Scire volunt omnes, studiis incumbere pauci

После событий 11 сентября США основательно готовятся к затяжной войне с международным терроризмом. Главный и потому крайне не простой вопрос для американского правительства - приоритеты. В данном случае подход по принципу "всем сестрам по серьгам" может привести к пустой и неэффективной трате денег, времени и других ресурсов, которые всегда ограничены. У американцев это не принято. Где же выход, если он вообще существует?

Обратимся к материалам официального документа Министерства обороны США с интригующим названием: "Критические военные технологии" (DOD Military Critical Technologies. Part III: Developing Critical Technologies. Section 10: Information Technology. Defense Threat Reduction Agency Dulles, VA, May 2000). Откроем его третью часть в разделе №10, посвященном разработке информационных технологий (ИТ), описание которых занимает свыше 160 страниц. Опустив целый ряд рассуждений, касающихся важности ИТ для будущих военных действий и информационных операций, обратим внимание на одну деталь: все, о чем пишут американцы сопровождается достаточно наглядной иллюстрацией - экспертными оценками, характеризующими уровень развития ИТ не только в США, но и в других странах мира.

Используя экспертные оценки уровня развития ИТ по странам мира, можно построить приведенную ниже для наглядности диаграмму (см. рис.9) по следующим стратегическим направлениям развития ИТ: связь, обмен, обработка, безопасность, управление, объекты, датчики, визуализация, моделирование. Следует пояснить, что приведенные на диаграмме экспертные оценки носят качественный характер, а для их количественного выражения использована дискретная многоступенчатая шкала уровня развития в баллах: 4 - высокий, 3 - умеренный, 2 - средний, 1 - слабый, 0 - нет. Заметим также, что все перечисленные направления нашли свое отражение при разработке Пентагоном концепции проведения информационных операций (наступательных и оборонительных). И, наконец, выбор графической формы представления не случаен, поскольку он дает определенные преимущества в интерпретации оценок в первом приближении, даже без использования каких-либо специальных математических методов - "на глаз".

Рисунок 9. Распределение значений экспертных оценок уровня развития ИТ по странам

Первое, что бросается в глаза в этом "лесу", составленном из сравнений и сопоставлений, основанных на опыте и знаниях экспертов, - необычайно широкий разброс оценок, подразумевающий неравномерность развития тех или иных направлений ИТ в различных странах: от полного превосходства богатых и сильных мира сего (США, Великобритания, Япония, Германия, Франция) до угнетающей в своей отсталости и нищете бедных (Ливия, КНДР). Столь пестрая картина является еще одним подтверждением той острой и бескомпромиссной борьбы за выживание, которую сегодня ведет человечество, стремясь максимально использовать плоды технического прогресса.

[Позвольте, а где же приоритеты? Неужели в этом "лесу" их можно найти? Представьте себе - да! Для этого воспользуемся так называемой технологией многомерного анализа или "добычи" данных, о важности которой для интересов внутренней безопасности США так много пишут в последнее время на страницах американских средств массовой информации и говорят в Конгрессе. Но лучше один раз увидеть, чем сто раз услышать.

Прежде всего, попробуем взглянуть на эту объемную трехмерную картину информационно-технологического развития мирового сообщества как бы в плоскости некоторой двухмерной проекции, особенностью которой является классификация стран по уровню их развития одновременно по всем 9 направлениям ИТ. Проще говоря, попробуем построить иерархию стран (разбиение на группы), используя кластерный анализ (см. рис.10), который позволяет группировать объекты в многомерном пространстве по степени их близости (общности).

Рисунок 10. Кластерный анализ иерархии государств по степени развития[ основных направлений ИТ, выполненный по методу Уорда]

В полученной на основе метода Уорда для Евклидовых метрик таксономии (классификации) 37 государств по 9 признакам (направлениям) можно выделить две большие группы и целый ряд мелких подгрупп, входящих в них государств.

Первая группа: США, Великобритания, Япония, Германия, Франция, Россия, Нидерланды, Израиль, Швеция, Канада, Тайвань, Норвегия, Южная Корея, Финляндия, Дания, Австрия, Италия, Швейцария, Австралия.

Вторая группа: КНДР, Ирак, Пакистан, Ливия, Иран, Сирия, Венгрия, Египет, Чехия, Куба, Индия, Китай, ЮАР, Коста-Рика, Польша, Новая Зеландия, Ирландия, Бельгия.

[При этом первая группа стран условно опережает вторую группу по совокупному уровню развития (отличается по всем 9 показателям) примерно в 2 раза. Характерно, что во вторую группу попали так называемые "страны-изгои" (КНДР, Ирак, Иран), политические режимы которых, а равно и их стремление получить доступ к технологиям производства оружия массового поражения (ядерного, химического, бактериологического) и средств их доставки (баллистическим управляемым ракетам) вызывают наибольшее опасение у США.

Кроме того, во вторую группу попали государства уже обладающие ОМП и баллистическими ракетами (Китай, Индия и Пакистан), что также делает их присутствие в первой группе для США нежелательным. Заметим, что наиболее одиозные, с точки зрения современной внешнеполитической доктрины США, страны (КНДР, Ирак, Ливия, Иран) попали в одну подгруппу или общий кластер.

Интересно, что в первой группе в "пятерку" (кластер) наиболее продвинутых в ИТ стран попали: США, Великобритания, Япония, Германия и Франция. В то время как Россия наряду с Нидерландами, Израилем, Швецией, Канадой оказалась в другом кластере (группе стран). Заметим, что для России, как ядерной и космической державы, такое распределение по группам далеко не самый худший вариант, хотя и не столь почетный как в прошлом.

Используя другую метрику, основанную на так называемом проценте несогласия экспертных оценок, которые носят в большей степени качественный характер, можно получить несколько иную таксономию (см. рис.11), в которой уже знакомая нам "пятерка" стран, лидирующих в ИТ, объединяется в один общий кластер с другими странами: Норвегия, Швеция, Израиль, США, Великобритания, Япония, Германия, Франция, Канада. "Девятка" лидеров по совокупному уроню развития 9 направлений ИТ условно опережает все остальные 28 стран более, чем в 3 раза. При этом Россия вновь, как и во времена Петра Великого, но в данном случае по уровню развития ИТ, а не кораблестроения, более близка к Голландии. История повторяется?!

Рисунок 11. Кластерный анализ иерархии государств по степени развития основных направлений ИТ, выполненный по методу несогласия экспертных оценок

Рисунок 12. Кластерный анализ иерархии приоритетов развития основных направлений ИТ

Используя аналогичную процедуру кластерного анализа непосредственно для определения групп приоритетов развития ИТ в 37 странах мира, получим следующую таксономию (см. рис.12), в которой можно выделить две группы:

-        датчики, моделирование, визуализация;

-        связь, обмен, безопасность, обработка, управление, объекты.

При этом связь и обмен, так же как датчики и моделирование в наибольшей степени близки по смыслу и согласованы по результатам экспертных оценок. В целом, всю структуру из девяти показателей можно свести на основе их объединения (свертки) к трем группам. Для этого воспользуемся методом факторного анализа, который позволяетисследовать структуру взаимодействия признаков как некой общей совокупности.

Этот подход основан на представлении о комплексном характере изучаемого явления (развития ИТ в мире), выражающемся во взаимосвязях и взаимообусловленности отдельных признаков (уровней развития направлений ИТ). Основной акцент в факторном анализе делается на исследовании внутренних причин, формирующих специфику изучаемого явления, на выявлении обобщенных факторов, которые стоят за соответствующими конкретными показателями. При этом предполагается, что наиболее емкие характеристики окажутся одновременно и наиболее существенными, определяющими. В дальнейшем мы будем их называть обобщенными факторами (или просто факторами).

Вначале определим исходную матрицу весов факторов на основе их вращения по методу "варимакса" и фактически без учета их объединения в группы.

Таблица 1. Факторный анализ структуры приоритетов развития ИТ

В полученной матрице (табл.1) наглядно представлена структура приоритетов развития выбранных направлений ИТ, в которой только два признака (связь и обмен) оказались объединенными в одну общую группу или, проще говоря, фактор (№3), доля которой условно соответствует в общей совокупности факторов примерно 25% (см. нижнюю строку). Таким образом, имеем следующее исходное распределение весовых коэффициентов признаков и доли самих факторов в общей дисперсии, по степени очередности их загрузки: управление (0.7/0.09), датчики (0.91/0.14), связь и обмен (0.82,0.91/0.25), безопасность (0.86/0.12), объекты (0.86/0.16), визуализация (0.77/0.09), моделирование (0.8/0.1), обработка (0.51/0.03).

Перед нами встает вполне закономерный вопрос: можно ли упростить и преобразовать исходную структуру в более простую, которой проще оперировать в дальнейших рассуждениях?

Для этого необходимо выяснить, в какой мере изменятся общая дисперсия (разброс) признаков в общей совокупности факторов при их загрузке.

Рисунок 13. Диаграмма изменения доли общей дисперсии по факторам

Таблица 2. Распределение доли общей дисперсии по факторам]

На диаграмме (см. рис.13) и соответствующей ей таблице 2, приведенных выше, отчетливо видно, что фактически уже три фактора со степенью достоверности в 85% могут объяснить общую долю дисперсии признаков или, иными словами, свести к минимуму исходную совокупность 9 признаков без потери значимости. Тем самым исходная совокупность признаков может быть упрощена и сведена к трем основным группам (факторам), определяющим степень развития ИТ в любой из 37 стран.

Таблица [3] Структура признаков и вес факторов]

Итак, имеем следующую структуру факторов и входящих в них признаков с их весовыми коэффициентами и долями факторов в общей совокупной дисперсии признаков (табл.3):

        фактор №1 - обработка, управление, объекты (0.82, 0.84, 0.75/0.31);

        фактор №2 - датчики, визуализация, моделирование (0.84, 0.75, 0.86/0.27);

        фактор №3 - связь, обмен, безопасность (0.72, 0.81, 0.81/0.27).

Таким образом, проведенный факторный анализ исходной совокупности признаков (степени уровня развития основных направлений ИТ) позволил не только определить исходные весовые коэффициенты признаков и долю самих факторов, но и максимально упростить эту структуру, сведя ее к логически связанным между собой трем равнозначным факторам.

[Однако самым поразительным результатом проведенного анализа является то, что в таблице распределения доли общей дисперсии по факторам (Табл.2) "безопасность" (фактор №4) имеет весовой коэффициент, соответствующий доле общей дисперсии, равный 4.8%. Именно в такой пропорции в США финансируются из общей суммы бюджетных ассигнований на ИТ организационно-технические мероприятия по защите информационных ресурсов. Подобная закономерность проявляется и в выделении ассигнований по проектам, связанным с высокопроизводительными вычислениями (моделирование) - 1.6% (фактор №7).

Рассуждая по аналогии, можно построить в качестве гипотезы следующее распределение уровня финансирования основных направлений развития ИТ в США в соответствии с полученной на основе факторного анализа системой приоритетов (см. рис.14). При этом 64% ассигнований и усилий американского правительства связаны с ключевой проблемой использования ИТ – управлением информационными ресурсами, в то время как обработка информации составляет в этой иерархии приоритетов всего 1.2%.

Рисунок 14. Распределение уровня финансирования основных направлений развития ИТ в США (гипотеза)

Итак, в результате проведенного анализа, мы установили, что ведущая страна мира - США, занимающая первое место по уровню развития информационных и телекоммуникационных технологий, при определении приоритетов финансирования своих программ придерживается усредненных значений весовых коэффициентов значимости основных показателей, характеризующих развитие национальной информационной инфраструктуры в других странах - от самых бедных до самых богатых.

Как это не звучит парадоксально, но это - факт, подтверждаемый всеми приведенными выше рассуждениями, основанными на многомерном анализе данных экспертных оценок специалистов Пентагона, которых трудно заподозрить в недооценке степени важности высоких технологий в собственной стране: американцы поставили себе самые высокие значения по всем показателям, не забыв и про своих союзников.

В данном случае мы имеем дело с классическим проявлением универсальных свойств сложных систем (социальных, биологических, технических и др.) - самоорганизацией и адаптацией, в основе которых лежит принцип экономии ресурсов.В разных дисциплинах существуют различные трактовки этого принципа. Например, в физике этот принцип, получивший название "принципа Ле-Шателье" формулируется следующим образом: внешнее воздействие, выводящее систему из равновесия, стимулирует в ней процессы, стремящиеся ослабить результаты этого воздействия.

 В теории вероятностей и математической статистике это свойство находит свое выражение в законе больших чисел, суть которого сводится к тому, что средние величины стремятся к некоторым постоянным. Вот и вся сенсация. Удивительно другое - почему американцы, демонстрируя всему миру свои достижения в области ИТ, до сих пор не знают об этом?!

 Александр ЛЕВАКОВ