35. Раскройте сущность и краткое содержание неформальных методов поиска оптимальных решений

За­вершим изложение методологического базиса теории защиты ин­формации рассмотрением неформальных методов поиска опти­мальных решений. Назовем оптимальными такие решения про­блем защиты информации, которые при заданных затратах ресур­сов обеспечивают максимальную защищенность информации или обеспечивают достижение заданной защищенности при минималь­ных затратах ресурсов.

Поиск оптимальных решений является наиболее сложной про­цедурой, осуществляемой при разработке и обеспечении функцио­нирования больших систем. В настоящее время известно доста­точно большое число различных методов оптимизации. Если рас­сматривать их применение для решения проблем защиты инфор­мации, то основные трудности здесь связаны с наличием в поста­новке оптимизационных задач значительных неопределенностей. В связи с этим особый интерес для формирования научно-методологического базиса защиты информации представляют раз­виваемые в последние годы неформальные методы поиска опти­мальных решений, суть которых состоит либо в сведении сложной неформальной задачи к формальной постановке и дальнейшем использовании уже реализованных формальных методов, либо в изначальной организации неформального поиска оптимального решения, т. е. в непосредственной реализации процедуры поиска.

Классификационная структура этих методов может быть представлена схемой, приве­денной на рис. 2.1.

Остановимся на важнейших характеристиках неформальных методов оптимизации, которые имеют принципиальное значение для их использования в качестве инструментальных средств ре­шения задач защиты информации.

Сведение неформальной задачи к формальной постановке за­ключается в формировании строго выраженных исходных условий, т. е. определяемых переменных, ограничений, которым они долж­ны удовлетворять, и целевой функции, экстремальное значение которой и соответствует оптимальному решению. Процедура тако­го преобразования неформальной задачи может быть реализована с использованием рассмотренных выше методов теории нечетких множеств, эвристического программирования и эволюционного мо­делирования.

В первом случае могут быть получены аналитические выраже­ния для количественных оценок нечетких условий защиты инфор­мации с точки зрения проявления тех или иных угроз безопасности информации. Тем самым постановки неопределенных задач сво­дятся к строго определенным. Далее могут быть использованы со­ответствующие конечные методы, которые, как известно, гаранти­руют получение оптимальных решений.

Эвристическое программирование, основу которого составляют формализованные (т. е. представленные в виде конечного алго­ритма) эвристики, требует для своего осуществления последова­тельной реализации следующих процедур: изучения содержания соответствующего класса слабоструктуризованных задач, изучения приемов решения задач данного класса человеком, выявления за­кономерностей в решении человеком задач рассматриваемого класса, формализации выявленных закономерностей, приемов и правил и построении на этой основе модели решения задач данно­го класса, алгоритмической реализации построенной модели. Та­ким образом, с помощью эвристического программирования фак­тически реализуется задача построения некоторой экспертной сис­темы, формализующей знания эксперта-аналитика в соответст­вующей предметной области.

Принципиальным моментом, который следует учитывать при решении вопроса об использовании этого метода в составе науч­но-методологического базиса защиты информации, является то, что эвристическое программирование вовсе не гарантирует полу­чение строго оптимальных решений. В данном случае лучше ис­пользовать термин «рациональное» решение, поскольку эвристи­ческое программирование позволяет гарантировать, что найденное решение будет лучшим среди известных альтернативных решений. Следует отметить, что теория построения эвристических моде­лей находится еще в стадии разработки. Это понятно, поскольку для формирования такой теории необходимо создать модель про­дуктивного мышления человека, для которого при решении задач опимизации характерно, с одной стороны, сужение поля поиска (области допустимых решений) за счет исключения из рассмотре­ния заведомо непригодных решений, а с другой - расширение поля поиска за счет генерирования новых альтернатив. В отличие от этого при использовании строго формальных методов поле поиска (область допустимых решений) остается неизменным, а сам про­цесс решения состоит в направленном или случайном переборе возможных решений. Практически на сегодняшний день говоря об эвристических моделях имеют в виду так называемые лабиринт­ные и концептуальные эвристики.

В первой из них задача представляется в виде лабиринта воз­можных путей поиска решения, ведущих как бы от начальной пло­щадки (условий задачи) к конечной (условиям завершения задачи). Естественно при этом предполагается, что эксперт способен дос­таточно быстро отсечь неперспективные варианты движения по лабиринту и оставить только те, которые с большей вероятностью приведут к конечной площадке.

Механизм реализации концептуальной эвристики состоит в ге­нерировании множества таких путей решения задачи, которое с большой вероятностью содержит и результативный путь. При этом эксперт-аналитик как бы строит структурированную модель про­блемной ситуации, формируя на основе анализа исходной инфор­мации обобщенные элементы и отношения между ними, которые получили название концептов. Согласно концептуальной теории [38] универсальному набору концептов соответствуют присущие человеку механизмы вычисления, трансформации и формирования отношений, а сам процесс реализации концептуальной эвристики представляется в виде мысленного эксперимента с структуриро­ванной моделью ситуации.

Эволюционное моделирование [39] является фактически неко­торой модификацией статистического моделирования, в котором статистически совершенствуется (эволюционирует) сам алгоритм имитации процессов функционирования моделируемых систем.

Блок неформальных методов непосредственного поиска опти­мальных решений представлен на рис. 2.1 в составе методов экс­пертных оценок, неформально-эвристического программирования, а также методов, основанных на управлении продуктивным мыш­лением человека в процессе решения задачи.

Методы экспертных оценок были рассмотрены нами выше. Ис­пользование их естественным образом может быть распростране­но и на задачи поиска оптимальных решений, выраженных простой оценкой.

Неформально-эвристическое программирование фактически представляет собой разновидность эвристического программиро­вания, когда роль эксперта расширяется, включая непосредствен­ное участие его не только в процессе составления моделей для поиска решений, но также и в процессе непосредственного реше­ния конкретных задач. К разновидностям неформально-эвристического программирования относятся и так называемые неформальные аналогии, когда поиск решения осуществляется на основе прецедентов решения аналогичных задач.

Последняя группа представленных на рис. 2.1 неформально-эвристических методов включает методы, основанные на управлении продуктивным мышлением эксперта в процессе самого поиска оптимальных решений. Наибольшее распространение получили две разно­видности такого управления интеллектуальной деятельностью - метод «мозгового штурма» и метод психоинтеллектуальной генерации.

Первый из них направлен на получение новых решений в ре­зультате коллективного творчества группы экспертов, организо­ванного по определенным правилам. Принципиальной особенно­стью «мозгового штурма» является абсолютное исключение в про­цессе его проведения критики и вообще какой-либо оценки высказы­ваемых идей. Сущность метода, и это надо особо подчеркнуть, состо­ит в принципиальном разделении во времени решения двух задач -генерирования новых идей и анализа (оценки) этих идей. Практически при использовании этого метода создаются две разные группы экс­пертов - генераторов идей и аналитиков.

В отличие от «мозгового штурма» метод психоинтеллектуальной генерации напротив основан на критике и суждениях, высказывае­мых экспертом. Он реализуется в виде целенаправленной беседы-дискуссии двух непременных участников - ведущего и решающего. Первый ставит вопросы (проблемы), по которым последний выска­зывает свои суждения. Таким образом, завязывается дискуссия, направляемая ведущим на возможно более полное и глубокое рас­смотрение проблемы. Дополнительно в помощь ведущему могут привлекаться оппонент и эксперты. Оппонент определяет слабые места в суждениях решающего и формирует возражения и крити­ческие замечания, побуждающие его к энергичной дискуссии. За­дача экспертов - помогать ведущему оценивать высказываемые суждения и определять последовательность и содержание даль­нейшего обсуждения проблемы.

Подробнее с описанием данных методов можно познакомиться в [3,31].

Рас­смотренные в изученных вопросах принципы, методы и модели являются суммой научно-методологических предпосылок, на основе которых могут быть построены системы для удовлетворения этих потребностей. Далее с учетом этого могут быть сформированы и научно обоснованы проблемы, составляющие основное содержание теории защиты информации. В их числе:

1) принципиальные подходы к защиты информации в современных системах ее обработки;

2) методы и средства, необходимые для эффективного решения все­го комплекса задач защиты;

3) методы организации и обеспечения функционирования созда­ваемых механизмов защиты;

4) условия, соблюдение которых необходимо или желательно для эффективного решения задач защиты;

5) перспективы развития подходов, методов и средств защиты. К настоящему времени созданы основы теории защиты, главное содержание которых сводится к следующему: