В номере газеты «Комсомольская правда» от 9 июля 2010 г. опубликована статья М. Тимошенко «Американцы украли доктрину маршала Огаркова?», в которой сообщалось о том, что после присоединения ГДР к ФРГ армии НАТО достался один комплект полевой автоматизированной системы управления войсками (АСУВ) «Маневр» тактического звена управления, находившийся на вооружении армии ГДР. Командование НАТО провело штабную игру, в которой на европейском театре военных действий группировке войск НАТО со своими автоматизированными средствами управления противостояла условная группировка войск Варшавского договора с АСУВ «Маневр». Результат штабной игры оказался шокирующим для командования НАТО, группировка НАТО была разгромлена за три дня без использования ядерного оружия, а только за счет подавляющего преимущества группировки войск Варшавского договора в оперативности и качестве управления войсками.
В 2011 г. в журнале «Арсенал. Военно-промышленное обозрение» опубликованы две статьи Ю. Мосиенко [1, 2], в которых описаны структура и состав АСУВ «Маневр» тактического и оперативного звеньев управления, показаны преимущества этой системы, описан ряд новых технических решений, принятых при ее разработке. В работах Ю. Мосиенко основное внимание уделено организационному и техническому обеспечению АСУВ «Маневр», в то время как основные преимущества этой системы были достигнуты за счет принципиально новых теоретических и практических решений, принятых при разработке информационного, математического и программного обеспечения, т. е. в теории и практике информатики. Автор настоящей статьи принимал непосредственное участие в разработке информационного, математического и программного обеспечения АСУВ «Маневр» в течение 20 лет, пройдя путь от рядового инженера-программиста до главного конструктора программных средств специального назначения. Автор считает своим долгом довести до сведения научной общественности информацию о новых теоретических и практических результатах в информатике, полученных при разработке АСУВ «Маневр» и намного опередивших свое время. Задача автора облегчается тем, что в отличие от решений по организационному и техническому обеспечению, об основных решениях по информатике имеется небольшое число открытых публикаций, на которые даны ссылки в настоящей статье.
Разработка информационного, математического и программного обеспечения АСУВ «Маневр» была начата в самом начале семидесятых годов прошлого века с экспериментальной реализации отдельных оперативно-тактических задач (ОТЗ) на ЭВМ «Минск-32». Первая версия информационного языка системы (ИЯС) для обмена сообщениями между должностными лицами и электронно-вычислительными комплексами (ЭВК) была разработана под руководством к.т.н. И.В. Курицына [3]. В первых экспериментальных реализациях ОТЗ для синтаксического и семантического анализа каждого типа сообщения на ИЯС разрабатывалась отдельная программа, а для хранения информационной базы каждой ОТЗ разрабатывались файлы собственной структуры. Руководивший экспериментальной реализацией ряда ОТЗ В.М. Острейко, ставший впоследствии доктором технических наук, генеральным директором НПО «Агат» и главным конструктором АСУВ «Маневр», предложил ряд основополагающих принципов организации информационной базы и обработки сообщений на ИЯС, которые сводились к следующему:
информационная база АСУВ «Маневр» для разработчиков программ ОТЗ должна выглядеть как набор двумерных таблиц, общих для всех ОТЗ;
связи между данными, хранящимися в различных таблицах, поддерживаются за счет равенства значений соответствующих полей таблиц;
для работы с таблицами программист должен использовать набор специальных операций, в который входят добавление строки, удаление строки, модификация строки, поиск строк по условиям, накладываемым на значения полей, теоретико-множественные операции над таблицами (объединение, пересечение, разность);
для хранения каждой таблицы на внешнем запоминающем устройстве может использоваться свой метод, от непосредственного хранения последовательности строк, до использования списков, указателей и бинарного представления;
для синтаксического и семантического анализа любого типа сообщения на ИЯС применять универсальную программу, использующую описание данного типа сообщения, хранящееся на внешнем запоминающем устройстве.
Современный читатель сразу заметит, что такая организация информационной базы соответствует реляционной модели данных Кодда с алгеброй отношений. Отметим, что В.М. Острейко предложил данные принципы до публикации первой статьи Кодда по реляционной модели данных. В 1981 г. все перечисленные принципы были успешно реализованы в тактическом звене управления АСУВ «Маневр», в то время как в мире еще почти 10 лет реляционная модель данных считалась непригодной для практической реализации из-за якобы больших затрат внешней памяти и якобы большого времени поиска данных. Для реализации последнего принципа к.т.н. Ю.Д. Друзь предложил использовать аппарат формального описания грамматик типов сообщений на ИЯС, что также было успешно реализовано в тактическом звене управления АСУВ «Маневр».
Сразу после окончания разработки тактического звена управления тот же коллектив под руководством к.т.н. В.М. Зайцева приступил к разработке информационного, математического и программного обеспечения оперативного звена управления АСУВ «Маневр». Если в тактическом звене управления решалось около 10 ОТЗ, связанных со сбором, обработкой, хранением и выдачей информации о положении и состоянии объектов своих войск, войск противника и об условиях ведения боевых действий, то в оперативном звене управления добавилось еще 10 ОТЗ, выполняющих различные оперативно-тактические расчеты. Было принято решение для организации информационной базы применить концепцию базы данных (БД) с разработкой собственной системы управления базами данных (СУБД). Автору довелось работать руководителем подразделения администрирования БД для оперативного звена управления АСУВ «Маневр», перед которым была поставлена задача проектирования логической и физической структуры БД. Решение задачи осложнялось тем, что разработку программ ОТЗ с использованием единой БД выполняли восемь предприятий, расположенных в пяти городах страны. У каждого разработчика ОТЗ был свой взгляд на то, какие данные и в каком виде должны храниться в БД, и как они должны использоваться при решении его задачи. Требовалось объединить эти пользовательские представления о хранимых данных в единой БД.
Для решения этой задачи под руководством автора в 1982 г. была разработана методология описания фрагментов предметной области ОТЗ и описания всей предметной области АСУВ, в результате применения которой строится информационная модель предметной области, названная канонической. В этой методологии каждый из специалистов по предметной области ОТЗ строит описание своего фрагмента предметной области в виде информационно-логической (инфологической) модели фрагмента предметной области [4]. Построение канонической модели каждого фрагмента предметной области, объединение этих канонических моделей в каноническую модель всей предметной области, отображение канонической модели предметной области в логическую и физическую структуры БД для конкретной СУБД выполнялись подразделением администрирования БД [5]. За рубежом до настоящего времени для построения информационных моделей предметной области применяется разработанная в 1985 г. методология IDEF1X [6], возможности которой во многом уступают возможностям методологии АСУВ «Маневр».
При разработке СУБД для оперативного звена управления АСУВ «Маневр» в 1981 – 1985 годах дальнейшее развитие получили принципы организации информационной базы, реализованные в тактическом звене управления. Под руководством к.т.н. Г.А. Смирнова и к.т.н. А.А. Карпука была разработана первая в мировой практике объектно-реляционная СУБД «Агат» [7]. Эта СУБД относится к классу систем общего назначения с включающим (базовым) языком и поддерживает на концептуальном и внешнем уровнях расширенную реляционную и иерархическую модели данных, обеспечивает полную логическую и физическую независимость данных, имеет развитые средства обеспечения целостности данных, обеспечивает простой интерфейс с пользователями. Пользователями СУБД «Агат» являются: конечные пользователи, взаимодействующие с БД через систему корректировки объектов БД или через программы ОТЗ с использованием средств теледоступа; прикладные программисты, взаимодействующие с БД из программ ОТЗ через операторы языка манипулирования данными (ЯМД); администратор БД, взаимодействующий с БД через систему автоматизированного проектирования БД, реализующую функции словаря-справочника данных.
База данных размещается во внешней памяти прямого доступа, всю БД или заданную ее часть СУБД «Агат» может размещать в специально выделенном разделе оперативной памяти (ОП), обеспечивая сверхбыструю работу с такими данными. По запросам программ ОТЗ в пользовательском разделе ОП может создаваться и поддерживаться средствами СУБД определенная часть БД, называемая оперативной базой данных (ОБД). Структурными компонентами концептуальной модели данных СУБД «Агат» являются домены, атрибуты, отношения в четвертой нормальной форме, функциональные зависимости между отношениями, объекты иерархической структуры. Концептуальная схема БД, схемы ОБД и подсхемы ОТЗ описываются на языке описания данных (ЯОД). Физическая организация данных в СУБД «Агат» практически полностью отделена от логической и описывается средствами подмножества ЯОД, называемого языком описания хранения данных (ЯОХД). В состав операторов ЯМД СУБД «Агат» входят операторы языка SQL, дополненные операторами манипулирования экземплярами объектов иерархической структуры. За рубежом подобные возможности начали появляться в промышленных СУБД только через 10 лет после окончания разработки СУБД «Агат».
В оперативном звене управления АСУВ «Маневр» дальнейшее развитие получило лингвистическое обеспечение как составная часть информационного обеспечения. Для преобразования входных сообщений с ИЯС в машинную форму и перехода от машинного представления результатов обработки к выходным сообщениям на ИЯС под руководством И.А. Ленцкевича была разработана система преобразования сообщений (СПС). Сообщения преобразуются на основе формальных описаний входного, выходного и машинного языка с использованием аппарата распознающих и порождающих грамматик [8]. В состав СПС входят следующие компоненты:
язык описания сообщений (ЯОС);
язык описания машинного представления сообщений;
язык описания перевода сообщений (ЯОПС);
компиляторы языковых средств СПС;
подсистема перевода сообщений с ИЯС в машинное представление;
подсистема перевода сообщений из машинного представления на ИЯС.
Все языковые средства СПС представляют собой подмножества ИЯС с фиксированным составом сообщений, предложений, фраз, предикатов, словосочетаний и слов. В качестве языка описания машинного представления сообщений используется ЯОД СУБД «Агат». Машинное представление сообщения размещается в одной или нескольких ОБД СУБД «Агат». За рубежом подобные системы не созданы до настоящего времени.
Телекодовая сеть (ТС) АСУВ «Маневр» обеспечивала пакетный обмен информацией со случайным множественным доступом абонентов к каналам связи. Каждое входное сообщение на ИЯС состояло из одной или нескольких кодограмм, которые могли приходить в ЭВК в случайном порядке. Для сборки входных сообщений, передачи входных сообщений на обработку в соответствии с их приоритетами, ведения очереди выходных сообщений и их передачи абонентам в состав программного обеспечения входила организующая система, разработанная под руководством к.т.н. В.М. Зайцева, который получил ряд важных теоретических и практических результатов по оптимизации параметров ТС [9].
Список использованных источников:
Мосиенко Ю. «Маневр» – первая советская АСУВ поля боя // Арсенал. Военно-промышленное обозрение. – 2011. – № 3.
Мосиенко Ю. Тактическое звено АСУВ «Маневр»: 30 лет спустя // Арсенал. Военно-промышленное обозрение. – 2011. – № 5.
Курицын И.В., Харитонович Л.П., Верещагин С.И. Автоматизация ввода исходных данных в имитационную модель // Вопросы радиоэлек-троники. Сер. ОТ. – 1981. – Вып. 12. – С. 100–105.
Карпук А.А., Острейко В.М. Построение информационно-логической модели предметной области при проектировании базы данных // Вопросы радиоэлектроники. Сер. ОТ. – 1981. – Вып. 12. – С. 23–28.
Карпук А.А. Построение и модификация концептуальной схемы базы данных // Вопросы радиоэлектроники. Сер. ОВР. – 1984. – Вып. 5. – С. 61–67.
Integrated Information Support System. Information Modeling Manual IDEF1-Extended (IDEF1X) / D. Appleton Company, Inc. – Manhatten Beach, California, December 31, 1985. – 108 p.
Карпук А.А., Лесняк А.Г. Система управления базами данных «Агат» // Вопросы радиоэлектроники. Сер. ОВР. – 1991. – Вып. 11. – С. 23–32.
Ленцкевич И.А. Язык описания сообщений системы оперативной обработки. Терминология. Описание слов, фраз и предложений // Вопросы радиоэлектроники. Сер. ОВР. – 1984. – Вып. 5. – С. 41–49.
Зайцев В.М. Определение параметров передачи данных для теле-кодовых сетей АСУ на основе принципа информационной стабилизации // Вопросы радиоэлектроники. Сер. ОТ. – 1981. – Вып. 12. – С. 42–28.
Автор: Карпук А.А.
