Умные вещи нового века

Сергей Кузнецов
17.05.2005
Открытые системы, #04/2005

На обложке журнала тема мартовского номера 2005 года журнала Computer (IEEE Computer Society, Vol. 38, No. 5, March 2005) обозначена как «Умные вещи, интеллектуальные помещения» (Smart Things, Smart Places).

Первая статья тематической подборки называется «Социально-ориентированные вычисления и коммуникации» (Socially Aware Computation and Communication). Ее автор — Алекс Пентланд (Alex Pentland) из Массачусетского технологического института. Большинство согласится с тем, что сегодняшние технологии коммуникаций находятся в состоянии войны с человеческим обществом. Звонки мобильных телефонов, электронная почта требуют от нас непрерывного внимания. В ответ на это технологи предлагают интерфейсы, подмигивающие нам и называющие нас по имени, фильтры, призванные защитить нас от цифровых атак, умные устройства, которые организуют нашу жизнь, сплетничая за нашими спинами. Кажется, что все ухищрения направлены на изолирование человека, блуждающего в компьютерной игре в качестве лишнего персонажа, однако все эти решения, предлагаемые из лучших побуждений, в конце концов, терпят неудачу, поскольку в них игнорируется ключевая проблема: компьютеры не осведомлены о человеческом социуме. Исследователям свойственно забывать, что люди являются общественными животными, и их роль в человеческих сообществах определяет качество их жизни. В технологии должно учитываться, что общение людей всегда социально обусловлено, и обсуждение — это не только набор слов, а часть обширного социального диалога. Исследователями МТИ предприняты первые шаги к количественному определению социального контекста человеческого общения. Разработаны три социально-ориентированные платформы, объективно измеряющие некоторые аспекты социального контекста, включая нелингвистические социальные сигналы, измеряемые путем анализа интонаций, мимики и жестов. Исследователи установили, что нелингвистические социальные сигналы особенно полезны для анализа и предсказания человеческого поведения, иногда за пределами возможностей экспертов. Инструментальные средства измеряют социальный контекст, который позволяет коммуникационным системам поддерживать социальные и организационные роли вместо того, чтобы представлять индивидуума изолированной сущностью. Первые приложения обеспечивают автоматическое вовлечение людей в беседы с другими людьми, что способствует развитию связей в обществе и упрочнению семейных связей.

У следующей статьи шесть авторов, и первым в списке обозначен Норберт Стрейц (Norbert Streitz) из Института Фраунхофера (Дармштадт, Германия). Статья называется «Разработка умных артефактов в интеллектуальных средах» (Designing Smart Artifacts for Smart Environments). Технологические достижения, обусловившие появление ноутбуков, КПК и мобильных телефонов, обеспечили и основу нетрадиционных компьютеризованных устройств, таких как интерактивные стены, столы и кресла, представляющих собой примеры компонентов интеллектуального комнатного оборудования (roomware), с новой функциональностью. В результате создания интеллектуальных сред, интегрирующих информационную, коммуникационную и сенсорную технологии в повседневные объекты, возникли две дополнительные тенденции. Во-первых, непрерывная миниатюризация привела к появлению почти невидимых компьютеров и основанных на них устройств. Во-вторых, исследователи расширяют функциональность повседневных объектов с целью создания умных артефактов, образующих среду, в которой поддерживается новое качество взаимодействий и поведения. Авторы различают два вида умных артефактов — ориентированные на системы и на человека. Первые создают среду, в которой отдельные умные артефакты — или среда в целом — могут предпринимать некоторые самостоятельные действия на основе ранее собранной информации. Например, пространство обитания людей может быть интеллектуальным за счет наличия и использования знаний о людях и артефактах, расположенных в пределах его границ: сколько времени они занимают пространство, и какие за это время предпринимали действия. Тогда пространство обитания могло бы само решать, что нужно делать дальше, и выполнять эти действия без участия человека. Так в интеллектуальном доме управляющая система автоматически выполняет действия по регулированию обогревательных устройств и открытию или закрытию окон и штор, однако в некоторых случаях эти действия нежелательны или несвоевременны.

Ориентированные на человека умные артефакты направлены на выполнение функций, повышающих уровень интеллектуальности человека, давая ему возможность самому принимать решения и производить зрелые и продуманные действия. В этом случае система тоже собирает и обобщает данные о событиях, происходящих на ее территории, но она наглядно представляет эту информацию, чтобы обычный человек мог определять и понимать последующие действия системы. Ничего не происходит без участия человека. Скажем, интеллектуальный офис мог бы посоветовать своим обитателям пообщаться предшественниками, работавшими с аналогичными документами, или прямо рекомендовать обратиться к некоторым документам, созданным ранее в этом же офисе.

Два указанных подхода представляют собой крайние варианты линейки решений, которые являются взвешенными комбинациями обоих типов интеллектуальности, выбираемыми в зависимости от прикладной области. В некоторых случаях более эффективно не требовать обратной связи и подтверждения пользователя при выполнении каждого действия, однако общая идеология разработки интеллектуальной среды должна способствовать участию человека при принятии всех важных решений. Все эти идеи были проверены при выполнении проекта создания интеллектуальной офисной среды Ambient Agoras (www.ambientagoras.org), описанию особенностей которой посвящена основная часть статьи.

Название следующей статьи — «Gator Tech Smart House: программируемое проникающее пространство» (The Gator Tech Smart House: A Programmable Pervasive Space). У этой статьи тоже шесть авторов; первый в списке Суми Хелал (Sumi Helal) из Флоридского университета. Разными исследовательскими группами разработаны различные прототипы систем, демонстрирующих преимущества проникающих компьютерных систем (pervasive computing) в различных прикладных областях. Обычно эти проекты концентрируются на базовой системной интеграции — на обеспечении взаимосвязи в среде сенсоров, исполнительных механизмов, компьютеров и других устройств. К сожалению, в проникающих компьютерных системах первого поколения отсутствует возможность эволюции по мере появления новых технологий или наращивания потребностей прикладной области. Интеграция многочисленных разнородных элементов производится в большинстве случаев вручную. Для внедрения нового элемента требуется исследование его характеристик и функциональности, определение способов его конфигурирования и интеграции, глубокое тестирование с целью избежания конфликтов с системой в целом. Созданные среды являются закрытыми, что ограничивает развитие или расширение реализаций. С целью преодоления этих ограничений во Флоридском университете разрабатываются программируемые проникающие пространства (programmable pervasive space). Интеллектуальное пространство существует как в виде среды времени выполнения программ, так и в виде программной библиотеки. Протоколы обнаружения сервисов и шлюзования автоматически интегрируют компоненты системы с использованием общего программного обеспечения промежуточного слоя, которое поддерживает определения сервисов для каждого сенсора и исполняющего механизма. Программисты собирают сервисы в комбинированные приложения, которые могут быть легко расширены сторонними разработчиками. Использование сервис-ориентированных программируемых пространств расширяет традиционную модель программирования. При использовании предлагаемого подхода эксперты предметной области (скажем, квалифицированные психиатры или гастроэнтерологи) могут разрабатывать и внедрять новые мощные приложения. В сотрудничестве с университетским Колледжем общественного здоровья и при поддержке Национального исследовательского института инвалидности и реабилитации США в университете создается программируемое пространство, специально разрабатываемое для пожилых и нетрудоспособных людей. Кульминацией пятилетних исследований явилось создание Gator Tech Smart House. Цель данного проекта — создание вспомогательных сред, например домов, которые ощущают самих себя и своих обитателей и устанавливают отображения между физическим миром и сервисами удаленного мониторинга и вмешательства.

Название последней статьи тематической подборки — «Мониторинг активности бизнеса, управляемый Web-журналом» (Web-Log-Driven Business Activity Monitoring). Статью написали Савита Сринивасан, Викас Кришна и Скотт Холмс (Savitha Srinivasan, Vikas Krishna, Scott Holmes) из исследовательского центра IBM Almaden Research Center. Преобразование бизнес-процессов (Business Process Transformation, BPT) означает новый уровень оптимизации бизнеса и проявляется в виде ряда специфичных для каждой отрасли инициатив, в которых совместно учитываются процессы, люди и информация. Например, BPT автоматизированного производства затрагивает используемые производственные решения, управление рисками в реальном времени, динамическое управление цепочками поставок в соответствии с изменением цен. Хотя понятие управления бизнес-процессами эволюционизировало на протяжении нескольких десятилетий, направление BPT приобрело жизненную силу в 90-е годы в связи с несколькими тенденциями, включающими бизнес-реинжиниринг и отображение процессов. Несмотря на имеющиеся достижения, организации все более осознают, что они должны производить дальнейшие преобразования, чтобы полностью реализовать потенциал управления своими операциями в виде последовательностей взаимосвязанных процессов. Эти потребности привели к выделению BPT в отдельную область. Инициативы BPT могут быть сложными, распределенными и дорогостоящими. Организации понимают важность измерения эффективности таких инициатив на основе метрик. Менеджеры должны иметь возможность доказывать обоснованность инициатив путем постоянного тестирования эффективности выполнения процессов. Авторы описывают инициативу, разработанную подразделением цепочек поставок корпорации IBM с целью преобразования процесса проверки соответствия техническим условиям импортируемой продукции, поддерживающего глобальную логистику компании. Целью инициативы IBM является обеспечение повышенной осведомленности об отклонениях от соблюдения технических условий. Эта информация исключительно важна как для компании, так и для ее партнеров. Новый уровень оптимизации становится возможным по причине того, что Web играет теперь роль общей инфраструктуры. Инициатива BPT направлена на горизонтальную интеграцию процесса с людьми, информацией и ИТ-инфраструктурой. Применяемая для решения проблемы технология включает инфраструктуру управления контентом, поддерживаемую интеллектуальным шлюзом документов в каждом географически отдаленном подразделении, участвующем в процессе.

Единственная большая статья номера, напечатанная вне тематической подборки, называется «Интеграция биологических исследований на основе Web-сервисов» (Integrating Biological Researchthrough Web Services). Авторы статьи — Хонг Тина Гао (Hong Tina Gao) из компании Lexmark, Джейн Хайес (Jane Hayes) из Университета Кентуки, Генри Кай (Henry Cai) из Big Lots. Во многих областях биологии теперь активно используются информационные технологии. Возрастающее доверие к ним явилось побудительной причиной создания биоинформатики, дисциплины, в которой исследуются, разрабатываются и применяются вычислительные средства и подходы для расширения области использования биологических, медицинских, психологических и других данных. Поскольку средства и подходы обеспечивают накопление, хранение, организацию, архивирование, анализ и визуализацию данных, биоинформатика является многообещающим направлением, помогающим исследователям более эффективно управлять разнообразными данными и приложениями. К сожалению, сегодня биоинформационные приложения, по большей части, несовместимы, в результате чего исследователи лишены возможности использовать их совместно при решении важных биологических проблем. Для решения этой интеграционной проблемы применима технология Web-сервисов. При использовании Web-сервисов приложения вызывают функции других приложений через правильно определенные и просто используемые интерфейсы. Каждая организация может сконцентрироваться на наиболее близкой для нее исследовательской области и пользоваться при этом сервисами, обеспечиваемыми другими исследовательскими группами. Для оценки возможностей решения, основанного на технологии Web-сервисов, авторы реализовали систему анализа данных микроячеек. В ней Web-сервисы используются в процессе поиска медикаментов, направленном на обнаружение новых способов разработки терапевтических лекарственных препаратов. Опыт оказался настолько успешным, что хотя реализация относится к проблеме науки о жизни, авторы уверенно утверждают, что Web-сервисы могут быть полезны в любой исследовательской области, в которой требуется анализ больших объемов данных.

Всего вам доброго, Сергей Кузнецов, kuzloc@ispras.ru.