Философия и цифровые технологии. Сборник статей

Александр Болдачев

Сборник статей по информационным технологиям: блокчейн, семантический веб, инженерные онтологии, искусственный интеллект.

Событийная

онтология

Субъектно-событийный подход к моделированию сложных систем

Хабр, 23 апреля 2015

https://habr.com/ru/post/256509

Вещная (объектная) онтология

Традиционным для современного человека — и в быту, и в науке, и в философии — является вещное мышление, для которого свойственно описание мира как множества пространственно локализованных объектов-вещей. Сами вещи определяются через совокупность предикатов. Взаимосвязь объектов описывается через отношения и классификации, что формально фиксируется в виде таблиц и графов. Современные методы описания/моделирования сложных систем придерживаются вещной онтологии: сначала декомпозиция — выделение объектов, затем их классификация с приписыванием объектам свойств и установлением между ними отношений («часть-целое», «род-вид», «зависит» и т.д.)

Событийная онтология

Однако в философии, помимо традиционной вещной онтологии, известен еще один, хотя пока еще и не столь распространенный, подход к описанию мира — событийный. Событийного взгляда на уровне логических, языковых систем придерживался Людвиг Витгенштейн. В начале своего знаменитого «Логико-философского трактата» он констатировал: «Мир — целокупность фактов, а не предметов.… Происходящее, факт — существование со-бытий». Предельно радикальный событийный подход, на уровне основ онтологии, впервые предложил Бертран Рассел, констатировав: «мир состоит из некоторого числа, возможно конечного, возможно бесконечного, сущностей… Каждая из этих сущностей может быть названа „событием“». Да, мы можем описать, скажем, биологический организм как пространственную структуру из молекул. Но с другой стороны, можно представить его и как систему событий химических взаимодействий этих молекул, распределенных на некотором промежутке времени. При этом понятно, что событийное описание даст нам более полное понимание организма по сравнению с чисто структурным анализом. Двигаясь дальше вглубь вещей, можно и молекулы описать не как «шарики на палочках», а как совокупность событий взаимодействия атомов — понятно же, что структура, пространственное положение элементов молекулы вторичны относительно событий электронных обменов. Ну и сами атомы следует описывать как системы актов-событий взаимодействия частиц. В конечном счете Рассел, анализируя представления квантовой теории о строении материи, приходит к выводу: «материя — это просто удобные способы группирования событий». А на законный вопрос «событий чего? событий происходящих с чем?» отвечает: «событий, которые просто случаются, а не случаются „с“ материей или „с“ чем-то еще».

Компьютерная аналогия

Пониманию сути событийной онтологии нам может помочь компьютерная аналогия. Что такое «мир» компьютера на элементарном (процессорном) уровне? Непрерывный поток простых событий: 0100100100010010010… И ничего больше. Но на другом уровне — уровне интерфейса — некоторые последовательности этого потока выглядят как вполне себе вещи: элементы интерфейса, буквы, герои игры. Каждой «вещи», явленной нам на экране, соответствует некоторая, необязательно непрерывная, последовательность потока процессорных событий (единичек и нулей). И что мы делаем, когда хотим изменить эти вещи? Правильно: добавляем в исходный поток новые события. Итак, перед нами только события: системы событий и события изменения систем событий, из которых на уровне интерфейса могут быть сформированы новые вещи. Особо зафиксируем: никаких вещей на уровне элементарного потока нет — они возникают только при приложении к этому потоку шаблонов. Которые, кстати, сами являются распределенными во времени структурами событий этого же потока, поскольку ничего другого в мире компьютера нет.

Из этого философского введения мы должны вынести простую мысль: наш мир можно рассматривать и как множество вещей, и как поток событий, при этом вещи определяются через множества этих событий.

Событийное описание

сложных систем

Безусловно, когда мы обращаемся к прикладным проблемам описания сложной системы, скажем, большого современного предприятия, нас не должна волновать глубинная (на уровне событий взаимодействия элементарных частиц) событийная онтология каждого болта. Нас прежде всего должно интересовать участие болта в функционировании системы, то есть события: «доставили на склад», «подвезли к месту сборки», «ввернули». Причем не просто факт участия, а содержательное его наполнение, с описанием тех свойств, которые были существенны для каждого события. К примеру, для реализации события «подвезли к месту сборки» важен вес болта — нужна ли тележка или можно коробку болтов в кармане принести. Событие «ввернуть» осуществимо если резьба болта соответствует резьбе детали. И получается, если мы зафиксируем все события, в которых участвовал болт, то получим полное его описание. Причем не абстрактное, а конкретное и исчерпывающее описание того, как «выглядит» болт для конкретной системы, какими свойствами, в какие моменты и как он участвует в функционировании системы. Если нет события, в котором фиксировался бы цвет болта, значит, в описании болта (для этой системы) и не будет такого свойства, как «цвет». Таким образом, используя предложенный событийный подход, то есть фиксируя все события, в которых появлялись, измерялись, перемещались, применялись, изменялись и т. д. объекты, мы получим полное описание этих объектов в анализируемой системе.

На первый взгляд может показаться, что речь идет лишь о некой разновидности формы учета, способе оптимизации записи параметров объектов. Однако давайте рассмотрим, что кроется за, казалось бы, простой фразой «фиксация события». Возьмем, к примеру, событие «ввернули болт». Здесь важно обратить внимание на то, что в этом событии участвует не один только болт (A), а еще такие объекты, как соединяемые детали (B и C) и субъект (S), который и реализует это событие. (Здесь обязательно следует сделать уточнение, что речь идет не об акте, не о процедуре, не о действии, а именно о событии «ввернули болт», то есть о фиксации факта достижения результата.) То есть полностью наше событие должно быть названо так: «субъект S соединил болтом A детали B и C». Это значит, что запись каждого события системы содержит в себе не только информацию о задействованных объектах, но и данные об их отношениях (объекты A, B и C с момента указанного события образуют целое D) и плюс описание субъекта (S произвел объект D).

Итак, фиксация всех событий, реализованных в некоторой сложной системе, должна дать нам исчерпывающее (в рамках данной системы) описание каждого объекта, каждого субъекта и их отношений. По сути, полученный событийный поток содержит полную информацию о системе.

Принцип выделения событий

Понятно, что для анализа функционирования сложной системы, скажем, того же предприятия, нет необходимости фиксировать каждое событие на уровне технологических процессов. Скажем, закручивание болта конкретным субъектом в событийном потоке должно быть представлено двумя событиями: «получение A, B и C», «сдача детали D», а не событиями каждого поворота ключа. Можно указать следующие формальные условия, выполнение которых определяет необходимость и достаточность включения некоего события в событийный поток:

событие выполняется или регистрируется одним из субъектов системы;

событие выполняется над одним из объектов системы;

факт наличия (или отсутствия) события является условием для выполнения события другим субъектом или этим же субъектом, но с другим объектом.

Из приведенных условий следует, что событие определяется посредством указания объекта (объектов), с которым оно происходит, и субъекта, его выполнившего или зарегистрировавшего. В качестве субъекта может выступать конкретный человек, роль, коллектив, а также программные агенты, датчики и пр. События, которые влияют на поведение системы, но не связаны ни с одним из ее субъектов, следует приписывать абсолютному субъекту. Именно потому, что любое событие в системе является таковым только при условия его связи с конкретным субъектом, описываемый подход называется не просто событийным, а субъектно-событийным.

Принцип унификации

Наиболее важным и интересным моментом субъектно-событийного подхода является принцип унификации описания: все субъекты и все объекты, входящие в предприятие, исчерпывающе описываются как множества событий. Если мы выделим из событийного потока системы все события, реализуемые некоторым субъектом, включая заполнение им каждого пункта анкеты при поступлении на работу, то получим полное описание субъекта. И аналогично, если соберем все события, генерируемые всеми субъектами относительно некоторого объекта (события регистрации свойств, изменения свойств, включение в другие объекты), то получим исчерпывающее описание объекта — именно как объекта в конкретной сложной системе. Для соблюдения однородности описания объекта (как множества событий) изначальное приписывание ему свойств также необходимо фиксировать как событие, отнесенное в прошлое, скажем, на момент включения объекта в систему (поставка материалов, оборудования, новый заказ и пр.). Приписываются такие события абсолютному субъекту. То есть в событийном подходе любое утверждение о любом объекте оформляется как утверждение о событии, фиксируемом или инициируемом конкретным субъектом.

Сказанное об объектах в рамках событийного подхода можно сформулировать и в терминах данных: любые данные в субъектно-событийном подходе порождаются событиями и записываются как события. Данные могут как поступать на вход системы (входящие ресурсы, условия заказа), так и генерироваться в системе (модификация ресурсов) — в любом случае они описываются как события приписывания предиката объекту, выполненные конкретным субъектом.

Итак, в субъектно-событийном подходе основным и единственным элементом описания систем является событие: предприятие представляется как поток событий, выполняемых субъектами над объектами, причем сами субъекты и объекты фиксируются в системе как множества связанных с ними событий, большинство из которых совершается в процессе функционирования предприятия, а часть фиксируется на момент включения объектов и субъектов в систему.

Принцип релятивности

Предложенный принцип фиксации субъектов и объектов (как множеств событий) устраняет абсолютизацию их описания, свойственную вещному подходу. Каждый объект включается в действия субъекта с тем набором параметров, которые различимы в этом действии (понятно, что объект «болт» для рабочего, инженера и бухгалтера имеет разные описания, а для директора вообще не существует). Аналогично и отношения между субъектами фиксируются только в той степени, насколько пересекаются их событийные множества: субъекты связаны с одним объектом, включены в одно действие.

Понятно, что и изменение состояния объектов носит относительный, субъектный характер. Если какой-либо субъект не различил событие изменения (или это изменение для него несущественно, к примеру, для дизайнера исправление грамматической ошибки в тексте буклета не является событием), то для него объект не изменил состояние.

Событийный подход снимает проблему однозначности классификации объектов: ресурсов, артефактов, документов, продуктов и пр. Поскольку все различаемые субъектами объекты мыслятся как множества событий, то и нет необходимости абсолютного закрепления их типов: в зависимости от уровня и роли субъекта из общего множества событий, связанных с некоторым объектом, могут быть выделены разные подмножества, которые будут фиксироваться как разные типы — к примеру, как продукт, документ или вообще мусор (для уборщицы).

Отмеченный релятивный принцип в определении объектов и субъектов важен как для унификации и минимизации описания, так и для оптимизации отношений субъектов и объектов. А самое главное, он позволяет продуцировать и анализировать множество существенно не совпадающих, однако, согласованных на нижнем уровне (на уровне потока событий) описаний системы, выполненных с позиции различных субъектов.

Регистрация потока событий

На начальном этапе моделирования системы регистрация потока событий возможна посредством как составления списков всех событий, связанных с каждым субъектом, так и анализа изменений объектов. В конечном счете массивы событий, выявленных указанными способами регистрации, должны совпасть. А их несовпадение следует воспринимать как указание на наличие проблем в организации системы: бессмысленные события, у которых нет никаких последствий, или события, выполнение которых строго не зафиксировано за конкретным субъектом.

При достаточном уровне информационного оснащения предприятия события могут фиксироваться автоматически посредством парсинга деятельности субъектов.

Сравнение субъектно-событийного подхода с существующими BPM системами

Изложенный в тексте «Субъектно-событийный подход к моделированию сложных систем» способ анализа и фиксации данных, прежде всего предназначен для моделирования бизнеc-систем. Наиболее близкими по названию и, конечно же, по содержанию к предлагаемому субъектно-событийно подходу следует признать два метода описания бизнес-систем: EPC диаграммы (event-driven process chain, событийная цепочка процессов) и субъектно-ориентированный подход (s-BPM) компании Metasonic. Попробуем сделать сравнительный анализ этих методов моделирования предприятия.

EPC диаграммы

Субъектно-событийный подход расходится с EPC уже на уровне определения понятия «событие». В EPC событием считается состояние, фиксируемое на входе или выходе некой функции и задаваемое набором определённых параметров в некоторый момент времени. Хотя интуитивно такое определение события кажется вполне понятным, в общем случае оно содержит в себе большой момент неопределенности: о состоянии чего идет речь? всей системы? некоторого объекта? субъекта? С другой стороны, множество событий, явно влияющих на ход бизнес-процесса, не подпадает под это определение: в EPC фигурируют логические соединители, логические взаимосвязи, потоки информации и другие элементы, которые не описываются как события, хотя, по сути, таковыми являются. Эта неопределенность полностью устраняется в субъектно-событийном подходе благодаря унификации описания всех сущностей в системе — любая из них фиксируется как множество событий.

Существенным преимуществом субъектно-событийного подхода является устранение множественности типов связей при моделировании (поток управления, поток сообщений, логические связи, ассоциации и пр.) — все связи рассматриваются исключительно как причинно-следственные (логические) связи между событиями. Безусловно, одну цепочку связанных событий можно обозначить как процесс изменения ресурса, другую — как процесс управления, третью — как выполнение функции субъектом, но в исходной записи все эти процессы есть не что иное, как потоки стандартно описанных событий, связанных через условия выполнения.

Итак, EPC диаграммы с позиции субъектно-событийного подхода следует рассматривать как удобную и наглядную форму представления фрагмента деятельности предприятия, отражающую последовательность выполнения ряда функций одним или несколькими одноуровневыми субъектами. Существующие диаграммы могут служить источником данных для формирования событийного потока предприятия..

Субъектно-ориентированный подход (s-BPM)

С точки зрения развития средств моделирования бизнес-процессов, субъектно-событийный подход нужно рассматривать как следующий шаг после s-BPM. При сохранении всех плюсов последнего, субъектно-событийный подход имеет важное преимущество в виде унификации описания субъектов и объектов. Благодаря чему обеспечивается предельное сближение трех аспектов функционирования предприятия: (1) непосредственной деятельности, (2) ее моделирования и (3) оперирования данными. В событийном потоке в одном формате одновременно фиксируется и структура предприятия (отношения между всеми его элементами), и полное описание всех элементов (и субъектов, и объектов).

Основу s-BPM составляют акты (события) отношений между субъектами, к которым редуцируется функционирование предприятия, или, точнее сказать, на уровень которых проецируется его деятельность. Двигаясь дальше в этом направлении, субъектно-событийный подход в качестве содержательного элемента системы предлагает рассматривать любой акт субъекта, все его отношения как с субъектами, так и с объектами, то есть любое событие, способное повлиять на будущее состояние предприятия.

Принципы описания предприятия в s-BPM и в субъектно-событийном подходе близки — берется множество субъектов и фиксируются их отношения, — но в событийном подходе субъект не рассматривается как системообразующий фактор. Субъект не предзадан описанию: как любой объект, он «вырисовывается», выявляется по ходу формирования событийного потока как некоторое множество событий. Основным вопросом при событийном подходе является не «что выполняет вот этот субъект?», а «какой субъект выполняет данное событие и с каким объектом?». Внимание перемещается с субъекта на событие, делая последнее фундаментальным инвариантом: нескольких субъектов-людей можно объединить в один субъект или, наоборот, один субъект можно разбить на несколько субъектов, а то и вообще заменить программным агентом, так же и объект (ресурс) можно поменять на другой — и при этом событие останется тем же самым. То есть само описание предприятия через поток событий максимально приспособлено к модификации и оптимизации, без изменения принципов организации данных и форматов их описания.

В ответ на принцип «описание процесса только пятью символами», выдвинутый s-BPM, субъектно-событийный подход предлагает свой: «описание всего одним символом». Каковой принцип вытекает из понимания организма-предприятия как потока событий: если мы зафиксируем все события — получим полное описание всей системы. И никаких дополнительных сущностей.

Хотя, конечно, «один символ» это лишь лозунг. Событийный поток предприятия сам по себе не может быть представлен как конечная модель, как логически обособленная схема с фиксированной нотацией. Событийный поток следует понимать как многомерный универсум событий, который для анализа должен быть рассмотрен с некой конкретной точки зрения, спроецирован на некую плоскость. Скажем, если мы выделим события на уровне отношений «субъект-субъект», то получим субъектно-ориентированное описание (s-BPM). Если зафиксируем события начала и конца выполнения ряда функций — будем иметь EPC-образ фрагмента системы. То есть с позиции событийного подхода любая из существующих схем описания бизнес-процессов должна рассматриваться как метод визуализации, как проекция организма-предприятия на одну из возможных смысловых плоскостей. И таких проекций может быть неконечное множество.

Существенным преимуществом субъектно-событийного подхода является то, что он не предлагает некую новую схему, оригинальную модель, а констатирует, что все существующие схемы возможно, с одной стороны, редуцировать к потоку событий, а с другой — автоматически выделить из него путем фиксации некоторых параметров, к примеру, уровня субъекта, движения какого-либо ресурса и пр.

Выводы

Коротко повторим основные принципы субъектно-событийного подхода:

• унификация описания на нижнем уровне: существуют только события, все остальное — субъекты, объекты (ресурсы, документы) описываются как множества событий;

• совмещение модели и данных — событийный поток содержит полную информацию о системе (описание объектов и субъектов, структуру системы);

• достижение релятивности описания — любой объект существует только для указанного субъекта, описывается через множество событий, им различаемых;

• формализация уровня описания — субъекты, различающие одинаковые объекты, приписываются к одному уровню, описание обладает целостностью на каждом уровне;

• согласование описаний на высшем уровне: все возможные модели (структурные, функциональные и пр.) редуцируются к общему для них потоку элементарных событий.

По своей сути субъектно-событийный подход — это не метод организации, управления, модернизации, оптимизации, а только универсальная платформа для описания сложных систем с распределенной во времени сложностью. Выбор той или иной стратегии управления и оптимизации может быть предложен после формального анализа структуры потока событий системы. Но даже сам факт событийного описания без «навешивания» на него каких-либо стратегий управления и оптимизации дает нам, с одной стороны, инструмент для визуализации работы системы на любых уровнях и с точки зрения любого субъекта, а с другой — формализацию всех регламентов и инструмент для их быстрой модификации. Ведь регламент это и есть не что иное, как перечень событий, выполняемых некоторым субъектом и условно связанных с другими событиями.

То есть, одним из важных преимуществ субъектно-событийного подхода к анализу сложных систем является изначальное отделение онтологического описания от методов управления и оптимизации. Система предстает перед нами на нескольких уровнях:

• нижний уровень событий, содержащий полную информацию о системе;

• уровень объектов и субъектов (которые представлены в виде множеств событий);

• уровень иерархии систем событий — процессы, действия, деятельность и их связь с объектами и субъектами;

• уровень управления и оптимизации, представленный схемами, моделями, отображающими структуру предприятия с различных точек зрения.

Каждый уровень и идеологически и программно надстраивается над нижним как структура из элементов последнего, но онтологически все структуры на всех уровнях состоят из элементов нижнего уровня (событий), могут быть редуцированы к нему. То есть онтологически (и программно) события не различены по уровням, все они являются элементами событийного потока системы.

Следует особо отметить, что субъектно-событийный подход сам по себе является лишь инструментом описания сложных систем и непосредственно не предопределяет какие-либо методы оптимизации и планирования предприятий. (Хотя сам факт моделирования событийного потока системы может выявить проблемы в ее организации и предложить их решения). Однако именно предельно унифицированное и глобально связанное описание может рассматриваться как основа для внедрения и автоматизации любых методов оптимизации и планирования в реальном масштабе времени.

Литература

1. Витгенштейн Л. Логико-философский трактат // Витгенштейн Л. Философские работы / Пер. с нем. М. С. Козловой. — М.: Гнозис, 1994. — Ч.1.

2. Болдачев А. Темпоральность и философия абсолютного релятивизма — М.: Ленанд, 2011.

3. Болдачев А. Введение в темпоральную онтологию. Кто сегодня делает философию в России. Том III / Автор составитель А. С. Нилогов. — М.: ООО «Сам Полиграфист», 2015

3. Рассел, Б. История западной философии: в 2 т. — М.: МИФ, 1993

Когнитом

как темпоральная система

Санкт-Петербург, 2014

Взгляд на мир как на нечто, собранное из кирпичиков, и годится только для описания кирпичиков — пространственно и временно локализованных вещей. Наука, научившаяся описывать вещи, в итоге ничего другого, кроме вещей, предложить нам и не может. Она бессильна описать «перемещение» того, что не привязано к пространственной точке, что не имеет размера и формы. Она не способна приписать предикат тому, что нельзя запечатлеть в момент времени — остановите мысль, остановите живой организм, и нет уже того, о состоянии чего хотелось рассуждать. Но это «то» существует, и мы ощущаем, различаем его по потоку событий. Оно и есть этот поток. Так что речь идет о смене взгляда — с сосредоточенного на здесь и сейчас, на темпорально рассредоточенный, пытающийся схватить целое во множестве событий, о смене вещной парадигмы на событийную.

Текст представляет собой сжатое изложение основных положений событийной онтологии, в рамках которой предлагается особый взгляд на проблемы когнитивной науки.

Объектная (вещная) онтология

и ее проблемы

Традиционным для современного человека — и в быту, и в науке, и в философии — является вещное мышление, для которого свойственно описание мира как множества пространственно локализованных объектов-вещей. Сами объекты определяются через совокупность предикатов, присваиваемых им в разные моменты времени, то есть через последовательность состояний. Взаимосвязь объектов описывается через отношения и классификации, что формально фиксируется в виде графов, сетей (гиперграфов, гиперсетей).

У объектного описания, наряду с очевидными преимуществами (простота, прагматичность, эффективность при описании физических объектов), имеются и очевидные проблемы:

1. Ограниченная масштабируемость: матрешечное описание (что из чего состоит) теряет свою однозначность на уровне выше косных вещей — уже биологический организм трудно описать как структуру/сеть молекул, а социумные, ментальные, духовные объекты вообще невозможно вписать в вещно-пространственную иерархию.

2. Матрешечная иерархия объектного подхода необходимо подразумевает редукционистское мышление, предлагающее сводить понимание целого (вещи) к описанию его частей. И если для физики и химии это вполне срабатывает, то на уровне живого мы опять же наблюдаем стопор: не получается описание биологической системы на языке химических формул, что уже говорить о психическом и ментальном. В целом можно сказать, что любые дуалистические онтологии, придерживающиеся дихотомии физического и ментального, являются непосредственным продуктом вещного мышления.

3. Объектная онтология, представляющая мир как совокупность взаимодействующих вещей, неизбежно вынуждена втискивать его описание в рамки принципа каузальной замкнутости физического, с неизбежным поиском причины любого явления в потоке прошлых событий. Такой линейный детерминизм предлагает нам мыслить психические и когнитивные феномены только в реактивной парадигме, что исключает не только возможность вразумительного решения психофизической проблемы, но и адекватное описание явно активного поведения биологических организмов.

4. Объектная онтология испытывает принципиальные затруднения при попытке описания новационного системогенеза, то есть при решении проблемы появления новой (эволюционной) сложности. В современной науке и философии предлагаются лишь два варианта решения: либо «так случайно получилось» (в современной синтетической теории эволюции), либо попытки различных телеологических концепций вложить в живое некую творческую силу, эмерджентность, энтелехию. Непродуктивность этих подходов непосредственно связана с ограниченностью объектной онтологии, в которой сложность сводится исключительно к пространственной, и следовательно, сама эволюционная проблема формулируется в виде вопроса: как из простой вещи (пространственной структуры) может получиться другая более сложная вещь?

Событийная онтология

Радикально отличный от объектного взгляд на мир, принципиально другую — событийную — онтологию впервые предложил Бертран Рассел, констатировав «мир состоит из некоторого числа, возможно конечного, возможно бесконечного, сущностей… Каждая из этих сущностей может быть названа событием». Да, мы можем описать, скажем, биологический организм как собранный из молекул, то есть как пространственную структуру — по сути, мертвое тело. Но с другой стороны, можно представить его и как систему событий химических взаимодействий этих молекул. При этом понятно, что событийное описание даст нам более полное понимание организма по сравнению с чисто структурным анализом. Двигаясь дальше вглубь вещей, можно и молекулы описать не как «шарики на палочках», а как совокупность событий взаимодействия атомов — понятно же, что структура, пространственное положение элементов молекулы вторичны относительно событий электронных обменов. Ну и сами атомы следует описывать как системы актов-событий взаимодействия частиц. В конечном счете Рассел, анализируя представления квантовой теории о строении материи, приходит к выводу: «материя — это просто удобные способы группирования событий». А на законный вопрос «событий чего? событий происходящих с чем?» отвечает: «событий, которые просто случаются, а не случаются с материей или с чем-то еще».

Основные принципы

событийной онтологии

1. Все сущности, независимо от того, как они представлены в сознании субъекта (в виде протяженных в пространстве вещей или ментальных объектов), могут и должны быть описаны как множества, поток событий.

2. События, составляющие сущности (в зависимости от радикализма онтологического описания) могут пониматься либо как принципиально неодновременные, не совпадающие во времени, либо как просто распределенные во времени. Но в любом случае система событий, конфигурирующих некоторую сущность, не расположена в единомоментном временном срезе, а имеет временную протяженность, а значит, и структуру во времени.

3. Все системы с позиции субъекта-человека можно разделить на

пространственные, чья сложность представляется как сосредоточенная в их пространственной структуре (кристалл, механические системы),

темпоральные, не существующие в пространстве, а представленные только как поток событий (музыкальная мелодия, информационный сигнал) и

гибридные, обладающие как пространственной, так и темпоральной (распределенной во времени) структурой/сложностью (биологические организмы, мозг).

4. Центральным в событийной онтологии является представление, что сложность систем, определяющая их функциональность, не исчерпывается их пространственной структурой. Для таких систем как биологические и когнитивные, основной является сложность, распределенная на потоке событий химических и клеточных взаимодействий, которая пропадает при их остановке. То есть пространственная (сетевая) структура для них является лишь основой, носителем для реализации на ней темпоральных, распределенных во времени систем.

Иерархия темпоральных (распределенных во времени) систем

В событийной онтологии вводится представление об иерархии систем событий, задающей их уровень и отношение между ними. Уровни иерархии:

1. Переход. По сути, это одно событие, но взятое не само по себе, а как расщепленное, как граница между двумя хронально (последовательно) выделенными объектами, пространственными или темпоральными структурами — скажем, событие перехода между двумя состояниями пространственного объекта или событие окончания звучания одной ноты и начала звучания следующей.

2. Процесс — система из переходов (или линейная система событий). Фиксация процесса (его направления) возможна только на некотором промежутке времени — точнее, только при выделении неконечного фрагмента системы-процесса, включающего некоторое множество ее элементов-событий.

3. Действие — это совокупность последовательных и параллельных процессов, объединенных в системное целое наличием системообразующего фактора — события-результат. То есть темпоральная система-действие есть совокупность процессов, приводящих к специфичному событию — результату действия. Событие-результат не принадлежит ни к одному из образующих действие процессу. Результат есть событие «пересечения», «фокусировки» в некоторой точке множества процессов и принадлежит к следующему иерархически-системному уровню, надстоящему над уровнем реализовавших его процессов. (В нейрофизиологии системы-действия следует ассоциировать с функциональными системами ТФС П. К. Анохина).

4. Деятельность — система действий, которую можно понимать как последовательность событий результатов действий, то есть своеобразный процесс из результатов (деятельный процесс). Системообразующим фактором темпоральной системы-деятельность является цель, понимаемая как направление процесса, образованного результатами действий. Цель, понимаемая как направление деятельности, безусловно, не является неким единичным событием в будущем (каковым был результат).

Темпоральные системы переход, процесс, действие, деятельность, как и пространственные структуры в матрешечной иерархии, являются элементами друг друга: нижестоящие включены в вышестоящие. И так же, как внешние системы в пространственной иерархии влияют на качества своих элементов (встроенных систем), так и темпоральные системы высшего уровня (деятельность, действие) предопределяют «поведение» включенных в них систем нижнего уровня (процессы).

Нисходящая причинность

Одним из главных эвристических моментов событийной онтологии является введение формального, не декларативного представления о нисходящей причинности, о каузальной зависимости систем различного уровня.

Из предъявленной структуры иерархии распределенных во времени систем следует, что сама возможность запуска процессов предопределяется наличием системы-действие, в которую процессы входят в качестве элементов. А система-действие «запускается» только при формировании в будущем события-результата, который в свою очередь, закономерно предопределяется внешней для нее системой-деятельность, ее целью. Такая сверху вниз и из будущего в прошлое каузальность предопределяется тем, что системы внешних уровней охватывают во времени системы нижних, то есть надстоящие системы (скажем, действие) распределяются на большем потоке событий, включая в себя множество нижестоящих систем (процессов). Так системы-действия (психофизиологические функциональные системы) в живых организмах детерминируют клеточные процессы, реализующие достижение события-результат. Когнитивная система деятельность («когнитом» — согласно терминологии К.В.Анохина), реализованная на потоке событий активации нейронов в мозгу человека, детерминирует формирование систем действий («когов»), а те в свою очередь формируют отдельные процессы, направленные на реализацию событий-результатов.

Граф или системы событий, гиперсеть или темпоральная система деятельность

Попытки представить биологический мозг, да и вообще биологический организм в целом как структуру элементов (что с чем связано), описать эти структуры как сети или даже гиперсети принципиально не могут дать ответы на поставленные перед когнитивными науками вопросы, а самое главное — решить психофизическую проблему. Основанием для такого заключения служит понимание ограничений объектной (вещной) онтологии, в рамках которой и реализуется сетевой подход. Мышление, психические акты — это не пространственные структуры, а темпоральные системы, чья функциональная сложность реализована не в статичных отношениях элементов, а на потоке событий, распределенном на больших временных отрезках. Мышление — это система-деятельность, психические акты — системы уровня «действие», реализованные на процессах нейронных возбуждений.

Для понимания механизма реализации нисходящей причинности необходимо обратить внимание на очень важный момент — на единство, неразличенность событий на разных уровнях иерархии темпоральных систем. События, на потоке которых реализована когнитивная система-деятельность, есть те же события, что включены и в функциональные системы-действие, и те же, что составляют процессы — речь идет об одних и тех же нейронных событиях. Можно представить, что единый поток событий промодулирован «сигналами» разных системных уровней, и при этом темпоральная структура пакетов «сигналов» нижнего уровня, как более коротких во времени подстраивается под пакеты высшего, реализуя этим искомую нисходящую причинность, каузальное влияния высших систем на низшие.

Следует отметить, что в событийной онтологии психофизическая проблема не возводится в ранг особой, уникальной — теоретически проблема отношения разума и физиологического тела ничем не отличается от проблемы отношения жизни и химической структуры клетки. То есть мы имеем дело с проблемой каузальной связи различных онтологических уровней: ментального и физиологического, биологического и химического и пр. Формально эта проблема ставится как проблема образования и функционирования вложенных темпоральных систем (иерархии темпоральных систем), каузального влияния более протяженных темпоральных систем (живой клетки и разума) на менее темпоральные их элементы (химические и нейронные структуры). Причем обсуждается не отношение разных онтологических сущностей, разных субстанций, а взаимодействие систем различной темпоральности, реализованных на одном и том же событийном потоке, на одних и тех же событиях.

Новационный системогенез

В событийной онтологии формирование новых пространственных структур описывается не как случайная трансформация уже существующих, а как акт редукции (инволюции) темпоральной сложности в пространственную. На примере работы мозга этот тезис можно выразить так: увеличение темпоральной сложности (распределенной во времени, реализованной не в нейронных структурах, а исключительно на потоке событий) при достижении ее некоторой избыточности или при стабилизации ее (сложности) происходит спонтанное формирование систем-действий (ориентированных на достижение фиксированного результата), которые реализуются уже на определенной сети нейронов в той или иной степени фиксируя ее структуру. Можно сказать, что сугубо темпоральная сложность когнитивного объекта редуцируется в пространственную структуру нейронов, реализующую поведенческие акты.

Литература

1. Болдачев А. В. Новации. Суждения в русле эволюционной парадигмы. — СПб.: Изд-во С.-Петерб. ун-та, 2007. — 256 с.

2. Болдачев А. В. Темпоральность и философия абсолютного релятивизма. — М.: УРСС, 2011. — 224 с.

3. Болдачев А. В. Введение в темпоральную онтологию // Кто сегодня делает философию в России. Том III / Автор составитель А. С. Нилогов. — М.: ООО «Сам Полиграфист», 2015 — 736 с.: ил. — C. 376—387.

4. Болдачев А. В. Трудная терминологическая проблема сознания // The Hard Terminological Problem of Consciousness. Studia Humana Volume 8:4 (2019), pp. 27—33 DOI: 10.2478/sh-2019-0028

5. Рассел, Б. История западной философии: в 2 т. — М.: МИФ, 1993

Архитектура на основе событийной семантики

Открытые системы. СУБД, 2021, №03

https://www.osp.ru/os/2021/03/13055996

Объединение событийного подхода, семантики и ориентированного на данные принципа управления дает бизнес-пользователям возможность декомпозировать автоматизируемую предметную область не с помощью традиционных языков программирования, а путем описания операций бизнес-деятельности на языке событий, происходящих во времени. По сути, речь идет о технологии low-code/no-code, в которой исполняемым «кодом» являются последовательности семантически определенных записей.

Для создания прикладных программ, моделирования бизнес-процессов, запуска веб-сервисов обычно требуется выполнить глубокую декомпозицию автоматизируемой деятельности, для того чтобы с помощью переменных и операторов языка программирования построить цифровую модель, которую можно выполнить на компьютере с архитектурой фон Неймана. Альтернативный подход к моделированию бизнес-деятельности — EventFlow — основан на фиксации потока событий и создании исполняемых семантических моделей с использованием известного, но не получившего широкого применения подхода выполнения алгоритмов, управляемого потоком данных (DataFlow), который заключается в асинхронной отработке операций по мере готовности данных, то есть является альтернативным традиционной фон-неймановской архитектуре, основанной на пошаговом выполнении команд. Соединение событийного подхода, семантики и ориентированного на данные принципа управления позволяет поднять планку декомпозиции до уровня описания операций деятельности на языке событий, доступном бизнес-пользователям.

Базовая EventFlow-архитектура включает в себя язык событийно-семантического описания элементов предметной области и действий, выполняемых с ними ее участниками, а также программный движок, исполняющий семантические модели. Прототип такого движка успешно прошел серию испытаний применительно к задаче управления безопасностью ИТ-систем, а в Лаборатории институционального проектного инжиниринга (ipe-lab.com) создается пилотная версия системы сквозного моделирования бизнес-процессов на базе EventFlow-архитектуры.

Подход EventFlow основан на достаточно простом утверждении: любая деятельность может быть представлена в виде потока событий, различаемых и совершаемых ее участниками (акторами). В виде событий записываются не только акты управления, но и все фиксируемые свойства элементов деятельности, что позволяет унифицировать хранение и обработку данных [1]. Соответствующая архитектура объединяет три подхода к проектированию информационных систем: шаблон Event Sourcing [2], ориентированный на управление состоянием системы с помощью упорядоченного потока событий; семантическое представление данных (Linked Data и др., ru.wikipedia.org/wiki/Linked_data); подход DataFlow (ru.wikipedia.org/wiki/Dataflow_architecture). Для унификации и стандартизации взаимодействия различных программных модулей и независимых приложений используется семантический (совмещающий данные и метаданные) формат записи: события создаются по моделям и обладают семантическим содержанием, которое не зависит ни от программных элементов, ни от структуры хранилища данных. Все события EventFlow-системы, как и в Event Sourcing, сохраняются в виде временных последовательностей, что дает возможность использовать хранилище событий как брокер сообщений, обеспечивающий асинхронное взаимодействие элементов системы.

В отличие от стандартных семантических подходов, в EventFlow акцент делается не столько на хранении и поиске данных, сколько на моделировании деятельности с помощью исполняемых событийных моделей. Реализация бизнес-логики базируется на подходе DataFlow: в формат события включено логическое выражение, составленное из значений предшествующих событий, а истинность этого выражения принимается как условие выполнения события. В результате исполнения семантических моделей формируются новые события, которые фиксируют изменения объектов предметной области и одновременно являются условиями для генерации последующих событий (см. врезку).

Подход EventFlow-можно представить следующим образом: все данные предметной области создаются и хранятся в виде событий, фиксирующих наличие или изменение свойств объектов; события записываются в семантическом формате (содержат не только значения свойств, но и метаданные); в формат события включено логическое выражение, задающее условие его выполнения, что позволяет реализовать подход DataFlow к исполнению алгоритмов.

Событийная семантика

Традиционные ИТ-архитектуры основаны на однозначном разделении данных и метаданных. Данные обычно хранятся в виде числовых и строковых значений в СУБД, а метаданные, описывающие содержательную сторону предметной области (отношения объектов и бизнес-логику), задаются структурой хранилищ и встраиваются в программу. При семантическом подходе смысловая составляющая предметной области отделяется от структуры приложения (кода программ и схем баз данных). Это достигается за счет использования специальных форматов записи, совмещающих данные и метаданные, — форматов, в которых значения свойств и стандартизированные с помощью общих словарей текстовые обозначения свойств сохраняются в едином кортеже данных. Из сгруппированных таким образом данных формируются семантические сети, или онтологии, фиксирующие отношения сущностей предметных областей, что позволяет делать инструменты обработки данных независимыми. Такое отделение семантики от кода призвано унифицировать алгоритмы информационных систем, стандартизировать обмен данными между независимыми приложениями и обеспечивает возможность модификации структуры данных (добавление новых сущностей и свойств) без изменения алгоритмов. Кроме того, появляется возможность реализовать логический вывод неявных фактов и семантический поиск (например, «выявить всех сотрудников, принимавших участие в проекте `Х` и имевших доступ к оборудованию `Y`, а затем уволившихся в 2021 году»).

Наиболее продвинутой реализацией семантической технологии на данный момент считается набор стандартов W3C для Semantic Web [3]. Основу стандартов составляют: спецификация записи данных (Resource Description Framework, RDF), язык описания онтологий (Web Ontology Language, OWL) и язык запросов SPARQL. Семантические инструменты широко применяются при создании больших хранилищ семантически связанных данных, таких как DBpedia и Freebase, позже влившихся в Google Knowledge Graph, а также для реализации отраслевых и корпоративных баз знаний.

Однако семантические сети (графы знаний) традиционно содержат только актуальные данные, фиксирующие статичное состояние предметной области. Это связано с тем, что спецификации RDF/OWL/SPARQL и другие подобные семантические инструменты не содержат представления о времени, а следовательно, не поддерживают работу с темпорально распределенными, причинно-зависимыми, организованными во временные последовательности данными. Делаются попытки преодолеть это ограничение с помощью разнообразных расширений (TOQL, SOWL, T-SPARQL, OWL-Time и др.), предусматривающих внедрение в объектные семантики механизмов отслеживания изменений во времени. Для этого используются разные способы: добавление специального временного предиката, операторов «до», «всегда», «позже» и др.; задание интервалов, на которых фиксируется истинность утверждений; введение четырехмерного представления объекта, включающего время его жизненного цикла (по типу 4D-онтологии инженерного стандарта ISO 15926); отслеживание временных версий графа. Однако подобные расширения решают лишь задачу привязки изменений свойств объектов к конкретным моментам времени и не содержат инструментов для семантического связывания последовательностей событий в процессы. Именно для решения этой проблемы и была разработана событийная семантика.

Согласно событийной семантике, деятельность как система, в которую входят задействованные в ней предметы, акторы и производимые ими действия, может быть описана как поток событий. Под событием понимаются произведенное актором различение изменения (завершение техпроцесса, обнаружение дефекта в изделии и т. п.) или исходная фиксация значения свойства объекта. В качестве событий фиксируются появление и исчезновение индивидов сущностей, различение значения их свойств, выполнение элементарных операций с объектами. По сути, предлагается унифицированный подход к данным, когда в виде событий записываются как изменения элементов деятельности, так и все статично фиксируемые их свойства.

В формате события его семантическое содержание записывается кортежем. Семантическое содержание такого триплета трактуется как фиксация значения Value, имеющего тип ValueType (свойство или акт), на сущности, определенной событием BasicEvent. Поскольку все данные в EventFlow записываются в виде событий, то следует говорить, что любое событие (и приписывание значения свойства, и совершение акта) фиксируется на некотором предшествующем событии. Например, все свойства индивида (сотрудника компании) записываются как события фиксации их значений в предметной области.

Принципиальное отличие событийной семантики от объектной (в том числе имеющей темпоральные расширения) — введение между событиями обусловливающих связей, задающих отношения логического или причинного следования. События A и B считаются обусловливающими для события C, если констатируется обязательность их существования для выполнения C. Обусловливающие связи записываются в специальном поле формата события Condition, содержащем идентификаторы событий, послуживших условиями для совершения текущего события (C, Condition: A and B). Таким образом, онтология деятельности представляется в событийной семантике не только графом, устанавливающим связи между индивидами сущностей и значениями их свойств, но и темпоральным ориентированным ациклическим графом, фиксирующим временные последовательности обусловливающих друг друга событий.

Другим отличием событийной семантики от объектной является ее субъектность — обязательность указания актора, зафиксировавшего событие. В общем случае событием считается не изменение как таковое, а исключительно факт различения этого изменения участником деятельности — актором, в качестве которого может выступать человек, программный агент, датчик. Это требование важно не только с точки зрения смысла, вкладываемого в событие актором, но и с технологической точки зрения, поскольку значение события Value фиксируется конкретным актором (человеком или датчиком), а следовательно, зависит от состояния актора. Включение актора в формат события позволяет учитывать несогласованные, а порой и противоречивые утверждения, отражающие различные точки зрения, что существенно во многих предметных областях. Кроме того, наличие в формате события ссылки на актора позволяет одним запросом к событийному графу получать полное описание актора как участника конкретной деятельности.

Событийный граф содержит два типа событий: модельные события (описывающие семантическую и темпоральную связанность сущностей и актов) и предметные события, фиксирующие конкретные значения свойств индивидов и акты их изменения. Модельное событие можно представлять как шаблон, декларирующий наличие свойства у сущности или возможное действие актора с этой сущностью, а предметное событие — как результат «заполнения» этого шаблона конкретным значением в ходе какой-либо деятельности. К примеру, по модельному событию может быть создано поле экранной формы, в результате заполнения которого в граф будет добавлено новое предметное событие со значением, введенным актором. Модельные события, задающие фиксированное множество свойств некоторой сущности или действия, группируются в модели. В событийной семантике устанавливается правило, согласно которому предметное событие может быть создано только по конкретной модели. То есть каждое новое событие проверяется не только на выполнимость (наличие обусловливающих событий), но и на соответствие конкретной модели, в которой, помимо семантического содержания события и условия его выполнимости, задаются и особые ограничивающие свойства, устанавливающие, например, количество допустимых для индивида предметных событий, область возможных значений, права доступа и др.

Поле Condition модельного события содержит логическое выражение, составленное из ссылок на значения других модельных событий. Во время исполнения модели в логическое выражение подставляются значения предметных событий, и если выражение принимает значения true, то в граф добавляется новое предметное событие, соответствующее модельному. При этом в поле Condition предметного события заносятся идентификаторы событий, обусловивших его генерацию, то есть данные о ребрах событийного графа.

От DataFlow к EventFlow

Архитектуру EventFlow, по сути, следует рассматривать как событийный вариант шаблона DataFlow: соответствующие программы обычно представляются в виде направленного графа, в узлах которого расположены операторы, а ребра указывают на зависимости узлов по данным. Оператор очередного узла начинает выполняться сразу по получении всех необходимых данных от предшествующих узлов. Данные по ходу вычислений передаются от узла к узлу в виде токенов (рис. 1). Первые варианты DataFlow-компьютеров появились более полувека назад, но не получили широкого распространения из-за ряда нерешенных проблем, проявившихся как на уровне архитектуры, так и при создании языков программирования.

EventFlow наследует от DataFlow принцип асинхронной генерации новых данных по мере готовности результатов предшествующих операций, но в качестве данных выступают не числовые или строковые значения, а семантически определенные события: новое предметное событие генерируется по модельному событию при появлении всех обусловливающих событий (рис. 2). Иначе говоря, EventFlow-система ориентирована не на преобразование входных данных в выходные с передачей промежуточных результатов от оператора к оператору, а на реализацию бизнес-логики, которая прописана в семантических моделях. При этом генерируемые предметные события фиксируют в графе шаги выполнения алгоритма, а не промежуточные данные расчетов. Модели EventFlow — это программы на семантическом языке, исполняемые универсальным контроллером с использованием данных графа, а результатом исполнения моделей являются новые предметные события.

Важным отличием EventFlow является то, что модельные события, определяя семантику предметного события и условия его генерации, не содержат данных о последующих шагах бизнес-логики. То есть если узел графа DataFlow «знает», куда переслать токен с результатом вычислений, то модельные события в EventFlow задают только логическую обусловленность собственного выполнения, не предписывая условий для генерации последующих событий. Решение без токенов, с одной стороны, упрощает архитектуру, а с другой — соответствует бизнес-схеме, когда каждый актор выполняет свою операцию при получении всех необходимых для этого ресурсов и не осведомлен о том, кто воспользуется результатом его работы — ответственность за выполнение следующих шагов будет лежать уже на других акторах.

Такой способ реализации бизнес-логики позволяет обеспечить модификацию имеющихся моделей и введение новых без остановки выполнения бизнес-процессов. Добавленное модельное событие будет генерировать новые предметные события исходя из их обусловленности существующими событиями и не может повлиять на уже работающий алгоритм действия. Эта особенность EventFlow-архитектуры с учетом исходной семантической определенности данных не только упрощает согласование работы различных групп разработчиков моделей, но и позволяет реализовать совместную деятельность независимых контрагентов.

Особо следует обратить внимание на соотношение подхода EventFlow и технологии no-code. Модельные события движка EventFlow создаются с помощью экранных форм, и пользователям достаточно знать лишь основы событийной семантики (базовые примитивы и принципы построения исполняемых моделей действий) — им не требуется осваивать синтаксис языка описания событий и формат событий. По сути, EventFlow — это технология no-code, в которой исполняемым кодом являются событийные модели, то есть последовательности семантически определенных записей в темпоральном графе, а не скомпилированный программный код, который получается на выходе no-code-платформ. Конечно, EventFlow-движок написан на традиционном языке программирования и запускается на стандартном компьютере, но вся бизнес-логика реализуется на уровне семантически определенных событий.

EventFlow на практике

В качестве основного применения субъектно-событийного подхода [1, 4] предполагалось создание онтологий предметных областей, в которых принципиально важным является сохранение исторических данных (например, событий историй болезней). Исполняемые событийные модели на основе подхода DataFlow расширили потенциальную область применения этого подхода, а EventFlow добавил инструменты алгоритмической обработки потоков данных из любых источников с сохранением результата в виде семантического темпорального графа, информация из которого используется в работе исполняемых моделей. Существенными преимуществами EventFlow по сравнению с решениями Workflow являются скорость создания и модификации исполняемых моделей на том же языке, что используется для семантического описания данных, а также параллельность исполнения модельных событий согласно DataFlow. Архитектура EventFlow найдет применение в сфере автоматизации технологических и бизнес-процессов с возможностью гибкой и перманентной настройки схем данных, включая модели действий.

***

Объединение событийно-ориентируемой архитектуры, семантического моделирования и подхода DataFlow позволило создать спецификацию записи данных, которая одновременно задает и формат семантического описания событий, и структуру хранения событий в виде темпорального графа, а также является языком описания исполняемых моделей действий. EventFlow предлагает инструменты для описания бизнес-логики на семантическом языке, сокращая разрыв между данными и алгоритмами, ускоряя разработку приложений, не требуя от пользователей знания языков программирования. Архитектура EventFlow позволит минимизировать проблемы интеграции, сделав центральным элементом корпоративной ИТ-архитектуры события, а не фиксированные бизнес-приложения.

Литература

1. Александр Болдачев. Субъектно-событийный подход к моделированию сложных систем, 2015. URL: https://habr.com/ru/post/256509 (дата обращения: 22.09.2021).

2. Martin Fowler. Event Sourcing, 2005. URL: https://martinfowler.com/eaaDev/EventSourcing.html (дата обращения: 22.09.2021).

3. Сергей Горшков. Единая точка доступа к данным предприятия // Открытые системы. СУБД. — 2018. — №4. — С. 33—35. URL: https://www.osp.ru/os/2018/04/13054596 (дата обращения: 21.09.2021).

4. Александр Болдачев. Темпоральность и философия абсолютного релятивизма. — М.: Ленанд, 2011. URL: http://philosophystorm.org/books/aleksandr-boldachev-temporalnost-i-filosofiya-absolyutnogo-relyativizma (дата обращения: 21.09.2021).