понедельник, 24 мая 2010 г.

Геоинформационные системы, 3D-модели, гипертекст и все такое

Технологии управления ХХI века

Зададим себе обескураживающий вопрос: сколько стоит управление? Предприятием, районом, страной? Можно, конечно, сосчитать с точностью до копейки формальные расходы на содержание управленческого аппарата. Но и сосчитав эту сумму, вы не получите удовлетворения от ответа. Потому что, кроме этих расходов, есть еще прямой и косвенный ущерб и недополученная – из-за неэффективности управления – прибыль. По этому критерию наша страна за весь период своего существования имела и имеет фантастически дорогое управление. Его удешевить – и кризис отступит.

В далекие годы студенчества мой друг за 30 рублей написал для автотранспортного предприятия, развозившего хлеб по магазинам, программу оптимизации графика движения «хлебовозов». А через месяц узнал, что его программа лежит в сейфе у директора АТП и не используется. Ею отчитались, как о мероприятии по научной организации труда и… все. Почему? Программа точно «знала», сколько на всю развозку потребуется бензина. А этого лучше не знать, тогда его украсть легче. Стоимость разворованного бензина надо записать в издержки управления, а вот ту – спрятанную в сейф – программу следует отнести к числу технологий управления. Сколько она стоила? 30 рублей. А разворованный бензин? То-то же.

Форум

21-24 апреля 2009 года в Москве, в Центральном выставочном центре «Экспоцентр», прошел X Международный Форум "Высокие технологии XXI века". Гвоздем Форума, как и год назад, в апреле 2008 года стали новейшие технологии управления.

Знакомясь с публикациями, посвященными этим событиями, с конкретными представленными идеями и системами, автор пришел к выводу, что о них стоит рассказать широкому читателю. Для его, читателя, общего образования и для того, чтобы он мог хотя бы вкусно облизнуться: «Во, дают мужики!»

Сложнее оказалось сесть за компьютер: останавливало отчетливое ощущение, что для всего, о чем я собираюсь написать, существует одно-единственное слово с простым и ясным смыслом, и оно должно послужить изящным блюдом, на которое можно уложить аппетитно дымящиеся куски. Наконец, слово нашлось: гипертекст! Гипертекст и гипертекстовые технологии!

Что такое гипертекст?

В 60-е годы прошлого века появились в продаже довольно странные учебники, которые назывались «курсами программированного обучения». На их страницах были напечатаны довольно краткие тексты – строк по тридцать. А после текста – вопросы, 1-2 вопроса. Если вы в состоянии ответить на них, учебник перенаправляет вас на одну свою страницу, если нет – совсем на другую. И не надо читать все подряд. Возможно, вы многое из того, что здесь написано, уже знаете. А что-то, как вы считаете, вам не нужно. Вот это и есть гипертекст – система текстов, связанных друг с другом перекрестными ссылками.

Гипертекстовые учебники так тогда и не прижились. И дело было не в пороках идеи. Материальная реализация гипертекста в виде книги с бумажными страницами оказалась неудачной. Вот если бы процесс протекал на мониторе компьютера, позволяющего мгновенно «прыгать» по ссылкам… Но компьютеры тогда существовали лишь в зародышевом и чрезвычайно неуклюжем состоянии.

Еще один простой и понятный пример гипертекста – словари и энциклопедии. Словарные статьи имеют внутри себя ссылки на другие статьи этого же словаря. Эти-то ссылки и превращают словарь в гипертекст. Когда вы читаете статью в словаре, вы можете вообще не обращать внимания на ссылки, если вам достаточно получить поверхностное представление о предмете. Но если нужна глубина, вы сегодня можете пройти по одной последовательности ссылок, завтра по другой, а послезавтра – по третьей. Гипертекст содержит в себе огромное богатство обычных линейных текстов, и вы, погружаясь в нелинейный гипертекст, сами их строите. Гипертекст – это сеть, сетевым способом организованная информация.

Еще один впечатляющий пример – научные библиотеки. Ученые работают с их фондами, как с гипертекстом. С одним огромным гипертекстом. Оцифровка книг и журналов позволит получить к этому гипертексту компьютерный доступ в Интернете и работать с ним чуть ли не так же комфортно, как с какой-нибудь детской «обучалкой».

Вообще же, сослаться можно не только на текст, сослаться можно на любой источник информации. Если вы где-то прочли, что в Эрмитаже хранится картина Тициана «Динарий кесаря», это – ссылка. Можете туда поехать и посмотреть – великая вещь! С этой точки зрения вся наша культура предстает как единый грандиозный гипертекст, создаваемый всеми нами – теми, кто жил прежде нас, и теми, кто придет жить после.

Новейших гипертекстовые продукты предназначены для поддержки решения задач управления. Однако у «новейших» есть предшественники, и начинать рассказ лучше с них. Они называются геоинформационными системами – ГИСами.

ГИС

Есть на моем компьютере одна редко используемая, но весьма любопытная «программулина»: карта Харькова. Иногда ведь возникает необходимость посетить такое место в родном городе, о котором никогда даже не слышал. Запускаем «программулину» (ее окно имеет вид карты-схемы города), в окошко поиска вводим название нужной улицы или переулка (а на карте есть они все), и нажимаем клавишу «ввод». Изображение увеличивается и располагается так, чтобы нужная улица оказалась в центре экрана. Заодно вижу номера маршрутного транспорта, движущегося по попавшим в поле зрения улицам. В общем, легко сориентироваться, как туда попасть.

На карте отображены все имеющиеся в городе дома (на момент ее создания, естественно) с их номерами и геометрической конфигурацией (какие они там – П-образные, Г-образные или прямоугольные). При щелчке мышкой по карте отмеченное место показывается в более крупном масштабе. Мало? Щелкните еще раз.

Эта карта представляет собой простейшую геоинформационную систему, построенную, как читатель, по-видимому, уже догадался, по принципу гипертекста: щелчок мышкой вызывает переход по ссылке. Систему можно совершенствовать. Совершенствование состоит в расширении гипертекста в интересующем нас направлении. Например, его можно расширить так, чтобы, щелкнув по дому с нужным номером, вы смогли немедленно узнать, сколько человек в нем живет, каким ЖЭКом он обслуживается, каким почтовым отделением, какой поликлиникой, фамилии участкового врача и участкового милиционера, номер ближайшей аптеки и кучу других подробностей. Важных для тех людей, которые управляют этой территорией или ведут на ней бизнес.

Кто-то не поверит, но специальные исследования показывают, что 80-90% бизнес-информации – это географическая и привязанные к ней другие виды информации. А о ее привязке к географической карте путем создания связного гипертекста говорят как об интеграции географической и сопутствующей ей информации. Такая система дает использующему ее совершенно другой уровень представлений о пространстве, его наполнении и организации, другой уровень овладения им, и порождает другие технологии управления. Но и через этот уровень мир уже фактически перешагнул и движется дальше. Сейчас в нем на слуху новое, совсем молодое слово, насчитывающее от роду всего лишь 2-3 года. Это слово – неогеография.

Спрашивается, в каком же направлении нужно развивать географию, чтобы для ее обозначения потребовалось новое слово? В пространственном. География занята отображением неплоской местности на плоских картах, она имеет дело не с местностью, а с ее картографическими проекциями, не с географическими, а с картографическими координатами точек, отображаемыми на картах. Карта не дает правильного отображения метрических свойств местности. Если она правильно отображает углы, она неизбежно искажает расстояния, и наоборот. Кроме того, она использует картографические условности.

Неогеография строит трехмерные модели реальной местности, она имеет дело с истинными географическими координатами – широтой, долготой и высотой. Если уж физический мир трехмерен, естественно, чтобы его адекватные модели тоже были трехмерными. Однако до тех пор, пока не появилась компьютерная 3D-графика, они оставались умозрительной потенциальной возможностью.

Искусство кройки и шитья

Что такое 3D-модель? Первое представление об этом можно получить, глядя на работу портного. Что делает портной? Сначала он готовит набор плоских выкроек по мерке клиента, потом сшивает некоторые их края, и, - глядишь, - костюмчик уже топорщится на клиенте! Худо-бедно, портной создал 3D-модель его тела.

В изложении «для пешехода» работа 3D-модельера ничуть не сложнее портняжной: на поверхности моделируемого тела он намечает некоторое, обычно очень большое, множество точек и как-то фиксирует их координаты. Это он «снял мерку». С геометрической точки зрения, отмеченные точки разбивают поверхность на треугольники, но это могут быть и другие плоские фигуры: если, скажем, строится 3D-модель города, прямоугольники, пожалуй, окажутся удобнее. Если точек много, треугольники получаются мелкими. Достаточно мелкими, чтобы их можно было считать плоскими и без проблем записать уравнения их плоскостей. Меняя свободные параметры в этих уравнениях, мы заставляем треугольники двигаться. Теперь их можно «сшить», а с каждым из них связать какие-то свойства, присущие соответствующему месту оригинала. Например – цвет. Все это – работа с числами, а уж с чем-чем, а с числами компьютер работать умеет.

Вы еще не сообразили, чем занимается 3D-модельер? Он создает некий гипертекст. 3D-модель – это гипертекст, ее создание – гипертекстовая технология.

Есть программы, позволяющие увидеть 3D-модели, есть программы, помогающие их создавать, есть, в конце концов, очень реалистично сделанные компьютерные игры с 3D-графикой, позволяющие не только получить большое удовольствие от игры, но и собственными глазами и, можно сказать, на собственном опыте убедиться в возможностях и преимуществах методов неогеографии для отображения реального мира. Для управления полем боя, скажем, - самое то.

Зачем нужны все эти штуки? С трехмерной моделью места действия можно интегрировать любую другую привязанную к нему информацию и получить таким образом трехмерную геоинформационную систему. Ее можно часто обновлять, в идеале – вообще работать в режиме реального времени. Именно в этом направлении развивается информационный прогресс – ему служит разработка оперативных средств 3D-визуализации геопространственной информации, например, по спутниковым фотографиям.

Комплексное динамическое предоставление пользователю общегеографических, навигационных и тактических данных с распределенным доступом в английском языке получило название Situational Awareness. В позапрошлом году в ходе учений американской армии такую информационную среду впервые удалось создать одновременно и для сухопутных войск, и для ВВС США, и она обеспечивала их взаимодействие на всех этапах целеуказания и гибкого распределения поражаемых целей.

А теперь представьте себе такую систему на столе у начальника большой, на километры раскинувшейся стройки. «Ну-ка, ну-ка… На какое такое «лево» тот КАМаз кирпичи повез? Кто за рулем? Мишка Загоруйко? Где тут у нас начальник транспортного цеха??»

Это не просто шутка. Она показывает, что неогеографические методы работы с информацией позволяют решать такие управленческие задачи (в данном случае – прецизионное управление территорией), которые в рамках прежних методов даже обсуждать не имело смысла.

Украина – не Россия, у нее таких строек давно нет. Зато могут появиться зоны техногенных катастроф – и там такая система тоже не помешала бы. 3D-модель предприятия, тем более – города, интегрированная с его технико-эксплуатационной документацией и оперативной информацией, сильно облегчила бы управление.

На предыдущем – IX-м – Форуме, в рамках которого прошла первая в России конференция по неогеографии, наибольший интерес участников и гостей вызвали именно экспонаты, связанные с неогеографией, в частности, 3D-модель подмосковного города Протвино. Это первый российским город, обзаведшийся полной 3D-моделью. В ней можно «зайти» в каждый двор. Это лишь начальный шаг к созданию пространственной геоинформационной системы для управления городом, но этот шаг уже сделан. Россия приобретает и накапливает реальный опыт создания таких моделей и таких систем, закладывая у себя основы новой культуры управления.

Google Earth

Как программный продукт, Google Earth вот уже несколько лет входит в первую двадцатку мира. Небольшая клиентская программа на вашем компьютере обеспечивает вам доступ к геопорталу на серверах компании Google, хранящему построенную на основе спутниковых фотографий трехмерную модель Земли и предоставляющему ее в ваше распоряжение. Фотографии регулярно обновляются, становятся все более подробными. Программа распространяется компанией как в бесплатной версии, так и за $400. Соответственно, и возможности у них разные.

Поверхность суши смоделирована по изображениям, имеющими разрешение 15 м на пиксель. Отдельные участки поверхности имеют более подробное разрешение. Например, Москва снята с разрешением 0,6 м/пк, а многие города США – c разрешением 0,15 м/пк. (метров на пиксель). Данные ландшафта имеют разрешение порядка 100 м/пк. Фотографии же некоторых регионов имеют беспрецедентно высокое разрешение. Модель построена в географических координатах и позволяет менять перспективу без искажения метрических свойств изображенных объектов.

Очередное обновление фотографий сделано в последних числах февраля. А в первых числах марта разразился скандал: английские военные возмутились тем, что на фотографиях с большими подробностями проявились их секретные военно-морские базы… 

РосГипроЛес использовал платформу Google Earth для решения кардинально новой, но чрезвычайно важной для России задачи – интеграции информации о растительности – вплоть до единичных деревьев – в рамках одного сетевого продукта на базе единой географической системы координат. Практическое освоение неогеографии началось.

Тэги: управление, программа, визуализация, моделирование, гипертекст

Комментариев нет:

Rambler's Top100 Полный анализ сайта Всё для Blogger(а) на Blogspot(е)! Закладки Google Закладки Google Закладки Google Delicious Memori БобрДобр Мистер Вонг Мое место 100 Закладок