1ООО “Генералитик”, г. Пенза, Россия
Аннотация
Предложены основы нового научного направления информатики и её приложений в разных областях образования, науки и техники под названием “Генералитика”. Приведены понятия и варианты приложений для генерализованного информирования, генерализованного счисления, самозащищенного кодирования и визуализации состояний объектов управления по многим контролируемым параметрам. Рассмотрены примеры их геометрических моделей в виде кристаллов и квазикристаллических структур.
Введение
Наличие высокоразвитой специализации, являющейся источником огромнейшего количества информации, не в полной мере способствует удовлетворению потребностей и запросам практики из-за многообразия существующих методов, принципов, подходов, разобщенность которых еще в большей степени увеличивает количество информации, но не её качество и эффективность использования.
Сказанное подтверждает актуальность
решения данных проблем, поиска и открытия единых, общих или генерализованных основ, системной интеграции и информационной совместимости теории информации и её приложений в разных областях образования, науки и техники.
Данное направление стремления к единству в силу единства окружающего мира находится в полном соответствии с методологическим тезисом М.Планка: «С давних времён, с тех пор как существует изучение природы, оно имеет перед собой в качестве идеала конечно высшую задачу: объединить пёстрое многообразие физических явлений в единую систему, а если возможно, то в одну единственную формулу»[1]. Аналогом данного совершенства является наличие структурно – функционального единства многообразия разных сущностей содержимого земного шара (Рис.1).
Рис.1. Истоки генерализованного представления информации
Новое научное направление информатики и её приложений
Для решения указанных проблем предложено новое научное направление развития информатики, её теории и практических приложений под названием “Генералитика“. Для проведения работ по данному направлению создано ООО “Генералитик” и получены положительные результаты по созданию и исследованию основ теории и аппаратной реализации генерализованного информирования, образного представления массивов данных о состоянии объектов управления по многим контролируемым параметрам, предложены новые принципы кодирования, защиты информации от помех и несанкционированного доступа без использования избыточных контрольных символов, удлиняющих кодовые комбинации и соответственно увеличивающих время их передачи по каналам связи, уменьшающих эффективность их использования. По своей сущности, предложенная защита информации, в отличие от существующей, обеспечивает сжатие информации, является самозащищенной, аналогом объективного существования в природе процессов самозащиты.
Другим примером генерализованного информирования является интеграция множества систем счисления в одну с реализацией обработки информации и вычислений как в двоичном, так и десятичном виде с помощью предложенного генерализованного счисления [2].
Кроме этого, актуальность и перспективность генералитики подтверждены другими примерами генерализованного информирования, структурно-функциональное единство которых основаны на представлении информации в виде плотных решетчатых упаковок, конструкции которых взаимно однозначно соответствуют квазикристаллическим структурам, оптимальность которых обусловлена объективностью широкого представления разных сущностей содержимого в природе в виде кристаллов (Рис.2).
Рис.2. Графическое изображение аналога единства многообразия разных сущностей содержимого земного шара и единства их генерализованнго представления в виде решетчатых структур
В этой связи, в настоящее время развитие информатики, информационных технологий, процессов управления, информационно-вычислительной техники, телемеханических систем и систем связи, стало возможным за счет использования генерализованного информирования, например, для образного представления массива данных о состояниях объектов управления по многим контролируемым параметрами. Его актуальность объясняется тем, что управление любым объектом связано не только с процессом передачи, обработки и хранения информации о его состоянии, но и с процессом познания и обобщения его результатов, или их генерализации, представляющей качественно новый вид, более удобный для последующего использования, принятия решений и выработки управляющих воздействий на управляемый объект.
Моделирование визуализации генерализованного информирования
В качестве примера практического применения генерализованного информирования рассмотрим визуализацию состояний объектов управления не только по одному, но и многим параметрам контроля одновременно.
Математическая модель взаимосвязи числа объектов управления от числа контролируемых параметров каждого из них и их допустимых значений имеет вид
N=mn,
где: N – число контролируемых объектов;
n – число контролируемых параметров;
m – число допустимых значений каждого контролируемого параметра, располагаемых независимо от их физической сущности, размеров, пространственного и временного расположения, в виде решетчатых и кристаллических структур, геометрически представляемых в виде многогранников и кристаллов, являющихся аналогом строения большинства, находящихся в природе элементов (Рис.2). Контролируемые объекты могут быть представлены, в одном случае, узлами решетчатых структур, в другом случае, вершинами многомерного куба, или гиперкуба.
Визуально признак нахождения объекта в норме целесообразно представить зеленым цветом соответствующего узла решетки или вершины гиперкуба, при отклонении от нормы – красным цветом, при отсутствии данных – белым цветом.
В качестве примера на Рис.3 приведены модели визуального представления генерализованного информирования контроля состояний объектов управления по двум и трем контролируемым параметрам: впервом случае n=2, m=7, N=72=49; во втором случае n=3, m=3, N=33=27.
Рис.3. Примеры генерализованного представления состояний объектов управления по двум и трем контролируемым параметрам
На рисунке 4 приведены варианты визуализации массива данных 3-х, 4-х и 5-и мерных систем многопараметрического контроля.
Рис.4. Кристаллические структуры 3-х, 4-х и 5-и мерных систем многопараметрического контроля
Кроме этого, при изменении внешних условий, влияющих на состояние объектов управления, происходит изменение образа их визуального представления, структуры, цвета и пространственного расположения элементов и параметров решетки и гиперкуба (Рис. 5), и соответственно повышение информативности и оперативности контроля.
Рис.5. Динамика изменения 3-х мерной модели кристаллической структуры визуального представления массива данных от изменения внешних условий
В качестве узлов решетки и вершин многогранника могут быть использованы как сосредоточенные, так и рассредоточенные объекты телемеханических систем, контролируемые по многим параметрам, геометрически представляемые общими для каждого узла или вершины исходящими из них линиями или векторами [3], значения которых кроме геометрического могут быть представлены и в табличном виде.
Одним из примеров в таблице и на рисунке 6 приведены табличная и геометрическая модели представления массива данных о состоянии шестнадцати объектов управления по четырем контролируемым параметрам, каждый из которых характеризуется тремя показателями “План”, или “Норма”, “Факт” и допустимый “Процент отклонения”. При допустимом отклонении состояния объекта управления от нормы, соответствующий узел решетки или вершина гиперкуба примут зеленый цвет, при большем отклонении – красный цвет.
| Контролируемые объекты |
Контролируемые параметры |
|||||||||||
|
x1 |
x2 |
x3 |
x4 |
|||||||||
|
план |
факт |
% отклон. |
план |
факт |
% отклон. |
план |
факт |
% отклон. |
план |
факт |
% отклон. |
|
| 1 | 2 | 3 | 4 | 5 | 6 | 7 | 8 | 9 | 10 | 11 | 12 | |
| y1 | z 1,1 | z 1,2 | z 1,3 | z 1,4 | z 1,5 | z 1,6 | z 1,7 | z 1,8 | z 1,9 | z 1,10 | z 1,11 | z 1,12 |
| y2 | z 2,1 | z 2,2 | z 2,3 | z 2,4 | z 2,5 | z 2,6 | z 2,7 | z 2,8 | z 2,9 | z 2,10 | z 2,11 | z 2,12 |
| y3 | z 3,1 | z 3,2 | z 3,3 | z 3,4 | z 3,5 | z 3,6 | z 3,7 | z 3,8 | z 3,9 | z 3,10 | z 3,11 | z 3,12 |
| y4 | z 4,1 | z 4,2 | z 4,3 | z 4,4 | z 4,5 | z 4,6 | z 4,7 | z 4,8 | z 4,9 | z 4,10 | z 4,11 | z 4,12 |
| y5 | z 5,1 | z 5,2 | z 5,3 | z 5,4 | z 5,5 | z 5,6 | z 5,7 | z 5,8 | z 5,9 | z 5,10 | z 5,11 | z 5,12 |
| y6 | z 6,1 | z 6,2 | z 6,3 | z 6,4 | z 6,5 | z 6,6 | z 6,7 | z 6,8 | z 6,9 | z 6,10 | z 6,11 | z 6,12 |
| y7 | z 7,1 | z 7,2 | z 7,3 | z 7,4 | z 7,5 | z 7,6 | z 7,7 | z 7,8 | z 7,9 | z 7,10 | z 7,11 | z 7,12 |
| y8 | z 8,1 | z 8,2 | z 8,3 | z 8,4 | z 8,5 | z 8,6 | z 8,7 | z 8,8 | z 8,9 | z 8,10 | z 8,11 | z 8,12 |
| y9 | z 9,1 | z 9,2 | z 9,3 | z 9,4 | z 9,5 | z 9,6 | z 9,7 | z 9,8 | z 9,9 | z 9,10 | z 9,11 | z 9,12 |
| y10 | z 10,1 | z 10,2 | z 10,3 | z 10,4 | z 10,5 | z 10,6 | z 10,7 | z 10,8 | z 10,9 | z 10,10 | z 10,11 | z 10,12 |
| y11 | z 11,1 | z 11,2 | z 11,3 | z 11,4 | z 11,5 | z 11,6 | z 11,7 | z 11,8 | z 11,9 | z 11,10 | z 11,11 | z 11,12 |
| y12 | z 12,1 | z 12,2 | z 12,3 | z 12,4 | z 12,5 | z 12,6 | z 12,7 | z 12,8 | z 12,9 | z 12,10 | z 12,11 | z 12,12 |
| y13 | z 13,1 | z 13,2 | z 13,3 | z 13,4 | z 13,5 | z 13,6 | z 13,7 | z 13,8 | z 13,9 | z 13,10 | z 13,11 | z 13,12 |
| y14 | z 14,1 | z 14,2 | z 14,3 | z 14,4 | z 14,5 | z 14,6 | z 14,7 | z 14,8 | z 14,9 | z 14,10 | z 14,11 | z 14,12 |
| y15 | z 15,1 | z 15,2 | z 15,3 | z 15,4 | z 15,5 | z 15,6 | z 15,7 | z 15,8 | z 15,9 | z 15,10 | z 15,11 | z 15,12 |
| y16 | z 16,1 | z 16,2 | z 16,3 | z 16,4 | z 16,5 | z 16,6 | z 16,7 | z 16,8 | z 16,9 | z 16,10 | z 16,11 | z 16,12 |
Таблица. Массив данных о состояниях шестнадцати объектов управления по четырем контролируемым параметрам
Рис. 6. Генерализованное представление массива данных о состоянии шестнадцати объектов управления по четырем контролируемым параметрам
При увеличении числа объектов управления и контролируемых параметров геометрическая модель их соответственно изменится.
В качестве примера на рисунке 7 приведена модель генерализованного представления массива данных по семи контролируемым параметрам каждого из 128-и объектов управления. В общем же данная модель образно представляет 2709 генерализуемых параметров, визуализация которых, по сравнению с табличным их представлением, обладает простотой, наглядностью и эффективностью её практического использования. Табличное же представление данного массива намного усложнило бы управление и контроль, увеличило трудоемкость и снизило оперативность их реализации.
Рис. 7. Генерализованное представление массива данных о состоянии 128-и объектов управления по семи контролируемым параметрам
Таким образом, из рассмотрения приведенных моделей визуализации генерализованного представления массива данных видно, что ему присуще ряд свойств и достоинств, к числу которых следует отнести компактность, информативность, системность, многомерность, абстрактность и универсальность. что способствует широкому использованию в различных областях образования, науки и техники, как в малых, так и больших системах, независимо что это: какое-либо устройство, прибор, машина, цех, завод, город, республика, государство, промышленность, сельское хозяйство и многое другое.
Заключение
Научные исследования и полученные результаты по генерализации информации и генерализованному информированию подтверждают их актуальность и перспективность использования в различных областях образования, науки и техники, способствуют решению многих проблем информатики, информационной техники, информационных технологий и средств их реализации [4], связанных с информационной интеграцией, генерализацией информации и информационных коммуникаций, наделяют информационную технику более высоким уровнем интеллектуальной развитости, и, следовательно, большими возможностями по увеличению скорости передачи информации, пропускной способности каналов связи, помехоустойчивости и защищенности информации от помех и несанкционированного доступа.
Открытие и разработка теоретических основ генерализации информации обеспечивают более высокий уровень дальнейшего развития информатики, информационной техники и информационных технологий, автоматизированных систем управления, сетей и систем связи, хранения и защиты информации от помех и несанкционированного доступа.
Библиографический список
- Планк М. Единство физической картины мира. М., 1966.
- Кувырков П.П., Макаров А.А. Способ обработки информации и вычисления Кувыркова (Варианты) и устройство “Генерализатор” для осуществления способа. Патент на изобретение №2494445. 2012.
- Кувырков П.П. Введение в генералитику информационных коммуникаций. //Труды международного симпозиума “Надежность и качество”. 2012. Т.1. с.77-81.
- Кувырков П.П. Генералитика. // Журнал «Вестник Ижевского государственного технического университета» № 3. – 2010.
Количество просмотров публикации: -