Екологія кібернетичного простору

Размещено на http://www.allbest.ru//

Размещено на http://www.allbest.ru//

Екологія кібернетичного простору

Семко Віктор Володимирович

Постановка проблеми. Підвищений інтерес із боку дослідників та практиків забезпечення інформаційної безпеки до проблем кібернетичної безпеки потребує глибокого осмислення терміна “кібернетичний простір” та його складових. Вважається, що винахідником поняття “кібернетичний простір” є американський письменник Вільям Гібсон (William Gibson).

На думку сучасних дослідників, кібернетичний простір - це підпрос- тір інформаційного простору, людино-машинне середовище, в якому існують об'єкти і суб'єкти.

Об'єктами кібернетичного простору є апаратні, програмні та інформаційні ресурси різних за своїм призначенням інформаційно-телекомунікаційних систем та автоматизованих систем управління технологічними процесами.

Суб'єктами кібернетичного простору є користувачі інформаційно- телекомунікаційних систем.

Суб'єктами можуть бути як окремі користувачі, так і кластеризовані групи користувачів (соціальні, професійні тощо). Користувачі можуть не тільки “споживати” інформаційні ресурси, а й створювати технологічні ланцюги, компоненти та породжувати первинну інформацію - ресурси інформаційно-телекомунікаційних систем.

У кібернетичному просторі забезпечується взаємодія суб'єктів із суб'єктами, а також суб'єктів та об'єктів на основі інформаційних потоків, які є засобами особистої комунікації, керування, перевірки та переоцінки існуючих даних, створення нової інформації.

Аналіз останніх досліджень і публікацій. Взаємодія суб'єктів і об'єктів у кібернетичному просторі із позиції спостережливості та керованості процесів має складну ергатичну систему управління [1-3].

Слід зазначити, що однією із найважливіших властивостей системи управління та об'єкта при їх переведенні із одного стану в інший у просторі спостереження та пошуку є саме дослідження системи управління щодо керованості при синтезі рішень (стратегій).

Також слід враховувати те, що спостережливість дає змогу за вихідними даними об'єкта чи суб'єкта кі- берпростору мати уявлення про процеси, які мають місце при їх взаємодії. Тобто стан системи, до якої входять певні об'єкти та суб'єкти кібер- простору, відіграє важливу роль у процесі управління із використанням зворотних зв'язків при умові спостережливості такої системи.

Кінцевими споживачами інформації є суб'єкти кібернетичного простору. Інформація впливає на користувачів, які накопичують/переробляють дані, внаслідок чого змінюють свій особистий психофізіологічний стан. Зауважимо, що функціонування кібернетичного простору також впливає на навколишнє середовище, при цьому не завжди позитивно, зокрема у розрізі енергоспоживання, накопичення інформації, що практично втратила власну цінність або є неправдивою (забруднення інформаційного простору), надмірного застосування матеріальних та інших ресурсів для зберігання багаторазово дубльованої інформації тощо.

Використовуючи деякі інформаційні ресурси та технології, можна певним чином впливати на користувачів, змінюючи стан екології кібернетичного простору.

Таким чином, можна говорити про екологію кібернетичного простору у сенсі позитивних, нейтральних або негативних наслідків його впливу на людину та її середовище (включаючи власне кібернетичний простір), що було розглянуто у працях В.В.Павлова, В.В.Семка, Д.С.Чернавського, А.Л.Єреміна, В.О.Касьянова.

Метою статті є теоретичні дослідження та імітаційні експерименти щодо проблеми екології кіберпростору, осмислення проблем впливу та взаємозв'язку інформаційної безпеки та інформаційної екології.

Виклад основного матеріалу. За своєю організацією інформаційні потоки перетинаються у певних вузлах (комутації, маршрутизації, перетворення, накопичення, надання), що утримуються деякими державними або комерційними установами та організаціями. Такі вузли є автоматизованими системами, які приймають, зберігають, перетворюють і повертають оброблену інформацію як нову (вторинну) або оновлену.

Сукупність взаємопов'язаних вузлів та інформаційних потоків утворюють технологічну базу кібернетичного простору і забезпечують його динамічність, керованість та гомеостатичність, як властивість, що характеризує потребу у стабільності.

У кібернетичному просторі існує проблема забезпечення не тільки інформаційної безпеки, а й його екології.

У психології спілкування та взаємодії термін “комунікабельність” визначається як здатність людини до налагодження контактів, створення конструктивних та взаємозбагачувальних взаємин із іншими людьми. Зважаючи на те, що кібернетичний простір є людино-машинним середовищем, він успадковує певні властивості живої сутності.

Тому, з огляду на наведене вище визначення можна говорити про комунікабельність кібернетичного простору, як його здатність ефективно та безпечно взаємодіяти із навколишнім середовищем (рис. 1). При цьому складовими комунікабельності кібернетичного простору є, з одного боку, стан його інформаційної безпеки, з іншого - інформаційна екологія.

Рис. 1. Взаємозв'язок інформаційної безпеки та інформаційної екологіїУ такому сенсі доцільно розглядати кібернетичну безпеку як стан захищеності кібернетичного простору від загроз його існуванню та функціонуванню, а також безпеку його оточення від негативних впливів - інформаційна екологія, а точніше - екологія кібернетичного простору.

При оцінці стану інформаційної екології [4-8] мають бути враховані такі властивості кібернетичного простору: взаємозалежність вузлів та процесів у ньому, змінність середовища внаслідок інформаційної взаємодії його складових, впливу антропогенних, техногенних або випадкових природних факторів, обмеженість у часі процесів та реакцій на них, одночасно диференціація вузлів простору за внутрішнім станом та їх гомогенність (подібність) унаслідок уніфікації програмно-технічних рішень під час побудови та модернізації.

Взаємозалежність зумовлена зв'язками комунікаційних процесів при взаємодії інформаційних потоків у вузлах. Крім унікальності кожного вузла йому притаманні зв'язки з іншими вузлами, наприклад, таблиці маршрутизації. Тобто інформація є не тільки об'єктивними даними про стан кібернетичного простору, але й про співвідношення між елементами кібернетичного простору, які визначають життєдіяльність у ньому.

Змінність зумовлена тим, що інформаційні потоки об'єднують не дві точки інформаційної взаємодії, а створюють нову сутність цієї взаємодії. Тобто взаємодія здійснюється не тільки на рівні контентного обміну, а й на рівні контентних зв'язків інформаційних потоків для кожного вузла. Зв'язки вузлів на рівні контенту підтримуються пошуковими системами у кібернетичному просторі.

Одним із проявів наведених трансформацій інформаційних потоків є злиття ресурсів або їх передача стороннім організаціям (аутсорсинг). Такі зміни не є адитивними та субтрактивними, а відносно кібернетичного простору вони є екологічними (позитивними).

Єдина ключова зміна у кібернетичному просторі може мати глобальні наслідки. У такому разі виникне нове середовище існування об'єктів та суб'єктів із новими інформаційними потоками, які можуть викликати радикальні інформаційні зсуви. Тобто взаємний зв'язок вузлів може призвести до переміщення інформації по всій екосистемі. Подальший розвиток подій у цьому напрямі має наслідком деяку трансформацію вузлів, які розвиваються або деградують у різній мірі та з різною швидкістю. Це є однією із ключових сутностей інформаційної екології.

Зміни в кібернетичному просторі відбуваються постійно і мають раптовий та випадковий характер. Тому стратегія його життєдіяльності для забезпечення вимог стійкості та го- меостатичності передусім базується на принципі адаптації, а не оптимізації, який є головним принципом послідовного розвитку в індустріальному епосі. Прикладом реалізації цього підходу може бути створення нових версій програмних продуктів (операційних систем, браузерів), протоколів адресації і тунелювання (IPv6, SSL) тощо, які є більш пристосованими до швидких змін у невід'ємній складовій сучасного кібернетичного простору - глобальній комп'ютерній мережі Інтернет.

Обмеженість у часі зумовлена стрімкістю обробки інформації в сучасних автоматизованих системах, швидкістю виникнення нових та зникнення старих зв'язків у ході взаємодії суб'єктів та об'єктів кібернетичного простору, процесами “старіння” інформації. Інформація залишається цінним ресурсом до того часу, поки вона є своєчасною. Час, протягом якого інформація зберігає свою цінність, визначається не її внутрішніми властивостями (так як і властивостями потоку), а відношеннями у ході взаємодії вузла і потоку цієї інформації.

Постійні трансформації і модифікації кібернетичного простору є нормою його існування, єдиним сталим фактором є рух інформації між суб'єктами, суб'єктами та об'єктами, а також між об'єктами кібернетичного простору.

Диференціація вузлів залежить від багатьох факторів, серед яких:

конкуренція та професійна спеціалізація розпорядників вузлів, унаслідок чого їх інформаційні ресурси суттєво відрізняються;

складність та трудомісткість деяких інформаційних процесів, що потребує їх специфічної організації (розподіл інформації і програм між вузлами, застосування паралельного та/або конвеєрним методів обробки даних тощо);

великими обсягами інформації, яка обробляється у світі, що вимагає застосування спеціальних методів її подання (наприклад, за допомогою методів хешування даних), спрощення внутрішньої структури вузла до рівня, який відповідає лише специфічній інформації вузла.

Високодиференційовані вузли в кібернетичному просторі у разі потреби для вирішення певних завдань можуть логічно об'єднуватися у групи, логічні з'єднання в яких розриваються після закінчення їх місії. Завдяки диференціації інформаційні потоки можуть змінювати свою течію, зберігаючи старі зв'язки та встановлюючи нові.

В екології інформації диференціація є основою для співробітництва та виживання інтелектуалізованих систем.

Гомогенність або подібність вузлів кібернетичного простору зумовлена загальнотехнічною тенденцією впровадження найкращих практик, що забезпечують кращі характеристики, мінімізуючи витрати для їх реалізації.

При розгляді питань екології інформації слід враховувати весь комплекс проблем функціонування кібернетичного простору. Зокрема, це стосується усвідомлення сутності, природи й організації інформації, а також процесів її перетворення.

Фахівці різних галузей знань дають різні визначення поняттю “інформація”. Для цілей дослідження екології інформації вважаємо найбільш прийнятними такі визначення. екологія кібернетичний простір

Із погляду синергетики поняття “інформація” - це знання, передані кимось іншим або набуті шляхом власного дослідження або вивчення, як відомості, що містяться у цьому повідомленні і розглядаються як об'єкт передачі, зберігання й обробки, як відомості, вісті, в науково- технічних застосуваннях, як сигнал тощо [9; 10].

У філософський науці інформація є віддзеркаленням відображення наших міркувань.

Із метою визначення основних закономірностей забезпечення інформаційної екології, оздоровлення інформаційного середовища та зменшення негативного впливу на людину доцільно виходити із двох основних методичних підходів, а саме:

- аналізу особливостей фізіології людини, які визначають характер взаємодії людини з інформаційним середовищем;

- виявлення загальних фундаментальних закономірностей впливу інформації на функціональний стан та здоров'я людини.

При цьому найбільший інтерес становлять собою суб'єкти вікової групи від 12 до 50 років. Це пояснюється доволі просто, до цієї групи входять до 90 % усіх користувачів мережі Інтернет. Крім того, ця вікова група користувачів є найбільш соціально активною.

Для проведення відповідних досліджень та отримання достовірної та актуальної інформації про психофізіологічний стан у вузлах кібернетичного простору доцільно створювати тестовий інформаційний ресурс, призначений для виявлення впливу інформаційного середовища (контенту) кібернетичного простору на показники функціонального стану та стану здоров'я певної категорії (кластеру) його суб'єктів.

Загалом ресурс тестування може бути використаний також для цілей професійної орієнтації, дослідження соціальних проблем, вивчення стану охорони здоров'я тощо.

Для формального опису процесів кібернетичного простору запропонуємо формальну модель, з огляду на яку можна буде розв'язувати окремі задачі.

У подальших міркуваннях будемо виходити із аксіом.

Аксіома 1. Об'єкти кібернетичного простору забезпечують лише технологічну складову кібернетичного простору.

Аксіома 2. Суб'єкти формують контент, який є визначальним щодо

питань екології кібернетичного простору.

Задамо деякий скінчений алфавіт

А = ^Аі А™ який складається із

множини слів скінченної довжини.

За допомогою правил

Р = (Рі Рк ) із МНОЖИНИ А виділимо

мову м = яка буде утворювати словник (або інакше - тезаурус) мови ^. Кожне із правил множини утворюватиме мову опису інформації Mt (1-й мовний діалект).

У такому разі кожен вузол кібернетичного простору приймає сенс домену Dr с тобто процесу, в якому не здійснюється перетворення інформації. Тоді об'єктом °з с 0 кібернетичного простору буде процес, в якому здійснюються функції перетворення інформації.

Множина всіх об'єктів кібернетичного простору R = D U

Суб'єкт використовує інформацію для здійснення функцій перетворення. У загальному випадку суб'єктом може бути користувач або ергамат - деякий алгоритм, який функціонує як програмний агент.

У загальному вигляді позначимо, що множина суб'єктів $ = ВПО.

Тобто суб'єкт має доступ до об'єктів R і може деякі дії попередньо активуючи відповідний об'єкт.

Таким чином стан кібернетичного простору можна описати п'ятіркою як детермінований кінцевий автомат:

1V = (A,M,P,U,C\ (1)

де А - алфавіт простору, ^ - мова

простору, р - правила простору, и -

функція переходів у кінцеві стани г ¦

простору, - множина кінцевих станів простору.

Слід зауважити, що U = (A,M,P,RJ,C\ (2)

де R - множина усіх об'єктів простору, р - множина дій суб'єктів з об'єктами простору.

Як було зазначено, суб'єкт може здійснювати доступ до об'єктів простору з метою перетворення інформації для власних потреб. Тим самим за результатами дій синтезується нова сутність інформації стосовно її потоків, які проходять через вузол.

Для доступу до об'єктів формуються конструкції мови. При формалізації мови необхідним первинним етапом є побудова тезауруса (таблиці ідентифікаторів) мови м з алфавіту А. Для побудови таблиці ідентифікаторів застосовуються хеш-функції. При цьому може бути використаний будь- який підхід до попередньої кластеризації та хешування елементів мови на основі правил р. У такому разі природна мова (українська, англійська тощо) є мовним діалектом мови ^.

При динамічному хешуванні здійснюється динамічна зміна розміру хеш-кодування структури. Функція хеш-кодування генерує так званий псевдоключ (“pseudokey”), який використовується лише частково для доступу до елементу. Інакше кажучи, генерується досить довга бітова послідовність, яка має бути достатня для адресації всіх потенційно можливих елементів тезаурусу. Водночас, як при статичному хешуванні було б потрібно створювати та використовувати дуже велику таблицю (яка, зазвичай, зберігається в оперативній пам'яті для прискорення доступу), тут розмір зайнятої пам'яті прямо пропорційний кількості елементів тезаурусу, які, зазвичай, зберігаються в базі даних. Кожен запис у таблиці зберігається не окремо, а у певному блоці (“bucket”) (рис. 2, рис. 3). Ці блоки збігаються з фізичними блоками на пристрої зберігання даних. Якщо у блоці немає більше місця, щоб вміщати запис, то блок ділиться на два, а на його місце розміщуються два нових блока.

Таким чином, будується бінарне дерево, на кінцях гілок якого розміщені покажчики на блоки, а пошук здійснюється на основі псевдоключа. Вузли дерева можуть бути двох видів: вузли, які показують на інші вузли (рис. 2), або вузли, які показують на блоки (рис. 3).

Спочатку є лише покажчик на динамічно виділений порожній блок (рис. 3). При додаванні елементу обчислюється псевдоключ, і його біти по черзі використовуються для визначення місця розташування блоку.

Наприклад, елементи з псевдоключами 00 будуть поміщені в блок A, а 01. - в блок B. Коли А буде переповнений, він буде розбитий таким чином,

що елементи 000. і 001. будуть розміщені у різних блоках.

Тобто за своєю сутністю статичне хешування відтворює програмний стек, який дає змогу без зайвих витрат забезпечити динамічність відображення опису стану кібернетичного простору відповідно до співвідношення (1) та синтезувати функцію переходів у кінцеві стани простору згідно із співвідношенням (2). У такому сенсі можна розглядати задачу управління станом екології кібернетичного простору.

Надалі суб'єкт здійснює перетворення потоку за допомогою лексичного аналізу. Зазвичай лексичний аналіз в автоматичному режимі виконує алгоритм лексичного аналізу похідного потоку (програмний засіб - лексичний аналізатор). Лексичний аналізатор опрацьовує поток у дві стадії: сканування й оцінка.

При здійсненні сканування лексичний аналізатор функціонує як цифровий автомат, який визначається регулярними граматиками. При оцінці лексичний аналізатор формує регулярні вирази. Таким чином на етапі лексичного аналізу за правилами формуються мовні діалекти, в яких здійснюється попередня кластеризація.

Похідний текст розпізнається за лексичними структурами, передбаченими мовним діалектом.

Результати лексичного аналізу є похідними для синтаксичного аналізу, який здійснюється за алгоритмом, відтвореним у програмному засобі синтаксичного аналізатора. У процесі синтаксичного аналізу здійснюється зіставлення лінійної послідовності лексем мови з її формальною граматикою. У результаті отримується дерево розбору (синтаксичне дерево). Приклад дерева розбору похідного вислову на формальній мові наведено на рис. 4.

Отримане у результаті синтаксичного розбору дерево дає змогу проаналізувати змістову складову мовних повідомлень, складених на різних мовних діалектах мови кібернетичного простору.

Висновки

Використання теорії формальних граматик та теорії цифрових автоматів дозволяє розробити теоретичні та практичні засади контролю та керування станом екологічної безпеки кібернетичного простору.

Наведені матеріали є результатом теоретичних досліджень та імітаційних експериментів, пов'язаних із забезпеченням екології кібернетичного простору.

Список використаних джерел

Павлов В.В. Начала теории эргатических систем / В.В.Павлов. - К. : Наукова думка, 1975. - 240 с.

Семко В.В. Модель конфлікту взаємодії об'єктів кібернетичного простору / В.В.Семко // Проблеми інформатизації та управління. - 2012. - Вип. 2(38). - С. 88-92.

Семко В.В. Модель взаємодії кібернетичних організмів та синтез стратегій оптимального керування в кібернетичному просторі / В.В.Семко // Проблеми інформатизації та управління. - 2013. - Вип. 3 (43). - С. 75-82.

Arthur, Brian W. (1996). Increasing Returns and the New World of Business. Harvard Business Review, July-August.

Размещено на Allbest.ru