НОВЫЕ СЕТЕВЫЕ МОДЕЛИ ДЛЯ СОВЕРШЕНСТВОВАНИЯ ПРОЦЕССОВ ГОСУДАРСТВЕННОГО РЕГУЛИРОВАНИЯ

НОВЫЕ СЕТЕВЫЕ МОДЕЛИ ДЛЯ СОВЕРШЕНСТВОВАНИЯ ПРОЦЕССОВ

ГОСУДАРСТВЕННОГО РЕГУЛИРОВАНИЯ

Международная научно-практическая конференция «Государственное регулирование социально-экономического развития Туркменистана:

приоритетные направления и перспективы развития».

1

А.А.Тихомиров, д.э.н.Московский государственный университет имени М.В.Ломоносова, РФ [email protected]

А.И.Труфанов , к.ф.-м.н. Иркутский государственный технический университет, РФ[email protected]

Введение1. Достижения в области теории и практики сетей

2. Проблемы и границы применимости современных сетевых моделей

3. Сверхсложные сети как новый подход в познании объемных и особо сложных систем

4. Интерпретации сверхсложных сетей 5. Выводы

Заключение

2



Введение

Сеть (из Википедии) :Рыболовная сеть; Социальная сеть; Водопроводная сеть ;Электрическая сеть; Паутинная сеть; Сети предприятий Сеть магазинов; Сеть предприятий питания (рестораны, кафе, закусочные); Сеть предприятий обслуживания (парикмахерские, автосервисы, прачечные, мастерские обуви); Сеть гостиниц; В математике, информатике и телекоммуникациях;Сеть (дифференциальная геометрия); Семантическая сеть ;Сеть связи: Компьютерная сеть, Телефонная сеть . 3



Введение ( продолжение 1)

В любой дисциплине наличие огромного количества участников - предметов, объектов, субъектов – и их отношений ( взаимодействий ) наводит на мысль, что такое множество ( сеть) взаимодействующих сущностей само обладает некоторыми общими фундаментальными свойствами. Эти сетевые свойства множества, зависят от его структуры, нежели от внутреннего содержания отдельных сущностей. Если в математике структурные свойства изучает теория графов, то на междисциплинарном стыке сложилось новое направление – теория сетей, имеющая ряд профилей .

4



Введение ( продолжение 2)

Приложения теория сетей находят свое применение там, где есть сети, т.е. повсюду. примерами значимых и актуальных сетевых структур являются:Internet ; WWW ; Сети госуправления; Экономические сети; Социальные сети ; Сети знаний ; Партийные сети; Телевизионные сети; Национальные и местные транспортные маршруты ( авиационные, Железнодорожные, водные, метро, автобус трамвай ; Электрические сети ;Связь ( почтовая, телефонная); Тепловые сети ; Сети водоснабжения и водоотведения;Торговые сети ; Сети нервной системы; Сети военного назначения;Разведывательные сети ; Террористические сети.

5



Введение ( продолжение 3 )

С.П.Капица: «Человечество в настоящее время не справляется с проблемами управления -от глобальных- управления миром в целом, управления страной до семейных». [Капица С.П. Масштаб и смысл кризиса, его влияние на процессы модернизации// Научные Труды Вольного экономического общества России.- 2010. Т.140.-С.116-123.]

Потенциал теории сетей привлекает к себе внимание и ярко реализуется в отдельных дисциплинах, но все еще не использован в полной мере для того, чтобы раздвинуть временные и концептуальные границы и подступиться к надежным и эффективным решениям социально-экономических и биосоциальных задач различных масштабов. 6



Скорость роста численности населения Земли

1.Достижения в области теории и практики сетей 1.1. Теория графов

Теория графов зародилась в момент, когда Леонард Эйлер (Leonhard Euler), швейцарский, немецкий и российский математик, решил доказать, что прохожий не может обойти Кёнигсберг (современный Калининград), используя лишь по одному разу каждый из семи городских мостов.

Ключевой ее вывод – структурные характеристики графов (сетей) определяют потенциальные возможности их использования

Первый пример использования методов современной алгебры в теории приходится на работы физика Густава Кирхгофа (Gustav Robert Kirchhoff), он сформулировал в 1845 году правила (законы Кирхгофа) для расчета напряжения и тока в электрических цепях. 7



1. Достижения в области теории и практики сетей 1.1. Теория графов ( продолжение)

Венгерский математик Денеш Кёниг (Dénes Kőnig), опубликовал в 1936 г. книгу «Теория конечных и бесконечных графов» - первый учебник в области теории графов

Введение вероятностных методов в теорию графов, особенно в исследованиях Пала Эрдеша (Paul Erdős) и Альфреда Реньи (Alfréd Rényi) об асимптотической вероятности связности графов, породили еще одну ветвь, известную как теория случайных графов,

8



1.Достижения в области теории и практики сетей 1.2. Сетецентрический подход

Одним из примеров применения теории сетей в прошедшее десятилетие заключается в развитии сетецентрического подхода ( СЦП) в решении объемных задач для сложных систем военного, гражданского и двойного назначения.

В СЦП утверждается, что в современных условиях развития информационно-коммуникационных технологий появилась возможность , «когда вся информация может быть поднята наверх, образуя общее информационное поле, доступ к которому имеют все подчинённые структуры и источники информации в части касающейся» [ Кондратьев А. Новые возможности для нового облика. Военно-промышленный курьер, № 45 (311), 18/11, 2009 URL: http://vpk-news.ru/articles/5822 (дата обращения: 04.09.2011).]

9



1. Достижения в области теории и практики сетей 1.2. Сетецентрический подход ( продолжение 1)

Военные специалисты утверждают о фундаментальном сдвиге от «платформоцентрической» к «сетецентрической войне» (сетецентрическим военным действиям, сетецентрическим средствам ведения войн) , которая, не только определяет новые принципы управления войсками и силами, но и способствует осуществлению РВД (революции в военном деле) на современном этапе.

10



1. Достижения в области теории и практики сетей 1.2. Сетецентрический подход ( продолжение 2 )

Модель "сетецентрической войны" – система, состоящая из подсистем: Управления, информационной, сенсорной (разведывательной) и боевой.

11




Отделение организационных структур и комплексных сетей Международной академии информатизации

12

По утверждению разработчиков "сетецентрическая война" позволяет перейти от войны на истощение к более скоротечной и более эффективной форме, для которой присущи две основных характеристики: - быстрота управления -принцип самосинхронизации.


Принцип самосинхронизации : сложные явления и структуры в наилучшей степени организуются по принципу снизу вверх. Другими словами, способность даже военной структуры самоорганизовываться снизу, а не изменяться в соответствии с указаниями сверху. Организационная структура частей и подразделений, формы и методы выполнения ими боевых задач, как ожидается, будут видоизменяться по усмотрению командира на поле боя, но в соответствии с потребностями вышестоящего командования.

Этот принцип противоречит традиционным основам централизованной иерархической военной организации, основанной на подчинении директивным указаниям сверху. Изменить такую систему сложно: это требует изменения не только в организационных формах и методах управления, но и в менталитете начальников и подчиненных.

13




Сеть - не только объединенные в единый информационный комплекс компьютеры, но и информационно-технические и военные "социальные" сети.

При этом, все более важную роль играют контакты и связи между различными категориями военнослужащих: военачальниками, принимающими решения; начальниками и подчиненными; боевыми и поддерживающими частями на поле боя; рядовыми солдатами на поле боя. характер таких военных "социальных" сетей : межвидовой, межведомственный и международный (коалиционный).

14



1. Достижения в области теории и практики сетей1.2. Сетецентрический подход ( продолжение 6)

Концепция "сетецентрической войны" - "живая" теория, находящаяся в постоянном развитии.

Это - новая военно-мировоззренческая философия, основанная на приоритете информационно-когнитивной сферы ведения военных действий над физической средой ведения войны.

Это - философия, мировоззрение современного военачальника.

15



1.Достижения в области теории и практики сетей 1.2. GGG

Многие распределенные системы, в частности сети сотовой связи, компьютерные сети и Интернет, обладают развитой топологией и имеют в своей основе сложные и разнообразные социальные процессы. По мнению создателя технологии World Wide Web Т. Бернерса Ли (T. Berners-Lee), следующим этапом в развитии Всемирной паутины может стать GGG «Гигантский глобальный граф». Бернерс Ли полагает , что такой граф, в отличие от сети, объединяющей компьютеры, и паутины WWW, связывающей документы, соединит между собой людей и, основываясь на семантических технологиях, предоставит пользователям сервисы более высокого класса, нежели существующие

16



1.Достижения в области теории и практики сетей 1.2. GGG ( продолжение)

Т. Бернерс Ли (T. Berners-Lee) : Трансформации World Wide Web в Giant Global Graph (GGG) , «Гигантский глобальный граф». Суть концепции GGG : формирование единой модели, описывающей взаимные связи всех пользователей сети Интернет

В настоящее время пользователи WWW при регистрации в различных онлайновых сервисах вынуждены снова и снова создавать документы с описанием своих увлечений, интересов, круга друзей и так далее. В итоге, аналогичные по своей сути документы можно найти на сайтах Facebook, Linkedin, LiveJournal, Advogato и пр. На самом деле все эти файлы повторяют друг друга, однако Всемирная паутина этого не понимает. 17



1.Достижения в области теории и практики сетей 1.3. Комплексные сети

Для современных сложных систем характерна высокая численность элементов, которая может достигать десятки и сотни тысяч, и нерегулярность связей. Таким системам и их сетевым моделям, обладающим нетривиальными топологическими свойствами в наибольшей степени отвечает термин «комплексные».

Устойчивость сетевой архитектуры является одной из важнейших проблем построения эффективных сложных социальных, биологических, технических и др. систем.

18



1. Достижения в области теории и практики сетей 1.3. Комплексные сети ( продолжение)

Графическое представление из [A.-L. Barabási, R. Albert, H. Jeong . Mean-field theory for scale-free random networks . Physica .1999, A 272, P. 173–187 ] обошло весь мир, и широко используется для демонстрации топологии экспоненциальных(а) и безмасштабных (b) сетей.

19



2. Проблемы и границы применимости современных сетевых моделей

Сетевые идеи были уверенно и успешно применены к анализу метаболических и генетических регуляторных сетей, при разработке надежных масштабируемых сетей проводной и беспроводной связи, для развития стратегии вакцинации в борьбе с болезнями, а также в широком спектре других практических вопросов.

Однако, ни в государственном, ни в корпоративном управлении подобные идеи так и не применялись широко или значимо.

20



2. Проблемы и границы применимости современных сетевых моделей ( продолжение)

21



Большинство биосоциальных систем характеризуется той или иной степенью неравенства особей, так что входящие в систему индивиды различаются по (био)социальным рангам; совокупность этих рангов -иерархия, формирует особые отношения и соответствующее сетевое их представление - иерархическое.

2. Проблемы и границы применимости современных сетевых моделей ( продолжение 2)

Иерархические и эгалитарные структуры во многих биосоциальных системах сосуществуют и постоянно взаимодействуют между собой. Часто одна и та же биосоциальная система рассматривается исследователями и практиками в разных ракурсах: в зависимости от предпочтений в фокусе оказывается либо момент иерархичности с доминированием и подчинением, либо наличие в системе уравненных отношений .

22



Исследователи постоянно сталкиваются с конкурирующей природой сетей и их противопоставлением

3. Единые сети как новый подход в познании объемных и особо сложных систем

Кружево единых сетей

23

"Вкруг стана вьются и трепещутПрозрачной сетью кружева,И шелк узорной паутинойСквозит …И все в восторге, в небесахПред сей волшебною картиной…"

А.С. Пушкин. Ранние редакции романа в стихах "Евгений Онегин



24



См. URL:http:// www.pitt.edu/~super4/41011-42001/41891.ppt


( продолжение 1)

Предложенная А.Тихомировым (Московский государственный университет имени М.В.Ломоносова, РФ) и А.Труфановым ( Иркутский государственный технический университет, РФ), при участии в обсуждениях А.Россодивиты (Университет «Жизнь-Здоровье», г.Милан, Италия)и М.Аминовой (Университета Вриже, г. Брюссель, Бельгия) концепция кружева единых сетей -КЕС (или ART2 кружево ), базируется на описании множества сущностей ( субъектов, объектов) с помощью многослойного ( многоуровневого ) набора комплексных сетей.

25





В основе подхода лежат бинарные ( парные) взаимодействия сущностей ( акторов) в отдельных тематических слоях (ТС)



Говоря простым языком, граф - это множество точек (для удобства изображения - на плоскости) и попарно соединяющих их линий, КЕС – множество точек в разных тематических плоскостях и линии соединения в пространстве.

26



3. Единые сети как новый подход в познании объемных и особо сложных систем ( продолжение 4)

Актором кружева единой сети является ствол, стволы крепят узлы сетей различных тематических слоев (ТС)

27





Тематические слои в социальной системе могут определять связи между: 1. родственниками; 2. сокурсниками; 3. работниками одной организации и ведомства- начальниками и подчиненными; 4. коллегами в одной предметной области; 5. соседями и друзьями детства; 6. земляками ; 7. единоверцами 8. друзьями по интересам ; 9. партнерами по бизнесу; 10. случайными знакомыми.

28





В кружеве допустимо и многоузловое взаимодействие непересекающихся множеств узлов в рассматриваемом ТС ( подобно «плоским» гиперграфам в теории графов)

29





Если классическом графе не бывает двух различных ребер ( связей) , соединяющих одну и ту же пару вершин (узлов) , то в кружеве число связей , соединяющих пару стволов может быть кратно числу тематических слоев.

30





При объединении всех ТС в один, ствол вырождается в узел, а единая сеть в комплексную сеть, которая описывается мультиграфом, т.е. графом с кратными ребрами.

31





Как и в случае комплексных сетей, для КЕС ключевыми являются динамические процессы. Динамика социального кружева единых сетей определяется , в первую очередь, динамикой числа стволов -ростом населения Земли.

32





Новыми метриками, позволяющими оценить дисбаланс формальных и неформальных структур управления обществом, в данной работе предлагаются :

- моменты центральностей M для узла i и центральностей С ( по степени, связи , либо близости) :

L ij - длина пути между узлами i и j, n – число узлов (стволов) в сети;

- узлы тематического слоя t, для которых моменты центральностей имеют минимальные значения в рамках слоя IminC,t ;

)1/()(

nLCMij

ijjCi

33





- перекос t2 в t1:

L IminCt1,jt2 - длина пути между узлами I minCt1 (узел, для которого момент центральность С имеет минимальное значения в рамках слоя t1 и jt2 ( узел слоя t2 ) , t1, t2 t;

- множество (вектор) центральностей для ствола: [Cd, Cb, Cc];

- множество (вектор) моментов центральностей для ствола:[MCd, MCb, MCc];

)1/()(2

2,1Im22,1

nLCWijt

jtinCtjttCt

34



Информационное взаимодействие между акторами, находящимися на различных уровнях иерархии в единой сети (пример информационного обмена, моделируемого двумя потоками сведений, формальным и неформальным, от более значимого ствола в заданной иерархии к периферийному стволу).



35



Эволюция колонии бактерий описывается моделью динамического кружева .

Бактерии: гены, необходимые для жизнедеятельности и определяющие видовую специфичность, расположены у бактерий чаще всего в единственной замкнутой молекуле ДНК — хромосоме Область, где локализована хромосома, называется нуклеоид и не окружена мембраной. Отдельная клетка может содержать лишь 80 % от суммы генов, имеющихся во всех штаммах её вида (т. н. «коллективный геном»).

4. Интерпретации сверхсложных сетей

36



Эволюция колонии бактерий описывается моделью динамического кружева .

4. Интерпретации сверхсложных сетей ( продолжение 1)

Горизонтальный (случайный) Hr генетический обмен

Вертикальный (V) обмен генами

Hg обмен генами в половом размножении

Тематический слой социальных связей Hs

37



КЕС интерпретация может оказаться полезной для проблем здоровья человека, обсуждаемых в связи с возделыванием генно-модифицированных(ГМ)-культур, где одна из главных — возможность передачи ( горизонтальной ) генов от ГМ-растений к другим обитателям биоценоза. Предполагается эффективным использование развитых современных методов и инструментов цитологии и генетики для отслеживания и измерения структуры связей в популяциях бактерий , представляющих натурные испытания реальных сверхсложных сетей. Знание деталей эволюции кружева позволит в перспективе воздействовать нужным образом не только на колонии протокариот, но регулировать ключевые процессы в высокоуровневых биологических и социальных системах.

4. Интерпретации сверхсложных сетей ( продолжение 2)

38



4. Интерпретации сверхсложных сетей ( продолжени 3е)

39



Вертикальное взаимодействие (V)

Горизонтальное взаимодействие Hg

Горизонтальное взаимодействие Hs

Горизонтальное (случайное) Hr взаимодействие

Вполне может быть поставлена задача оптимизации структуры связей в KEC. Разумно предполагать, что должен соблюдаться некий баланс между V и H информационным взаимодействием акторов при условии, что общий объем обмена –величина постоянная .

Современные концепции: сетецентрический подход, комплексные сети, кружево единых сетей дают возможность познавать глубокие отношения в сложных системах, в их динамических взаимосвязи и взаимодействии – факторами, определяющими многие непонятные до настоящего времени процессы и явления, неоткрытые законы, которыми они регулируются.

кружево единых сетей представляется не просто как новая научная модель, но в перспективе –оснащенный дополнительными средствами - эффективный инструмент, позволяющий находить оптимальное решение сложных задач управления, безопасного и устойчивого развития социально-экономических и биосоциальных систем международного , национального, регионального и местного масштабов.

5. Выводы

40



Знаковым событием, определяющим ход всего мирового развития, вошла в историю проходившая в Нью-Йорке 66-я сессия Генеральной Ассамблеи Организации Объединенных Наций, где Президент Туркменистана Гурбангулы Бердымухамедов, предложил качественно новые подходы к решению важнейших вопросов современного мироустройства ,

«МИР ЧЕРЕЗ РАЗВИТИЕ» - так обобщенно сформулировал цели, стоящие сегодня перед мировым сообществом, Президент Туркменистана, цели :- политические, - гуманитарные,- энергетические,- экологические,- культурные и др.

для создания общей и полной неконфронтационной модели мира и его всестороннего развития ради лучшего будущего

5. Выводы ( продолжение)

41



Заключение

42



В заключение авторы выражают благодарность и искреннее уважение к сетевым сообществам-структурам, с которыми посчастливилось эффективно и плодотворно взаимодействовать: Международному Интернет-Проекту «Supercourse» в области эпидемиологии ( руководитель- проф. Р.Лапорт, Питтсбург, Пенсильвания, США, отв. по странам бывшего СССР – д-р Е.Шубников, Новосибирск,РФ ), Международной академии информатизации ( президент- проф. А.Харитон, Москва,РФ), Международному Союзу экономистов ( президент – проф.Г.Попов, Москва,РФ ), Всемирной ассоциации неотложной помощи и медицины катастроф WADEM ( президент – д-р Д.Пиррос, Афины, Греция ), Фонду Эдуарда Рейна ( председатель – проф. Р.Гартц, Майен, Германия ), Европейской правовой образовательной сети LEFIS ( координатор – проф. Ф.Галиндо, Сарагоса, Испания), Институту стратегического планирования и экономического развития Туркменистана ( директор – проф. М.Атаев), Академии Государственной службы Туркменистана ( ректор – А.К. Аннамурадов), другим организациям, А.Россодивите (Университет «Жизнь-Здоровье», г.Милан, Италия), М.Аминовой (Университета Вриже, г. Брюссель, Бельгия), специалистам , также оказавшим стимулирующее воздействие на создание новой философии кружева единых сетей.

Documents

НОВЫЕ СЕТЕВЫЕ МОДЕЛИ ДЛЯ СОВЕРШЕНСТВОВАНИЯ ПРОЦЕССОВ ГОСУДАРСТВЕННОГО РЕГУЛИРОВАНИЯ