Архитектура для жизни

В наши дни у многих компаний на вооружении стоят интеллектуальные системы, координирующие отдельные направления деятельности. Такие системы есть и у современных «умных городов». Впрочем, об автоматизации управления — в масштабах, существенно превышающих уровень одного города — задумались еще в прошлом веке.

За какой алгоритм голосовать будешь?

В середине ХХ века советский кибернетик Анатолий Китов предложил идею ОГАС — общегосударственной автоматизированной системы учета и обработки информации. ОГАС предполагала создание системы управления экономикой СССР с помощью единой государственной сети компьютеров. Тогда же зародилась идея создания облачных систем: Китов предлагал, вместо распыления советских ЭВМ по тысячам предприятий и институтов, группировать их в вычислительные центры. В мирное время они должны были решать гражданские задачи, а в военное — задачи обороны страны. Доступ к таким центрам предполагалось сделать дистанционным.

В 1960-х проект был переработан академиком Виктором Глушковым, которому удалось заручиться поддержкой председателя совета министров Алексея Косыгина. Однако и он не сумел преодолеть сопротивление чиновников, которые считали, что СССР не нуждается в единой информационной системе, и разрабатывать следует только отраслевые — тогда и началась кампания по внедрению на многих предприятиях автоматизированных систем управления, которая продлилась вплоть до начала Перестройки.

Амбициозность планов Глушкова подтверждается тем, что уже тогда с помощью ОГАС он планировал ввести в СССР систему электронных платежей, а не последнюю роль в провале этого проекта сыграло освещение в мировых СМИ. Издания твердили, что компьютерная система заменит Кремль.

Во многом успешнее сложилась судьба другого проекта — чилийского Киберсина (Cybersyn), системы управления плановой экономикой. В 1970 году на выборах в Чили победу одержал социалист Сальвадор Альенде. Оказавшись у власти, он посчитал, что в стране недостаточно квалифицированных управленческих кадров для реализации намеченных им радикальных преобразований экономики. Компенсировать эту нехватку было решено за счет внедрения единой компьютерной системы.

Для ее разработки в 1971 году в Чили был приглашен британский кибернетик Стаффорд Бир. Ученый считал, что для эффективного управления экономика страны должна быть прозрачной. Основная идея Бира заключалась в использовании кибернетики для управления, которое он сам называл «наукой эффективной организации».

Все экономические показатели должны были в режиме реального времени стекаться в комнату управления в Президентском дворце в Сантьяго. Взаимодействие с ней было сделано максимально простым — все для того, чтобы любой человек в будущем был способен управлять государством и влиять на его развитие. Этот подход отражал политические взгляды Альенде и научные взгляды Бира. Несмотря на технологическое отставание Чили (в 1971 году в стране числилось всего-навсего 57 ЭВМ), Киберсин удалось запустить. Для анализа экономики Чили Бир использовал VSM — модель жизнеспособной системы, созданную по образу и подобию нервной системы человека.

VSM состоит из пяти подсистем:

1. Одна или несколько систем №1 выполняют некоторую низкоуровневую задачу;
2. Система №2 обеспечивает каналы связи для соединения систем первого типа между собой, а также с системой №3;
3. Система №3 отвечает за структуры управления, созданные для разграничения прав и обязанностей систем №1, а также их связи с системами №4 и №5;
4. Система №4 наблюдает за окружающей средой и в случае необходимости адаптируется для сохранения жизнеспособности всей системы;
5. Система №5 отвечает за политические решения в целом.

Вместо иерархической системы Бир предложил расположить между правительством и местными производствами орган управления, который бы контролировал как выполнение распоряжений «сверху», так и сбор и передачу информации «снизу».

В 1972 году компьютерная сеть связывала основные предприятия, институты и несколько министерств. Во время забастовки грузоперевозчиков 1972 года Киберсин помог снабжать трехмиллионный Сантьяго продовольствием, имея в наличии всего 200 грузовиков.

У создателей системы были и другие амбициозные идеи. Например, CHECO, экономический симулятор, который должен был помочь министерствам тестировать решения и реформы до их введения, и CyberFolk — система обратной связи с населением. Предполагалось, что люди, используя портативные устройства, могли бы выражать свой уровень согласия и недовольства определенными решениями правительства, и информация об их взглядах всегда была бы доступна министерствам.

Однако планам развития Киберсина не суждено было сбыться. После военного переворота 1973 года и прихода к власти Аугусто Пиночета проект был свернут, а знаменитый центр управления — взорван по указу нового правительства.

Как умнеют города

Современные проекты схожего толка и близко не столь масштабны: ни один из них не метит в управление целыми странами, ограничиваясь проектами интеллектуальной модернизацией городов. Их цель — цифровизация и повышение качестве жизни горожан. Это предполагает не только облегчение доступа к муниципальным сервисам и, например, оптимизацию электроснабжения, дорожного движения, но также искоренение чрезмерной бюрократии, борьбу с коррупцией и продвинутые методы отслеживания экологической ситуации.

Программа развития умного города в Амстердаме предлагает жителям больше возможностей для принятия локальных решений. Горожане могут сдавать свои парковочные места в аренду через специальное приложение, а муниципалитеты — решать, каким должно быть освещение в управляемых ими городских районах. Все это реализуется с помощью веб- и мобильных приложений, которые подключены к единой платформе. Новые возможности легко добавляются с помощью подключения новых приложений. С их помощью власти города собирают всю актуальную информацию.

План развития Москвы включает разработку и внедрение до 2030 года единой медицинско-аналитической системы, а также управление городом с помощью технологий больших данных и искусственного интеллекта. Для больших городов с увеличивающимся населением и трафиком это единственный путь развития. Архитектура «умной Москвы» делится на четыре уровня:

1. Граждане, бизнес, научное сообщество и органы власти формируют требования к экосистеме и интерфейсам цифровой экономики города.
2. Информационные системы, приложения и услуги воплощены в электронной форме.
3. Данные, поступающие со второго уровня, поступают в распоряжение аналитических систем. Они обрабатывают (собирают, очищают, верифицируют, структурируют, анализируют) информацию для обеспечения потребностей первого уровня.
4. Цифровая инфраструктура (телекоммуникационные сети, центры хранения и обработки данных и проч.) поддерживает работу остальных уровней.

Большинство современных концепций умного города предполагает более или менее похожее разделение на слои. Их архитектуру рассматривают с точки зрения используемых технологий, взаимодействия человека и интеллектуальных систем, возможностей сбора данных и развития и многих других.

На пути создания комплексной системы умного города необходимо решить множество проблем: от организации технической инфраструктуры до продвижения новых систем среди населения, скорее всего весьма неоднородного как минимум в смысле технической грамотности. Умный город требует архитектуры, которая бы позволила хранить огромное количество данных, обеспечивая высокий уровень безопасности и возможность их передачи от одной системы к другой с минимальной задержкой; предусматривала бы широкую доступность технологий для всех слоев населения; наконец, не требовала бы исключительных усилий по внедрению.

«Интеллектуальный двойник»

Амбициозный проект, предлагающий эталонную архитектуру для создания умного города, развернут в китайском Шэньчжэне. Для модернизации власти города используют разработанную Huawei архитектуру Intelligent Twins, которая призвана ввести единую модель для управления городами и крупными предприятиями и способна принимать решения за счет повсеместного внедрения искусственного интеллекта.

Архитектура представляет собой объединение разнообразных технологий: гибридную облачную базу, которая облегчает разработку приложений с внедрением ИИ, разнообразные модели машинного обучения, доступные к внедрению с учетом отраслевых особенностей, а также различные стандарты и протоколы, обеспечивающие связь между всеми компонентами системы: 5G, IoT, IP, Wi-Fi и другие.

Прежде чем подробнее рассказать об «интеллектуальных двойниках, стоит уточнить, что это не то же самое, что цифровые двойники. Последние вполне могут быть частью больших интеллектуальных систем, но у них довольно ограниченная задача. Чаще всего цифровые двойники реализованы в виде дополненной реальности или отдельно существующей цифровой модели, которая помогает сравнивать объекты с эталоном или тестировать отдельные решения перед их внедрением в реальном мире.

Архитектура Intelligent Twins — слоеный торт из интеллектуального взаимодействия, интеллектуального подключения, интеллектуального хаба и интеллектуальных приложений, ведущую роль в котором играют облачные технологии и искусственный интеллект. На нижнем уровне взаимодействия располагаются умные устройства, обеспечивающие взаимодействие с физическим миром. Связь между ними и интеллектуальным хабом — центром Intelligent Twins — осуществляется с помощью операционной системы Intelligent Edge Fabric, которая позволяет хабу взаимодействовать с устройствами на базе разных операционных систем, объединяя их в единую экосистему. Интеллектуальный хаб фильтрует, сортирует и анализирует данные различных типов и формирует выводы на основе общих знаний, отраслевых ноу-хау и контекста, а также осуществляет интеллектуальный анализ. В этом ему помогает гибридная облачная система и технологии искусственного интеллекта. Работа «двойников» на местах реализуется с помощью подхода SaaS, то есть пользователи получают доступ к необходимым сервисам удаленно, посредством браузера или собственных гаджетов.

Внедрение «интеллектуальных двойников» осуществляется поэтапно. Сначала необходимо создать инфраструктуру подключений, выстроить коммуникацию между людьми и объектами, объединить все при помощи IoT и других технологий. Затем создается облачная инфраструктура, способная управлять подключениями и поддерживающая работу с большими данными. В дальнейшем созданные системы оптимизируются и соединяются воедино, проходя тесты на безаварийность и качество работы. Наконец, на последнем этапе внедряется ИИ, который должен взять на себя управление вверенными ему сферами.

На текущий момент Intelligent Twins внедрены в более чем 600 проектов. И если их количество будет расти, возможно, использование единой архитектуры позволит формировать вокруг подключенных к системе городов и предприятий надстройки, которые в будущем позволят вновь вернуться к идее «умных государств» с централизованным сбором данных, умным управлением и контролем ресурсов.