Содержание к диссертации
Введение
Глава 1. Анализ моделей и методов представления информационных процессов 16
1.1. Определение базовых понятий предметной области исследования 16
1.2. Исследование особенностей информационных процессов в социотехнических системах 23
1.3. Анализ подходов к формализации и моделированию информационных процессов 36
1.4. Исследование и разработка модели интероперабельности 49
1.5. Выводы по главе 1 56
Глава 2. Исследование и разработка денотационных моделей информационных задач 58
2.1. Определение понятия информационной формально-эргатической технологии 58
2.2. Разработка операционно-алгоритмической классификации задач 71
2.3. Исследование и разработка обобщенной модели информационной системы 86
2.4. Разработка ситуативной модели задачи 92
2.5. Выводы по главе 2 95
Глава 3. Построение модели пользователя информационной системы 98
3.1. Анализ принципов построения модели активного, социально детерминированного, эргатического субъекта 98
3.2. Разработка функционально-ситуационной модели пользователя . 102
3.3. Исследование и разработка модели информационного поведения пользователя 107
3.4. Разработка моделей активности пользователя 114
3.5. Выводы по главе 3 116
Глава 4. Разработка моделей процессов коллективного решения информационных задач 117
4.1. Анализ особенностей решения субъектно распределенных задач 117
4.2. Разработка методов идентификации задач 128
4.3. Исследование критериев D-выполнимости задачи 137
4.4. Описание моделей процессов коллективного решения задач 141
4.5. Выводы по главе 4 151
Глава 5. Анализ и разработка моделей стандартизации информационных технологий 153
5.1. Анализ подходов к формализации технических норм и требований 153
5.2. Исследование принципов применения стандартов при проектировании информационных систем 155
5.3. Разработка денотационных моделей стандартов и объектов стандартизации ... 157
5.4. Разработка и исследование модели
развития информационной системы 163
5.5. Выводы по главе 5 169
Заключение 171
Список литературы
- Исследование особенностей информационных процессов в социотехнических системах
- Разработка операционно-алгоритмической классификации задач
- Разработка функционально-ситуационной модели пользователя
- Разработка методов идентификации задач
Введение к работе
Актуальность исследования определяется расширением области применения современных компьютерных технологий и возрастанием сложности управления информационными процессами в социотехнических системах. Это обусловлено как недостаточной формализованностью решаемых задач, так и динамическим, ситуационным характером взаимодействий между выполняющими их субъектами - пользователями информационных систем (ИС).
Основными факторами, определяющими особенности взаимодействия между субъектами в процессе совместной информационной деятельности, являются:
- содержательно комплексный характер задач и необходимость привлечения для их решения профессионально различных субъектов-соисполнителей; при этом все чаще возникают совершенно новые, неординарные задачи, способы решения которых априорно не известны;
- активность пользователей - способность и возможность выбора ими целей, действий и информационного поведения, а также недостаточная упорядоченность и регламентация отношений между ними в процессе совместного выполнения задач;
- социально детерминированные факторы: возможный конфликт целей и интересов различных субъектов; конкуренция за системные ресурсы; отсутствие мотивации; необходимость нахождения компромиссов в коллизии "потребности - возможности" и т.п..
Как показывают многочисленные исследования [40, 51, 82, 108, 161, 162, 240, 269], перечисленные факторы существенно влияют на результативность информационной деятельности, требования к стандартам и процедурам взаимодействия между субъектами, организацию, методы и технологию коллективного решения задач.
Вместе с тем, доминирующие сейчас объектно-ориентированный и процессный подходы при проектировании ИС отодвинули на задний план пользо вателя и решаемую им задачу, как основную прагматически значимую единицу целенаправленной информационной деятельности, акцентируя главное внимание аналитиков и разработчиков на структурах и потоках данных, событиях, функциях, транзакциях и условиях их выполнения. Вопросы активности пользователей и их информационного поведения традиционно относятся только к сфере менеджмента и, как правило, остаются за рамками проектирования ИС. Тем самым игнорируется социотехнический характер последних.
Таким образом, все более актуальной становится задача формализации и учета "человеческого фактора" при проектировании ИС и организации информационных процессов, и необходимость применения новых подходов и методов коллективного решения задач, в частности, основанных на использовании моделей активности и информационного поведения пользователей.
В то же время, практическое применение указанных подходов наталкивается на серьезные трудности, в частности, в здравоохранении и обязательном медицинском страховании (ОМС), отличающихся значительным объемом слабо структурированных задач и высокой гетерогенностью входящих в них субъектов, отношения между которыми объективно носят характер потенциальной коллизии. В основном это обусловлено тем, что:
Во-первых, среда применения информационных технологий (ИТ) достаточно сложно идентифицируется. Социотехническая система является динамической структурой, лабильной как по составу и характеристикам образующих ее субъектов, так и по их связям, функциям, целям, решаемым задачам и критериям деятельности.
Во-вторых, сложнейшей проблемой является размытость и изменчивость целей внедрения ИТ и требований к ИС. Система, и соответственно требования к ее компонентам, могут значительно трансформироваться за время проведения комплекса проектно-исследовательских работ. Существенными факторами являются также чрезвычайно высокие темпы развития средств ИТ и смены программно-аппаратных платформ.
В-третьих, информация, необходимая как для решения задач, так и для проектирования и организации функционирования ИС, во многих случаях, тематически разнородна, недостаточно структурирована, рассредоточена по множеству источников, трудно сопоставима семантически, представлена в различных форматах, недостоверна и противоречива. Кроме того, часто доступ к информации сопряжен с правовыми, организационными и экономическими ограничениями.
Следствием указанных факторов является высокая сложность и трудоемкость построения адекватных, инженерных моделей, используемых при проектировании ИС, учитывающих активность и социальную детерминированность поведения пользователей. Несмотря на значительное количество исследований по данной тематике, проблема построения указанных моделей до настоящего времени не вышла из стадии осмысливания и постановки задачи. Как отмечают многие ведущие специалисты [26, 41, 65, 135, 204, 240, 266], главная принципиальная трудность здесь заключается в необходимости исследования и проектирования информационных процессов одновременно на двух разных уровнях:
а) уровне взаимодействия между активными субъектами, поведение которых детерминируется множеством различных факторов, и б) технологическом уровне обработки информации - уровне выполнения субъектами определенных операций над информационными объектами в процессе совместного выполнения задачи.
Необходимым условием организации и осуществления коллективной информационной деятельности и одним из наиболее существенных факторов ее эффективности является стандартизация. При этом, в условиях децентрализации управления в здравоохранении и ОМС, процесс проектирования и создания единой информационной системы (ЕИС) отрасли по сути заключается в разработке стандартов, необходимых для обеспечения интероперабельности и интеграции независимо создаваемых и развивающихся подсистем субъектов в единую, функционально целостную, распределенную систему. Это принципиальное и ключевое в контексте данной работы утверждение является следстви ем тезиса Дж. фон Неймана о том, что, начиная с некоторого уровня сложности, систему легче изготовить и ввести в действие, чем описать ее поведение. Поэтому, практически единственной альтернативой является эволюционное проектирование и создание ЕИС на основе комплементарной совокупности стандартов, обеспечивающих ее целенаправленное "выращивание", развитие и функционирование.
Стандартизация информационных процессов в социотехнических системах связана с разработкой эталонных моделей объектов и субъектов информационных процессов, унификацией процедур, определяющих порядок и правила взаимодействия между субъектами, принципиальным свойством которых является их активность. Вместе с тем, исследованию этих аспектов стандартизации в области ИТ до последнего времени уделялось недостаточное внимание. Стандартизация в ряде случаев осуществляется бессистемно и фрагментарно, следствием чего является, в частности, несогласованность разработанных стандартов и обусловленная этим их невостребованность практикой [25, 73,76].
Все вышесказанное определяет актуальность представленной диссертационной работы, в которой предложен вариант решения проблемы разработки теоретического базиса для моделирования информационных процессов и проектирования систем федеративно-холонического типа [198].
Объектом исследования в диссертационной работе являются процессы анализа, проектирования и эксплуатации информационных систем в здравоохранении и медицинском страховании.
Предметом исследования являются модели процессов коллективного решения информационных задач в здравоохранении и медицинском страховании, рассматриваемых как социотехническая система.
Цель исследования - разработка моделей процессов коллективного решения информационных задач, предназначенных для использования при анализе, проектировании и эксплуатации информационных систем в здравоохранении и медицинском страховании Российской Федерации.
Исходя из поставленной цели, в диссертации определены следующие основные направления исследования:
1. Исследование особенностей информационных процессов в социотех-нических системах, выявление факторов, определяющих требования к процедурам и стандартам взаимодействия между субъектами в ходе коллективного решения информационных задач.
2. Анализ известных моделей и методов представления информационных процессов и систем. Разработка и исследование моделей и методов формализации, необходимых для спецификации и идентификации информационных и операционных потребностей задач, технологических возможностей пользователей и функциональности системы.
3. Разработка модели поведения активного, социально детерминированного пользователя в процессе коллективного решения информационных задач.
4. Разработка моделей процессов коллективного решения информационных задач в федеративно-холонических системах.
5. Анализ и разработка моделей стандартов и принципов их применения при проектировании информационных систем в здравоохранении и медицинском страховании.
Методы исследования. Для решения поставленной научной проблемы в работе используются методы теории множеств, математической логики, теории графов, теории формальной технологии и математической семантики,, а также подходы и методы искусственного интеллекта: принципы семиотического моделирования, теория мультиагентных систем, неклассические логики.
Теоретической основой и информационными источниками исследования послужили работы отечественных и зарубежных ученых по информатике, кибернетике, исследованию операций, теории систем, формальной технологии, теории активных систем, искусственному интеллекту, мультиагент-ным системам, среди которых: Поспелов Г.А., Пушкин В.Н., Ларичев О.И., Никаноров СП., Попов Э.В., Поспелов Д.А., Стефашок В.Л., Гаврилова Т.А., Городецкий В.И., Еремеев А.П., Емельянов В.В., Бурков В.Н., Новиков Д.А., Виттих В.А., Скобелев П.О., Калиниченко Л.А., Кузнецов О.П., Осипов Г.С., Пупков К.А., Коньков В.Г., Нечаев В.В., Фоминых И.Б., Шемакин Ю.И., Тарасов В.Б., Заде Л., Минский М., Саймон Г., Руссель С, Брукс Ф., Давенпорт Т., Шоэм И., Вернер Е. и др.; результаты изучения отечественного и зарубежного опыта стандартизации ИТ, информатизации здравоохранения и медицинского страхования; публикации научной периодики, материалы конференций и семинаров, а также материалы, размещенные в сети Интернет.
Диссертационная работа выполнена в рамках пунктов II. 1, II.2 и II.8 паспорта специальности 05.13.17 "Теоретические основы информатики".
Основные положения диссертации, выносимые на защиту:
1. Дескриптивная модель открытой, федеративно-холонической информационной системы с метауправлением.
2. Новый понятийный базис для исследования и проектирования процессов коллективного решения информационных задач в федеративно-холони-ческих системах.
3. Модель транзитивной интероперабельности субъектов в распределенных информационных системах, на основе которой определены формальные критерии и требования к стандартам и процедурам информационного взаимодействия, используемые при проектировании и эксплуатации систем.
4. Модель информационной формально-эргатической технологии и разработанные на ее основе информационные представления описания задачи, активного пользователя, состава и функциональности системы, адекватные потребностям процессов анализа, проектирования и эксплуатации информационных систем и организации коллективного решения задач.
5. Модель поведения активного, социально детерминированного пользователя, являющаяся основой методов моделирования и проектирования процессов коллективного решения информационных задач в федеративно-холонических системах.
6. Методы идентификации информационных задач, в том числе слабо структурированных, позволяющие определить состав исполнителей и их рабо чиє задания для организации коллективного решения задачи при установленных ограничениях.
7. Деонтические модели стандартов и объектов стандартизации, и эволюционная модель их развития, используемые при проектировании информационных систем федеративно-холонического типа.
Апробация результатов исследования. Основные материалы и научные результаты диссертационной работы, в части их применения к информатизации здравоохранения и медицинского страхования Российской Федерации, в период с 1998 по 2004 год докладывались и обсуждались на более чем двадцати научных международных, российских и межрегиональных форумах, конференциях и семинарах, в том числе: Всероссийской конференции "Основные направления развития информатизации здравоохранения и системы ОМС на 1999-2002 годы" (Воронеж, 1999 г.); Международном симпозиуме "Информационные технологии и базы данных в медицине. Мониторинг здоровья населения и окружающей среды - 99" (Египет, Хургада, 1999 г.); VI и VII Международных форумах "Информационные технологии и интеллектуальное обеспечение в здравоохранении и охране окружающей среды" (Турция, Анталья, 1999 и 2000 гг.); Всероссийской конференции "Проблемы разработки и внедрения информационных систем в здравоохранении и обязательном медицинском страховании" (Красноярск, Институт вычислительного моделирования СО РАН, 2000 г.); I, II, III, IV и V Всероссийских научно-практических конференциях "Проблемы стандартизации в здравоохранении" (Москва, 1999-2003 гг.); IX Международном симпозиуме "Мониторинг здоровья и окружающей среды. Информационные технологии и базы данных" (Греция, Крит, 2001 г.); Международном форуме "Информатизация процессов охраны здоровья населения - 2001" (Турция, Анталья, 2001 г.); Всероссийской научно-практической конференции "Медицинские информационные технологии" (Москва, Всероссийский выставочный центр, 2001 г.); семинарах межведомственной проблемной комиссии Минздрава России, РАН и РАМН "Медицинская кибернетика и информатика" (Москва, 2000-2004 годы); Международном симпозиуме "Ин формационные технологии в медицине, санитарии и экологии" (Египет, Шарм-Эль-Шейх, февраль 2002 г.); Международном форуме "Интеллектуальное обеспечение охраны здоровья населения-2002" (Турция, Кемер, октябрь 2002 г.); Всероссийской конференции "Информационно-аналитические системы и технологии в здравоохранении и обязательном медицинском страховании" (Красноярск, Институт вычислительного моделирования СО РАН, сентябрь 2002 г.); Международном форуме "Информационные технологии и общество -2003" (Турция, Кемер, октябрь 2003 г); Международном симпозиуме "Информационные технологии в медицине и здравоохранении - 2004" (Чехия, Карловы Вары, май 2004 г.); ежегодной Всероссийской научно-практической конференции "Информационные технологии в медицине" (Москва, ВВЦ, 2002, 2003 и 2004 годы).
Материалы диссертационного исследования были внедрены и использованы при разработке:
- нормативно-технических документов системы стандартизации в здравоохранении Российской Федерации: СТО МОСЗ 91500.16.0002-2004. "Информационные системы в здравоохранении. Общие требования" и СТО МОСЗ 91500.16.0003-2004. "Информационные системы в здравоохранении. Общие требования к форматам обмена данными";
- проектов рекомендаций по стандартизации в здравоохранении: "Информационные технологии в здравоохранении. Рекомендации по применению методов функциональной стандартизации при создании информационных систем"; "Информационные технологии в здравоохранении. Методические рекомендации по разработке, построению и оформлению профилей информационных систем"; "Методические рекомендации по документированию программного обеспечения информационных систем в здравоохранении";
- базовых функциональных требований и функциональных профилей для типовых, тиражируемых программных комплексов для фондов ОМС: ведения регистров застрахованных граждан; сводной персонифицированной базы данных по учету медицинской помощи; обеспечения взаиморасчетов за медицин скую помощь между территориальными фондами ОМС; подсистемы управления финансовыми ресурсами; подсистемы информационного обеспечения вневедомственной экспертизы качества медицинской помощи;
- разработанного на их основе типового, тиражируемого программного обеспечения для информационных систем Федерального и ряда территориальных фондов ОМС (Белгородский, Брянский, Ивановский, Новгородский, Калужский, Московские областной и городской, Орловский, Рязанский, Владимирский, Мордовский республиканский), а также для более чем ста шестидесяти лечебно-профилактических учреждений (Орловская областная клиническая больница, поликлиники и больницы в г. Москве и Московской области);
аттестационных • тестов испытательной лаборатории РОСС Рч.и.03ЯН.21СП01, аккредитованной в системе добровольной сертификации программных средств, применяемых в ОМС (регистрационный номер Госстандарта России РОСС ІШ.ОООІ.ОЗЯНОО);
- инструментально-технологических комплексов разработки программного обеспечения в ООО "Электронные офисные системы (проектирование и внедрение)" и ЗАО "Авикомп Сервисез", сертифицированного по стандарту ИСО 9001:2000;
- Основных направлений информатизации охраны здоровья населения Российской Федерации на 1999-2002 годы (приказ Минздрава России № 279 от 14.07.1999 года);
- Концепции информатизации системы обязательного медицинского страхования в Российской Федерации на 2000-2005 годы (утверждена правлением Федерального фонда обязательного медицинского страхования 26.04.2000 г.);
- Концепции развития телемедицинских технологий в Российской Федерации и Плана ее реализации (приказ Минздрава России и РАМН от 27.08.2001 г. № 344/76);
- Перечня работ по комплексной стандартизации в системе обязательного медицинского страхования на 2001-2004 годы (утвержден директором Федерального фонда обязательного медицинского страхования 20.12.2001 г.).
Результаты исследования используются в учебном процессе на кафедре медицинской и биологической кибернетики и информатики Российского государственного медицинского университета (г. Москва).
Публикации. По теме диссертации опубликовано 37 печатных работ, в том числе две монографии. В работах, написанных в соавторстве, результаты, включенные в диссертацию, принадлежат лично автору.
Структура диссертации. Диссертация состоит из введения, пяти глав, заключения, перечня использованной литературы и приложения.
Во введении обоснована актуальность темы, сформулирована научная проблема, определены объект, предмет, цели и.направления исследования.
В первой главе на примере здравоохранения и ОМС рассмотрены основные особенности информационных процессов в социотехнических системах, проведен анализ моделей и методов их представления и сделан вывод о целесообразности использования денотационного подхода. Определены базовые понятия, необходимые для изложения материалов исследования. Показано, что ключевым объектом анализа и моделирования при проектировании информаі ционных процессов и систем является субъектно распределенная задача, которая выполняется в результате образования холонической структуры, состоящей из активных эргатических субъектов. Исходя из этого сделан вывод, что адекватной моделью, на основе которой должно осуществляться проектирование ИС, является открытая федеративно-холоническая система с метауправле-нием. Формализовано понятие и разработана модель транзитивной интеропе-рабельности субъектов в информационных системах.
Во второй главе рассмотрены денотационные модели информационных задач. Введено понятие информационной формально-эргатической технологии (ФЭТ), носителями которой являются семантически активные, эргатические субъекты. Построена модель и рассмотрены принципиальные особенности ФЭТ. Обоснована целесообразность применения модели ФЭТ для спецификации и идентификации различных информационных задач, в том числе недостаточно формализованных. Введены определения различных уровней форма лизации исходной постановки задачи. Проанализированы основные особенности алгоритмов решения задач, определяющие возможность их декомпозиции на подзадачи, выполняемые разными субъектами. Рассмотрена операционно-алгоритмическая классификация информационных задач, основанная на модели ФЭТ. На основе моделей ФЭТ и транзитивной интероперабельности субъектов построена модель ИС, принимаемая в качестве эталонной модели при проектировании федеративно-холонических ИС. Построена ситуативная модель информационной задачи.
В третьей главе приведено описание модели поведения активных, социально детерминированых субъектов при коллективном решении информационных задач. Введены и формализованы понятия телеологической, семантической, информационной, операционной и системной активности эргатического субъекта. Введено понятие профиля эргатического субъекта, характеризующего его потенциальные возможности как исполнителя информационных задач. Построена функционально-ситуационная модель поведения пользователя, на основе которой получено его формализованое характеристическое описание -ситуативная сигнатура. Описан алгоритм определения значений параметров сигнатуры исполнителя при коллективном решении субъектно детерминированной информационной задачи в конкретной ситуации.
В четвертой главе рассмотрены основные проблемы при решении субъектно распределенных информационных задач, описаны модели их идентификации и организации коллективного решения. Введены и формализованы понятия потенциальной, технологической и ситуативной выполнимости задачи, определена типология и сформулированы необходимые условия решения субъектно распределенных задач. Обоснованы требования к метаданным, описывающим задачу. Описаны методы идентификации информационных задач, подлежащих решению в среде информационной системы при установленных ограничениях. Определены критерии и требования к рабочей группе исполнителей задачи. Показано, что представленная совокупность денотационных моделей взаимно согласована и комплементарна, и может быть использована в качестве комплекса эталонных моделей при анализе информационных процессов и проектировании федеративно-холонических систем.
Пятая глава посвящена рассмотрению основных методических аспектов применения описанных выше эталонных моделей для анализа и проектирования информационных процессов и систем. Предложены деонтические модели стандартов и объектов стандартизации, на основе которых построены эволюционные модели проектирования и развития информационных систем. Определены требования к параметрам процессов их эволюции, обеспечивающие поступательное, устойчивое развитие ЕИС здравоохранения и ОМС и поэтапное решение проблемы "унаследованных" систем. Показано, что использование предложенных деонтических моделей способствует формированию полного и непротиворечивого функционального профиля информационной системы.
В заключении подводятся итоги работы, рассматриваются результаты выполнения поставленных задач исследования, определяется научная новизна и практическая значимость результатов, дается краткая характеристика основных направлений дальнейших исследований.
В приложении представлены акты об использовании и внедрении результатов диссертационного исследования.
Список использованной литературы включает 292 наименования.
Автор считает своим приятным долгом выразить глубокую признательность за внимательное отношение к работе и полезные замечания академику РАЕН, доктору технических наук, профессору Попову Э.В. и доктору технических наук, профессору Штрику А.А., а также заслуженному деятелю науки РФ, доктору медицинских наук, профессору Гаспаряну С.А.
Особую благодарность и признательность автор выражает научному консультанту доктору технических наук, профессору Тронину Ю.Н.
Исследование особенностей информационных процессов в социотехнических системах
Современные концепции проектирования информационных систем исходят из того, что любая ИС - это социотехническая система, отношения и взаимодействия между субъектами которой в общем случае могут быть недостаточно упорядочены и формализованы, и носить характер коллизии.
Рассмотрим специфику процессов решения информационных задач в социотехнических системах на примере ИС в здравоохранении и ОМС, большинство задач в которых являются субъектно распределенными. Как правило, это обусловлено функциональной специализацией субъектов и их неспособностью самостоятельно полностью удовлетворить информационные и операционные (технологические) потребности задачи, а также, возможно, недостаточностью ресурсов.
Необходимым условием решения субъектно распределенных задач является возможность установления рациональных взаимодействий между субъектами и образования кооперативной структуры, состоящей из субъектов, обеспечивающих потребности задачи в исходных данных, ресурсах и сервисах. Обмен таковыми между субъектами в процессе выполнения задачи может осуществляться как непосредственно, так и транзитивно - через субъектов-посредников.
Указанная кооперативная структура может рассматриваться как определенное подмножество транзитивного замыкания множества субъектов (пользователей ИС) по бинарному отношению "получить-предоставить" данные, ресурсы и сервисы, необходимые для решения задачи.
Непосредственно взаимодействующие между собой субъекты, выполняющие задачу, образуют пары двух типов: - диалектически конфликтные пары; - пары типа "клиент - сервер".
В первом случае между субъектами имеют место симметричные отношения типа "заказчик - исполнитель", "покупатель - продавец" и т.п., и соответствующая коллизия целей. Симметрия в данном случае означает, что каждый из них: а) заинтересован в получении ("покупке") необходимых сведений, ресур сов и сервисов взамен предоставления других ресурсов и сервисов ("оплата"); б) стремится получить наибольшую выгоду; в) имеет возможность найти, выбрать и осуществить подобный обмен с другими субъектами ("право выбора").
Очевидно, что в социотехнической системе рассматриваемая симметрия возможна только при наличии:
а) множества имеющих такие же потребности и возможности субъектов, функционально эквивалентных в указанном выше смысле ("потенциальная возможность выбора");
б) инфраструктуры, технологически обеспечивающей взаимодействие и обмен ресурсами и сервисами (интеракции) между субъектами на основе еди ных стандартов;
в) институциально установленных норм и правил, регламентирующих процедуры взаимодействия и разрешения коллизий, и определяющих ответст венность субъектов.
Отношения в парах типа "клиент - сервер" имеют асимметричный характер, поскольку последний не является активным субъектом и не осуществляет поиск и выбор "клиентов". При этом в нормальных условиях (режимах) функционирования "сервер" не может отказать "клиенту" в обработке его запроса.
Во всех случаях совместное решение задач реализуется на основе координации действий субъектов, которая может осуществляться: - либо специальным субъектом-координатором, выполняющим сбор, анализ, подготовку и адресную передачу субъектам-соисполнителям необходимых сообщений о событиях типа "готовность субъекта"; - либо без выделения субъекта-координатора - на основе специальных правил, регламентирующих процедуры согласования действий и разрешения коллизий между субъектами - путем двухсторонних интеракций между ними или механизма общей "доски объявлений".
Возможен также смешанный механизм координации на основе сочетания указанных вариантов.
Существенными факторами, определяющими возможность решения неординарных, субъектно распределенных задач, являются: а) потенциальная содержательная, тематическая идентифицируемость задачи, позволяющая определять необходимый профессиональный состав привлекаемых исполнителей; б) их профессиональная компетентность и обусловленная этим узкая специализация; в) достаточное многообразие профессиональной специализации. Последнее является следствием принципа необходимого разнообразия, сформулированного У.Р. Эшби [231].
Разработка операционно-алгоритмической классификации задач
Основной единицей практического применения формально-эргатической технологии еТ является информационная задача Z = (ObSz,ObGz). Исходя из этого, рассмотрим возможности описания и представления задач в терминах ФЭТ, реализуемой в информационной системе Вт.
Будем различать технологические (класс Z ) и прикладные (класс Z ) задачи, такие что ZeZIP, если [ObGz]oB=[ObSz]oB, и ZeZ , если [ObGzhoB OB и [ObGz]oB [ObSz}oB; Р ТР при этом, если [ObGz]mB OB, то ZeZ .
Далее по умолчанию будем рассматривать прикладные задачи, которые являются основной прагматически значимой для пользователя единицей применения технологии и функционирования информационной системы.
В терминах формальной технологии алгоритм Az решения задачи Z - это схема синтеза объектов клааса OBQ{Z) из объектов класса OBsw в базисе операций 0#zc=OpeT. Исходя из этого, сформулируем следующее утверждение, яв ляющееся следствием определения (2.1.18) технологической связи "исходный - производный" между классами объектов.
Утверждение 2.2.1. Задача Z = (ObSz,ObGz) выполнима в технологии еТ, если OBsw Нет OBtyz), при этом AZ=A.OBG(Z)(OBS(Z)) И [Аг]оР=ОргяОре1.
Множество Opz=[Az[oJ [Az\oh [Az]og P T, которое будем называть операционной сигнатурой алгоритма Az, в общем случае включает три подмножества операций, относящихся соответственно к классам Of, Oh и Og.
Анализ состава, содержания и практического опыта решения задач в здравоохранении и ОМС, в том числе недостаточно формализованных, показывает, что, независимо от формы представления постановки задачи, состава исполнителей, применяемых программно-технических средств, можно выделить параметры задачи, наиболее характерные и существенные с точки зрения оценки возможности и организации процесса ее решения. Очевидно, что определяющими при этом являются особенности алгоритма ее решения.
Исходя из этого, рассмотрим инвариантные свойства задач, не зависящие от организационных и технологических аспектов их решения.
В общем случае для разных алгоритмов решения одной и той же задачи состав реализующих их операций в базисе операций технологии ОреТ, может быть также различным, то есть V(AkiZytAn(Z)): ([AKz)\op [A„(Z)]op).
В то же время, как показал анализ задач, решаемых в системе ОМС, в том числе слабо структурированных (в частности, задач экспертизы персонифицированных счетов-реестров на оплату медицинской помощи, экспертизы качества лечения на массиве случаев, скрининговых обследований состояния здоровья, аналитических задач медико-экономической статистики, и ряда других), состав операций при решении содержательно идентичных, недостаточно формализованных задач различными способами в общем случае отличается только в части рутинных /-операций.
Что касается Oh- и, особенно, Og-операций, то их состав при решении одной и той же задачи разными способами одинаков и определяется только клас сами исходных и искомых объектов, поскольку идентификация и спецификация таких операций в базисе ОреТ, как правило, имеет достаточно обобщенный, декларативный характер. Формально это можно записать так V( z) «(Z)): ([Ak{Z)]oh=[An(Z)]oh & H (Z)bg=l/4»(Z)bg).
Исходя из вышесказанного, постулируем три принципиальных свойства алгоритмов решения задач, которые назовем алгоритмическими инвариантами задачи. Объектный инвариант задачи: VZ (У(АКГ)7А г)): [AKz)]oEr[An{z)]oif=OBz)\ где OBZQOD - множество классов объектов задачи, такое что OBz={OBm\ 30peAz: [ХОр]ов=ОВт или [YOp]OB=OBm}; Операционный инвариант задачи: VZ (V(Aiz)A(Z)): [AkizdohViAwhgHMzdohViAnwhg Opz); где Opz - назовем операционно-эргатическим ядром задачи; при этом V(Akiz)An{Z)): nOpzQ[AKz)]oPn[Aniz)]op и VAZ: nOpz Opz;
Заметим, что именно операционное ядро uOpz определяет эргатический, субъектно-детерминированный характер процесса выполнения неординарных и недостаточно формализованных задач, решение которых возможно только семантически активными субъектами, являющимися носителями технологии их решения - носителями необходимых знаний и умений. Лексический инвариант задачи: VZ (V(Atz)A(Z)): [UOpz]MOBz\r=Vz); где Vz - множество терминов, используемых для содержательного описания задачи, такое что [OBz] [nOpz] [Opz] tc Vz.
Перечисленные инварианты задачи на содержательном уровне, безотносительно к организационно-технологическим особенностям ее решения, определяют характер и специфические параметры задачи.
На основе представленных алгоритмических инвариантов могут быть построены характеристические описания задачи, а именно - объектная, операци онная и лексическая сигнатуры задачи, в качестве которых могут использоваться соответственно OBz, Opz и Vz. Сигнатуры Vz и OBz могут быть получены ("выведены") из операционной сигнатуры Opz, то есть Opz - OBz и Opz I- Vz.
Назовем семантической сигнатурой SGz задачи Z упорядоченную двойку вида (OBS(Z),OBG(Z)), которая характеризует классы искомых и исходных объектов, между которыми определена семантическая связь OBs{Z) \s OBazy
Описание задачи Z в виде Z= (ObSz, ObGz) будем называть объектной, а в виде Z = ObGz или Z = OBG(Z) - объектно-целевой формой представления задачи соответственно. При этом объектно-целевая форма предполагает, что: а) известна семантическая сигнатура SGz задачи, то есть PrSS(SGz) = PrSS(05(z)) & PrSS(05G(z)) & PrSS( 9s(Z) hs 0BG{Z)); б) исходный объект 06 подлежит определению на основе SGz.
Заметим, что прямая Z = (OBS(Z),OBG(Z)) И обратная Z"1 = (OBs z-l),OBc(z-1)) задачи, такие что OBs{zy=OBo z-x) и OBG(Z)-OBS(Z-1), имеют одинаковые лексические и объектные сигнатуры, то есть Vz=Vz-i и OBz=OBs(Z)VOBGiz) = OBs(z-4 JOBG{z-i)=OBz- , поэтому на уровне анализа Vz и Vz-1 и/или OBz и OBz-1 они неразличимы; их различимость обеспечивается только при анализе семантических сигнатур, поскольку SGz SGz-1.
Разработка функционально-ситуационной модели пользователя
Рассмотрим права и обязанности пользователя информационной системы, как субъекта коллективной деятельности, осуществляемой в социотехнической системе, которые определим следующим образом.
Права - возможность субъекта в определенных ситуациях (при наступлении определенных событий) принимать решения и осуществлять действия (в том числе получать ресурсы), которые могут затрагивать интересы других субъектов.
Обязанности - необходимые действия, которые должен выполнить субъект в определенных ситуациях.
Таким образом, и права и обязанности субъекта имеют ситуативный, условный характер и, следовательно, могут быть представлены в виде диадиче-ской системы с использованием модальностей и формализмов деонтической логики. Исходя из этого, права и обязанности субъектов формализуем с помощью задания перечня {uRP/}y/e/e Fs вида "ситуация - действие - деонтический статус", где uRP,={ Evk,{ Exkn,dmkn)}n=i(..(Nj)}k=i ..)Kj, (3.2.1) здесь EvkUEV/cF - конкретная ситуация, описание определенного события; - множество событий, определенных в предметной области системы; UEV/ - множество событий, при наступлении которых действия субъекта регламентируются перечнем RP;;
Exkn - сопоставляемая с ситуацией Evk совокупность определенных действий OpSkn над объектами ObSkn, результатом выполнения которых являются объекты ObGkn; при этом Ех рассматривается либо как унитарная задача, имеющая определенную цель решения, либо как частная подзадача; dmkn - деонтический статус совокупности действий Exkn, который может принимать значения: а) по отношению к правам субъекта: "разрешено" (ЛР), "не рекомендовано" (AW), "запрещено" (AF); б) по отношению к обязанностям: "обязательно" (ЛС), "рекомендовано" (AR); Nj и Kj определяют длину перечня. Запись вида -iAF.Exkn означает "не запрещено", то есть T.Exkn = AP.Exta v AR.Exkn v AC.Exkn v AW.Exkn. Семантику действий Exim, сопоставленных с событием Evk, опишем в виде следующих формальных выражений: (a) F.Exkn = (ObSkn,OpSkn) (ObSkn,ObGkn) ; (b) AF.EXkn (ObShbOpSta); (c) VEXkn: (ObStoOpSbO - ObGkn; (d) VEXkn: (ObStoObGbO - {OpSk ObGkn=OpSkllXObSkl0} i,„j ; (e) VEXkn: PrKN;(Evk) & ObS OBy & ObGknCUOBy & OpS Opy; \ (3.2.2) (f) -n .Exkn = 3Z: (Fz=Evk & PrKN/Z) & PrSS(Z) & OpSkncOpz); (g) Exqm=Exkn о (ObSqm=ObSkn & ObGqm=ObGkn) v v (ObSq ObSkn & OpSq OpSkn); (h) VCExumjExkn) = Exian Exkn; (i) Exqm=Exkn = Evq Evk; где правая часть в формуле (d) - это множество / возможных вариантов получения ObGkn из QbSkn операционно активным субъектом.
Выражения (а) и (Ь) определяют спецификации действий, имеющих различный деонтический статус. В случае (а) действия задаются либо в объектно-целевой (ObSkn,ObGkn) либо в объектно-операционной форме (ObSkn,OpSkn). Выражение (Ь) содержательно интерпретируется как запрещение в ситуации Evk выполнять действия OpSkn над объектами ObSkn; (е) отражает положительный эпистемический статус специфицированных действий; (f) означает, что в качестве императивов в перечень URP;- включаются только определенные в системе Е? задачи, известные исполнителю; формулы (с) и (d) являются следствием однозначной взаимной обусловленности исходных и искомых объектов и выполняемых над ними действий при решении информационых задач; выражения (h) и (і) означают, что одинаковые действия могут соответствовать только разным событиям, независимо от их деонтического статуса.
Заметим, что для одного и того же события в общем случае могут быть предусмотрены действия с разным деонтическим статусом, которые при этом должны быть прагматически совместимы и не противоречить друг другу: VEvk: (VAC.Exkn,AC.EXkm) = Gw(EXkn,EXkm) v G«(Exkn,Exkm); VEvk: (VEXkn,EXkm: G(EXkn,EXkm)) = AF.EXkn & AF.Exkm; где Gw(..), Gn{..) и Gb(..) - аксиологические сравнительные модальные предикаты "совпадают", "нейтральны" и "противоречат", соответствующие оценкам целей (прагматики) выполнения действий; Gw(..) и Gn{.) характеризуют прагматически совместимые действия, а предикат Gb{..) - несовместимые.
Будем говорить, что задача Z включена в перечень регламентирующих ситуаций, если 3EvkeuEV/ EVz=Evk & PrKN/Z) & PrSS(Z) & OpS Opz,. и обозначать это ZeuRPy, в противном случае будем писать ZguRPy. Деонтический статус задачи Z будем обозначать AC.Z, AP.Z, AW.Z, AR.Z и AF.Z.
Право субъекта инициировать выполнение задачи Z, в том числе определять цель решения Gz и формулировать постановку, представляется в uRPy- с помощью специальной совокупности операций 0/?ZcuOgy, семантика которых в объектно-целевой форме может быть представлена в следующем виде 3EvkGUEVy: AP.EXkn=OpZ = EVz=Evk & j=pZ; где OpZ={OpGuOpSt+i}, OpGt = (ObSG,ObGG), OhSG=EVz, ObGG=Gz; OpSl+l = (ObSs,ObGs), ObSs=Gz, ObGs=ZGz; здесь ZGz=(ObGz,ObSz,Tz) - это постановка задачи Z, решение которой обеспечит достижение цели Gz , OpGt и OpSi+\ - выполняемые субъектом операции, связанные с формированием цели "зачем?" и определением постановки задачи ("что?"), исходя из ситуации EVz, которая, в свою очередь, связана с возникновением и идентификацией определенной потребности; индексы t и (t+І) определяют последовательность выполнения операций.
Разработка методов идентификации задач
Начальным этапом процесса решения задачи является ее идентификация, которая заключается в анализе исходной постановки задачи и определении ее характеристик и параметров с целью оценки возможности ее решения и организации выполнения в среде данной информационной системы в конкретной ситуации. Основными из них являются: а) семантические и технологические классы исходных OBsij) и искомых OBc(Z) объектов, в том числе креативность последних; б) классы алгоритма решения задачи, которые определяют возможную степень автоматизации, а также возможность параллельного выполнения под задач соисполнителями; в) состав исходных данных D.ObSz, а также возможность их получения от источников f1; г) необходимые системные ресурсы vTz, продолжительность [Z]T И тре буемый срок Tz ее решения; д) прагматика задачи, определяемая целью ее решения Gz Кроме того, не менее важными характеристиками являются также повторяемость выполнения задачи и наличие прецедентов решения содержательно подобных задач в системе в прошлом.
Перечисленные группы параметров задачи должны быть идентифицированы относительно возможностей ИС. Результаты сопоставления характеристик задачи с возможностями системы позволяют принять решения относительно состава исполнителей, содержания их рабочих заданий, организации взаимодействия, планирования системных ресурсов и контроля выполнения заданий. Характер процесса идентификации в общем случае определяется уровнем формализации постановки задачи. В значительной степени указанные процессы идентификации, планирования и выполнения субъектно распределенных информационных задач, в том числе слабо структурированных, могут быть упорядочены, формализованы и тем самым автоматизированы с помо щыо программных средств, относящихся к классу Workflow [58, 72, 149]. Информационной основой такого программного обеспечения должна являться база данных метаинформации о предметной области и системе Б5, в том числе о типовых объектах и задачах, источниках данных, субъектах - исполнителях и процедурах их совместной деятельности в среде конкретной ИТ-системы.
Рассмотрим основные положения и принципы идентификации информационной задачи в системе, исходя из того, что необходимо определить: - достаточно ли полно и корректно специфицирована постановка задачи? - является ли задача регламентной, ординарной? если - нет, то относится ли она к предметной области системы? - выполнима ли задача в системе в принципе и при заданных ограничениях и требованиях? - является ли задача субъектно распределенной и субъектно детерминированной? - как соотносится прагматика задачи с точки зрения заказчика с целями потенциальных исполнителей?
Будем полагать, что идентификация регламентных задач тривиальна. Для рассмотрения методов идентификации нерегламентных задач и формализации критериев, на основе которых могут быть разработаны алгоритмы идентифи кации, определим ряд необходимых понятий. При этом будем исходить из то го, что: /
а) идентификация основана на определенных способах представления по становки и описания задачи, исполнителей и информационной системы;
б) в общем случае возможно несколько различных форм информационно го представления любого объекта, в том числе задачи и субъектов - потенци альных исполнителей (информационный полиморфизм); в) содержательная интерпретация информационного объекта не должна зависеть от формы представления (нотации).
Во всех случаях информационные представления должны удовлетворять следующим условиям: (p:Lky(o:Ln) = L&L„\ (oi:Lk)=(o2:Lk) 5.01=5.02; (4.2.1) (pilky(p2±k) = S.o&S.or, (o:L )emDB?= L eNtf; L eNtf = L eLs & mD[L :LM]emDB?; где о - объект, класс объектов, задача, алгоритм и т.п.; L - нотация, используемая для записи спецификаций; NSFczRF8 - совокупность стандартов, принятых в системе; L - множество нотаций используемых в Ег, такое что L=\J Lj,VjeJ ; LM - некая метанотация, используемая для описания L . J Ключевым моментом при построении алгоритма идентификации задачи в системе является формальное определение критерия ординарности задачи. При этом говорить об оценке ординарности задачи в системе Ег можно только по отношению к идентифицированным задачам. Собственно, идентификация задачи по сути и заключается в установлении ее ординарности. Исходя из этого, рассмотрим критерии идентификации задачи, имея в виду, что ее постановка может иметь различный уровень формализации. Предварительно дадим ряд определений. Определение 4.2.2. Задача Z является прецедентной, если содержательно идентичная ей задача когда-либо ранее выполнялась в системе. Для обозначения прецедентных задач, определим предикат PrPR(Z), такой что PrPR(Z) = 3Z emD2?: (PrSS(Z ) & OBSiz r[ObSz]oB & OBG{Z r[ObGz]oBl где Z - задача-аналог, содержательно идентичная задаче Z; mDZr - множество задач когда-либо ранее решенных в Е?. Заметим, что всегда PrPR(Z) = PrSS(Z) & Opz Ops; (4.2.3) это означает, что операционная сигнатура Opz прецедентной задачи полностью определена и выполнима в системе. Будем полагать, что в процессе развития система не деградирует, то есть все прецедентные задачи, практически актуальные на данный момент времени t, всегда потенциально операционно выполнимы в if, то есть Vt: PrPRt(Z) = PrPEt(Z) & Ор рр\. (4.2.4) Исходя из содержательного определения понятия ординарной задачи, как задачи, способ решения которой в системе известен потенциальным исполнителям, критерий ординарности сформулируем в виде следующего
