Управление информационными процессами информационно-аналитической системы с применением граничных вычислений

Организация межсетевого взаимодействия в вычислительных сетях и системах является задачей приведения к некоторому формальному базису для согласованной реакции на некоторое управляющее воздействие, которое однозначно идентифицируется звеньями системы, объединяется в функциональную группу передаточных функций и обозначается общим наименованием «интерфейс», то есть представляет собой набор соглашений о взаимодействии типа и формы представления сведений, являющихся объектом передачи данных в тракте информационного обмена.

Управление информационными процессами в динамически изменяемой среде передачи данных представляется трудоемкой организационной задачей, что объясняется дуали-стичной формой содержания информационного взаимодействия.

С одной стороны, форма осуществления эталонного взаимодействия в традиционных системах передачи данных может рассматриваться в контексте параметрической природы явлений и осуществляемой регистрации событий как формы представления данных; с другой – природа наблюдений рассматривает форму повторения тех или иных явлений по статистическому критерию, который более универсален, так как далеко не все характеристики окружающего мира можно однозначно идентифицировать как параметр, но можно определить величину вероятности их возникновения.

Автоматизация процессов согласования и конвертации управляющих сигналов в проводных и беспроводных сегментах сети несет существенные временные задержки, которые исчисляются десятками миллисекунд.

Структурная организация распределенных вычислений существенно осложняет процесс обеспечения однородности в процессе организации обратной связи, что объясняется каскадируемостью звеньев управления и подсистем регулирования. Организационно-техническое сопровождение процессов осуществления доставки данных сопряжено с задачей контроля времени жизни информационных сигналов на физическом и канальном уровнях модели взаимодействия открытых систем [8].

Инкапсуляция механизмов предотвращения коллизий, контроля целостности и достоверности данных, а также выполнение базовых механизмов по обеспечению конфиденциальности данных существенно усложняет процесс эффективной пропускной способности сети, фактически заполняя ее данными специфического содержания.

Актуальность проблемы содержания трафика как целостной группы признаков организованного информационного обмена играет важную роль в низкопотребляющих сетях и сетях, организованных на модели «нулевого доверия» или концепции root-of-trust [1].

Это обосновано небольшой скоростью передачи данных – ограничениями, вызванными выполнением функционального требования автономности приемопередатчиков. В системном анализе данный критерий можно отнести к перекрывающим, если говорить про соблюдение категорий функциональной полноты.

Методы исследования

В настоящем исследовании ставится цель по реализации формальной модели модернизации эталонного взаимодействия, основанной на нивелировании избыточности служебного трафика через выработку новых принципов организации управляемого воздействия на информационные процессы информационно-аналитической системы средствами системного анализа.

Рассматриваемая тема является междисциплинарной и слабоизученной, поэтому обзор исследований на подобную тему предусматривает разные критерии оценки и анализа формы выражений системных явлений и процессов [2; 11], возникающих в процессе осуществления вида взаимодействия.

В частности, в работе [11] объективной стороной исследования выступает метапред-метный аппарат оценки миграционного процесса, а мерой оценки действия – векторная величина, использующаяся при оценке стабилизации динамических систем. В исследованиях [4; 12] обобщаются эмпирические законы из теории систем, которые построены преимущественно на эвристической оценке системных проявлений и изучении объекта исследования с позиций приведения субъектной предметной характеристики.

Новизна рассматриваемой темы характеризуется применением формальных методов системного анализа в организации транспарентного двустороннего управления транзакциями через стек-организацию обработки промежуточных данных, что не рассматривается в современных учебных и научных изданиях в качестве системного метода имплементации динамического управления.

Результаты исследования и их обсуждение

Как уже было отмечено ранее, имплементация средств контроля трафика является существенным и объективным ограничением количественных и качественных характеристик сетей [4].

На наш взгляд, следует выделить понятие контроля трафика в совершенную функциональную величину, выраженную скалярной величиной принадлежности динамической меры оценки достоверности сопровождения уровня организации технической системы.

Оценка принадлежности может осуществляться путем расчета платежных матриц или определением весовых коэффициентах на узлах сети, участвующих в замкнутом информационном обмене.

Ключевую роль в определении сопровождения играет термин «маршрутизация» – метод определения оптимальной стратегии поведения для трафика в пространственной среде, выраженной планарным или мультипланарным графом.

Системно-техническое сопровождение организации рассматриваемой системы должно быть усовершенствовано за счет применения новых подходов к синтезу звеньев управления и анализа, что обосновано прямой связью управляющей функции информационно-аналитического обеспечения и служебным трафиком, который является порождением звена управления [10].

Системная организация метода организации маршрутизации между связанными узлами сети сводится к определению канала связи и времени доступности канала для переноса управляемого воздействия от реципиента к источнику, и наоборот.

Данная схема организации является топологически выверенной, однако в случае с распределенной средой организации сети или при большом количестве оконечных и промежуточных узлов, что характерно для набирающих популярность сенсорных сетей окружающего интеллекта или интернета вещей, не может быть оптимальной в силу критериев идентификации звеньев системы.

Программные сокеты не могут однозначно идентифицировать управляемое воздействие, так как их основная роль сводится к инкапсуляции данных в форму, пригодную для отправки. Связность маршрутизации между функцией идентификации порции данных нарушается в момент делегирования контроля доставки на получателя, что в целом харак-

Управление информационными процессами информационно-аналитической системы ...

терно для всех типов сетей. Временной лаг, вызываемый временем ожидания от получателя, не позволяет выделить вычислительные ресурсы конкретного узла распределенной сети на расчет векторов расстояний для следующей порции данных, что, в свою очередь, делает информационную систему частично не дееспособной.

Системная проблема маршрутизации как неделимой части информационного обмена сводится к сложности оптимальной стратегии работы по анализу маршрутов для конкретных данных.

При использовании методов идентификации маршрута для объекта (данных) система находится в условиях нормального функционирования, но при этом параметры ее модели пути ищутся по результатам статистической обработки наблюдений естественных изменений величин на входе и выходе, что требует большого количества заявок на ресурсы вычислительной системы. Минимизировать количество пересылок невозможно в силу отсутствия средств агрегации данных между источником и получателем.

В связи с этим остро стоит вопрос актуальности существующей системной модели маршрутизации трафика как средства доставки данных к получателю. В существующих реалиях развития вычислительных систем при возникновении коллизий или ошибок передачи, что возможно при нарастании рангов связности мультисервисных сетей, маршрутизация как единственный посредник между пользователем и сервером превращается из поставщика информационной услуги в средство с противоположной функцией работы, и у каждой порции данных есть так называемое время жизни. И если в гомоморфных сетях избыток ошибок доступа компенсируется средствами синхронизации или выделенными каналами связи, то при полиморфном обслуживании это превращается в существенную функциональную проблему, нарушающую принципы системной композиции звена управления.

На наш взгляд, общая проблема системной организации маршрутизации детерминируется характером однонаправленной организации транзакционной операции, которая осуществляется в рамках агрегации информационных процессов.

При определении системных связей между способом осуществления информационного сервиса [7] были выявлены следующие закономерности:

• •    принцип конечности операций (транзакций) для полимодельной или интермодальной организации сети (что характерно для беспроводных самоорганизующихся сетей) не может иметь одинаковую силу и принадлежность, поскольку существует дифференциация сегментов сетей и связей узлов внутри их;

• •    управляемое воздействие при односторонней форме управления, что характерно для большинства систем передачи данных и технологий физического уровня передачи информации, несет существенный урон по компенсационным характеристикам сетей на уровне компенсационных характеристик гибридных фильтров модулируемых сигналов (гармоник);

• •    существующие системы передачи данных не анализируют трафик в процессе информационного обмена, что переносит существенные временные затраты на получателя, которому нужно проверить полученные данные по ряду иных категорий и критериев в силу обеспечения принципов конфиденциальности, достоверности и аудита данных.

В связи с существенными системными проблемами предлагается модель приведения транзакционного обеспечения информационного процесса к системе с прямой обратной связью.

Такая организация системы управления анализом данных требует существенных технических нововведений и синтеза новых управляющих решений в процесс осуществления динамического регулирования.

В настоящем исследовании путем системного подхода разработан принцип организации системы передачи информации при использовании новых принципов идентификации звеньев систем управления на основе ретроспективной, текущей и экспертной информации, которая сводится к организации осуществления процесса в форме конечного автомата с магазинной памятью.

Так как объект исследования является формализованным субъектом, то есть подразумевает изучение эталонной модели взаимодействия открытых систем, построенной по вертикальному и горизонтальному типу организации интерфейсов, необходимо рассмотреть понятие процесса как единицы работы системы, определяющей форму передаточной функции.

Процесс в информационной и информационно-аналитической системе обработки данных может быть выражен в форме математической абстракции графориентированно-го потока или конечного автомата [13].

В теории вычислений конечный автомат является средством описания функциональной заявки на переходные состояния однозначной эквивалентности и имплицитности, что характерно для изоморфных систем. В условиях неопределенности источника (возбудителя) процесс невозможно однозначно идентифицировать и определять его эквивалентность заявке на вычислительный ресурс, который необходим для системы обмена. Данное тождество верно и для неопределенности получателя информационного ресурса, однако, как правило, далеко не всегда получатель информации является детерминируемым в жизненном цикле информационного сервиса.

На Рисунке 1 продемонстрирована транзакционная сущность организации информационно-аналитической системы поддержки принятия решения, основанной на оценке параметрической природы определяемых категорий данных.

Рисунок 1. Граф-схема информационно-аналитической системы, построенной на клиент-серверной архитектуре

Управление информационными процессами информационно-аналитической системы ...

Существенным ограничением данной системы является отсутствие биекции связей (обратимого отображения) как частного случая изоморфизма системы управления, что объясняется традиционным подходом к организации однонаправленного транзакционного взаимодействия в современных вычислительных системах: данные, обрабатываемые в транзакции, являются однонаправленным указателем для выборки инструкции обработки по некоторому закону [3].

В распределенных вычислительных системах транзакция расщепляется (проходит декомпозицию) на неделимые информационные единицы, а затем поток заявки обслуживания проходит через дезагрегацию, чтобы потом снова вернуть результаты обработки в виде целостного (агрегированного) образа.

Информационно-аналитическое обеспечение рассматриваемых типов систем переносит бóльшую часть вычислительных и аналитических задач на сторону сервера. Это особенно характерно для централизованных систем, применяющихся в производстве (например, в системе управления сбытом и производством, системах сбора, учета и анализа данных) [14].

Но распространенная клиент-серверная архитектура вычислительных систем не обладает хорошей устойчивостью к внешним «возбудителям» (внешним заявкам на внутренние информационные ресурсы системы управления), что объясняется невозможностью однозначно определять и управлять уровнем величины трафика извне, особенно если система подразумевает регистрацию сигналов с динамических систем окружающего мира [9].

В связи с этим разработчиками информационных систем применяется иной подход – схема организации point-to-point (P2P) модели взаимодействия. К таким моделям относятся как гибридные решения, реализуемые на уровне сенсорных слоев компьютерных систем, так и защищенные приложения веб-сервисов.

Ключевым преимуществом данного типа взаимодействия является прозрачность и высокая связность.

Под связностью подразумевается отношение динамической принадлежности узла ад-дикции и носителя информации. Поэтому предлагается использовать модифицированную модель обработки информационного процесса, сочетающую принципы организации концепции «граничные вычисления» и топологический подход «точка-точка».

Модель включает в себя расширенный список императивов и указаний, сводящихся к алгоритмическому приведению существующей логической топологии связно-ориентированной системы для оценки переходов и состояний некоторого абстрактного класса.

Абстрактный класс выражает собой детерминируемый конечный автомат, роль которого сведена к обработке и сохранению результатов событий. Реализацией такого класса может выступать память, организованная по принципу стека, а аппаратной основой – перспективные решения в области синтеза так называемой универсальной памяти (см. Рисунок 2).

Обоснованием внедрения данной методологии разработки является дилемма выбора средств обратной связи для серверного компонента сети передачи информации и конечного устройства [5].

Выражающая способность реализации автомата с магазинной памятью позволяет делегировать тракт буферизации промежуточных данных и данных, передающихся через информационную среду, а также изучать и исследовать данные через анализ массива магазинной памяти.

Рисунок 2. Автомат с магазинной памятью

Типологическая схема внедрения предполагает также возможность реализации конвейерного способа обработки данных, а репликация может приблизить данные к пользователям в распределенных средах и масштабировать производительность путем многоадресной пересылки данных через внедрение еще одного автомата с магазинной памятью для промежуточных данных.

Операция двунаправленной транзакции в промежуточном устройстве с памятью указанного типа секционируется между двумя серверами.

Модель управления нагрузкой с таким типом транзакционного взаимодействия принимает следующий вид. Если некоторая база данных содержит каталог продукции, то в случае внедрения такого типа обслуживания можно, например, создать многопользовательское приложение передачи и обработки данных в условиях обслуживания в реальном времени, направляющее обновления названий продуктов (в условиях, приближенных к реальному времени), начинающихся с букв от А до М, на узел А, а обновления продуктов, начинающихся с букв от Н до Я – на узел Б. Затем обновления реплицируются на другой узел.

Таким образом, значение классических средств организации трафика минимизируется до модели «точка-точка».

Схожая методология применяется в программной реализации средств двунаправленной репликации данных в распределенных базах данных.

Таким образом, внешние исполняемые модули, называемые агентами репликации, передают данные от издателя к распространителю, а затем – к подписчику. Тип агента репликации зависит от используемого типа репликации.

Двунаправленные транзакции через автомат с магазинной памятью релевантны, что определяется структурными особенностями стековой памяти. Общий тракт анализа данных в системе обработки данных сводится к определению синхронизации

• –    приема/передачи и уведомления приемопередатчика;

• –    установки счетчика потока в начальные состояния.

Перегрузка на промежуточном устройстве диагностируется по увеличению задержки передачи пакетов (дополнительно – по сообщениям от промежуточных маршрутизаторов), что характерно для модели транспортного протокола в модели взаимодействия систем или для согласующих звеньев промышленных сетей.

Методы управления перегрузкой сосредоточиваются на оконечных устройствах, а формализация промежуточного устройства позволяет осуществлять обслуживание трафика в соответствии с принципом обслуживания, разработанным проектировщиком.

Управление информационными процессами информационно-аналитической системы ...

Внедрение формальной модели дискретно-событийного описания регистрируемых событий и данных в форме стековой памяти в промежуточном узле в тракте обмена информацией расширяет функциональные возможности информационно-управляющих систем [6].

Системная связь между определением регуляторной и передаточной функциями в звене стековой буферизации однозначно применима в задачах обслуживания информационных процессов.

Ретроспективная оценка качества экспертной информации сводится к попеременному сравнению жизненных циклов детерминируемых величин размерности магазинной памяти устройства буферизации.

Текущая оценка экспертной ситуации (если конечное устройство является датчиком или актуатором) позволяет снизить роль традиционных средств контроля качеством регистрации значений путем использования алгоритмов регрессионной модели анализа на промежуточном устройстве или системы через функцию сравнения равности участвующих операндов в параллельных линиях обработки через свойство эквивалентности. Способ анализа систем, где элементами множеств (коллекций) являются обработанные данные в промежуточном (граничном) узле системы передачи информации, приводит к множеству наблюдаемых проявлений свойства ( D ), которому должно ставиться в соответствие следующее множество значений переменной:

D: Si = [Si, j, j = {1,N}] ^ Xi = [Xi, j, j = {1,N}], где Si – i-е свойство; Xi – переменная.

Выводы

Таким образом, в рамках настоящего исследования были представлены результаты научно-исследовательской работы, посвященной вопросам применения технологий граничных вычислений на уровне организации буферизации в качестве средств аналитики управляющих систем.

Выявлена оптимизационная составляющая принципов организации взаимодействия, сформулирована ее интегративная роль и значение в процессе организации анализа данных в граничном контуре обработки.