший и в начале семидесятых годов прошлого века концепцию ситуационного центра. Вместе с тем, мало упоминается о том, что ситуационные центры имеют и свою отечественную историю. Приведем несколько фактов.

1. В 1972 году Постановлением ЦК КПСС и Совмина СССР была задана разработка первой отечественной специализированной информационно-вычислительной системы для управления народным хозяйством как в мирное время, так и в кризисных ситуациях (система «Контур»). В 1975 году система была создана, постоянно развивалась, модернизировалась и успешно использовалась для информационной поддержки принятия решений высшими органами власти страны.

2. В 1985 году была создана информационная система лично для Председателя Совета Министров СССР Рыжкова Н.И. на базе ЭВМ типа «Электроника-85». Система позволяла на основе информации, собираемой в системе «Контур», осуществлять многоцелевой анализ социально-экономических процессов, представление результатов анализа в виде таблиц, графиков, формализованных текстовых документов.

3. В 1986 году информационно-аналитический центр "Контур" использовался для анализа последствий атомной аварии на Чернобыльской АЭС, а в 1988 г. — при ликвидации последствий крупного землетрясения в Армении (Спитак).

4. В 1996 году приняты решения по созданию Ситуационного центра Президента России (N 171-рп), который был создан в кратчайшие сроки при головной роли ФАПСИ. Активное участие в этой работе принял ИПИ РАН (его возглавлял академик Мизин И.А.).

И в последующие годы ИПИ РАН активно занимался исследованиями по проблематике информационных систем в интересах органов государственной власти, включая ситуационные центры, а также практическими разработками по их реализации.

3. Основные системные и технологические подходы к созданию ситуационных центров

Основная задача современного СЦ — поддержка процессов принятия решений полномочным должностным лицом или органом на основе создания наглядных представлений (образов) ситуаций, возникающих в подконтрольной сфере, и визуализации результатов их анализа в наиболее удобной для принятия решения форме. Кроме того, СЦ должен обеспечивать представление руководителю не только результатов анализа текущей ситуации, но и тенденций ее развития, позволяющих осуществлять прогнозирование дальнейшего развития ситуации.

В структурно-функциональном плане СЦ представляется как взаимоувязанная совокупность трех компонент: информационно-аналитического, информационно-технологического и технического (рис.1). Первый компонент определяет перечень типовых функциональных задач и постановки их решения в рамках заданной предметной области, второй — технологии их реализации на основе соответствующих программных комплексов, а третий — аппаратно-программные комплексы, непосредственно реализующие задачи СЦ.

При этом концептуальный облик будущего СЦ определяется, безусловно, первым компонентом. Именно этот компонент определяет специфичность СЦ, особенности его функционирования, в то время как второй и третий компоненты могут создаваться преимущественно на типовых решениях. Поэтому от того, насколько обоснованными окажутся перечни и постановки функциональных задач, возлагаемых на СЦ, во многом будет зависеть и эффективность его применения.

С учетом изложенного выше, определим ситуационный центр органа управления как совокупность информационных, программных и аппаратных средств, реализующих информационные технологии по мониторингу обстановки, ее ситуационному анализу для выработки алгоритмов применения управляющих воздействий с целью минимизации ущерба от угроз в зоне ответственности органа управления, доведения их до объектов управления и контроля исполнения, а также обслуживающего персонала.

СЦ включают в себя следующие обязательные компоненты:

– информационное обеспечение (информационную модель контролируемых объектов и внешней среды, модели ситуаций и угроз);

– лингвистическое обеспечение (классификаторы, рубрикаторы, словари, нормативно-справочные документы);

– средства мониторинга контролируемых объектов и внешней среды, средства хранения накопленных данных;

– экспертно-аналитическое обеспечение;

– комплекс технических средств, включая средства отображения информации;

– средства контроля и управления функционированием.

СЦ имеет существенные особенности, отличающие его от других систем поддержки принятия решений:

– СЦ предоставляет руководителю органа управления информацию в режиме реального времени. Это обусловлено необходимостью принятия своевременных решений в сложных ситуациях с высокой динамикой изменения обстановки;

– СЦ предоставляет лицу, принимающему решения, для оценки ситуации обобщенные оперативные данные. Для анализа и принятий решений нужны сведения, как правило, о небольшом количестве характеризующих обстановку интегральных параметров (агрегированных данных), которые формируются на основе обработки, анализа, обобщения и оценки больших объемов первичной информации;

– средства СЦ призваны оказать помощь руководителю органа управления при выборе рационального управленческого решения на основе анализа и оценки нескольких вариантов. Важную роль при этом играет учет и накопление данных о типовых кризисных ситуациях и соответствующих им типовых управленческих решениях;

– средства СЦ позволяют не только проанализировать статическую картину обстановки, но и выявить тенденции ее развития, то есть дают руководству средства прогнозирования с возможностью оценки достоверности прогноза.

Исходя из опыта разработки крупных автоматизированных систем для федеральных органов власти, накопленного в ИПИ РАН, в организационной структуре СЦ можно выделить четыре основных функциональных сегмента (рис. 2):

– сегмент Руководства (лиц, принимающих решения (ЛПР));

– сегмент мониторинга состояния контролируемых объектов и окружающей среды и сбора информации;

– сегмент ситуационного анализа и систематизации информации;

– сегмент администрирования и эксплуатации.

Каждый сегмент обладает следующими составляющими:

– технической — совокупность комплексов средств автоматизации СЦ;

– информационно-технологической – совокупность информационно-лингвистического обеспечения и технологий сбора, хранения и избирательного распределения информации;

– информационно-аналитической — средства ситуационного анализа и поддержки процессов принятия решений.

Рассмотрим базовые требования к функциональным возможностям указанных составных частей СЦ.

Информационно-технологические средства сегмента Руководства должны обеспечивать реализацию следующих требований:

– гибкий, избирательный доступ ЛПР как ко всему накопленному массиву данных о складывающейся и ретроспективной обстановке, так и к агрегированным показателям (оценка складывающейся обстановки) на основе технологий информационных порталов;

– возможность постановки проблем стратегического, тактического и оперативного характера для экспертно-аналитического состава СЦ;

– возможность просмотра результатов анализа обстановки, вариантов решений по складывающимся ситуациям, выбора оптимального решения с возможностью внесения в них корректировки;

– возможность просмотра результатов прогнозирования развития обстановки по принятым решениям;

– оценка и утверждение результатов перспективного планирования;

– постановка на контроль принятых решений и избранных элементов обстановки, контроль исполнения.

Сегмент мониторинга состояния контролируемых объектов (обстановки) должен обеспечивать реализацию следующих требований:

– сбор данных о состоянии обстановки от собственных источников информации (субъективных и объективных средств наблюдения и контроля);

– сбор данных о состоянии обстановки от внешних по отношению к системе источников информации (ведомственных, межведомственных, международных и других доступных);

– формирование хранилищ ситуационных данных;

– формирование служебной документации и отчетности по результатам мониторинга;

– структуризацию и формализацию разнородных данных о значимых событиях в соответствии с выбранной информационной моделью предметной области, извлечение фактов;

– идентификацию и последующий мониторинг значимых или контролируемых событий и ситуаций, первичную оценку их текущего состояния и обеспечение выдачи соответствующих сигналов и оповещений.

Сегмент ситуационного анализа и систематизации информации, должен обеспечивать реализацию следующих требований:

– выявление значимых ситуаций, их ранжирование по степени важности, видам и типам, формирование текущего перечня аналитических задач по складывающейся обстановке и по поручениям руководства;

– выработка вариантов решений по применению управляющих воздействий для достижения целевых ситуаций, формирование способов наглядного представления вариантов решения для ЛПР (оперативное планирование);

– прогнозирование развития обстановки на основе сформированных ситуационных моделей и моделей угроз, в том числе, и с учетом применения выработанных вариантов решений;

– решение задач перспективного планирования;

Рассмотрим подробнее вопросы формирования требований к информационно-аналитической составляющей СЦ.

  1. Общие методические подходы к определению информационно-аналитической составляющей

Информационно-аналитическая составляющая СЦ ориентирована на предметную область приложения и должна обеспечивать новое качество обработки поступающей информации в отличие от сложившихся традиционных подходов к анализу данных в органе управления. Успешное решение этой задачи, даже постепенное и поэтапное, позволяет говорить об успешности разработки в целом и правильности принципов, заложенных в техническую и информационно-технологическую составляющие системы.

Формирование требований для информационно-аналитической составляющей осуществляется на основе изучения нормативно-правовой базы деятельности органа управления и формирования на ее основе перечня основных бизнес-процессов, прежде всего связанных с процессом принятия решений по оперативному и перспективному управлению ресурсами (силами и средствами). Но и этого недостаточно. Формирование таких требований должно учитывать не просто особенности функционирования руководителя (ЛПР) как должностного лица, но и специфические особенности конкретного руководителя, в интересах которого создается СЦ. Речь идет о том, что каждый руководитель накладывает свои индивидуальные особенности на процесс подготовки принятия решения. Другими словами, в идеальном варианте основные требования к функциональности СЦ должны исходить от руководителя, который затем будет активно лично и через свой аппарат сопровождать процесс создания СЦ, как говориться, «под себя».

Эти обстоятельства обусловливают сложность и специфичность процесса формирования требований к функциональным задачам СЦ.

Вместе с тем, следует отметить следующие методические подходы к формированию информационно-аналитической составляющей СЦ органа управления.

Функциональные задачи органов управления и его отдельных должностных лиц не тождественны функциональным задачам СЦ, отдельных его подсистем и рабочих мест. СЦ не подменяет сложившуюся в рамках корпорации или ведомства систему управления. Это утверждение, очевидное для разработчика, зачастую не всегда однозначно понимается потенциальным пользователем СЦ, обладающим иллюзорным желанием получить в виде СЦ некую универсальную «большую кнопку», нажатие на которую решает все проблемы. Однако СЦ как автоматизированная система, может ровно столько, сколько в нее заложено в соответствии с заданными требованиями.

Таким образом, решающую роль играет четкое определение состава автоматизируемых бизнес-процессов (функций), обеспечивающих достаточную алгоритмическую поддержку и информационно-технологическое обеспечение функциональных задач должностных лиц.

Описания постановок задач, обеспечивающих качественное решение выделенных автоматизируемых функций, могут быть сформированы только во взаимодействии с заказчиком. Однако практика показывает, что заказчик часто имеет весьма расплывчатое представление о том, как надо анализировать ситуационные данные, какие результаты получать и как их интерпретировать. Разработчик может предложить свое понимание вопроса, которое формируется из общих соображений, известных подходов к анализу данных, знания технических возможностей информационных технологий, накопленного опыта при создании аналогичных систем. Но этого недостаточно, т.к. разработчик объективно не может знать всех тонкостей и особенностей процессов управления в сложноорганизованных государственных структурах, которые к тому же, как известно, достаточно длительное время (15–20 лет) находятся в процессе постоянного реформирования.

В качестве разумного компромисса — поэтапная разработка информационно-аналитических подсистем, начиная с простых аналитических приложений; пользователь начинает овладевать методами, предлагаемыми разработчиком, а разработчик все больше проникается потребностями пользователя и в результате происходит обоюдное движение ко все более сложным постановкам и их технической реализации.

Создание информационно-аналитической составляющей СЦ должно осуществляться с учетом требований эффективной реализации заданных задач в полном цикле управления, включающем этапы: наблюдение – ориентирование – решение – действие (НОРД).

Приведенные методические подходы позволят создать условия для реальной востребованности результатов аналитики конкретным органом управления, более того, — конкретным должностным лицом, принимающим решение.

Информационно-аналитическая подсистема, как это показано выше, пронизывает все сегменты СЦ и все этапы обработки информации: от ее первичной формализации на этапе сбора данных до процесса принятия управленческих решений.

Первый этап — «анализ данных»: структуризация входных потоков информации и формализация данных в соответствии с принятой информационной моделью предметной области, и, в конечном итоге, формирование единого информационного ресурса в виде совокупности баз данных. Сейчас существуют развитые методы анализа слабоструктурированной информации (а именно с такими данными, в основном, приходится сталкиваться при разработке сложных систем) с целью выделения необходимых информационных объектов и выявления связей между ними.

Второй этап — «анализ информации»: непосредственно ситуационный анализ, выявление и оценка возникающих угроз (угрожающих ситуаций), а также поддержка процессов принятия решений по их нормализации. В каждой системе управления существует совокупность целей существования системы, которые можно выразить различными понятиями: производство чего-либо, получение прибыли и т. п. или борьба с чем-либо, отражение угроз, защита интересов и т. д. Совокупность целей закладывается в перечнях взаимоувязанных функциональных задач СЦ.

Как правило, выделяют три вида анализа информации в системе СЦ (рис.3):

1.Анализ ситуационных данных в режиме реального времени:

–выявление и оценка угрозы и выбор пути ее нормализации;

– выработка первичных реакций системы на складывающиеся ситуации;

– отображение результатов информационного мониторинга и анализа (в т. ч. на геоинформационной основе);

–оценка принимаемых решений.

2.Анализ данных в краткосрочном периоде времени:

– краткосрочный ретроспективный анализ всего спектра угроз и выявление краткосрочных тенденций и аномалий;

–формирование краткосрочных прогнозов по развитию угроз;

–поддержка процесса принятия решений по нормализации угроз;

– выработка вариантов решений по складывающимся ситуациям (краткосрочное планирование);

– отображение результатов анализа для экспертов-аналитиков и для ЛПР.

3.Анализ данных в долгосрочном периоде времени

– долгосрочный ретроспективный анализ всего спектра угроз и выявление долгосрочных тенденций и аномалий;

–формирование долгосрочных прогнозов по развитию угроз;

– выработка вариантов решений по планированию на период времени;

– поддержка процесса принятия решений по перспективному развитию информационно-аналитической системы;

–подготовка аналитических документов;

– предоставление информации для формирования направлений научных и поисковых работ;

–отображение результатов анализа для экспертов-аналитиков и ЛПР.

Для реализации данных видов ситуационного анализа можно определить основные группы информационно-аналитических задач СЦ:

1. Визуализация обстановки, результатов анализа, информационного контента для руководства, как в режиме реального времени, так и по заранее подготовленным сценариям, в т. ч. на геоинформационной основе.

Расчет и индикация отклонений в худшую или лучшую сторону в оперативной обстановке для целей информирования руководства о текущей оперативной обстановке, включая:

− расчет средних показателей статистики значимых событий за прошедший период в заданной зоне ответственности за заданное время;

− расчет отклонения текущих показателей статистики значимых событий от средних и индикация отклонений;

− расчет интегральных показателей обстановки и результатов деятельности в заданной зоне ответственности на текущее время и их отображение в графическом виде.

Анализ потоков событий, прогнозирование и выявление тенденций и аномалий по результатам деятельности органов и складывающейся обстановки на основе расчета интегральных показателей, включая:

− формирование статистических моделей потоков событий различных видов на основе обучающих выборок событий в заданной зоне ответственности за заданное время;

− расчет и анализ аномалий в текущем потоке событий с использованием построенных моделей;

− расчет прогнозных значений интегральных показателей обстановки результатов деятельности на будущий период (краткосрочный, среднесрочный, долгосрочный);

− отображение расчетных значений в табличном, графическом и картографическом виде.

Оценка угроз на основе интегральной оценки ситуаций, включая:

− формирование модели реализации угрозы в виде совокупности ситуаций;

− определение уровня реализации угрозы (штатная, кризисная, чрезвычайная ситуация);

− выдача рекомендаций по нормализации ситуации.

Оценка  негативных  потоков  событий  и  реализации  угроз, включая:

− оценка доверительного интервала числа значимых событий в заданной зоне ответственности за заданное время;

− оценка доверительного интервала других характеристик значимых событий в заданной зоне ответственности за заданное время

Анализ потоков значимых событий, включая:

− выявление закономерностей и артефактов;

− выявление контролируемых событий и сигнализация об их наступлении;

− формирование отчетности.

Функциональность информационно-аналитических подсистем СЦ реализуется совокупностью разных программных комплексов.

Основные выводы

Аналитическая деятельность является составной частью цикла управления: наблюдение – ориентирование – решение – действие (НОРД). Результаты аналитической деятельности должны основываться на анализе информации (актуальной, объективной, полной, непротиворечивой) и учитываться на этапах ориентирования (анализ ситуации и выработка сценария), решения (принятие решения на базе наиболее эффективного варианта) и действия (реализация решения, формирование распоряжений и контроль их исполнения).

Аналитическая деятельность должна осуществляться аналитическими подразделениями, создаваемыми в интересах конкретных органов государственной власти. Востребованность результатов работы аналитических подразделений органами государственной власти должна закрепляться нормативно-правовыми актами.

Повышение эффективности аналитической деятельности должно достигаться комплексным применением информационных технологий, реализуемых в создаваемой по Указу Президента РФ системе распределенных ситуационных центров, работающих по единому регламенту взаимодействия.

Ситуационный центр представляет собой совокупность:

− прикладных информационных технологий и реализующих их комплексов специального программного обеспечения;

− комплексов аппаратно-программных средств, размещенных на специально подготовленных объектах автоматизации с учетом требований по защите информации;

− персонала, подготовленного для эффективного применения прикладных информационных технологий ситуационного центра и для обеспечения его технической эксплуатации.

Организационно в составе СЦ целесообразно выделять четыре сегмента:

− Руководства (лиц, принимающих решение),

− мониторинга состояния контролируемых объектов и окружающей среды и сбора информации,

− ситуационного анализа и систематизации информации, − администрирования и эксплуатации.

Каждый сегмент включает в себя три составляющих: информационно-аналитическую, информационно-технологическую и техническую.

Важнейшим фактором повышения аналитической деятельности является подготовка высококвалифицированных экспертов-аналитиков, способных успешно совмещать, с одной стороны, накопленный опыт и интуитивные методы аналитического мышления и, с другой, — технические возможности современных информационных аналитических технологий.

Автор: Зацаринный А.А., доктор технических наук, профессор

Источник: «Будущее аналитики: от азбучных истин к системе аналитических центров», Москва, Научный эксперт, 2013, С. 86-102