Ассоциативные взаимодействия в инфокоммуникационных сетевых структурах

Аннотация

Актуальность и востребованность темы диссертации. В мире инфокоммуникационные сети и системы, являясь технически взаимосвязанными с инновационной сферой и отраслями, интегрируются в различные средства и решения информационно-коммуникационных технологий (ИКТ), и проявляются в различных сферах и направлениях: к примеру, для Big Data, как одной из самых быстрорастущих сфер ИКТ, «общий объем получаемых и хранимых данных удваивается каждые 1,2 года; за период с 2012 по 2014 год количество данных, ежемесячно передаваемых мобильными сетями, выросло на 81%»’, в 2016 году «рынок сервисов для развертывания облачных инфраструктур вырос на 52% в 2015 году, достигнув 23 млрд, долларов, объем мирового рынка публичных облачных услуг в 2016 г. достиг 204 млрд, доллара, что на 16,5% больше, чем в 2015 г.»2. В этой связи, возникает необходимость разработки перспективных решений в таких задачах, как совершенствование инфраструктуры, создание и внедрение информационных систем, баз данных, применение инновационных проектов, а также эффективной реализации многих технологий, функций и систем, задействующих информационные процессы. В таких развитых странах, как Южная Корея, США, Великобритания, Германия, Франция широко используются специлизированные математические и имитационные методы и средства для исследования функциональных процессов и явлений, возникающих и происходящих в сложной распределенной природе инфокоммуникационных сетей и систем. В этих условиях системы распределенных вычислений (Distributed Computing) являются объектом исследований со стороны многих групп мирового сообщества. Такие исследования стимулируются все возрастающей ролью и все более широким развитием различных сетей и технологий (таких, как семантический Web, Grid -вычисления, облачные вычисления, Интернет вещей и др.). Наряду с этим, во многих областях возможности вычислительных средств ограничены в связи с характером обработки информации и выработки управления вычислительной системой (к примеру, при решении задач при неполной информации, прогнозе результатов предполагаемого действия и выработке управления, при динамике процессов в реальном времени и т.п.). Современные возможности ИТ предполагают реализацию новых подходов к обработке информации, объединяемых общими свойствами ассоциативной (интуитивной) обработки информации, дающих возможность обрабатывать знания, осуществлять логический вывод и, тем самым, позволяющих интеллектуализацию вычислительных систем. С приобретением независимости республики был достигнут определенный прогресс в комплексной разработке информационнокоммуникационных систем, использовании Интернета и глобальных информационных систем, расширении эффективности информационнокоммуникационных сетей и систем, применении перспективных решений в развитии государственного управления, а также ряде других задач. В Стратегии действий по пяти приоритетным направлениям развития Республики Узбекистан в 2017 — 2021 годах, определены задачи по «внедрению информационно-коммуникационных технологий в экономику, социальную сферу, системы управления»3. Реализация этих задач, в частности, связана с разработкой усовершенствованных моделей ассоциативного взаимодействия в инфокоммуникационных сетевых структурах. Данное диссертационное исследование в определенной степени служит выполнению задач, предусмотренных в Законе Республики Узбекистан «Об электронном правительстве» (2015), Указе Президента Республики Узбекистан № УП-5099 от 30 июня 2017 года «О мерах по коренному улучшению условий для развития отрасли информационных технологий в республике», Постановлении Президента Республики Узбекистан № ПП-1730 от 21 марта 2012г. «О мерах по дальнейшему внедрению и развитию современных информационно-коммуникационных технологий», а также в других нормативно-правовых документах, принятых в данной сфере. Цель исследования заключается в разработке научно-методологических основ повышения эффективности функционирования инфокоммуникационных сетевых структур на основе моделей и механизмов ассоциативного взаимодействия в вычислительной среде. Научная новизна исследований заключается в следующем: усовершенствованы механизмы реализации информационных процессов в инфокоммуникационных сетевых структурах на основе принципов организации промежуточной среды программного обеспечения; созданы принципы реализации ассоциативного взаимодействия компонентов инфокоммуникационных сетевых структур, позволяющих добиться интеллектуализации их поведения; созданы концептуальные основы исследования и создания объектов в распределенных вычислительных системах, позволяющие отображать поведение объектов при реализации различных функций. разработаны модели и механизмы функционального взаимодействия компонентов в инфокоммуникационных сетевых структурах с учетом ассоциативных связей; разработана концептуальная модель интеллектуального управления процессов и/или механизмов, задействованных в распределенных вычислениях, которая отражает существенные свойства и формализованные схемы отношений объектов и отношения взаимодействия процессов обработки и обмена информацией; усовершенствованы механизмы информационного обмена внутри- и межсистемного характера, позволяющие организовать эффективные процедуры для алгоритмов и программ в инфокоммуникационных сетевых структурах. Заключение Основные результаты исследований, проведенных в диссертационной работе на тему «Ассоциативные взаимодействия в инфокоммуникационных сетевых структурах», сводятся к следующему: 1. Предложен и обоснован методологический подход для исследования и анализа инфокоммуникационных сетевых структур и их функциональных возможностей, основанный на применении принципов промежуточного ПО и позволяющий определять набор объектов (распределенных элементов) при реализации функций и процессов распределенной среды, с целью детального изучения принципов и механизмов взаимодействия служб и ресурсов, а также эффективного взаимодействия сетевых и системных компонентов как для распределенной архитектуры самой сети, так и для взаимодействующих протоколов, сервисов и интерфейсов. 2. Созданы теоретические основы функциональной организации системных компонентов инфокоммуникационных сетевых структур, позволяющие при наличии разнообразных платформ и приложений, используемых и создаваемых для удовлетворения потребности пользователей распределенной сети в различных услугах, обеспечить прозрачное и гибкое предоставление ресурсов, с учетом множества процессов различной сложности, природы и интенсивности. 3. Для решения задач анализа и проектирования сервисов и приложений (как неотъемлемой части инженерии ПО) обоснованы принципы реализации ПО, учитывающие роль различных композиций взаимосвязанных функций, систем и технологий и удовлетворяющие базовым требованиям, связанным с составом основополагающих свойств (атрибутов) для архитектуры функциональных и сетевых элементов, их взаимосвязи при создании сложных конфигураций (для элементов, интерфейсов и сервисов) и многообразии механизмов обмена между компонентами (объектами) инфокоммуникационных сетевых структур. 4. Разработаны научно-обоснованные положения концепции ассоциативных взаимодействий для распределенных компонентов, позволяющей определять программную архитектуру распределенных систем в соответствии с выполняемыми функциями и принадлежностью к различным классам объектов (корректно определять распределенные объекты и связанные с ними функции) и учитывающей возможность влияния на процесс обмена информацией на основе определения признака ассоциативности. Разработанные и реализованные программно механизмы и процедуры информационного обмена демонстрируют возможности использования ассоциативного взаимодействия при обмене информацией с помощью распределенных объектов и являются удобным средством для отображения процессов. 5. Разработана комплексная, организованная по объектному принципу модель взаимодействия компонентов инфокоммуникационной сети, позволяющая отразить сложное поведение элементов и компонентов распределенной среды (пространства) посредством представления (набора) объектов, связанных с процессами или относящихся к таковым, в многомерном распределенном информационном пространстве состояний. 6. Разработан подход к объектно-ориентированному моделированию поведения составных компонентов и узлов распределенных вычислительных сетей и систем на основе нейросетевого представления поведения моделируемых объектов и нечетких отношений функционального взаимодействия, с возможностями описания их интеллектуальных свойств. 7. Разработана многомерная ассоциативная модель инфокоммуникационной сетевой среды, позволяющая формализовать распределенные структуры при проектировании и разработке распределенных сетей и систем с целью повышения производительности распределенной инфокоммуникационной сетевой среды - за счет обеспечения возможности осуществления между ее компонентами многомерных связей, основанных на использовании ассоциативных свойств информации (определения признаков в различных направлениях ее передачи и обработки). 8. На основе концептуальных постулатов и введенных в рассмотрение понятий (модель рамочной структуры, управляемой поведением; распределенные ассоциативные процессы), построены модели для решения задачи эффективного взаимодействия компонентов в распределенной среде с учетом распределенных вычислительных процедур (отражающих существенные свойства и формализованные схемы отношений объектов и отношения взаимодействия процессов обработки и обмена), реализуемых на различных иерархических уровнях соответствующими протоколами взаимодействия. 9. Созданы научно-методические основы построения модели ассоциативной среды в соответствии с функциональным оформлением архитектуры распределенных сетей и систем и принципами декомпозиции функциональной структуры с учетом компонентного построения архитектуры ПО, с точки зрения различных классификационных аспектов взаимодействия составных компонентов исходной системы (по признакам структуры классов, структуры развертывания, вариантам сценариев взаимодействия и отношений между ними). Это дает возможность через поведенческую модель распределенной среды (пространства) перейти к модели программирования, и, соответственно, к архитектуре программного обеспечения или модификации процесса его разработки.