«Глубинный» компьютинг помогает изучать взаимодействие информационных процессов

В лаборатории “Фундаментальные основы информационных технологий” Института Интеллектуальных Кибернетических Систем НИЯУ МИФИ разработали новую вычислительную модель взаимодействия информационных процессов.

Коллектив наполовину состоит из молодых исследователей, в него вошли студенты Сергей Андронов (МГТУ им. Н.Э. Баумана) и Денис Бабушкин, которые уже успели отметиться участием в публикациях в топ-1 журнале Cognitive Systems Research – том 77 и том 66, -- недавний выпускник аспирантуры МФТИ Игорь Слепцов, а также опытные исследователи к.т.н., в.н.с. Л.Ю. Исмаилова и с.н.с. С.В. Косиков, на счету которых не одна успешная научная разработка.

Почему проблематика важна и что удалось изучить?

Информационные процессы вокруг нас, они сопровождаются повсеместным компьютингом, от которого неотделимы. В этих условиях процессы возникают и прекращают свое существование, взаимодействуют друг с другом, со средой компьютинга, а также интерес вызывает само взаимодействие. Все это живет своей жизнью, которая у всех на виду, но в которую сложно проникнуть. Всевозможные исследования, вместе с их финансовой поддержкой, в мире только наращиваются, они взаимно переплетены и порой противоречат друг другу.

-- “Далеко ли отсюда до переднего края науки?”, – на этот вопрос отвечает руководитель лаборатории, профессор Вячеслав Вольфенгаген.

-- “Здесь кто как себя ощущает. Информационные технологии не только территория больших данных и искусственного интеллекта, но и большая научная гонка. Иной раз другим сразу открывается то, над чем долго приходилось работать и, казалось, вот-вот будет результат. Но открываешь свежий выпуск журнала, а там уже все опубликовано.

В данном случае вышло иначе. Действительно, получилась модель нового типа для изучения информационных процессов, а проникнуть в особенности их взаимодействия помог довольно тонкий и сложный математический аппарат теории комбинаторов. Основной результат опубликован в томе 71 журнала Cognitive Systems Research из списка топ-1. Исследование стало возможным при грантовой поддержке Росссновнойийского Фонда Фундаментальных Исследований (РФФИ).”

Результаты сводятся к построению вычислительной модели, для которой развито представление об аппликативной среде, обеспечивающей взаимодействие объектно-гранулированных процессов друг с другом. “Глубинный” компьютинг возникает уже при ответе на кажущийся простым вопрос, как из исходных процессов-комбинаторов, пользуясь экспансией в аппликативной среде, синтезировать объект с заданной комбинаторной характеристикой. Например, операция композиции оказывается неэлементарной, возникает ее виртуализация, что подчеркивает неатомарность “обычных” операций. Изучение их внутренней структуры проявляет внутреннее единство интуитивно применяемых в информационных и вычислительных технологиях операций, несмотря на многообразие принимаемых форм этих операций. Устанавливается, что аппликативная среда позволяет поддерживать виртуальные объекты, дающие представление условных конструкций, переключающих “русла протекания” процессов. Построены бесконечные диаграммы представления процессов, в основе которых лежит идея использования неподвижной точки отображений. Бесконечные структуры процессов имеют первостепенное значение для рассмотрения периодичности или цикличности процессов, в особенности эффектов рекурсивной модификации аппликативной среды.

Как стало возможным построение такой вычислительной модели?

Идейно аппарат теории комбинаторов представляет собой концептуальную математику. Это означает, что целевые теории или модели строятся на общей основе, обеспечивая именно сквозную технологию, что очень важно. Получается, что прикладную теорию или модель можно запрограммировать, пользуясь формальными выражениями этой математики. Подчеркнем, что в обычно применяемой в университетском образовании математике таких возможностей не почерпнуть.

Какие возможности у теории комбинаторов?

В плане моделирования информационных процессов можно изучать как разворачивание процесса и его ветвление, так и свертывание процесса вплоть до полного его поглощения средой. Важно, что удалось разработать аппарат графовых диаграмм для представления процессов. Конечно, это не единственная возможность. Иные возможности изучаются.

Почему все это оказалось фундаментальным?

Здесь речь идет о компьютинге, а согласно новейшим представлениям, это – новая, четвертая большая область науки, наряду с науками о природе, жизни и обществе. Эта тема активно обсуждается в научной литературе.

В чем интерес и сложность?

Общепринятого математического аппарата для решения подобных задач не имеется, так что вся масса исследований пребывает в неустойчивом состоянии и основана на разных началах. Увидеть внутреннее единство в процессах этой новой науки в пору ее становления непросто. Зато увлекательно. Как обычно, солидный бэкграунд в STEM (Software, Technology, Engineering, Mathematics) является своего рода теорминимумом, пропуском в мир “большого компьютинга”. Правда, гарантией научного успеха само по себе это не служит, но возможности профессинальной продуктивной работы открывает.

В Национальном исследовательском ядерном университете «МИФИ» имеется магистерская программа “Перспективные технологии моделирования информационных систем”, на ней мы учим тонкостям этого дела, обеспечиваем дорогу в эту профессию. Эту программу предлагает Институт Интеллектуальных Кибернетических Систем НИЯУ МИФИ.