Наукоемкие информационные технологии как фактор развития мелиоративной деятельности

Размещено на http://www.allbest.ru/

УДК 626.923.2

Наукоемкие Информационные технологии как фактор развития мелиоративной деятельности

И.Ф. Юрченко

ВНИИГиМ им. А.Н. Костякова. г. Москва, Россия

Важнейшим достижением XX века можно считать включение науки в систему производительных сил, что обусловлено возросшей ролью научно - технического потенциала в развитии стран, регионов и человечества в целом. В этой связи появляется категория технологий, отраслей хозяйства и изделий, получивших определение «наукоемких» или «высокотехнологичных» (high technology).

Понятие наукоемкости технологии, как и методики ее определения, в настоящее время не стандартизированы и, как правило, разнятся. В зарубежной литературе определение наукоемкая технология без четкого разграничения относится к состоянию уровня развития техники, к способу производства продукции и отрасли ее производящую, а также к самой продукции. В отечественной практике наукоемкие технологии определяют как технологии, которые включают в себя объемы научных исследований и разработок, превышающие среднее значение этого показателя в определенной области экономики, например АПК, сельском хозяйстве, мелиорации.

Международная организация экономического развития (ОЭСР) к особенностям наукоемких технологий, в первую очередь, относит следующие показатели: высокие темпы роста; большую долю добавленной стоимости в конечной продукции; высокий инновационный потенциал; привлекательность для малых и средних фирм и вложений венчурного капитала. В настоящее время ведущими центрами наукоемких технологий общепризнанны США, Япония и Западная Европа. Вместе с тем на мировом рынке наукоемких технологий все заметнее становится роль стран Юго-Восточной Азии и Китайской Народной Республики, в первую очередь, в производстве вычислительной техники и телекоммуникационного оборудования. Значимость наукоемких отраслей в экономике развитых стран трудно переоценить. Они являются основным двигателем экономического роста и позитивной динамики других показателей социально - экономического развития.

Ситуация в России в сфере науки, наукоемких технологий и наукоемкого производства достаточно сложная. Прежние достижения в области космических технологий, производства оружия, атомной энергетики и т.д. постепенно уходят в прошлое из-за отсутствия должного финансирования со стороны государства, квалифицированных кадров, общего упадка экономики страны и т.п. обстоятельств, в которые российская наука попала в ходе реформирования социалистической системы хозяйства. Частный капитал концентрируется в основном в добывающей промышленности, в финансовой сфере, в торговле импортными товарами, то есть в секторах экономики, где прибыль дается сравнительно легко. Доля наукоемкой продукции российского производства в мировом выпуске всего 0,3%, а национальные расходы на науку не более 1% от ВВП.

Без концентрации усилий на совершенствование существующих развитий новых наукоемких технологий России будет трудно обеспечить экономический рост, повышение уровня и продолжительности жизни своих граждан и претендовать на столь заметную роль в мировом сообществе. Настоятельная необходимость принципиальных положительных перемен в состоянии российской науки и ее положения в обществе все отчетливее осознается руководством РФ. Об этом свидетельствует заявление Президента о начале реализации программы создания, развития и поддержки технопарков. Они призваны стать центрами развития высоких технологий и формирования экономики нового, инновационного типа.

К самым универсальным или «гибким» наукоемким технологиям, востребованным практически в каждой области жизнедеятельности общества, относятся информационные технологии (ИТ). В определении термина «информационные технологии» так же, как и термина «наукоемкие технологии» нет достаточной согласованности. Американское издание «Индикаторы науки и техники» определяют ИТ как комбинации трех ключевых технологий: числовые вычисления, хранение информации и трансляция числовых сигналов по телекоммуникационным сетям. В отечественной литературе ИТ определяются чаще всего, как технологии, использующие средства микроэлектроники для сбора, хранения, обработки, передачи и представления данных, текстов, образов и звуков.

Еще более существенное расхождения отмечаются при выделении технических групп, входящих в категорию ИТ. Так, [1] выделяют следующие технологические компоненты: устройства, обеспечивающие доступ человека к информации на расстояние, обработку и хранение. В тоже время [2] определяет в качестве наиболее важных как по числу, так и по характеру совсем иные группы: полупроводниковые приборы, компьютеры, волоконную оптику, сотовую связь, спутники, компьютерные сети, интерфейс человек - компьютер, цифровые системы передачи информации. В материалах Российского центра исследований и статистики науки используется понятие «сектор информационных технологий», куда включаются предприятия, в общем объеме выпуска которых произведенные в результате экономической деятельности по производству, распространению и применению информационных технологий. В справочнике «Наука России в цифрах, 2000» перечисляются в самой общей формулировке 10 видов этой деятельности: деятельность, связанная с компьютерами; деятельность в области государственного управления, обороны, обязательного страхования; деятельность в области образования и т.д.

В этой связи появились классификации информационных технологий [3], выделяющие информационную технику и изделия, с помощью которых ИТ реализуются. При этом программное обеспечение, являющееся тоже изделием и представляющее особую группу информационных технологий, не отделяется от программируемых вычислительных устройств. В классификацию включают:

базовые ИТ, соответствующие основу всей совокупности информационных устройств и осуществляющие все логические операции и преобразования. В первую очередь, к элементной базе ИТ относят микросхемы или интегральные схемы, печатные платы, магнитные и оптические накопители, микроминиатюрные вспомогательные конструктивы и т.д.;

первичные ИТ, выделенные по функциональным признакам: компьютерная техника, телевизионное кино и фототехника, копировально-множительная аппаратура и техника связи;

вторичные ИТ, охватывающие все применения информационно-вычислительной техники в сфере жизнедеятельности общества.

Настоящая работа рассматривает именно последние - вторичные ИТ компьютерные технологии, для которых основной перерабатываемой продукцией является информация и которые, в конечном счете, определяют уровень информатизации производства, отрасли, области экономики и общества в целом.

Практическая реализация информационных технологий позволила осознать, что задачи информатики выходят за рамки накопления, актуализации, хранения и передачи информации на базе объединения математических методов и естественно-научных знаний с достижениями современной техники, как это понималось ранее и у нас в стране, и на Западе. Процессы информатизации носят универсальный характер, так как затрагивают технические, социальные, экономические, производственные, управленческие, культурные и даже биологические аспекты жизни общества. Это приводит к ее существенному качественному изменению, значительно превосходящему по глубине и ширине воздействия на общественный процесс, аграрные революции, индустриализацию и т.п.

В последнее время в стране отмечается рост инвестиций в развитие информатизации. Так, в 2003 г. около 44% затрат на ИТ в Центральной и Восточной Европе, куда относят и Россию, приходилось на последнюю. Считается, что доля России в 2004 г выросла до 47%, перегнав по темпам роста все остальные страны. По прогнозам международного аналитического центра ICD к 2008 г. затраты на ИТ превысят $31,68 млрд. Причем, к секторам, ведущим по затратам на ИТ, в последующие несколько лет относятся производственный, финансовый и правительственный секторы. По сумме затрат далее следуют сельское хозяйство, строительство, добывающие отрасли, оптовая и розничная торговля.

Росту инвестиций в ИТ в регионе способствовал ряд факторов: продолжающиеся реформы экономики, приватизация, рост прямых иностранных инвестиций, значительный спрос предприятий малого и среднего бизнеса, а также индивидуальных пользователей на персональные компьютеры и программное обеспечение. Единый европейский рынок подталкивает вступающие в конкурентную борьбу компании к увеличению затрат на ИТ и совершенствование информационной инфраструктуры.

В целом, несмотря на высокую долю в экономике России производственного сектора, общий уровень информатизации предприятий на сегодняшний день крайне низкий. В значительной мере это объясняется общим экономическим спадом в стране, в условиях которого предприятия не могут позволить себе крупных финансовых вложений в технологии, повышающие эффективность управления и производства, пусть в недалеком, но будущем времени. Однако уже сейчас вырисовываются группы предприятий, способных стать лидерами в использовании самых современных и дорогостоящих информационных систем. В первую очередь, это предприятия, доля товаров которых на рынке превышает 35%. В 2004 году таких предприятий в России было около 40%.

Активность предприятия на рынке ИТ зависит, в первую очередь:

от производственного потенциала, характеризующего общее состояние производства (спад, подъем) и, как следствие, актуальность потребности предприятия в информатизации;

наличия инвестиций, количество и структура которых (долгосрочность проектов) определяет потенциал предприятий как заказчиков ИТ, а также выбор типа информационных систем - систем, нацеленных на оптимизацию технологий производства (например, САПР) и/или систем, предназначенных для оптимизации управления предприятием (УИС). При отсутствии достаточного финансирования информатизация, как правило, начиналась с САПР, следующий шаг - массовое внедрение информационных систем управления ресурсами (материально-техническими, трудовыми и т.п.) предприятия в целом;

экспортного потенциала, определяющего интенсивность работы на мировом рынке. Как правило, эти предприятия стремятся к максимальному соответствию их деятельности мировым стандартам.

В сельскохозяйственном производстве России до перестройки можно выделить три уровня компьютеризации: разработку систем автоматизации управленческой и финансово-ведомственной деятельности (АСУ); систем автоматизированного проектирования (САПР); систем автоматизации технологических процессов (АСУ ТП).

развитие каждого уровня осуществлялось независимо друг от друга, в соответствии с требованиями разрозненных подразделений. Для российского АПК была также характерна в большей мере автоматизация рутинной работы, а не усиление интеллектуальных возможностей управленцев. Реализация идеи информатизации в сельхозпроизводстве сдерживалась [4] отсутствие «социального заказа», должного технического уровня той области экономики и социально-образовательного уровня потребителей для восприятия этой идеи. Реальная эффективность от внедрения информационных технологий оставляла желать лучшего. В постперестроечный период хозяйствования и становления рыночной экономики ситуация еще более усугубилась. Из-за отсутствия у сельхозпроизводителя средств на технологическое перевооружение такая «роскошь» как информационные системы была отнесена к числу глубоко второстепенных и постепенно стала исчезать из практики управления предприятием.

Вместе с тем отсутствие у предприятий достаточных средств на технологическое перевооружение может стать и положительным фактором влияния на развитие информационной структуры производства. Внедрение информационных технологий менее затратный способ снижения издержек за счет повышения скорости и эффективности процессов управления, новой «прорисовки» «бизнес-процессов» и их стратегии. Вялотекущая инновационная политика в развитии ИТ показатель низкой рентабельности производства и адаптации предприятия к дешевым ценовым нишам.

В последнее время в сфере сельского хозяйства все чаще появляются условия и прилагаются значительные усилия по внедрению информационных технологий. Наиболее известные технологии реализованы в рамках прикладных компьютерных программ. Это, в первую очередь, программы оптимизации размещения сельскохозяйственных культур в зональных системах севооборота и рационов кормления животных; по расчету доз удобрений; проведению комплекса землеустроительных работ и управлению земельными ресурсами; ведению государственного земельного кадастра истории полей и разработке технологических карт возделывания сельскохозяйственных культур; регулированию режима питания растений и микроклимата в теплицах; контролю процесса хранения картофеля и овощей, качества выращиваемой продукции и кормов, загрязнения почв; оценке экономической эффективности производства; управлению технологическими процессами в птичниках, производственными процессами в переработке мяса птицы и хранении продукции и многое другое.

С развитием информационных технологий связаны вопросы повышения эффективности функционирования Российского информационно-консультативного центра (РИКЦ) агропромышленного комплекса и его отделений, работающих практически в каждом регионе. Для обеспечения консультационной работы РИКЦ необходимо наличие специализированных баз данных, привлечение справочных данных действующих правовых систем, поисковых систем сети Интернет, банка знаний, прикладных программ, обеспечивающих оценку текущей ситуации и прогноз ее развития.

Одним из актуальных направлений использования ИТ в АПК становится точное земледелие, которое обеспечивает стратегию управления урожайностью сельскохозяйственных культур, использующую глобальную систему позиционирования (GPS), ГИС технологии и данные из множественных источников об условиях роста и развития растений и экономической ситуации каждой единицы управления в пределах отдельно взятого поля.

В мелиорации разработка информационных технологий, изначально была ориентирована на развитие автоматизации проектирования и нацелена, за редким исключением, на создание информационного ресурса, представленного в форме математических и информационных моделей объектов, пакетов прикладных программ, экспертных систем, базы данных и базы знаний, организационно-методических материалов.

Автоматизация проектирования в мелиорации и водном хозяйстве началась с 60-х годов. На первом этапе это касалось механизации отдельных расчетов, требующих значительных объемов арифметических операций и небольшого числа применяемых формул и правил. Следующий этап - автоматизация решения задач, относящихся к фрагментам проекта мелиоративной или водохозяйственной системы, на основе которых принимается решение об его конструктивных особенностях и параметрах. К концу 1970-х и началу 1980-х гг. активно разрабатывалось программное обеспечение для решения задач фильтрации, определения междренного расстояния, прогноза водно-солевого режима на орошаемых землях, моделирования задач оптимизации размещения сельскохозяйственного производства и использования водных и земельных ресурсов.

С середины 1970-х годов в мелиорации начинается разработка автоматизированных систем проектирования, базирующихся на использовании технологических линий для проектирования (ТЛП) с помощью ЭВМ отдельных мелиоративных и водохозяйственных объектов, входящих в состав проекта.

По экспертным данным в сфере мелиорации было накоплено более 200 программ, основная часть которых относилась к автоматизации проектного процесса. К началу 90-х годов прошлого столетия в стране были созданы и развивались свыше 350 САПР проектных институтов.

Изменившиеся условия хозяйствования: хозрасчет, самофинансирование, самоокупаемость, переход к рыночным отношениям - вызвали не только снижение объемов проектных работ, но и снижение использования служб САПР. Проектировщикам стало выгоднее, экономя фонд зарплаты, не передавать расчеты в вычислительные центры, а выполнять их традиционным ручным способом или, в лучшем случае, автоматизировать отдельные этапы проектирования с использованием персональных компьютеров. Помимо ухудшения качества решений из-за отказа от детальной многовариантной проработки объекта проектирования в целом и нарушения технологического процесса организации проектирования указанное положение повлекло за собой потерю «информационного наследия» региональных проектных институтов отрасли. Как ни парадоксально, последний фактор может стать решающим в процессе эффективной автоматизации в сфере мелиорации настоящего периода.

Новое время, характеризующееся изменившимся «экологическим мышлением» общества, а также политическими и экономическими условиями, ставит пред мелиоративной наукой и практикой новые задачи, решение которых требует современных ИТ с привлечением нетрадиционных методологических подходов, математических моделей и методов. Взяв на вооружение опыт передовых отраслей в нашей стране и за рубежом, можно, минуя стадию постепенного развития компьютеризации методом «проб и ошибок», выдвинуться не передовые рубежи научно-технического прогресса.

В последнее время значительно возрос интерес к использованию эффективного класса компьютерных управляющих систем - систем поддержки принятия решений (СППР), обусловленный потребностью в повышении производительности труда лиц, принимающих решения, и качества принимаемых управленческих решений. Несмотря на определенное отставание (по сравнению с признанными лидерами мировой и отечественной экономики), наметилась положительная тенденция в создании, внедрении и использовании ИТ в практическую деятельность мелиоративных организаций, основными признаками которой являются:

перманентное обновление компьютерной техники и средств коммуникации;

использование в качестве компонента ИТ постоянно совершенствующихся коммерческих программ общего использования (текстовых редакторов, электронных таблиц, систем управления банками данных (СУБД), пакетов для математической статистики и математического анализа, построения графиков и диаграмм, электронных графических карт, эвристического анализа, организации ведения архивов, распознавания текстов, машинного перевода; электронных словарей и энциклопедий и многого другого);

использование, производство и тиражирование унифицированных коммерческих комплексов программ, взамен разработки узкоспециализированных программ, для решения конкретных задач;

применение системных интеграторов для обеспечения совместной работы разнородных программных продуктов, технических платформ, коммуникационных сетей и др.;

ориентация на разработку управляющих информационных систем, а не средств управления информацией.

Анализ основных информационных технологий, используемых в практике настоящего времени проектными и эксплуатационными мелиоративными организациями, свидетельствует о широком круге задач, решаемых с привлечением научных методов. Можно с уверенностью говорить об активном использовании программных продуктов, насчитывающих выше пятидесяти наименований. С их помощью реализуется управление продуктивностью агроценоза на мелиорируемых землях и мелиоративными режимами, использованием водных ресурсов, охраной водных объектов и качеством воды. Поддержка решений осуществляется в вопросах прогноза и оценки соле-влаго-тепло переноса в системе почва - атмосфера - растение; разработки технологического цикла управления орошением различных временных периодов; оценки продуктивности земель при использовании различных видов мелиорации; технической эксплуатации оросительных систем; гидравлических расчетах открытых водотоков и водоемов; гидродинамики подземных вод; оценки качества воды и эвтрофикации; загрязнения; формирования, транспорта и осаждения наносов. Это далеко не полный перечень управляющих информационных систем, внедренных в сфере мелиораций. В этом ряду важное место занимают технологии автоматизированного проектирования. Они включают задачи: моделирования распределительных сетей для подачи воды и ее отведения; проектирования водопропускных сооружений закрытого типа; геодезии и землеустройства; защиты агроландшафтов от водной эрозии; принятия решений при добыче торфа; утилизации дренажно-сбросных вод; подготовки проектов ПДС вредных веществ в водные объекты; расчета и проектирования строительных и машиностроительных конструкций различного назначения; автомобильных дорог и многие другие.

К новым тенденциям в развитии компьютеризации в сфере мелиорации, прослеживающимся в результате анализа этих материалов, относятся:

информационная интеграция различных уровней автоматизации: управления, проектирования и производственно-технологического, что позволяет сохранять уже вложенные в автоматизацию инвестиции;

сближение стандартов и интерфейсов аппаратных и программных средств автоматизации, используемых как в рамках одного уровня, так и между ними, способствующее автоматизации стать реальной производственной силой;

расширение круга пользователей информационными технологиями от руководителей высшего звена до оператора технологического процесса;

появление высококачественной мобильной связи, позволяющей беспрепятственное управление текущей информацией;

осознание руководителей хозяйств и предприятий, а также и высших органов власти, факта, что в условиях глобализации рынка и растущего уровня конкуренции интуиция и собственный опыт должны дополняться научными методами принятия решений.

Вместе с тем очевидно, что в большинстве ИТ, функционирующих в сфере мелиорации, используется программный продукт зарубежного производства, что нельзя считать правильным. Эти разработки ориентированы на условия, которые отличаются от ситуации, складывающейся в России. Перенастройку системы и адаптацию к конкретной ситуации должны выполнять лишь специалисты фирмы-производителя при наличии алгоритмов управления, учитывающие местные условия. Но исследования с целью выработки алгоритмов, как правило, не проводятся, и использование программного продукта становится малоэффективным, а порой и убыточным.

Часто отсутствует русскоязычная версия. Это помимо дополнительных трудностей с адаптацией программного комплекса, влечет за собой дополнительные ошибки в интерпретации как исходных, так и выходных данных.

Применение компьютерных технологий в области мелиорации на современном этапе у «продвинутых» пользователей сдерживается также следующими проблемами:

получения, хранения и систематизации данных;

обеспечения конфиденциальности и предотвращения несанкционированного доступа на рабочие места и ПК;

быстрого морального старения техники;

высокой стоимости расходных материалов;

несовместимости программ;

высокой стоимости программного обеспечения.

Обращает внимание недостаточное количество компьютерных технологий, обеспечивающих помимо подготовки необходимой «информации к размышлению» процедур корректного извлечения и формализации субъективных требований и предпочтений специалистов, а также процедуры пошагового агрегирования информации под контролем аналитика. Вместе с тем компьютерное моделирование процедур принятия решений становится одним из актуальнейших направлений автоматизации деятельности ЛПР. Это обусловлено возможностью ЛПР рассматривать большее количество альтернатив, использовать модели при анализе информации и формирования различных альтернатив, их оценки по выбранным критериям, а также оценки последствий принятого решения.

Безусловно, что разработка, внедрение и использование СППР - деятельность наукоемкая, требующая достаточно больших финансовых вложений, но они окупаются, так как информация не менее важный ресурс, чем природный и материально-технический, а привлеченные инновации помогут повысить конкурентоспособность и, в конечном счете, жизнеспособность сферы мелиораций.

наукоемкость информационный мелиорация программный

Библиографический список

1. Science and engineering indicators. 2000 National science board. - Wash.Gov.print. off., 2000.

2. Science and engineering indicators. 2002. National science board. - Wash.Gov.print. off., 2002.

3. Гасликова И.Р., Гохберг Л.М. Информационные технологии в России. М.: ЦИСН, 2002.

4. Меденников В.И. Современное состояние информационно-управляющих систем поддержки принятия решений в АПК, М., 2002.

5. Юрченко И. Ф. Информационные технологии обоснования мелиораций. М., 2000.

Размещено на Allbest.ru