Содержание к диссертации
Введение
1. Здравоохранение и инфокоммуникаций 17
1.1. Состояние отрасли здравоохранения в РФ 17
1.2. Информатизация здравоохранения и телемедицина 24
1.2.1. Современное состояние телемедицины в РФ 26
1.3. Анализ развития телемедицины за рубежом 34
1.5.Основные проблемы и тенденции телемедицины 50
2. Теоретические основы инфокоммуникаций 53
2.1. Традиционные подходы к понятию инфокоммуникаций 54
2.1.1. Информация 54
2.1.2. Информационное взаимодействие 56
2.1.3. Информационные технологии по ISO 60
2.1.4. Принципы построения и архитектура GII 61
2.2. Новый подход к понятию инфокоммуникаций 69
2.2.1. Основные понятия -. 70
2.2.2. Трактовка понятия «Инфокоммуникационная система» 72
2.2.3. Классификация ИКС 75
2.2.4. Прикладные ИКС в здравоохранении 85
3. Модели инфокоммуникаций 88
3.1. Доменная модель инфокоммуникаций 88
3.2. Модели ментальной деятельности 94
3.3. Описание информационного взаимодействия 100
3.4. Модели инфокоммуникационных систем 108
3.5. Модели ИК систем в здравоохранении 109
3.5.1. Трехмерная модель ПО
3.5.2. Двухкомпонентная модель 113
4. Методология сложных систем и оптимизация ТМ ИКС 118
4.1. Сложные системы 118
4.1.1. Определение сложной системы 118
4.1.2. Проблема и подходы 120
4.1.3. Модель «стоимость/производительность» 121
4.1.4. Методика оптимизации ИКС 125
4.2. Внутрисистемная оптимизация ИКС 127
4.2.1. Оптимизация «Наиболее приемлемая услуга» 130
4.2.2. Оптимизация с ограничениями 131
4.2.3. Оптимизация с «минимумом стоимости» 131
4.2.4. Оптимизация с максимумом эффективности 133
4.2.5. Методы оптимизации 133
Содержание З
4.2.6. Примеры реализации 134
4.2.6.1. Проект создания городской телемедицинской сети Санкт-Петербурга 134
4.2.6.2. Проект создания телемедицинской сети Ленинградской области 137
4.2.6.3. Проект создания телемедицинской сети Северо-Западного Федерального округа 138
5. Анализ и методы описания прикладной области 142
5.1. Процедура анализа прикладной области ИКС 146
5.1.1. Методики конструирования информационной схемы РБП 151
5.1.2. Методика анализа информационного взаимодействия в РБП 155
5.2. Использование аппарата алгоритмических сетей для описания бизнес-
процессов 159
5.2.1. Аппарат алгоритмических сетей 160
5.2.2. Асинхронные АС с временными метками 162
5.2.3. Типы переменных и допустимые операции 163
5.2.4. Базовые операции асинхронных АС 164
5.2.5. Использование асинхронных АС для анализа ТМБП 167
5.2.6. Примеры использования АС для описания некоторых функциональных элементов телекоммуникационных систем 170
Пример 1. Алгоритмическая сеть с временными метками для триггерного элемента 170
Пример 2. Алгоритмическая сеть нерекурсивного цифрового фильтра. 172
Пример 3. Алгоритмическая сеть рекурсивного многоканального цифрового фильтра 176
6. Межотраслевой бизнес-процесс и организация ТМИКУ 179
6.1. Распределенная модель межотраслевого БП 182
6.2. Организация предоставления инфокоммуникационной услуги 188
6.3. Электронные предприятия и телемедицина 190
6.3.1. Сущность электронного предприятия 191
6.3.1.1. Использование терминов «электронное предприятие» и «виртуальное предприятие» 192
6.3.1.2. Основные признаки электронного предприятия 193
6.3.2. Подходы к проектированию электронных и квазиэлектронных предприятий 198
6.3.3. Информационные системы - основа электронных предприятий.. 199
6.3.4. Методологии проектирования информационных систем электронного предприятия 199
6.3.4.1. Основные понятия проектирования 200
6.3.4.2. Модель жизненного цикла системы 201
6.4 Особенности проектирования электронных и квазиэлектронных предприятий 204
6.5. Эволюция «электронных предприятий» 207
6.6. Архитектуры предприятий е-бизнеса 212
6.6.1. Интеграция 213
Содержание 4
6.6.2. Типовые архитектурные шаблоны электронных предприятий 214
6.6.2.1. Архитектурный шаблон простого С2В е-предприятия 214
6.6.2.2 Архитектурный шаблон расширенного С2В е-предприятия 216
6.6.2.3. Архитектурный шаблон В2В е-предприятия 218
6.6.2.4. Архитектурный шаблон B2N е-предприятия 219
6.7. Проектирование электронных предприятий 220
6.7.1. Процедура проектирования квазиэлектронного ТМ предприятия типовой архитектуры 222
6.7.4. Сервисно-ориентированная архитектура электронного предприятия 225
Заключение 234
Глоссарий 238
Литература 251
Приложения 268
- Трактовка понятия «Инфокоммуникационная система»
- Модели ИК систем в здравоохранении
- Оптимизация «Наиболее приемлемая услуга»
- Методика анализа информационного взаимодействия в РБП
Введение к работе
Развитие телекоммуникационной отрасли на рубеже XX-XXI веков характеризуется несколькими ключевыми тенденциями, среди которых необходимо выделить:
Глубокое проникновение телекоммуникационных и информационных технологий внутрь прикладных областей и превращение телекоммуникаций в ключевой функциональный элемент прикладных отраслевых систем. «Телекоммуникационная экспансия» в другие области, например, административно-управленческую, торгово-распределительную, получили известные «фирменные» наименования - «электронное правительство», «электронная коммерция», «телеработа» [1] и т.п. [2] Активное проникновение телекоммуникационных технологий в социально-ориентированные отрасли здравоохранения и образования, выражается в появлении и развитии междисциплинарных направлений «телемедицины» и «телеобучения» [3].
Соединение в единое целое информационной, т.е. содержательно-смысловой и телекоммуникационной составляющих порождает новую сущность - «инфокоммуникационную систему» (ИКС), обеспечивающую создание и предоставление «инфокоммуникационной услуги» (ИКУ), обладающей полезностью и привлекательностью для потребителя, который при этом активно вовлекается в процесс формирования ИК услуг [4]. Такое объединение изменяет способы анализа, проектирования и построения инфо-коммуникационных систем, организации и предоставления инфокоммуника-
Введение 8
ционных услуг. Телемедицина (ТМ) и телеобучение (ТО) выступают не единственными, но наиболее типичными и характерными направлениями реализации концепции «инфокоммуникационной услуги».
Конвергенция сетей, технологий, процессов и услуг, обеспечивающая возможность различных сетевых платформ предоставлять практически одинаковый набор услуг [5,6]. Объединение различных типов устройств, ведет к созданию глобальной информационной инфраструктуры (GII) [7-11]. Инфо-коммуникационные услуги, тяготеющие к мультисервисным сетям с мультимедийными прикладными процессами, предъявляют новые требования, которые сегодня слабо учитывают природу информационных объектов и информационных процессов прикладного уровня.
Персонализация телекоммуникаций и повышение мобильности открывают новые применения для ИК услуг и диктуют специфические требования для способов их организации и предоставления.
Названные тенденции, особенно первые две, приводят к расширению границ телекоммуникационной отрасли и требуют ее внутреннего изменения. В первую очередь это касается методов анализа и способов описания тех прикладных областей и процессов, в которые происходит «экспансия» и которые ставят задачи и формулируют требования для проектирования ИК систем и ИК услуг на их основе.
Телемедицина представляет междисциплинарный синтез трех отраслей: здравоохранения, информационных технологий (ИТ) и телекоммуникаций, каждая из которых традиционно реализует специфические методы анализа и проектирования собственных (автономных) систем и служб, организации и предоставления услуг на основе собственных организационно-функциональных принципов и технологий [12-16].
ТМ системы представляют сложное объединение несколько разнородных взаимозависимых систем, что позволяет отнести их к классу «сложных систем» (СС или S2) [17], которое становится базовым понятием при рассмотрении ИКС разнообразного назначения.
Введение 9
В настоящее время инженерия сложных систем характеризуется возрастающей значимостью ряда нерешенных вопросов, среди которых учет стоимостных характеристик СС на ранних этапах разработки. Эффективные методы распределения общесистемных требований к СС на отдельные подсистемы и их компоненты остаются неразработанным. Названные проблемы выходят на первый план при проектировании социально ориентированных ИКС (в здравоохранении, образовании, государственном управлении), которые характеризуются наличием жестких ограничений на стоимостные характеристики.
Следует отметить, что рассматриваемые вопросы «производительности» ИКС находятся в фокусе интереса и многие, главным образом технические проблемы, в определенной степени решены. Это проблемы надежной высокоскоростной транспортировки и распределения данных на основе мультимедийных мультисервисных сетей. В значительной степени обеспечены высокопроизводительные вычисления для обработки и представления данных. Решаются задачи интеграции и комплексирования сложных систем.
Уже сегодня телекоммуникационная отрасль обладает широким спектром технологий, удовлетворяющих большинство реальных требований потребителей. Методологической основой служат стратегия стандартизации технологий Глобальной Информационной Инфраструктуры (GII) ITU/ISO/IEC и «Концептуальные положения по построению мультисервисных сетей на ЕСС России». Современные методы, разрабатываемые в отраслевых институтах, решают проблемы анализа и проектирования телекоммуникационных сетей и систем, конструирования новых услуг. Широкий круг теоретических проблем информатизации и задач информационного обеспечения прикладных процессов решается в организациях Российской академии наук, С-Пб Институте информатики и автоматизации РАН.
Значительный вклад в теоретическое обоснование проблемы внесли фундаментальные работы К. Вайцзекера [18], Г. Хакена [19], Р.И. Полонни-кова [20-22], А.МГольверка [23], В.В. Коштоева [24]. Исследованию теоре-
Введение 10
тических основ информатизации и информационного общества посвящены работы P.M. Юсупова [25-27] и Н.А. Кузнецова [28,29], теории и логике сложных систем - М. То да, Э.Х. Шуфорда, В.Н. Садовского, вопросам анализа и оптимизации сложных систем, общим принципам анализа и параметризации многокомпонентных информационных систем - P.P. Лумана (Lu-man R.R., Johns Hopkins University APL) [30], Д.С. Альбертса (David S. Alberts), P. Хэйса (Richard E.Hayes) [31]. Методы построения алгоритмических моделей и аппарат алгоритмических сетей разработаны В.В. Ивани-щевым, В.Е. Марлеем, В.В. Михайловым (СПИИРАН) [32-34]. Анализу и проектированию ИС, информационной поддержки бизнес-процессов посвящены работы А.В. Смирнова и И.О. Рахмановой [35], методологии проектирования ИС производственного назначения - Э.Р. Ипатовой [36]. Л.Е. Вара-киным и В.Н. Сазоновым выявлена взаимосвязь между инфокоммуникаци-онной инфраструктурой и экономикой [37,38].
Ведущие зарубежные и отечественные компании (IBM, Newbridge, Siemens, «ТАНА», Stel и др.) занимаются разработкой информационных систем для здравоохранения, образования, бизнеса. Впечатляют достижения компьютеризированных скрининговых, диагностических и лечебных «медицинских» технологий.
На рынке инфокоммуникационных систем и услуг, тем не менее, предлагаются решения, оптимизированные по «внутриотраслевым» критериям, что не обеспечивает эффективного функционирования сложной ТМ системы (ТМС), представляющей объединение нескольких разнородных взаимозависимых систем. Задача системного анализа, оценки и оптимиза-ции ТМ ИКС остается не решенной, что в первую очередь определяется низкой формализацией процессов прикладной области здравоохранения, не позволявшей корректно формулировать цели и критерии оптимизации. Это порождает проблемы эффективной организации и сопровождения межотраслевых по своей природе ТМ ИКУ, выработки стратегии взаимоотноше-
Введение 11
ний телекоммуникационных компаний с операторами прикладных услуг (учреждениями здравоохранения) в рыночных условиях.
Названные проблемы в своей основе порождаются отсутствием аппарата, позволяющего достаточно строго и в тоже время содержательно описывать информационные процессы слабо формализованных прикладных областей (для здравоохранения в первую очередь диагностической, лечебной и консультационной деятельности).
Актуальность проблематики подтверждается высокой активностью, которая нашла отражение в ряде Федеральных и Региональных целевых программ в отрасли телекоммуникаций, здравоохранения, образования, а также директивных документах и решениях, среди которых следует назвать:
Федеральная целевая программа «Электронная Россия 2002-2010 гг.» (Постановление Правительства РФ от 28 января 2002 года №65;
Региональная целевая программа "Электронная Ленинградская область" на 2003 - 2007 годы" (Постановление Правительства ЛО, 13.03.2002г, №20.)
Закон Санкт-Петербурга №585-67 от 01.11.2000 г. «О целевой программе «Телемедицинская сеть Санкт-Петербурга на 2001-2004 гг.», (принят ЗС СПб 25.10.2000 г.).
Приказ № 216/76/83 от 21.12.2000 Министерства РФ по Связи и Информатизации, РАМН и Медицинского центра Управления делами Президента РФ «О создании межведомственного комитета «Российская телемедицина»».
Решение Комитета по охране здоровья и спорту Государственной Думы РФ №54 от 19.11.2001 г «Об экспертно-консультативном совете по законодательному обеспечению развития телемедицины и применения информационных технологий в системе здравоохранения.
«Концепция развития телемедицинских технологий в Российской Фе-
Введение 12
дерации», утвержденная приказом МЗ РФ и РАМН №344/76 от 27.08.2001.
Цель и задачи исследования
Направление «инфокоммуникации в здравоохранении» формируется в рамках общенаучной информационной парадигмы. Происходит переход от декларативного обозначения инфокоммуникации как прикладной отрасли, формально объединяющей телекоммуникации и «информационные технологии» к разработке научно-технических основ, определению структуры направления, классификации и формулировке научных задач [39]. Многие понятия, положения, и подходы еще не установились и носят дискуссионный характер [40,41]. Неразработанность понятийно-терминологического аппарата существенно затрудняет формулировку задач и описание методов решения.
Характер развития, а также комплексность и междисциплинарность, позволяют выделить в составе направления самостоятельные (по предметам и методам исследований) разделы. К ним можно отнести: - теоретические основы гшфокоммуникаций, включающие исследования смысловой структуры информационных объектов и принципов информационного взаимодействия; - биологическую, медицинскую и социальную информатику; -информационное моделирование и оптимизацию инфокоммуникационных систем; - вопросы проектирования, создания и сопровождения прикладных ИКС и услуг на сетях связи.
Объектом исследования диссертационной работы являются сложные информационно-коммуникационные системы для специальных приложений здравоохранения (телемедицины).
Предмет исследования - процессы информационного взаимодействия в ИКС, модели ИКС, инфокоммуникационные услуги и их структурно-функциональная организация в ИКС.
Целью настоящей работы является исследование общих свойств и принципов структурно функциональной организации, создание моделей и
Введение 13
разработка методов анализа и эффективного использования сложных ИКС, ориентированных на предоставление специализированных прикладных ИКУ в области здравоохранения (телемедицины). Для достижения данной цели в работе поставлены и решены следующие задачи:
Исследование состояния ТМ-ИКС в мире. Выявление общих свойств, принципов функционирования и тенденций развития, оценка структурных и количественных характеристик телекоммуникационных систем в составе ТМ-ИКС.
Теоретический анализ процессов информационного взаимодействия объектов информационно-телекоммуникационных систем для специальных приложений; классификация ИКС по ряду признаков; определение класса прикладных телемедицинских инфокоммуникационных систем.
Построение комплекса разноуровневых моделей, отражающих различные свойства ИКС, для количественного анализа параметров прикладной области и решения задачи нахождения оптимального комплекса телекоммуникационных услуг в ТМ-ИКС.
Разработка научных подходов и методов решения задачи оптимизации ИКС как сложной системы с учетом ограничений прикладной и телекоммуникационной систем и стоимостных характеристик на ранних этапах синтеза, с целью повышения эффективности функционирования ИКС.
Разработка методов представления, формализованного описания и анализа информационных процессов прикладной области ИКС.
Анализ структурно-функциональной организации ИКС, функционирующих в сетевых средах в составе электронных и квазиэлектронных предприятий.
Исследование вопросов практической реализации ТМ-ИКС и услуг на их основе. Проведение прикладных исследований оценивающих справедливость теоретических положений, моделей и методов, предложенных в работе.
Введение 14
Краткое содержание работы
Первая глава посвящена анализу текущего состояния телемедицины в РФ и в мире, выявлению общих тенденций и закономерностей развития направления. Для сопоставления выбрана «американская» модель ТМ как наиболее близкая по структурным и масштабным характеристикам. Сравнение выполнено по структурно-ролевой и функциональной организации ТМС, используемым телекоммуникационным ресурсам, «выживаемости» ТМС и ряду других характеристик. Анализируются различные аспекты предоставляемых услуг - структурно-технологический; организационно-технический, законодательный.
Вторая глава посвящена исследованию теоретических основ и осмыслению научной проблематики инфокоммуникаций, выделению смыслового ядра - ключевых категорий и понятий, вокруг которых концентрируется остальные смысловые единицы. Для инфокоммуникаций это категории «информация», «информационное взаимодействие», «информационный процесс», «информационный объект». Введены определения названных категорий, выбраны классификационные признаки и выполнена классификация ИКС по ключевым признакам взаимоотношения с пользователем и информацией. Определен класс прикладных инфокоммуникационных систем.
Третья глава рассматривает общесистемные подходы к анализу ИКС и иерархию моделей для адекватного описания ИКС в целом и ИКС здравоохранения (телемедицины). Для описания процессов информационного взаимодействия предложена «доменная модель» инфокоммуникаций, в которой выделены три домена, разделяющие физические, информационные и когнитивные виды деятельности. Модели ментальной деятельности в когнитивном домене определяют совокупность методов выполнения действий над информационными представлениями, соответствующими объектам физического домена. Предложены и рассматриваются две основных модели для ИКС в здравоохранении, а именно:3-мерная (ЗМ) и 2-компонентная (2К) модели. 3-мерная модель выделяет характеристики, описывающие раз-
Введение 15
личные стороны применения ТМ ИК систем: - круг решаемых медицинских задач, - медицинские специализации и области применения, - временные характеристики системы. 2-компонентная модель рассматривает ИКС как совокупность информационных и телекоммуникационных систем образующих единый комплекс, обеспечивающий предоставление определенного класса инфокоммуникационных услуг. Такая трактовка фокусирует внимание на технологических аспектах деятельности и количественных параметрах, обеспечивающих эффективное функционирование ИКС.
В четвертой главе на основе методологии сложных систем формулируется и решается задача оптимизации ИКС, состоящая в поиске максимума целевой функции - эффективности СС, оцениваемой в зависимости от параметров стоимости и производительности (С/П) компонентных систем в условиях ограничений. Предложена методика оптимального распределения в СС требований эффективности МОЕ как функции стоимости. На основе 2К модели в условиях ограничений решается задача оптимизация внутрисистемного интерфейса по ряду введенных критериев: «наиболее приемлемая услуга», «минимум стоимости», «максимум эффективности».
Пятая глава посвящена разработке методов формального описания и спецификации прикладных процессов, происходящих в отрасли здравоохранения. Используется и модифицируется методология бизнес-процессов (БП). Предложен набор методик, позволяющий используя информационную схему БП с равномерной временной шкалой, выполнить переход к формальному представлению получить совокупность данных составляющих основу технических требований для проектирования телекоммуникационной системы в составе сложной прикладной ИКС.
Для описания, сравнения и количественного анализа межотраслевого БП в ТМ-ИКС расширен аппарат алгоритмических сетей (асинхронные АС с временными метками), который отражает различные продолжительности выполнения операций и позволяет описывать и моделировать процессы «реального времени».
Введение 16
В шестой главе ТМ-ИКС рассматривается как разновидность электронного предприятия. Уточнен терминологический аппарат, введены основные понятия и даны определения для РЖУ, электронного, квазиэлектронного и виртуального предприятия. Предложены современные модели обеспечения потребителей ИК услугами, ориентированные на эффективность ИК услуги, отражающую прирост эффективности деятельности пользователей, а не объем предоставленной услуги.
1. Здравоохранение и инфокоммуникации
Настоящая глава посвящена анализу текущего состояния телемедицины как подотрасли здравоохранения в РФ и в мире, выявлению общих тенденций и закономерностей развития направления. Для этого сопоставляются разные страны по структурно-ролевой и функциональной организации ТМ систем, используемым телекоммуникационным ресурсам, «выживаемости» ТМ систем и ряду других характеристик. Для сопоставления могут быть выбраны две модели - «европейская» и «американская». Преимущества и недостатки каждой из них рассматриваются только с одной позиции - насколько они подходят для сравнения с отечественной моделью, насколько общими являются условия и обстоятельства их функционирования, насколько они близки, и возможно ли обнаруженные закономерности и сделанные на их основе выводы переносить на российскую почву.
Далее в этой главе проанализированы различные аспекты предоставляемых услуг - структурный технологический; организационно - технический, законодательный, и т. д. Не все они сопоставимы, поэтому выделим те аспекты, которые можно сравнивать (сопоставлять и переносить) корректно без поправок или с минимальными поправками.
1.1. Состояние отрасли здравоохранения в РФ
При рассмотрении современного состояния здравоохранения в РФ в нашу задачу не входит давать оценку, выяснять причины и разбираться во внутриотраслевых проблемах. Воспользовавшись данными официальной статистики МЗиСР и МТ РФ из [42-44], попытаемся проанализировать ее основные характеристики, влияющие на развитие инфокоммуникационных систем в здравоохранении, а еще точнее - выявить закономерности, определяющие характеристики телемедицинских систем.
Согласно определению ВОЗ [12], «телемедицина - метод предоставле-
Трактовка понятия «Инфокоммуникационная система»
Информационная система (ИС) — это система, содержащая «информацию» и обеспечивающая ею «пользователя». Необходимое условие: «Неотъемлемыми компонентами ИС являются: пользователь и потенциальная информация». Достаточное условие: «Пользователь и потенциальная информация образуют ИС».
Подразумевается, что ИС способна получать или производить (генерировать), хранить, предоставлять и, возможно, обрабатывать (преобразовывать/трансформировать) «информацию». ИС составляют элементы, которые являются информационными представлениями (А) реальных (в том
Глава 2. Теоретические основы инфокоммуникаций числе материальных) сущностей (А) и могут иметь «информационную зна-чимость"». Под сущностью в данном случае понимается любой объект, процесс или явление.
«Информационная значимость» - это свойство представления сущности, которое присутствует, если известен способ описания, содержащий множество базовых «смыслов» (понятий), имманентно принадлежащих сущности. Формализованное множество «смыслов» является формальным тезаурусом , . Поясним сказанное. Экземпляр сущности (объект) обладает множеством различимых состояний, которые воспринимаются наблюдателем как множество образов объекта, каждый из которых имеет свой «смысл». Множество состояний определяет потенциальную информацию (прото-информацию) объекта. Только при возникновении у наблюдателя образа объекта (в результате восприятия и распознавания) происходит актуализация потенциальной информации на основе информационного представления объекта.
Потенциальное наличие информации в системе А определяется:
1. множеством различимых состояний системы А,
2. многообразием тезауруса системы А : Каждое из состояний системы А может быть воспринято наблюдате РЛ лем как один из возможных образов (Ау системы в многообразии тезауруса
Восприятие переданной и информации означает возникновение у получателя R нового образа системы А, но уже в многообразии тезауруса по лучателя UА)
2 «информационную значимость» не следует путать с «ценностью» и «полезностью» -эти свойства связаны с потребителем и возможностью удовлетворения его информационных потребностей.
Глава 2. Теоретические основы инфокоммуникаций
Пользователь U — субъект, объект или процесс, способный воспри-нимать представления (Sy информационной системы S и обладающий собственным тезаурусом пользователя % . Потенциальная информация - множество различимых состояний сущности S во множестве представлений (Sy на основе тезауруса , обладающих информационной значимостью. Актуальная информация — это представление (образ) м iS) ) в тезаурусе пользователя U. Информационная система S: - совокупность, включающая: сущности системы, пользователей, тезаурус системы и тезаурусы пользователей, множество информационных представлений системы (потенциальная информация), и множество образов системы (представления в тезаурусах пользователей). Коммуникационная система С: {c,f,(cf,QtA?C,Q ) совокупность последовательных преобразований 0tAf 0ftB -23 обеспечивающих представление множества образов источника А в множество образов потребителя В через множество состояний (образов) (С) сигнала С при требуемой точности. Глава 2. Теоретические основы инфокоммуникаций 75 Телекоммуникационная система Т: \c, ,(cf,Q C,Q - совокупность последовательных преобразований в\2 у Ql3 v обеспечивающих представление множества образов источника А в множество образов потребителя В через множество состояний (образов) tC (Су сигнала С при требуемой точности вне зависимости от пространственного размещения источника А и потребителя В (AeDj,BeDj, Dj,DjD). Инфокоммуникационная система F: s, ss, (sf ,и,е", ((s/ f ,с,(с, (cf, Q c, Q B} - совокупность, включающая сущности информационной системы S и телекоммуникационной системы Т. В рамках данных определений представляется возможным классифицировать инфокоммуникационные системы по ряду признаков, которые важны с точки зрения анализа и последующего проектирования ИКС. Известны различные подходы к анализу и классификации проблемно-ориентированных информационных систем [35,2,145]. Здесь в качестве классификационных, выбираем признаки, характеризующие различные стороны взаимоотношения системы с пользователем и информацией [146-148,121]. В данном контексте пространственная удаленность участников не имеет значения, и понятия ИКС и ИС совпадают. 2.2.3. Классификация ИКС Информационные объекты, т.е. представления сущностей, всегда составляющая часть ИС. Сами сущности не всегда являются составляющими Глава 2. Теоретические основы инфокоммуникаций 76 ИС. Наличие или отсутствие сущностей в составе ИС - первый признак, по которому можно классифицировать ИС. В зависимости от этого признака, по-разному осуществляется владение потенциальной информацией, ассоциированной с ИС, и возможности ее адекватного представления, что имеет важные прикладные последствия . Условимся называть данный признак «Размещение информации». «Размещение информации». - Сущности (объекты), обладающие потенциальной информацией на ходятся «внутри» ИС, и их информационные представления располагаются там же. Включение объекта в систему (рис.2.7.) предполагает совпадение подмножества объекта с множеством тезауруса системы f є и как следствие совпадение представлений (образов объекта во множестве тезау руса системы и объекта) (л) = ( ) . - Сущности (реальные объекты) находятся «вне» системы (рис.2.8.). В этом случае, когда тезаурусы системы и объекта связаны соотношением є д , возможно только подобие информационных представлений (обра зов) (А)д {А)д , определяемое близостью тезаурусов д , , т.е. информация представляется системой с искажениями.
Модели ИК систем в здравоохранении
Характерной особенностью медицины является сравнительно низкий уровень формализации используемых данных, процедур их получения и анализа по сравнению с другими, даже образовательными, не говоря о технических и бизнес-приложениях. Сказанное остается справедливым, несмотря на впечатляющие успехи математического моделирования и компьютерных технологий в медицине [165,166], и особенно в такой ее области как диагностика. Низкий уровень формализации, вероятно, еще долго будет сохраняться как существенная особенность медицинских систем вообще, ввиду чрезвычайной сложности основного объекта медицинских усилий - человека.
Телемедицинская, как и любая инфокоммуникационная система, требует реализации таких базовых функций, как сбор, хранение и накопление, поиск и извлечение, обработка и представление, а также обмен данными. Эффективность реализации этих функций существенно зависит от типа и структуры генерируемых и циркулирующих в ИКС данных. При рассмотрении ИКС часто пользуются термином «информационный ресурс» (ИР). Этот термин отражает, очевидно трактуемое понятие, когда речь идет об использовании организованных данных, (как правило, в виде БД или других структур) расположенных в информационном домене. Но, когда речь заходит об ИКС более широкого назначения (здравоохранение, образование, оборона, научные исследования и разработки), когда ИР может принадлежать когнитивному домену, понятие информационного ресурса претерпевает серьезные изменения и предполагает расширенную трактовку. Теперь это и врач-консультант — обладатель уникального (часто неформализованного) опыта и инженер-разработчик - носитель специальных, зачастую «закрытых» знаний и технологий, или педагог, обладающий нетрадиционной методикой обучения. Все они выступают как носители «информации», т.е. информационные ресурсы, являющиеся значимыми (системообразующими) компонентами ин-фокоммуникационной системы и услуги.
Приведенные выше рассуждения носят качественный, описательный характер. Обобщая опыт, они не могут служить основой для проектирования и обоснования принимаемых решений при создании ИК систем и услуг. Предлагается подход, приближающий к получению количественных оценок и дающий основания для количественного анализа решений. Этот подход основывается на двух моделях, позволяющих формализовать описание ИК систем.
В основу трехмерной модели положены принципы кластеризации, как метода анализа данных, позволяющего классифицировать многомерные наблюдения, каждое из которых описывается набором переменных Х1,Х2...Хп. Целью кластеризации является образование групп схожих между собой объектов.
Для «оптимального» или хотя бы обоснованного построения ТМ сетей и систем необходимо выделить характеристики, описывающие различные стороны применения ТМ ИК систем:
Глава 3. Модели инфокоммуникаций 111
круг решаемых медицинских задач,
медицинские специализации и области применения,
временные характеристики системы (время отклика ИКС). Круг решаемых медицинских задач включает задачи профилактики и предупреждения (включая просвещение), диагностики и лечения, мониторинга и сопровождения хронических больных, экстренной помощи и медицины катастроф, медицинского образование и административно управленческие задачи. Каждая «задача» вписывается в определенное «применение», среди которых следует назвать консультационно-диагностические, образовательно-просветительские и информационные, наконец, такие специальные виды деятельности как медицинская поддержка инвалидов, здравоохранение в местах заключения и прочие.
Медицинские специальности, как исторически сложившаяся внутри-профессиональная классификация, отражают, в том числе и методологические подходы, которые связаны с информационными моделями объекта деятельности (пациента). Информационная модель, характеризуемая объемом, структурой и динамическими свойствами (например, темпом обновления) данных для врача дерматолога и реаниматолога, анестезиолога и психотерапевта существенно различны.
Временные характеристики системы, а именно, время отклика (реакции ТМ системы в целом) на запрос, определяют характер ее взаимодействия с пользователем, исходя из которого, в дальнейшем можно определить требуемые временные параметры телекоммуникационной системы.
Три названные выше характеристики положены в основу «трехмерной» модели ИК системы (рис.3.9) [167-169]. Эта модель является второй в иерархии моделей ИК систем, поскольку позволяет приближенно классифицировать область и характер применения и избежать неоправданного расширения на смежные, близкие на первый взгляд, области, которые, тем не менее, существенно отличаются характеристиками использования, требуют других технических решений и неоправданно ухудшают итоговые экономические характеристики ТМ ИКС. Результатом использования 3-мерной модели является дифференциация областей применения ИКС (рис.3.9), в результате чего становится возможным сравнение с типовыми структурами (рис.2.10-2.14) и отнесение предполагаемой реализации ТМ ИКС к определенному классу ИКС с выявлением главенствующего типа взаимодействия между участниками информационного обмена, т.е. анализ ТМ системы по двум классификационным признакам, выбранным ранее. Как следствие - возможность формулировки требований к участникам информационного взаимодействия в ТМ системе - субъектам и объектам (оборудованию, каналам).
Оптимизация «Наиболее приемлемая услуга»
Ищется минимум min(pts , который достигается при t = to, s = so (та t,s ких значений может быть несколько). Глава 4. Методология СС и оптимизация ТМ ИКС 131 Тем самым, получена пара причем услуга X s наибо лее приемлема для требования Y . 4.2.2. Оптимизация с ограничениями Во многих случаях характеристики требуемой услуги не могут выходить за некоторые пределы. Пусть, щ у і fit , где щ, Pi - предельные значения характеристики у І ,/ = 1,2,..., т. Тогда, ищется минимум min cpts t,s при условии: щ xrs /?/ , і -1,2,..., т. Допустим, минимум достигается при t —1\ , s = s\ (таких значений может быть несколько). Следовательно, в полученной паре услуга Xs1 наиболее приемлема для требования Y 1 при заданных ограничениях.
4.2.3. Оптимизация с «минимумом стоимости»
Допустим, из всего набора первые К характеристик, а именно, х\,х2,...,хк являются стоимостными характеристиками (например, установочные расходы, эксплуатационные расходы, абонентская плата и т.п.). Для потребителя естественно желание получить приемлемую услугу при минимуме общей стоимости или каких-то компонент стоимости (абонентской платы и эксплуатационных расходов).
Параметры х7- в выражении С = xi + х2 +... + хк могут иметь и реально имеют отличающиеся размерности. Для устранения этого рассогласования необходимо привести все удельные расходы к некоторому периоду, например «времени жизни» или сроку окупаемости ИК системы.
Приведенные характеристики сгруппируем, и обозначим как хг в выражении С = х\ + хг +... + хг-\ + хг + хк-і + хк
Детализируя характеристики х\,х2,...,хк, и выделяя, подгруппу хі,Х2,...,хК-і из р характеристик, где р-К-l, в которой объединены характеристики, отвечающие за эксплуатационные расходы ИКС, можно решать задачу проектирования и построения наиболее экономичной в эксплуатации ИК системы.
В этом случае ищется минимум при условии минимума
Такой подход (оптимизация с «минимумом стоимости») наиболее результативен при проектировании социально ориентированных некоммерческих ИКС (здравоохранение, образование, государственное или местное управление) в отличие от ИК систем коммерческой ориентации. Допустим, п последних из всего набора характеристик (хт-п+\,хт-п+2,.»,хт) являются характеристиками эффективности (решающим образом определяют эффективность или производительность). Общую эффективность определим как
Перечисленные формулировки задач оптимизации ИКС используют очевидные критерии (минимум стоимости, максимум эффективности и т.п.). Предложенная методика позволяет комбинировать сформулированные выше критерии или вводить новые, приводящая к задачам многокритериальной оптимизации.
Методика анализа информационного взаимодействия в РБП
1. Определяется цель анализа. Из множества целей предлагается три, которые представляются наиболее важными на начальном этапе:
а. Определение потребности телекоммуникационных ресурсов для БП №М на территории (отделении/филиале) X с дальнейшим обобщением для всех БП территории и построения профилей требований ТР (терри Глава 5. Анализ и методы описания прикладной области ториального профиля требований, функционального профиля требований или профиля требований конкретного БП).
b. Определение «загруженности» конкретного приложения запросами различных БП.
c. Определение потребности ТР для ИС в целом с учетом ее архитекту ры и территориального распределения компонентов ТМС.
2. Последовательно просматриваются все действия конкретного БП и для точек «запросов» их свойства фиксируются в N-мерном массиве атрибутов в соответствии с шаблоном структуры данных для заданной цели.
3. Шаг 2 последовательно повторяется для всех БП до достижения последнего действия анализируемого РБП.
4. Исходный N-мерный массив трансформируется в структуру данных, соответствующую исполнительной системе. Она может представлять плоскую таблицу, связанную совокупность последовательностей записей или иерархию в зависимости от предпочтительной исполнительной системы (табличный процессор, СУБД, специализированная программа) применяемой для реализации вычислительных процедур, аналитической обработки или визуализации процессов ИВ.
5. Полученный набор структурированных данных подвергается обработке в исполнительной системе в соответствии с целью анализа (статистический анализ, сравнительный анализ, количественные оценки в соответствии с формулируемыми критериями).
Результат второго шага (для цели типа «а») представляет двумерный массив атрибутов, A(i,j), іє[1, ...N]Jє[1, ...MJ, характеризующих информационное взаимодействие для конкретного РБП, где:
{1, ...М} - номера действий РБП ассоциированных с потребностями ТР, {1, ...N] - индексы атрибутов конкретного РБП в соответствии с приведенным ниже перечнем: Ai - Идентификатор первого участника взаимодействия (инициатора ИВ);
А2 - Идентификатор территории - {собственник БП);
А3 - Идентификатор второго участника взаимодействия (приложения, процесса, информационного ресурса) - {ответчика ИВ);
А4 - Тип запроса ТР (канал/соединение/сессия/...). Для каждого типа запроса используется свой набор уточняющих атрибутов. От А5 и далее рассматривается для типа - сессия, (от А41 до А46 — для типа запроса «канал»);
А4о - Симметрия канала (Симметричный/асимметричный);
A4i - Синхронность (Синхронный/асинхронный);
А42 - Скорость передачи в прямом направлении (источник запроса — приемник);
А43 - Скорость передачи в обратном направлении (приемник запроса — источник);
А44 - Канал с потерями/без потерь;
А45 - Уровень потерь;
А46 - Задержка;
А47 - Дисциплина обслуживания (немедленное/отложенное/с отказами);
А48 - Наличие механизмов QoS;
А49 - Идентификатор механизма QoS;
А4А - Параметры механизма QoS (классы обслуживания CoS);
А5 - Тип запрашиваемого ресурса (приложение, документ, сотрудник);
Аб - Вид приемника запроса (документ/форма/поле/..);
А7 - Вид источника запроса (документ/форма/поле/..);
А8 - Идентификатор сессии приложения;
А9 - Продолжительность сессии;
Данные, представленные на информационной схеме БП при анализе с использованием соответствующих программных инструментов позволяют определить:
1. БП - источники запросов на ТР и элементы (действия) БП, вызывающие запрос;
Глава 5. Анализ и методы описания прикладной области 158
2. Количество запросов от отдельного БП и от всех БП;
3. Объем данных передаваемых в сессиях;
4. Общие объемы данных для отдельного БП;
5. Количество сессий информационного взаимодействия компонентов БП;
6. Количество одновременных сессий для приложения;
7. Потребности в приложениях и количествах лицензий;
8. Оценить продолжительность «нормальной» сессии;
9. Определить «профиль» БП с позиций потребности в ТР;
1 .Характер и объем ТР, необходимых для каждого БП (на основе анализа типа его блоков, запрашивающих ТР).
Совокупность этих данных представляет основу технических требований для целей проектирования ТС в составе сложной прикладной ИКС. Предлагаемая методика использовалась для анализа и оптимизации массовых видов страхования в корпоративной ИС СГ «СОГАЗ».
