«Информационные Ресурсы России» №3, 2014

В настоящее время Баренцев/Евро-Арктический регион (БЕАР) и Арктическая зона Российской Федерации (АЗ РФ) являются объектами сферы национальных интересов ведущих мировых держав (США, Норвегия, Канада, Дания, Китай и др.), что ослабляет позиции присутствия РФ в Арктике, владеющей значительными ее территориями, и формирует вектор угроз национальным интересам РФ в этом районе: геополитическим, социально-экономическим, оборонным, демографическим и экологическим. Повышение интереса к Российской Арктике обусловливает высокую актуальность темы защиты интересов РФ в Арктической зоне и выводит задачу обеспечения комплексной безопасности развития арктических регионов России на передний план, позиционируя ее как самостоятельную проблему, требующую научной проработки [1]. Эта проблема является стратегической задачей государственной важности.

Решение данной задачи во многом затрудняется необходимостью интеграции, обработки и анализа больших объемов семантически и организационно разнородной информации для информационного обеспечения деятельности различных ведомств (субъектов безопасности), а также координации информационного взаимодействия между ними. В связи с этим, одним из приоритетных направлений государственной политики РФ в Арктике согласно «Стратегии развития Арктической зоны Российской Федерации и обеспечения национальной безопасности на период до 2020 года» является развитие сферы информационных технологий и связи. Реализация арктической стратегии по данному направлению предполагает создание современной информационно-телекоммуникационной инфраструктуры для информационной поддержки управления комплексной безопасностью развития регионов АЗ РФ.

Анализ мер, осуществляемых РФ по развитию сферы компьютерных технологий для задач информационного обеспечения управления безопасностью арктических регионов, свидетельствует о том, что их эффективность существенно снижается отсутствием целостной информационной среды (инфраструктуры) региональной безопасности, позволяющей повысить оперативность, достоверность и качество выдаваемой информации об обстановке в АЗ РФ для принятия оперативных и стратегических управленческих решений. Информационная среда региональной безопасности представляет собой комплекс взаимоувязанных и взаимодействующих проблемно-ориентированных информационных систем, исполнительных ресурсов, средств информационно-аналитической поддержки, а также технологическую и организационную инфраструктуру их создания и использования [2]. Ввиду разнородности и динамичности компонентов этой среды синтез моделей взаимодействия и координации проблемно-ориентированной деятельности субъектов безопасности с учетом допустимых ограничений представляется сложной проблемой, требующей комплексного решения.

Современный этап развития компьютерных наук обозначил новое перспективное направление в области создания адаптивных интеллектуальных систем и технологий поддержки принятия решений, основанных на знаниях, - когнитивные информационные технологии [3]. Когнитивные информационные технологии и средства их реализации обеспечивают возможность формализации, интеграции, согласования, обработки и анализа коллективных экспертных знаний об исследуемых объектах и процессах информатизации для информационной поддержки принятия решений по управлению данными объектами и процессами. Это обусловливает целесообразность применения когнитивных информационных технологий в качестве основы для создания средств информационно-аналитической поддержки и автоматизации процессов управления комплексной безопасностью организационных и технических систем. Одним из наиболее известных представителей данного класса технологий, широко используемых для решения задач в различных предметных областях, но ранее не применявшихся для задач информационной поддержки управления комплексной безопасностью региональных социально-экономических систем (РСЭС), являются технологии мультиагентных систем [4].

Существующие научные и прикладные разработки в области информационной поддержки управления комплексной безопасностью РСЭС ориентированы в основном на решение частных задач информационного обеспечения различных видов безопасности компонентов региональных систем –например, в сферах, связанных с метеорологией, энергетикой, морской деятельностью, образованием или экологией. Эти разработки, как правило, не предусматривают вариантов совместного использования. В связи с этим, они не обеспечивают достижения ощутимого социально-экономического или научно-технического эффекта при решении задач информационной поддержки управления региональной безопасностью на основе их применения изолированно друг от друга. Вместе с тем, практическое отсутствие технологического базиса для интеграции существующих решений в области информационного обеспечения комплексной безопасности РСЭС является существенным барьером на пути создания и совместного использования средств информационно-аналитической поддержки управления региональной безопасностью. Указанные обстоятельства препятствуют формированию интегрированной информационной среды региональной безопасности.

Подходом, призванным повысить качество информационного обеспечения комплексной безопасности региона, является реализация когнитивного управления развитием и функционированием РСЭС посредством создания целостной многофункциональной информационной среды региональной безопасностью. Формирование такой среды обеспечивает условия для повышения эффективности деятельности субъектов, участвующих в решении конкретных задач управления региональной безопасностью, за счет согласованной информационно-аналитической поддержки соответствующих процессов принятия оперативных и стратегических управленческих решений. Процессы обеспечения безопасности компонентов региональных систем разнородны по динамике и составу участников. Субъекты безопасности, вовлеченные в эти процессы, как правило, территориально распределены. Это обусловливает динамичность и разнородность информационной среды региональной безопасности, необходимость в механизмах поддержания ее надежного функционирования в условиях децентрализованного управления. Вместе с тем, необходимость координации информационного взаимодействия субъектов управления на всех этапах жизненного цикла угроз безопасности развития РСЭС в условиях пространственно-временных и ресурсных ограничений предъявляет высокие требования к качеству информационного обеспечения региональной безопасности. Для удовлетворения этих требований информационная среда безопасности региона должна строиться на базе технологий, обеспечивающих ее расширяемость, проактивность, способность к самоорганизации и саморазвитию, совмещению свойств открытости и информационной защищенности, а также достаточный уровень автономности и интероперабельности интегрируемых в ее рамках компонентов региональных информационных систем.

В настоящее время в Баренцевом Евро-Арктическом регионе (БЕАР) наблюдается интенсификация научно-исследовательских и опытно-конструкторских работ по созданию многофункциональных веб-ориентированных виртуальных информационных систем комплексного освещения и мониторинга обстановки в Арктике. В реализации данного класса систем принимают участие как представители зарубежных арктических государств (Норвегии, Дании, Финляндии), так и российские разработчики и ученые в лице институтов РАН, подведомственных учреждений Минобороны РФ, заинтересованных коммерческих структур. Наибольшее внимание среди реализуемых в БЕАР ИТ-проектов, направленных на информационное сопровождение процессов развития и освоения арктических территорий, заслуживают следующие:

§Открытый информационный портал BarentsWatch - http://www.barentswatch.com (разработчик Kongsberg Spacetec. AS, Норвегия);

§Система освещения обстановки в Арктике (разработчик ОАО «Концерн РТИ Системы», Россия);

§Единая государственная система информации об обстановке в Мировом океане (ЕСИМО) - http://www.esimo.ru (разработчик ВНИИГМИ-НЦД Росгидромета, Россия);

§Единая национальная диспетчерская служба Арктики (ЕНДС Арктика) - www.endsnw.ru (разработчик Северный Арктический федеральный университет им. М.В.Ломоносова - САФУ, Россия);

§Мультипредметный Арктический портал RU-Arctic - http://www.ru-arctic.net (разработчик Институт информатики и математического моделирования технологических процессов Кольского научного центра РАН – ИИММ КНЦ РАН, Россия);

§BarentsNet – социальная сеть профессиональных коммуникаций в области развития Севера и Арктики, объединяющая заинтересованные бизнес-сообщества, государственные структуры и экспертов из различных предметных областей и обеспечивающая повышение эффективности их информационного взаимодействия в рамках задач управления процессами освоения арктических территорий (совместный инициативный проект Научно-исследовательского института глобальной безопасности, ИИММ КНЦ РАН и САФУ).

Далее будут рассмотрены состояние и особенности реализации данных ИТ-проектов.

Система BarentsWatch предназначена для обработки, анализа и мониторинга текущей информации и исходных архивных данных по областям: климат/окружающая среда, морские ресурсы, морская деятельность, нефтегазовая отрасль, морское право/регулирование, полученных на  основе мониторинга судоходства, рыбного промысла, уровней загрязнения и метеорологических условий в режиме реального времени в целях повышения эффективности рационального использования и воспроизводства природных ресурсов на акватории Баренцева моря, а также управления экологической и эксплуатационной безопасностью прибрежных районов и морских арктических территорий.

«Система освещения обстановки в Арктике» ориентирована на комплексный проблемный мониторинг и анализ информации о состоянии развития арктических территорий в четырех основных измерениях и представляет собой совокупность средств, поддерживающих непрерывный и согласованный по задачам, целям, месту и времени процесс сбора, обработки, накопления и распределения информации о морской (надводной и подводной), воздушной и радиоэлектронной обстановки в контролируемых районах, а также об обстановке в космическом пространстве.

Единая государственная система информации об обстановке в Мировом океане (ЕСИМО) представляет собой национальную информационную систему, предназначенную для обеспечения морской деятельности в РФ комплексной информацией об обстановке в Мировом океане, предоставляемой ведомственными информационными системами федеральных и региональных органов исполнительной власти и институтов РАН. В разрезе задач мониторинга морской деятельности и обеспечения экологической безопасности в Баренцевом Евро-Арктическом регионе ЕСИМО реализует следующие основные функции:

1)    информационное и технологическое взаимодействие ведомственных информационных систем;

2)    формирование и интеграция проблемно-ориентированных информационных ресурсов;

3)    обеспечение доступа к информации для исследования, освоения и использования акваторий Баренцева и Норвежского морей;

4)    обмен с международными информационными системами.

Единая национальная диспетчерская служба Арктики (ЕНДС Арктики) создана в г. Архангельске на базе Центра космического мониторинга при Северном Арктическом федеральном университете им. М.В. Ломоносова. ЕНДС Арктики ориентирована на непрерывный мониторинг ситуации в Арктике в онлайн-режиме, а также на решение задач, связанных с оперативным получением данных дистанционного зондирования Земли, обеспечивающих мониторинг природных ресурсов, отраслей экономики, экологических проблем и чрезвычайных ситуаций на территории АЗ РФ.

Функциональная организация ЕНДС Арктики основана на использовании специализированных систем мониторинга подвижных и стационарных объектов на базе спутниковых технологий ГЛОНАСС и сервисов веб-ориентированных геоинформационных систем. Инфраструктура ЕНДС Арктики включает телематическую платформу, которая оперирует навигационной информацией поступающей с мобильных навигационных терминалов.

Арктический портал RU-Arctic представляет собой мультипредметный веб-ресурс и предназначен для обеспечения информационных потребностей различных категорий пользователей в области социально-экономической обстановки и возможных вариантов социально-экономического развития арктических территорий РФ. Система RU-Arctic нацелена на оперирование согласованной текущей, ретроспективной и прогнозной информацией о социально-экономической системе территорий (структура экономики, демография, кадровый потенциал и др.) и природной среде (экологическая обстановка, природные ресурсы и т.д.) Российской Арктики.

В технологическую основу портала RU-Arctic заложены существующие и разрабатываемые информационные технологии распределенной обработки и анализа данных, методы интеллектуальной поддержки принятия решений, проблемно-ориентированные модели и инструменты моделирования, образующие вкупе комплекс средств информационно-аналитической поддержки управления глобальной безопасностью развития арктических регионов. Система RU-Arctic расширяет функциональные возможности рассмотренных выше аналогов и учитывает пятое измерение при реализации проблемного мониторинга обстановки в Российской Арктике – социально-экономическую составляющую, стратегически значимую с точки зрения обеспечения рискоустойчивого развития арктических регионов. Система RU-Arctic может существенно дополнить возможности «Системы освещения обстановки в Арктике», что позволит получить качественно новые решения в области создания комплексной системы управления комплексной безопасностью арктических территорий во всех пяти измерениях. Функциональная структура и компоненты системы RU-Arctic представлены на рис. 1.

Рис. 1. Функциональная структура и компоненты системы RU-Arctic.net

Сравнительная характеристика двух наиболее ярких систем-аналогов RU-Arctic и BarentsWatch представлена в таблицах 1 и 2.

 Сравнительная характеристика систем RU-Arctic и BarentsWatch

 Сравнительная характеристика систем RU-Arctic и BarentsWatch (функциональный аспект)

Построение единой электронной социальной сети BarentsNet с целью создания виртуальной интеграционной площадки по сотрудничеству в сфере управления развитием арктических территорий является как одним из главных пунктов новой Киркинесской декларации, так и важным этапом на пути создания единого информационного пространства Арктической зоны РФ при реализации «Стратегии развития Арктической зоны РФ и обеспечения национальной безопасности на период до 2020 года».

Система BarentsNet является надстройкой над существующей системой RU-Arctic и будет на начальном этапе разработки обеспечивать базовый набор функций по предоставлению доступа к различным источникам проблемно-ориентированной информации и веб-сервисам, заложенный в известные системы-аналоги, реализующие функционал социальных сетей в интернете, такие как Facebook, MySpace, Google+ или ВКонтакте. К базовым функциям в данном случае относятся:

·   возможность создания индивидуальных профилей;

·   возможность взаимодействия пользователей посредством внутренней почты, комментариев и т.п., а также обмена инфоресурсами;

·   возможность создания тематических виртуальных сообществ - групп пользователей по интересам (открытого или закрытого типа);

·   разграничение прав пользователей на доступ к информации и оперирование ею;

·   проблемно-ориентированный информационный поиск (люди, группы, идеи, контакты, профили, проекты и т.д.).

Вместе с тем планируется реализация специфических функций. Речь идет об использовании средств аналитической обработки данных на базе компьютерного моделирования, средств интеграции разнородных информационных ресурсов, а также систем распределенного семантического поиска информации. Перспективным аналогом BarentsNet без учета арктической специфики является современная виртуальная сеть профессиональных контактов LinkedIn (http://www.linkedin.com), имеющая сервисно-ориентированную архитектуру и созданная на базе передовых веб-технологий с поддержкой облачных и веб-сервисов.

В основе системы BarentsNet планируется также реализация модели B2G (business-to-government), способствующей развитию частного государственного партнерства на территории АЗ РФ и входящих в ее состав регионов посредством современных инфокоммуникационных технологий, что позволит в перспективе достичь качественно нового уровня развития региональной экономики и инновационного сотрудничества в БЕАР. Девиз проекта по созданию системы BarentsNet - реализация концепции «от контактов к контрактам».

             Мультиагентная информационно-аналитическая среда региональной

             безопасности «Безопасный Виртуальный Регион»

Для информационной поддержки принятия решений и повышения уровня координации субъектов региональной безопасности в ИИММ КНЦ РАН разработан прототип сетецентрической мультиагентной информационно-аналитической среды (МИАС) поддержки управления комплексной безопасностью развития арктических регионов с унифицированной точкой доступа на основе веб-технологий - МИАС «Безопасный Виртуальный Регион» [4].

МИАС представлена следующими практическими разработками (рис. 2):

1)   Сервис-ориентированная распределенная агентная платформа, представляющая собой совокупность функциональных модулей и программных средств, обеспечивающих, наряду с поддержанием среды исполнения и корректного функционирования агентов, синтез имитационных моделей из шаблонов для создания полимодельных комплексов и их последующее использование в процессе реализации аналитических, прогностических и когнитивных (познавательных) функций агентов при решении пользовательских задач. Реализация технологии дистанционного формирования имитационных моделей на базе типовых модельных шаблонов и управления процессом имитационного моделирования обеспечено как на уровне платформы, так и на уровне типового агента системы. Синтез полимодельных комплексов и их использование в рамках системы обеспечивает повышение интеллектуальности программных агентов.

Специализированными компонентами распределенной агентной платформы являются: 1) средства формирования отдельных подмоделей с помощью разных методов моделирования и их интеграции в общий полимодельный комплекс; 2) средства, обеспечивающие согласование и выбор общесистемного шага моделирования для различных подмоделей; 3) процедуры формирования и исполнения подмоделей внутри имитационного аппарата когнитивных агентов; 4) средства автоматизированной обработки результатов моделирования; 5) средства интеграции (консолидации) результатов моделирования в разрезе конкретной решаемой задачи. Архитектура агентной платформы также включает функциональные модули, реализующие внутреннюю логику функционирования агентов, протоколы межагентных коммуникаций, а также процедуры формирования коалиций агентов и модели управления их совместной деятельностью, алгоритмы миграции агентов, средства интеграции веб-сервисов и сервисов агентов.

2)   Сетецентрическая мультиагентная система информационно-аналитической поддержки управления региональной безопасностью, представляющая собой множество взаимосвязанных программных компонентов, реализующих функции разнотипных агентов субъектов безопасности в виртуальной среде, общесистемных сервисов (сервис онтологий, сервис центров сертификации агентов и др.), а также специализированных системных служб, обеспечивающих интеграцию в систему разнородных информационных ресурсов. Базовые шаблоны программных агентов системы разработаны с помощью языка Java на базе платформы JADE, поддерживающей стандартную спецификацию Фонда интеллектуальных физических агентов FIPA-OS для реализации когнитивных агентов. В качестве вспомогательного программного обеспечения для разработки спецификаций когнитивных агентов и их настройки на предметную область использованы инструментальные средства AgentBuilder и Cougaar (Cognitive Agent Architecture).

3)   Мультипредметный веб-портал RU-Arctic (www.ru-arctic.net), обеспечивающий унифицированную точку доступа к ресурсам и сервисам МИАС, а также виртуальное сотрудничество субъектов безопасности в единой информационной среде. Мультипредметная сущность портала позволяет адаптировать систему под различные категории пользователей в не зависимости от профиля их деятельности и основывается на технологиях Semantic Web. Для этого в качестве моделей представления знаний в рамках системы используются онтологии различных предметных областей и ассоциированных с ними разнородных информационных ресурсов, а также средства их интеграции.

4)   Комплекс проблемно-ориентированных имитационных моделей, синтезированных на базе созданной библиотеки типовых модельных шаблонов и используемых агентами системы в качестве аналитических средств в составе своего имитационного аппарата для реализации прогностических функций и пополнения знаний о среде функционирования на всех уровнях принятия решений, связанных с выбором стратегии поведения, либо конкретных действий. Для разработки базовых моделей и типовых имитационных шаблонов использовались инструментальные среды моделирования PowerSim и Anylogic.

5)   Онтология региональной безопасности, построенная на основе разработанной интегрированной концептуальной модели МИАС и используемая в качестве базы знаний агентов системы. Онтология задает интеллектуальность когнитивного агента. Чем точнее составлена онтология, чем более корректно обозначены связи, тем полнее агент представляет предметную область, для которой он существует. Созданная онтология реализована в терминах языка онтологического моделирования OWL (Web Ontology Language). Так как разработка агентов системы выполнялась на базе платформы JADE, то для обеспечения возможности агентов работы с предметными и прикладными онтологиями использовалась специальная библиотека AgentOWL. Она обеспечивает создание и использование RDF/OWL онтологий в качестве моделей знаний агентов.

6)   Прототип виртуального когнитивного центра управления региональной безопасностью в кризисных ситуациях, представляющий собой тренажерно-моделирующий комплекс и реализованный в виде специализированного облачного сервиса на базе IaaS-архитектуры. Комплекс обеспечивает экспертно-имитационное моделирование развития разнородных кризисных ситуаций, информационную поддержку принятия управленческих решений и координацию деятельности субъектов управления на всех этапах жизненного цикла угроз региональной безопасности.

7)   Виртуальная интеграционная площадка BarentsNet (www.barents-online.net), представляющая собой социальную сеть профессиональных коммуникаций для экспертов в области управления развитием арктических регионов. Веб-сервис интегрирован в инфраструктуру виртуального когнитивного центра управления региональной безопасностью.

В совокупности данные практические разработки обеспечивают построение расширяемой многофункциональной виртуальной среды, образующей целостную информационную инфраструктуру безопасности региона на базе интеграции существующих и вновь создаваемых информационных ресурсов, а также средств автоматизированной обработки содержащихся в них данных.

Рис. 2. Архитектура и функциональные компоненты МИАС

Основное назначение МИАС – удовлетворение информационных потребностей и обеспечение согласованного информационного взаимодействия субъектов и организационных структур управления безопасностью посредством оперативного и своевременного предоставления необходимых информационных ресурсов (данных) и сервисов для решения задач управления на всех этапах жизненного цикла угроз региональной безопасности. Средством коммуникации субъектов безопасности с МИАС и друг с другом являются их онлайновые автоматизированные рабочие места и их виртуальные представители в МИАС - когнитивные программные агенты соответственно.

В ходе исследований проанализированы существующие отечественные и зарубежные разработки в области информационной поддержки управления различными аспектами комплексной безопасности развития БЕАР и АЗ РФ. Рассмотрены состояние, особенности технологической реализации и перспективы трансграничных ИТ-проектов в области информационного обеспечения комплексной безопасности развития арктических регионов. Представлены результаты исследований в области создания и использования средств информационно-аналитической поддержки управления комплексной безопасностью арктических регионов, реализованных в виде мультипредметных веб-ориентированных информационных систем и виртуальных проактивных систем, основанных на знаниях.

Проблемными полями, оказывающими «тормозящий» эффект на пути внедрения рассмотренных разработок в практическую деятельность субъектов безопасности, являются:

1)                 Несовершенство нормативно-правовой базы и, как следствие, сложность позиционирования виртуальных центров управления безопасностью в кризисных ситуациях в структуре государственного управления как на региональном, так и на федеральном уровнях.

2)                 Координация взаимодействия и согласование целей/сферы интересов разнородных субъектов безопасности, имеющих различную ведомственную подчиненность.

3)                 Организационная и административная разнородность субъектов безопасности.

4)                 Интеграция разнородных информационных ресурсов (технологическая, семантическая, организационная разнородность данных).

5)                 Отсутствие единого регламента информационного взаимодействия и обмена данными между ведомственными информационными системами различного назначения.

1.                  Маслобоев А.В., Путилов В.А. Обеспечение глобальной безопасности регионального развития (постановка задачи) // Труды Института системного анализа РАН: Прикладные проблемы управления макросистемами. - М.: Красанд, 2010. - Т. 59. - С. 29-44.

2.                  Олейник А.Г., Федоров А.М. Проблемы и задачи формирования единого информационного пространства Арктической зоны РФ // Труды Кольского научного центра РАН. Информационные технологии. - Апатиты, 2011. -   Вып. 2. - С. 19–28.

3.                  Шишаев М.Г., Ломов П.А., Диковицкий В.В. Использование концепции «User as an expert» в разработке мультипредметных веб-ресурсов, основанных на онтологиях // Труды Института системного анализа РАН. - 2012. - Т. 62. - Вып. 3. - С. 40-47.

4.             Маслобоев А.В. Мультиагентная информационно-аналитическая среда поддержки управления региональной безопасностью "Безопасный Виртуальный Регион" // Научно-технический вестник информационных технологий, механики и оптики. - 2013. - №4(86). - С. 128-138.