Область наук:
  • ЗМІ (медіа) і масові комунікації
  • Рік видавництва: 2005
    Журнал: Известия Південного федерального університету. Технічні науки

    Наукова стаття на тему 'Концептуальне моделювання процесів інформаційної сфери'

    Текст наукової роботи на тему «Концептуальне моделювання процесів інформаційної сфери»

    ?ім. А.С. Попова. Секція 14 «Захист інформації в радіотехнічних системах» М .: 2003. Т. 2. С. 202-203.

    А.А. Баранник, А.В. Киба, А.Н. Левченко

    Росія, г. Ростов-на-Дону, РВИ РВ

    КОНЦЕПТУАЛЬНЕ МОДЕЛЮВАННЯ ПРОЦЕСІВ ІНФОРМАЦІЙНОЇ СФЕРИ

    Сучасний період розвитку суспільства характеризується істотним підвищенням значущості інформаційних процесів. Відбуваються якісні зміни, пов'язані з переосмисленням ролі інформації в житті суспільства. З вузькоспеціального кібернетичного поняття інформація перетворюється на реальний чинник суспільного розвитку. Минувши стадію промислового продукту і товару, інформація стає об'єктом інвестицій і засобом виробництва.

    Із зростанням інтенсивності інформаційного обміну все частіше виникають проблемні і навіть відверто небезпечні ситуації. Особливо насторожує тенденцією стають спроби цілеспрямованого маніпулювання інформаційними потоками з метою досягнення певного впливу на учасників інформаційного процесу. Наскільки ж ми готові протистояти подібним тенденціям?

    На жаль, доводиться констатувати, що наша поведінка в інформаційній сфері досі будується на основі найпростіших інтуїтивних принципів, далеко не завжди дозволяють адекватно відреагувати на проблемні ситуації. Причиною такого становища є як недостатня вивченість процесів інформаційної сфери, так і недостатньо серйозне ставлення до цих процесів в масовій свідомості.

    Своєрідним відображенням процесів інформаційної сфери є картина розвитку комп'ютерного співтовариства. На початкових його фазах обмін інформацією в її машинному поданні відбувався вільно і не створював при цьому будь-яких проблем своїм учасникам. У міру зростання інтенсивності такого обміну почали накопичуватися і супутні проблеми. Потоки спаму, сплески вірусної активності, масово розсилаються троянські програми, безперервно виявляються вразливості програмних продуктів, хакерські атаки - ось далеко не повний перелік загроз інформаційній безпеці в комп'ютерній сфері.

    Слід підкреслити взаємозв'язок проблем інформаційної сфери з проблемами комп'ютерного співтовариства. Адже при уважному погляді аналоги перерахованих вище загроз легко можуть бути виявлені і в сфері глобального інформаційного обміну. Головна відмінність полягає в тому, що комп'ютерне співтовариство ставиться до цих проблем з усією відповідальністю. Вони на поточний момент досить добре вивчені, накопичений методичний апарат протидії, створені численні програмні продукти для боротьби з ними: антивірусні засоби, мережеві екрани, фільтри проти спаму.

    Чому ж подібна система протидії досі не створена в області глобального інформаційного обміну? Одна з причин тут полягає в лавиноподібний комп'ютеризації сучасного суспільства. Це призвело до того, що обсяг інформаційного обміну має найбільш високі темпи зростання саме в комп'ютерній області. Звідси виникла небезпечна ілюзія, що ключові проблеми глобального інформаційного обміну як вузькоспеціальні, що не виходять за рамки інтересів комп'ютерного співтовариства.

    Настав час переглянути погляд на взаємодію структур інформаційної сфери. Можливо, ми стоїмо на порозі зародження нових наук, таких, як інформаційна екологія, інформаційна гігієна. Ключовим моментом тут повинна стати думка про існування шкідливих і навіть небезпечних інформаційних потоків. Їх характерною відмінністю є здатність негативно впливати на стан учасника інформаційного обміну, якщо він не озброєний адекватними засобами протидії. При їх розробці повинен бути притягнутий весь арсенал методик і засобів, створених при вирішенні аналогічних проблем в рамках комп'ютерного співтовариства.

    Описані тенденції призводять до необхідності вивчення та детального аналізу природного середовища існування інформації, інформаційної сфери (ІС). Під ІС ми розуміємо сукупність інформації, інформаційної інфраструктури, суб'єктів, які здійснюють збір, формування, розповсюдження і використання інформації, а також системи регулювання виникаючих при цьому суспільних відносин. Дослідження ІС як кібернетичного об'єкта дозволяють по-новому поглянути на цілий ряд проблем велику практичної значущості.

    Традиційний підхід до аналізу інформаційної сфери передбачає її горизонтальне розшарування на основі принципу рольових взаємодій. Конкретний інформаційний суб'єкт в цьому випадку розглядається не як цілісна сутність, а як сукупність ролей, які він може виконувати. При цьому всі виконувані ролі приймаються незалежними, якщо інше не передбачено властивостями самої ролі. Тоді відносно легко вдається для кожної ролі намалювати досить примітивну картину інформаційних взаємодій, відкинувши все, до даної ролі не відноситься. Слабким місцем такого підходу є можливість непередбачуваного перемикання інформаційного суб'єкта між різними ролями. В результаті дії, очікувані від нього в одній ролі, можуть виявитися зовсім неприйнятними в іншій ролі.

    Значно більш перспективним є кібернетичний підхід до аналізу ІС. При цьому слід розглядати її учасників як складні інформаційні системи, які здатні виробляти з інформацією щось більше, ніж елементарні операції (прийом, накопичення, примітивна обробка по детермінованим алгоритмам і передача). Вивчення процесів, що відбуваються всередині такої системи, веде до розуміння основних принципів функціонування ІС в цілому. За базу для подальших побудов використовується оригінальна концепція інформаційного суб'єкта, пов'язаного інформаційними потоками з деякими абстрактними зовнішніми інформаційними вузлами.

    Основу інформаційного суб'єкта становить певна структура, яка містить накопичену всередині нього інформацію. Ця структура складніша, ніж традиційні банки даних, і зазвичай іменується базою знань [1]. Як і традиційний банк даних, база знань має сховище інформації, але воно вже відрізняється додаванням до кожної збереженої порції інформації спеціальних структур (ярликів), що описують походження інформації та її достовірність.

    А головна відмінність бази знань від традиційного банку даних складається в наявності логічного блоку обробки, аналітична діяльність якого безперервно супроводжує процеси накопичення інформації. Логічний блок реалізує набір алгоритмів, що дозволяють встановлювати різного характеру взаємозв'язку між накопиченими даними. Проблема моделювання логічного блоку обробки або навіть опису алгоритмів його роботи досить складна. До сих пір штучно створені блоки можуть визначати взаємозв'язку досить

    вузького класу, тип яких заздалегідь продуманий розробником системи. У той же час природні бази знань мають незрівнянно більш потужні засоби, що дозволяють знаходити абсолютно несподівані взаємозв'язку, що на поточному рівні розвитку кібернетики не представляється можливим відтворити.

    Однак значно простіше вирішити зворотну задачу: яким би міг бути потік інформації, що приводить логічний блок до формування закономірностей певного роду. Виявлені взаємозв'язки між накопиченими даними служать головної мети: вони встановлюють діапазон допустимих значень даних. Взаємозв'язку можуть бути більш-менш чіткими, відповідно, межі діапазону можуть бути розмиті, але в будь-якому випадку на їх основі логічний блок вміє формувати ярлики і сортувати дані за шкалою допустимості - починаючи від достовірних базових фактів, що лежать в основі прийнятих концепцій, і закінчуючи фактами , визнаними недостовірними. На цьому етапі логічний блок не аналізує причини, за якими достовірність фактів знижується (помилка експерименту, сумлінне оману, пряма дезінформація і

    ін.).

    Попадання даних, що надходять в діапазон допустимих значень визначає в першому наближенні достовірність даних. Але остаточна схема розрахунку достовірності даних складніше. Крім діапазону допустимих значень в ньому враховується ще одна структура, яку ми будемо називати прогнозованим градієнтом модифікації. При побудові такого вектора береться до уваги динаміка розвитку бази знань і робиться спроба екстраполювати напрямок цього розвитку.

    Співвідношення між питомою вагою обох розглянутих структур характеризує ступінь об'єктивності інформаційного суб'єкта. Наявність занадто великого прогнозованого градієнта модифікації може привести до різкого зсуву оцінок щодо поточного стану справ. В результаті бажані факти приймаються за достовірні, а небажані виключаються з розгляду.

    Нарешті, введемо ще один показник, необхідний нам для розгляду динаміки функціонування інформаційного суб'єкта. Це збалансованість бази знань, яка показує, наскільки поточна маса даних з урахуванням їх вагових коефіцієнтів, побудованих на основі ярликів даних, укладається в рамки діапазону допустимих значень, скоригованого в бік прогнозованого вектора міграції.

    Картина реального інформаційного суб'єкта доповнюється інтерфейсними процедурами інформаційних потоків, що обробляють кожну порцію інформації до їх попадання в базу знань, і, отже, до того, як вони стануть доступними логічного блоку обробки. Результатом даної попередньої фільтрації служить набір первинних атрибутів (ярликів) кожної порції інформації, які суттєво зумовлюють відношення логічного блоку до даної порції інформації.

    Налаштування інтерфейсних процедур здійснюється логічним блоком бази знань, але в подальшому вони функціонують по цілком детермінованим алгоритмам, звільняючи логічний блок від рутинної роботи. Перенастроювання процедур відбувається відносно рідко, в процесі реорганізації бази знань.

    Як правило, інформаційний суб'єкт має універсальну интерфейсную процедуру для обробки випадкових інформаційних потоків і більш-менш повний набір спеціалізованих інтерфейсних процедур для обробки відомих суб'єкту постійних інформаційних потоків. Це не означає, що всі перераховані процедури є унікальними. Реальна система інтерфейс-

    них процедур може включати всього одну або кілька типових процедур, які використовують набір параметрів, які налаштовують дану процедуру на конкретне джерело інформації.

    Найбільш важливим результатом досліджень в цьому напрямку слід вважати висновок про те, що ефективність впливу інформаційних потоків вирішальним чином залежить від властивостей інтерфейсних процедур. Тому настільки велика увага приділяється методикам їх правильного налаштування.

    До сих пір інтерфейсні процедури розглядалися як деякі пункти попередньої обробки інформації перед її завантаженням в базу знань. Остаточно роль інформації визначалася блоком логічної обробки після аналізу всіх ярликів і визначення попадання в діапазон допустимих значень. Виявляється, що в деяких випадках інтерфейсні процедури можуть бути налаштовані на роботу в режимі інформаційного тунелю, коли вхідна інформація повністю або частково перенаправляється в вихідні потоки до її приміщення в базу даних, а значить, і до її обробки в логічному блоці. Безумовно, фіксація такої інформації в базі знань проводиться, але лише post factum. Подальша обробка і сортування інформації вже не можуть вплинути на реакцію системи.

    По суті справи, наявність інформаційних тунелів призводить до знаходження системи під управлінням інформації, що надходить з певних джерел. Ступінь свободи поведінки системи залежить від інтенсивності потоку інформації, що проходить через тунель. Низька інтенсивність керуючого потоку інформації веде до відносно високою свободу інформаційного поведінки системи. З підвищенням інтенсивності керуючого потоку його роль починає домінувати. Нарешті, на якомусь рівні інтенсивності інформація вже не встигає оброблятися в базі знань. Система повністю втрачає можливість критичного ставлення до своєї поведінки.

    Динаміка розвитку інформаційного суб'єкта складається в циклічному проходженні його бази знань через три процесу: накопичення інформації, перехід до критичного стану, реорганізація.

    Процес накопичення інформації відбувається в три стадії. Для початку інформація повинна бути сприйнята, для чого потрібно більш-менш успішна концентрація уваги на її джерелі. Незважаючи на насиченість інформаційної сфери різноманітними джерелами інформації, їх спільне сприйняття інформаційним суб'єктом можливо в дуже обмежених обсягах, тому конкуренція в цій області досить напружена.

    У другій стадії процесу накопичення вся сприйнята інформація проходить первинну фільтрацію на інтерфейсних процедурах потоків і забезпечується при цьому первинними ярликами, що визначають її подальшу долю. На цьому етапі інформація розглядається як продукт джерела інформації, без аналізу її власного змісту. Перевіряється популярність джерела інформації та адекватність інформації джерела. Найбільш одіозна інформація на даному етапі повністю блокується. Деяка інформація визнається дезінформацією і тим самим змінює своє значення на протилежне.

    Інформаційна продукція, забезпечена набором первинних ярликів, направляється на обробку логічним блоком бази знань. При цьому аналізується не лише потрапляння інформації в поточний діапазон допустимих значень, а й збіг напрямку вектора відхилення від середніх значень з прогнозованим градієнтом модифікації. Іншими словами, значимість інформації в рамках сформованої моделі знань визначається як відповідністю її поточним уявленням про предметну область, так і желательностью того розвитку, на кото-

    рої вона нас здатна спонукати інформаційного суб'єкта. На основі аналізу порція інформації забезпечується вторинними ярликами і займає своє місце в базі знань.

    До тих пір, поки значна частка інформації потрапляє в діапазон допустимих значень, логічний блок бази знань функціонує в еволюційному режимі, відпрацьовуючи плавні модифікації правил відповідно до прогнозованого градієнтом.

    Однак уже цей процес може поступово вивести найбільш стару частину інформації, що зберігається з діапазону допустимих значень. Адже ніяка інформація з системи не зникає, вона складується на запасних рівнях бази знань в очікуванні моменту, коли збалансованість бази знань перейде критичне значення. Тут вступає в силу ще один фактор, що позначається як інертність моделі знань. Він формується також логічним блоком і визначає, наскільки сильними повинні бути відхилення фактичної суми даних від діапазону допустимих значень, щоб почався процес реорганізації бази знань.

    Процес реорганізації відбувається ітераційно. Він починається з відміни інтерфейсних процедур, закріплених за деякими джерелами інформації. Це призведе до втрати первинних ярликів, привласнених цими процедурами деяким порцій інформації. В результаті деяка частина накопиченої інформації заново пропускається через універсальну интерфейсную процедуру і логічний блок, вже без колишнього упередженого ставлення. Проте, піддати цій процедурі всю накопичену інформацію в стислі терміни не представляється можливим. Далі, на основі знову сформованих принципів організації знань проводиться перенастроювання інтерфейсних процедур і знову повторна обробка.

    В результаті система може зробити велику кількість ітерацій і піти дуже далеко від початкових принципів організації знань, хоча кожний окремий цикл дає відносно малу модифікацію.

    Природно прийняти, що знову виник інформаційний суб'єкт починає свій розвиток з порожньою базою знань. При цьому немає матеріалу для формування діапазону допустимих значень і інтерфейсних процедур. Тому універсальна інтерфейсна процедура позначає всі вступники дані рівній достовірністю, і всі вони в результаті укладаються в діапазон допустимих значень. На цьому етапі немає вихідних потоків інформації, система пасивна. Йде процес первісного нагромадження інформації.

    У міру зростання кількості даних в базі знань починається виявлення взаємозв'язків між ними. На цьому етапі починається диференціація джерел інформації. Природно припустити, що одним з головних стимулів цього процесу є необхідність можливо швидкого початку активної діяльності. Найбільш простим способом цього виявляється побудова найпростіших тунелів для деяких джерел інформації. Таким чином, система починає свою активну діяльність практично під повним контролем деяких зовнішніх джерел інформації.

    Наступний етап розвитку полягає в руйнуванні ряду сформованих тунелів і початку активного втручання логічного блоку в діяльність системи. З цього моменту система проявляє свою самостійність.

    Як впливає на стан інформаційного суб'єкта чергова надійшла порція інформації? Можливі три варіанти розвитку подій:

    1. Порція потрапить близько від середини діапазону допустимих значень. При цьому оцінка джерела буде однозначно зміщена в позитивну сторону і ярлики

    одержуваної від нього інформації придбають позитивний коефіцієнт достовірності. Ми маємо позитивне підкріплення первинних установок: достовірна інформація знаходиться всередині діапазону допустимих значень. Отже, така порція інформації сприятиме стабілізації бази даних.

    2. Порція потрапить далеко за межі діапазону допустимих значень. При цьому оцінка джерела буде однозначно зміщена в негативну сторону і ярлики одержуваної від нього інформації придбають негативний коефіцієнт достовірності. Ми знову маємо позитивне підкріплення первинних установок: недостовірна інформація знаходиться за межами діапазону допустимих значень. Отже, така порція інформації, як ні парадоксально, теж буде сприяти стабілізації бази даних.

    3. Порція потрапить близько до кордонів діапазону допустимих значень. При цьому оцінка джерела буде зміщена в маргінальну сторону і ярлики одержуваної від нього інформації придбають невизначений коефіцієнт достовірності. Тепер ми маємо негативне підкріплення первинних установок: потенційно достовірна інформація знаходиться близько до меж діапазону допустимих значень. Отже, така порція інформації сприятиме дестабілізації бази даних

    Таким чином, найбільш дестабілізуючий вплив роблять маргінальні джерела інформації. Проте, картина складніше, ніж намальована вище. Справа в тому, що на коефіцієнти ярликів впливає історія попередніх порцій інформації. Прихід дестабілізує інформації змушує логічний блок для вирішення конфлікту шукати кореляції з більш достовірними джерелами інформації. При цьому коефіцієнти ярликів практично автоматично коригуються в потрібну сторону, переводячи спрямованість дестабілізуючого джерела в негативну.

    Чому так важливо вивчати процеси дестабілізації бази знань? Виявляється, що передбачуваність поведінки інформаційного суб'єкта вирішальним чином залежить від збалансованості бази знань. Суб'єкт з повністю збалансованою базою знань є практично детермінованим. Така база здатна рекомендувати однозначну і передбачувану реакцію на будь-які потоки інформації.

    У міру накопичення дисбалансу і наближення його рівня до критичного значення логічний блок починає сприймати ситуацію як відхилення від норми. Головним шляхом усунення такої проблеми він вважає отримання додаткової інформації, яка повинна або підштовхнути базу даних до реорганізації, або, навпаки, повернути її в стабільний стан. Одним із кроків до цього є проведення експериментів в поведінці. Саме в цей момент система перестає бути детермінованою і починає функціонувати по евристичним алгоритмам.

    Таким чином, основним способом досягнення надійного функціонування інформаційного суб'єкта в рамках деякої складної людино-машинної системи є формування і фіксація потрібного стану його внутрішньої бази знань. У свою чергу, завданням зловмисника, який намагається порушити роботу нашої системи, є дестабілізація внутрішньої бази знань.

    БІБЛІОГРАФІЧНИЙ СПИСОК

    1 .Гаврілова Т. А., Хорошевський В. Ф. Бази знань інтелектуальних систем. СПб:-Пітер, 2000..


    Завантажити оригінал статті:

    Завантажити