Category: архитектура

Category was added automatically. Read all entries about "архитектура".

living industry

Обзор интересных постов в блоге Defense Network 2010-2013

Из книги "Индустрия человека". От автора - авторское слово из книги.
Создавая немыслимое: российская DARPA - о том, что создавая действительно нужные вещи необходимо из разу в раз не унывать, а верить в светлое будущее.
Воля и мужество в технологических прорывах будущего - это очень важно, и от этого зависит всё.
Неудержимый рост: система оборонных исследований США - статья, с которой начался проект Defense Network.
Регенеративная медицина: перспективы развития в России - в ближайшее время человечество получит возможность восстанавливать и полностью воссоздавать целые органы человеческого тела. С помощью технологий регенеративной медицины уже сейчас можно создать такие органы и ткани как мочевой пузырь, кровеносные сосуды, трахею и уретру.
Инфраструктура проекта "Индустрия человека" - это мечта. Но чтобы она стала доступной к пониманию и дальнейшему развитию, она должна быть реализована в виде понятных подавляющему большинству граждан государственных и общественных институтов, форм и реализаций инфраструктуры.
Defense Research: оборонные исследования в XXI веке - эволюция ядра оборонных исследований из XX в XXI век.


Collapse )
living industry

России нужна своя глобальная сеть

Сегодня Web, как коммуникативная среда, подошел к пределам своего развития. Мир захлебывается в потоках информации, несмотря на растущие затраты на обеспечение кибербезопасности растет уязвимость. Компьютерный прогресс оборачивается опережающим ростом глобальных издержек (не только финансовых, но и социально-экономических), снижением управляемости, при этом устойчивое функционирование и развитие мировой социосистемы в условиях глобальной сильносвязности в существующих технологиях глобальных сетей становится невозможным.

Необходимы новые компьютерно-сетевые архитектуры и решения. Начинать нужно с элементной базы (ЭБ) таких архитектур. Почему-то считается, что самое главное в элементной базе - это недостижимые для нас нанометры: 20-10 нм. Но это уже давно не так. Сегодня главный дефицит – новые архитектуры, особенно, компьютерно-сетевые. Прежняя монополия ЭБ на основе микропроцессорных архитектур себя изжила.

Сказанное выше – это следствие неадекватности микропроцессорных архитектур новейшим глобально сильносвязным задачам. Особенно это относится к технологическим задачам на национальном уровне.


Смена компьютерной парадигмы для инфоцентрической модели развития
Парадигма единого алгоритмического пространства сетецентрического управления предполагает переход к новым компьютерно-сетевым архитектурам и решениям. Начинать нужно с создания отечественной элементной базы (ЭБ) на основе опережающих компьютерно-сетевых архитектур, которая сделает возможным формирование в сколь угодно больших сетях единого, бесшовно программируемого и кибербезопасного алгоритмического пространства сетецентрического управления. В этом пространстве открываются возможности построения с минимальными издержками систем сетецентрического управления, необходимых для своевременной переработки информации в целях эффективного функционирования и устойчивого развития всего разнообразия распределённых систем с большим и сверхбольшим количеством сильносвязных компонентов, составляющих основу глобального экономического пространства.

Сказанное выше о кризисах – это прямое следствие неадекватности микропроцессорных архитектур новейшим требованиям глобально сильносвязных задач [3]. Технологии решения таких задачи в индустриальных масштабах имеют особое значение для опережающего перехода нашей страны к новому технологическому укладу, что является необходимым условием для выхода на лидирующие позиции в сферах высоких технологий.

Почему-то считается, что самое главное в элементной базе – это всё ещё недостижимые для нас нанометры: 30-20-10 нм. Но это уже не так. Сегодня в большем дефиците новые архитектуры, особенно, компьютерно-сетевые, способные стать основой продвижения единого алгоритмического пространства и вывести компьютеростроение из глубокого общесистемного кризиса ныне действующей базовой компьютерной парадигмы.

Глубинная причина этого кризиса лежит в исчерпании системообразующего потенциала микропроцессорных архитектур, реализованных на основе классической компьютерной модели Дж. фон Неймана, которая пока ещё остаётся основным логическим стандартом массового производства компьютеров и программ.
Укажем на главные ограничения классической модели, которые лежат в основе глубинного компьютерного кризиса [4]:

  • последовательное исполнение вычислений в режиме "команда за командой";

  • отсутствие регламентации способов реализации компьютерных архитектур и структурных форм представления данных и программ;

  • свойство универсальной программируемости замкнуто во внутренних ресурсах компьютеров.

Современная компьютерная среда через глобальные сети связывает миллиарды стационарных и мобильных компьютерных устройств различных классов – от средств мобильной связи и ПК до высокопараллельных суперкомпьютеров с существенно многопроцессорными архитектурами. Все эти устройства строятся с применением элементной базы с микропроцессорными архитектурами, в основе которой остаётся классическая модель фон Неймана. Из-за указанных выше ограничений классической модели, сбалансированное развитие компьютерной среды на основе классической модели становится невозможным.
Так, всё более актуальная проблематика высокопараллельных многопроцессорных вычислений с использованием ЭБ в виде однокристальных компьютеров с большим количеством ядер (десятки, сотни и тысячи) требует совершенно новых принципов индустриальной стандартизации многопроцессорных систем и средств их программирования, выходящих далеко за пределы полномочий классической модели.
Неразрешимые в рамках классической модели проблемы возникают и в сферах создания больших и сверхбольших систем распределённой обработки информации сетях с разнородными ресурсами. С увеличением размеров систем и задач здесь возникают технологически непреодолимые в рамках микропроцессорной ЭБ барьеры комбинаторной сложности системной и функциональной интеграции разнородных сетевых ресурсов.
Принципиально непреодолимые препятствия на путях наращивания размеров и масштабов применения компьютерных сред возникают, также, в связи со снижением их кибербезопасности. Опережающий рост общесистемной сложности из-за разнородности сетевых ресурсов ставит неразрешимые задачи перед существующими методами и средствами защиты вычислительных и информационных ресурсов от быстро нарастающих угроз.
Первопричины перечисленных проблем на путях преодоления глубинного компьютерного кризиса и дальнейшего развития глобальной компьютерной среды кроются в классической компьютерной аксиоматике (модели фон Неймана), закреплённой в многомиллиардных тиражах микропроцессорной ЭБ. Для ответа на новейшие вызовы необходимо обновление компьютерных первооснов [4].
Прежняя монополия ЭБ на основе микропроцессорных архитектур себя изжила. Формирование единого, бесшовно программируемого и кибербезопасного алгоритмического пространства сетецентрического управления в сколь угодно больших сетях с минимальными издержками станет возможным с помощью ЭБ в виде однокристального сетевого компьютера с немикропроцессорной архитектурой [3], который обеспечит инициацию нового компьютерного мэйнстрима.
В этом пространстве открываются возможности создания и массового применения технологий "бесшовного" программирования" распределённых вычислений. Это означает "обнуление" комбинаторной сложности и, соответственно, затрат на системную и функциональную интеграцию вычислительных ресурсов при создании распределённых систем обработки информации в сколь угодно больших сетях.
Другого пути для выхода из общекомпьютерного кризиса и общесистемного кризиса мировой социосистемы, скорее всего, не существует. Надо перестать смотреть на прогресс как на растущие количества интересных, но не связанных между собой задач. В сильносвязном мире не остаётся места для изолированных задач. Их надо с самого начала рассматривать как неотъемлемые части нового единого целого. Это, к сожалению, и есть самое трудное для восприятия (складывавшаяся веками методология "точных" наук учит нас выделять, "препарировать", затем пытаться комплексировать до определённых пределов сложности слабосвязные между собой задачи). Но чем дольше мы будем оставаться в плену прежних методов постановки и решения слабосвязных задач, тем больнее будет бить нас изменяющийся в сторону глобальной сильносвязности Мир.
Новым вызовам глобальной сильносвязности задач и подходам к их решению необходим новый инструмент в виде глобальной компьютерной среды с бесшовным программированием в едином алгоритмическом пространстве. Этот подход к глобализации компьютерных функций имеет свою предысторию и аналогию. Так, в начале 1990-х на основе гипертекстовой модели сначала появилось глобальное WWW-пространство, затем в течение двух десятилетий формировалось понимание новых задач глобальной коммуникации и методов их решения. Теперь на смену гипертекстовому информационному пространству в Сети должно сначала прийти более общее – единое алгоритмическое, что откроет возможности массового перехода к постановке и практическому решению всего многообразия глобально сильносвязных задач.

Новая элементная база
Для формирования в сетевых ресурсах единого, бесшовно программируемого и свободно масштабируемого алгоритмического пространства сетецентрического управления с поддержкой на аппаратном уровне возможна реализация отечественной элементной базы СБИС двойного назначения в виде однокристального сетевого компьютера с принципиально новой – немикропроцессорной – архитектурой с аппаратно встроенным системным интеллектом.
Новая элементная база позволяет предельно быстро сформировать в ресурсах глобальных сетей единое алгоритмическое пространство для бесшовного программирования свободно конфигурируемых и масштабируемых систем сетецентрического управления разнообразного назначения.
Важнейшие системные свойства новой "сетецентрической" элементной базы:

  • общесистемная сложность перестаёт зависеть от размера компьютерных сред;

  • свободно масштабируемая аккумуляция совокупных вычислительных ресурсов сетей на решении задач сетецентрического управления;

  • наличие встроенных на аппаратном уровне средств сетевой коммутации и маршрутизации;

  • отпадает необходимость в операционных системах;

  • совместимость с программными наработками существующих компьютерных платформ;

  • высокая надёжность вычислительных и управляющих процессов в ненадёжных компьютерных средах (с недетерминированным вхождением вычислительных узлов);

  • обеспечение кибербезопасности компьютеров на аппаратном уровне (недоступность алгоритмического пространства для внешнего несанкционированного вмешательства);

  • встроенная интеллектуализация системных и прикладных функций работы со структурно-сложной информацией, в том числе реализация глобально распределённой ОЗУ-резидентной СУБД со встроенными функциями семантических сетей.

Переход на отечественную "сетецентрическую" элементную базу позволит кардинально сократить использование сетевого оборудования и сетевых протоколов сторонних производителей, что устранит каналы несанкционированного проникновения через сети и обеспечит существенное повышение уровней защиты от киберугроз, а также закроет алгоритмическое пространство сетецентрического управления от внешней зависимости.

Имеющиеся заделы
Первым шагом к единому алгоритмическому  пространству должно стать появление нового чипа с немикропроцессорной архитектурой. Он станет основой для формирования пространства с указанными свойствами, чего в принципе не могут обеспечить микропроцессорные архитектуры. Такое решение сможет обеспечить и бесшовное программирование сколь угодно больших сетей, и их кибербезопасность.
Новая элементная база позволит предельно быстро и с минимальными издержками сформировать в ресурсах существующих глобальных сетей единое алгоритмическое пространство для бесшовного программирования свободно конфигурируемых и масштабируемых систем сетецентрического управления разнообразного назначения.
Важнейшие системные свойства единого алгоритмического пространства на основе новой элементной базы:

  • общесистемная сложность компьютерных сред перестаёт зависеть от их размера;

  • свободно масштабируемая аккумуляция совокупных вычислительных ресурсов и бесшовное программирование сколь угодно больших сетей;

  • встроенные на аппаратном уровне функции сетевой коммутации и маршрутизации, а также управления распределёнными вычислительными процессами, делают ненужной разработку дополнительных многослойных системных программных средств для расширения операционных систем и поддержки сетевых протоколов);

  • возможность совместного функционирования с программными наработками существующих компьютерных платформ;

  • обеспечение кибербезопасности компьютеров на аппаратном уровне (недоступность алгоритмического пространства для несанкционированного вмешательства извне);

  • обеспечение высокой надёжности вычислительных и управляющих процессов в ненадёжных компьютерных средах (с недетерминированным вхождением вычислительных узлов);

  • аппаратная реализация функций работы со структурно-сложной информацией делает возможной формирование в едином алгоритмическом пространстве глобально распределённой ОЗУ-резидентной СУБД со встроенными функциями семантических сетей.

Применение новой отечественной элементной базы позволит кардинально сократить использование сетевого оборудования и сетевых протоколов сторонних производителей, что устранит каналы несанкционированного проникновения через сети и обеспечит существенное повышение уровней защиты от киберугроз, а также закроет алгоритмическое пространство сетецентрического управления от внешней вредоносной экспансии.

Предложения по новой ЭБ опираются на отечественный опыт разработки, серийного производства и широкого промышленного применения многопроцессорного компьютера ПС-2000 [5], а также на цикл фундаментальных исследований по формированию и обоснованию новой модели глобально распределённых вычислений в едином алгоритмическом пространстве распределённых вычислений. Теоретические и экспериментальные исследования проводятся [6,7] в ИПУ РАН совместно с фирмой ООО «ИДМ» (г. Зеленоград), которая обеспечивает цикл проектирования СБИС. Результаты исследований прошли апробацию на всероссийских конференциях и изложены в десятках научных публикаций. В части применимости к задачам переоснащения ОПК и ВС ключевые положения поддержаны специалистами в области военных наук и технологий.

Сегодня у России для реализации новой элементной базы имеются необходимые предпосылки:

  1. фундаментальные отечественные наработки в части опережающих компьютерно-сетевых архитектур;

  2. отечественные технологии изготовления СБИС 90 и 65 нм;

  3. коммерчески доступные на мировом рынке полупроводниковые технологии проектирования и изготовления СБИС в глубоком нанометровом диапазоне (45 нм и менее).

Своевременный вывод отечественной элементной базы с качественно новыми системообразующими возможностями на рынки создаст условия для опережающей инициации длинной волны сетецентрического интеллекта и цепной реакции лавинообразного формирования нового технологического уклада [8].
Массовое производство этой элементной базы позволит не только открыть свободный доступ к совокупному вычислительному потенциалу глобальных сетей, но и вовлечь в процессы формирования нового уклада практически всё информационно активное население. Это следует из универсальности новой компьютерной аксиоматики и модели распределённых вычислений, которые положены в основу архитектуры новой элементной базы, а также из универсальной применимости единого алгоритмического пространства сетецентрического управления, которое способно охватывать ресурсы любой совокупности компьютеров, связанных сетями, и может бесшовно программироваться для решения любых задач распределённой обработки данных.
В свободе доступа к вычислительным ресурсам и массовой активности субъектов рынка суть новой – инфоцентрической – модели глобализации экономического пространства воплощающей принципы равнодоступности и свободной конкуренции, которую можно рассматривать как альтернативу модели однополярного мира.

Ссылки на источники
Ю.С. Затуливетер,
к.т.н., ведущий научный сотрудник,
Институт проблем управления РАН.
zvt@ipu.rssi.ru

О системах систем и их моделировании

Оригинал взят у ailev в О системах систем и их моделировании
Несолько тезисов и ссылок для памяти:

1. Понятие "системы систем" (http://ailev.livejournal.com/856576.html), а также system of systems engineering стремительно распространяется по миру. Проблема в том, что вчера руководитель группы инженерии системы систем Michael Henshaw (http://www.lboro.ac.uk/departments/el/research/systems/esos/index.html) подтвердил мне, что никакой теории или формализма или каких-нибудь специальных понятий пока для системы систем не придумано (а лучшее изобретение -- классификация системы систем из пункта 7 по первой ссылке. Ага, начальная стадия любой науки -- попытки классификации замеченных феноменов, до момента нахождения основных объектов данной дисциплины). Но зато "огромный интерес к проблеме со стороны наших клиентов", "огромное финансирование со стороны Европейского Союза", "включение в учебные программы" -- и дальше есть надежда, что когда-нибудь все эти ожидания будут оправданы и та самая системы-системная инженерия (как это будет есть сказать по-русски?!) появится со своими основными понятиями и практиками. А пока -- прихват знаний изо всех других областей и пересказ этих знаний в терминах систем.

2. Попытки построить новое понятие в системах систем идут через federation, capabilities (и далее services -- по сопричастности). Придется более плотно разбираться с ними всеми. Ну, с федерированием мы по факту уже начали (http://ontolog.cim3.net/cgi-bin/wiki.pl?ConferenceCall_2012_03_01 -- и там я написал некоторый ориентированный на онтологов Synthesis http://ontolog.cim3.net/cgi-bin/wiki.pl?OntologySummit2012_SystemsFederationIntegration_Synthesis), а вот с capabilities и services придется еще повозиться.

3. Вот разбирательство Chris Partridge с сервисами: http://www.modelfutures.com/file_download/17/MOD+CIO+-+Service+Analysis+Report+-+v1.3.pdf and http://www.oasis-open.org/committees/download.php/41420/Chris%20Partridge.pdf. Из этих же документов можно заключить, что ни с сервисами, ни с capability еще не всё понятно.

4. С capability возятся в INCOSE UK Chapter. Вот онтология capability тамошнего производства: http://www.incoseonline.org.uk/Groups/Capability/Other_Documents.aspx?CatID=Groups. Понятно, что слово идёт от военных, которым нужно как-то едино мыслить результаты траты единого бюджета (каковые результаты траты абсолютно не хотят слипаться в одну супер-пупер-надсистему, которая умеет вести много-много разнородных операций на суше, на море, в воздухе и далее везде). Но всё то же самое можно мыслить и в плане соорганизации промышленной эко-системы (мобильной телефонии, или даже электроэнергетики), на уровне отраслевых консорциумов по стандартизации.

5. Еще одно место, где что-то происходит -- это инициатива INCOSE MBSE (http://www.omgwiki.org/MBSE), там есть группа System of Systems/Enterprise Modeling (http://www.omgwiki.org/MBSE/doku.php?id=mbse:enterprise, самая свежая презентация -- http://www.omgwiki.org/MBSE/lib/exe/fetch.php?media=mbse:mbse_iw_2012-sos-enterprise_modeling-introduction-williamson.ppt).

6. Понятно, что в MBSE все занимаются моделями (главным образом на SysML), но есть и Ontology Action Team (http://www.omgwiki.org/MBSE/doku.php?id=mbse:ontology) куда меня в этом месяце записали, хотя еще и не отразили на этой странице. С другой стороны, там уже помянут ISO 15926 и даже есть какое-то свеженькое отражение обсуждений текущего Ontology Summit 2012 (www.omgwiki.org/MBSE/lib/exe/fetch.php?media=mbse:current_state_of_ontology_in_engineering_systems_29-mar-12.pdf). Вопрос, насколько мы сможем дать что-то из "систем систем" и "архитектуры/моделирования предприятий" в эту группу онтологий. Ибо мало что-то понимать в онтологии, нужно еще и прикладывать эти знания к чему-то -- то есть заниматься онтологизированием/моделированием/программированием (ну, и методологизированием до кучи).

7. Запомним: "системы систем", "распределенный", "эко-система", "федерирование" -- это про одно и то же.

8. Вот краткий списочек задач, которые неплохо бы продумать в ближайшее время:
-- насколько можно пробовать обобщить подход Архимейта к архитектуре (матрица деятельности/информологии/даталогии предприятия на выполнителей-работы-объекты) -- с учётом того, что дополнения ArchiMate 2.0 пока там пришиты сбоку и требуется какая-то унификация.
-- adaptive case management (http://ailev.livejournal.com/946134.html, и требования к IT-системам его поддержки http://mtubook.wordpress.com/2012/02/20/requirements-for-an-acm-system/) как общая парадигма разговора об управлении процессами/проектами/программами/поручениями, issue tracking и case management. Разбиения кейса (Case Breakdown Structure -- как это могло бы быть?). Жизненный цикл кейса. Специализации кейса (т.е. классификация).
-- шаблоны adaptive case management, методологии разработки/описания жизненного цикла/situational method engineering (http://ailev.livejournal.com/905099.html), дисциплины и практики -- унификация говорения об этом. Опять же: method breakdown structure -- как это могло бы быть? Какой жизненный цикл воплощения метода (от каталога метода к реализации в endeavour?), аспект-ориентированные описания (множественные классификации?) и weaving методов -- в софте и далее в жизни.
-- связь целеполагания, стратегирования, обоснований (http://ailev.livejournal.com/811715.html): как для уровня предприятия (архитектуры), так и для уровня целевой системы (того, что делает предприятие). Т.е. связь ArhciMate 2.0 motivation extension (http://pubs.opengroup.org/architecture/archimate2-doc/m/chap10.html), карт действий и результатов (http://praxos.ru/index.php/%D0%9A%D0%B0%D1%80%D1%82%D0%B0_%D0%B4%D0%B5%D0%B9%D1%81%D1%82%D0%B2%D0%B8%D0%B9_%D0%B8_%D1%80%D0%B5%D0%B7%D1%83%D0%BB%D1%8C%D1%82%D0%B0%D1%82%D0%BE%D0%B2) времени определения системы и assurance case (http://ailev.livejournal.com/578461.html, оно же quality cases, например подход QASAR, включающий requirement и architectural case -- http://www.sei.cmu.edu/reports/06hb001.pdf) времени воплощения системы.
-- распределенный adaptive case management (или федерация issue trackers/PLM систем крупного инженерного проекта)
-- что такое управление конфигурацией для кейса (привязка действий к объектам работы), в том числе в распределенных кейсах
-- capabilities как возможность выполнения кейсов
-- распределенное управление конфигурацией (перенос опыта софтовых систем управления конфигурацией http://en.wikipedia.org/wiki/Distributed_revision_control на PLM системы -- в части как целевой системы, так и обеспечивающей системы/предприятия). Сообразить, что такое управление конфигурацией системы систем (обеспечивающая система). Сообразить, что такое для кейса (что там branching/converging в кейсах).
-- эко-система как система систем. Интеграция информации и выполнения работ уровня эко-системы
-- ОргЛан (http://praxos.livejournal.com/13689.html), на котором это всё можно выразить (а пока пользуемся Архимейтом: за неимением гербовой будем пока писать на простой).
-- собственно, онтология для capability и services в терминах всего вышесказанного, продумывание SOA на этом материале, интеграционных/федеративных архитектур для информации и кейсов/процессов/практик/проектов жизненного цикла и т.д.
-- не забыть идею про измерение качества получившихся результатов размышлений (системные инженеры мы, али кто?!). Главный критерий у нас тут -- это бОльшая компактность описаний/моделей эко-систем (и их частных случаев -- предприятий) по сравнению с сегодняшним методологическим разнотравьем. Но метрик пока нет, следовательно их нужно придумать. Ибо нужно наглядно демонстрировать окружающим, почему мы всем этим занимаемся, и почему наши результаты размышлений круче, чем любые альтернативные.

Нужно бежать со всех ног, чтобы только-только остаться на месте...