В чем проблема
Существует ли в России стандарт на алгоритмы?
Да, существует — действующий стандарт ГОСТ 19.701—90. Он называется:
Схемы алгоритмов, программ, данных и систем
Данный стандарт обладает существенными недостатками; он устарел и непригоден для записи алгоритмов. Эту мысль я детально изложил в документе на 70 страницах bit.ly/3dPZb7K, который предлагается вашему вниманию.
Чтобы сузить круг вопросов, я ограничил свой анализ и аргументацию только военно-промышленной сферой, то есть Вооруженными Силами РФ, Министерством обороны РФ (включая медицинское и тыловое обеспечение), а также оборонно-промышленным комплексом России. Разумеется, сюда же относится ДОГОЗ (Департамент обеспечения государственного оборонного заказа), заказчики и исполнители ГПВ (Российская государственная программа развития вооружений) и т. д.
Краткое содержание документа
Предлагается создать качественный стандарт для описания алгоритмов, используемых при разработке и эксплуатации вооружений, а также при функционировании Вооруженных Сил России, включая медицинское и тыловое обеспечение Вооруженных Сил.
Для военно-промышленной отрасли большое значение имеет безошибочность и надежность алгоритмов. Однако действующий стандарт на алгоритмы ГОСТ 19.701—90 не способен решить эту задачу. Больше того, он провоцирует и стимулирует появление ошибок, т. е. является своеобразным катализатором ошибок.
Считаю, что данный стандарт потерял актуальность и тормозит развитие военно-промышленной отрасли; пользоваться им для записи алгоритмов не следует.
Чтобы устранить дефект, предлагаю принять стандарт визуального алгоритмического языка ДРАКОН в качестве стандарта для описания алгоритмов Вооруженных Сил России, включая медицинское и тыловое обеспечение Вооруженных Сил, а также для оборонно-промышленного комплекса РФ.
Принятие алгоритмического стандарта языка ДРАКОН для Вооруженных Сил России позволит:
— значительно сократить число ошибок в алгоритмах, программах и алгоритмических предписаниях (жизнеритмах) военного, военно-промышленного и двойного назначения, а также в целом по оборонно-промышленному комплексу;
— улучшить взаимопонимание между специалистами различных структур и служб Министерства обороны РФ на основе передового опыта, связанного с переходом на использование эргономичных алгоритмов высокой точности. Последние обеспечивают надежность, удобочитаемость, быстрое восприятие, точное понимание и легкое усвоение алгоритмических знаний;
— облегчить и ускорить овладение алгоритмами для военного образования, а также для тех структур Министерства обороны, которые лишь недавно начали использовать алгоритмы, например, для военной медицины.
— уменьшить потери личного состава в боестолкновениях за счет ускоренного алгоритмического обучения [73] [74] военнослужащих доступным приемам реанимации раненых, осуществляемой сослуживцами безотлагательно после ранения, когда помощь военных врачей по разным причинам задерживается или недоступна.
Ответ на вопрос в заголовке и вывод, который следует из документа bit.ly/3dPZb7K
Для записи алгоритмов нужен язык ДРАКОН, а не ГОСТ 19.701—90
Далее приведу полностью две последние (6-ю и 7-ю) части документа.
Часть 6. КАКИМ ДОЛЖЕН БЫТЬ СТАНДАРТ
НА АЛГОРИТМЫ ДЛЯ ВОЕННОГО ОБРАЗОВАНИЯ
АКТУАЛЬНЫЕ ПРОБЛЕМЫ ВОЕННОГО ОБРАЗОВАНИЯ
Специалист по военному образованию В. В. Полич из Новосибирского военного института внутренних войск имени генерала армии И. К. Яковлева отмечает:
«Военное образование вo вcем мире справедливо определяется кaк важная составляющая государственной безопасности. Выcoкoквалифицированные кадры военных специалистов разных уровней есть реальная cилa, кoтoрaя создает оборонный потенциал государства, его военную мощь…
«Процесс модернизации военного образования и науки в России является объективной социальной потребностью как ответ вызовам ХХI века… В этом контексте подготовка высококвалифицированных военных специалистов, а также модернизация военного образования и науки – веление времени.
«Динамика развития военного дела во всем мире, неуклонное внедрение достижений военной науки в повседневную деятельность и боевое применение войск, совершенствование военных технологий… делают очевидным, что невозможно подготовить современного офицера на старом багаже, во многом унаследованном от Советской армии…
«В настоящее время Россия в очередной раз находится на этапе реформирования военного образования, процесс которого пока еще не завершен» [61].
К актуальным проблемам военного образования следует также отнести проблему совершенствования и стандартизации военных, военно-промышленных и медицинских алгоритмических знаний. Это важно по ряду причин, в том числе потому, что для военной школы России характерна «высокая удельная стоимость подготовки офицеров в военных образовательных организациях – порядка нескольких сотен тысяч рублей в год» [61].
Использование стандарта языка ДРАКОН вместо ГОСТ 19.701-90 для фиксации и стандартизации военных, военно-промышленных и медицинских алгоритмических знаний позволит существенно упростить представление алгоритмических знаний в Вооруженных Силах и оборонно-промышленном комплексе России, сделать их более эргономичными, наглядными и удобными (people-friendly) для военных специалистов.
Вследствие этого высокая удельная стоимость подготовки офицеров в военных образовательных организациях может заметно уменьшиться.
ПРОБЛЕМА СТАНДАРТИЗАЦИИ АЛГОРИТМОВ
ДЛЯ ВОЕННОГО ОБРАЗОВАНИЯ
Стандарт графического представления алгоритмов (далее стандарт алгоритмов) есть единая система обозначений (единая нотация) для записи алгоритмов. В настоящее время проблема стандартизации алгоритмов не решена.
На практике для записи алгоритмов применяются разнообразные средства: псевдокоды, блок-схемы (flowcharts), схемы деятельности (activity diagrams) языка UML, дракон-схемы (drakon-charts).
В программировании (с появлением структурного программирования) подробные блок-схемы алгоритмов стали ненужными; вместо них используются псевдокоды, как правило, не подлежащие стандартизации.
В российском оборонно-промышленном комплексе при выпуске документации на алгоритмы используется межгосударственный стандарт ГОСТ 19.701-90, полученный методом прямого применения из международного стандарта ISO 5807:1985.
Проблема в том, что стандарты ГОСТ 19.701-90 и ISO 5807:1985 обладают существенными недостатками; они не удовлетворяют требованиям для записи военных, военно-промышленных и медицинских алгоритмических знаний.
И потому вносят существенные трудности для курсантов и слушателей в системе военного образования.
ТРЕБОВАНИЯ К СТАНДАРТУ АЛГОРИТМОВ
Уже говорилось, что существующие нотации и алгоритмические языки не предотвращают алгоритмические ошибки, а наоборот, содействуют их появлению, являясь своеобразным катализатором ошибок [2], с. 352. Новая нотация должна в максимальной степени содействовать сокращению числа ошибок в алгоритмах.
Следует подчеркнуть, что несмотря на значительные финансовые потери, вызванные ошибками, проблема ошибок по-прежнему существенно недооценивается, а предотвращению ошибок в военном деле, оборонно-промышленном комплексе и смежных сферах уделяется явно недостаточное внимание.
Приведу лишь два примера.
— Инцидент с самолетом Боинг 737 Мах 8, алгоритмы которого оказались ошибочными и привели к катастрофе. Трагедия повторилось дважды: 29 октября 2018 года в Индонезии и, спустя полгода, 10 марта 2019 года, в Эфиопии. Погибли 346 человек: все пассажиры и оба экипажа.
Потеря двух новых дорогостоящих самолетов, гибель свыше трехсот человек, запрет на продолжение полетов и отказ ряда авиакомпаний от закупок новых самолетов 737 Мах явились тяжелым ударом для Боинга.
Одновременно это выявило упущения в работе Федеральной авиационной администрации США — Federal Aviation Administration (FAA), которая отвечает за безопасность и сертификацию самолетов и летчиков.
На слушаниях в конгрессе США расчеты компании Боинг и ее руководителя Денниса Мюленбурга подверглись острой критике. Сенатор Ричард Блюменталь заявил:
«У этих пилотов не было шансов. У этих кем-то любимых людей не было шансов. Они находились в летающих гробах».
Я подробно проанализировал этот случай в работе [5], глава 30.
— Нештатный пуск 28 ноября 2017 года с космодрома ВОСТОЧНЫЙ ракеты-носителя (РН) «Союз-2.1б» с разгонным блоком (РБ) «Фрегат», космическим аппаратом «Метеор-М» и попутной полезной нагрузкой.
Цель пуска не была достигнута, космический аппарат «Метеор-М» и попутная полезная нагрузка были утеряны. Причиной неудачи, по мнению аварийной комиссии Роскосмоса, была «скрытая проблема в алгоритме, которая не проявлялась десятилетиями успешных пусков связки Союз-Фрегат» [62].
Проблема ошибок является чрезвычайно важной и актуальной; поэтому предотвращение ошибок должно быть предусмотрено на уровне стандарта для записи алгоритмов.
ЧТО ЛУЧШЕ ДЛЯ РОССИЙСКОГО ВОЕННОГО ОБРАЗОВАНИЯ:
ДРАКОН-СХЕМЫ ИЛИ БЛОК-СХЕМЫ ПО ГОСТ 19.701-90?
Многие авторы высказываются в поддержку языка ДРАКОН, например:
«Блок-схемы, нарисованные по правилам языка ДРАКОН, отличаются поразительной четкостью, наглядностью и прозрачностью структуры. А наглядность и доходчивость алгоритмов — это именно то, чего так остро недостает школьным учебникам» [63].
«Алгоритмический язык ДРАКОН… используется в технике, биологии, медицине и образовании. Преимуществом этого языка является то, что схемы легко рисовать и понимать, они очень наглядны» [64].
«Язык усовершенствованных графических схем ДРАКОН обеспечивает разработку сложных алгоритмов с сохранением наглядности даже для многостраничных схем» [65].
«Язык ДРАКОН – удобный инструмент для записи и структурирования деятельности в виде алгоритмов…, даёт глубокое понимание сложных проблем, позволяет проектировать сложную деятельность, бизнес-процессы, формализовать свои профессиональные знания» [66].
«Использование языка ДРАКОН и гибридных языков может позволить полностью отказаться от традиционного подхода к разработке ПО РК [программного обеспечения робототехнических комплексов], снижая интеллектуальную нагрузку на разработчика алгоритма, исключая ошибки толкования исходных данных программистом… Но самое главное — это позволит резко сократить затраты на разработку ПО РК, что сделает роботов более доступными для потребителей самого разного уровня» [67].
Приведу также отзыв рядового пользователя, размещенный в сети интернет участником с ником dvuugl:
«Если нужно рисовать алгоритм, теперь только и только на Драконе. Считаю, что он должен стать государственным стандартом для блок-схем вместо существующего. Удивительно, что авторы книг продолжают использовать прежние схемы, на которые после Дракона без ужаса смотреть невозможно».
С другой стороны, несмотря на явное преимущество дракон-схем, в большинстве российских школ и вузов язык ДРАКОН не изучают, предпочитая устаревшие блок-схемы.
Причина проста. Блок-схемы опираются на авторитет стандартов ГОСТ 19.701-90 и ISO 5807:1985, а дракон-схемы такой поддержки не имеют.
Многие преподаватели вузов и учителя школ продолжают знакомить студентов и школьников с неэргономичными блок-схемами, оправдывая свои действия необходимостью соблюдать требования стандарта ГОСТ 19.701-90.
В военном образовании наблюдается та же картина.
СТАНДАРТЫ, КОТОРЫЕ ОТСТАЛИ ОТ ЖИЗНИ
Проведенный анализ позволяет сделать вывод, что морально устаревший стандарт ISO 5807:1985 (и его калька ГОСТ 19.701-90) препятствуют распространению новых, более удобных и эффективных форм представления алгоритмических знаний.
Указанные стандарты оказывают негативное воздействие на систему военного образования, а также в целом на систему среднего и высшего образования России.
Таким образом, налицо парадоксальная ситуация. Система образования должна распространять лучшее, а не худшее. Однако на деле происходит обратное.
Российским преподавателям, учащимся и специалистам навязан устаревший и не имеющий научного обоснования стандарт только потому, что он скопирован с международного стандарта. Возникло противоречие между устаревшим стандартом и новой практикой.
Это противоречие следует устранить. Учитывая вышеизложенное, необходимо отказаться, прежде всего, в системе военного образования, от некачественного стандарта ГОСТ 19.701-90 и в качестве государственного стандарта на алгоритмы разработать стандарт, основанный на языке ДРАКОН.
Академик Российской академии ракетных и артиллерийских наук Безель Я. В. Главный конструктор ракетной системы Противовоздушной обороны г. Москвы и Московского промышленного района в журнале «Вестник Российской академии наук» указывает:
«При разработке единого стандарта на блок-схемы, снабженного компьютерной поддержкой и рассчитанного на постепенное внедрение во всех отраслях и предметных областях, целесообразно взять за основу язык ДРАКОН» [68].
ЯЗЫК ДРАКОН УСТРАНЯЕТ НЕДОСТАТКИ БЛОК-СХЕМ
ДРАКОН упорядочивает блок-схемы за счёт формализации, эргономизации и неклассической структуризации [69] [70]. После появления дракон-схем (drakon-charts) блок-схемы алгоритмов по ГОСТ 19.701-90 полностью утратили свое значение, так как они во всех отношениях уступают дракон-схемам [3], с. 32-36, 242-254.
В 1996г. Государственный комитет Российской Федерации по высшему образованию по решению Президиума научно-методического совета по информатике под председательством академика РАН Ю. И. Журавлева включил изучение языка ДРАКОН в Примерную программу дисциплины «Информатика» для бакалавров для направлений:
510000 – Естественные науки и математика,
540000 – Образование,
550000 – Технические науки,
560000 – Сельскохозяйственные науки [9].
Профессор А.Н. Степанов в «Курсе информатики для студентов информационно-математических специальностей» (2018 год) отмечает:
«Существуют близкие к блок-схемам языки визуального программирования, такие как… язык программирования и моделирования ДРАКОН. В этом языке используются графические элементы, аналогичные стандартным элементам блок-схем… Но для обеспечения возможности автоматического преобразования графической программы в машинный язык введены строгие правила задания графических и текстовых элементов такой программы» [53], с. 190.
Далее Степанов излагает концепцию языка ДРАКОН и указывает его преимущества:
«В рамках этого подхода основные управляющие конструкции следования, ветвления и цикла, которые в обычных алгоритмических языках задаются с помощью служебных слов, таких, как begin, end, if, then, else, while, do и т. д., заменяются управляющей графикой, похожей на стандартные элементы блок-схем…
«Язык двумерного структурного программирования ДРАКОН является полным по Тьюрингу и относится к универсальным языкам программирования… Использование гибридных языков позволяет отказаться от текстовых управляющих структур, используемых в обычных языках, и заменить их управляющей графикой языка ДРАКОН. Написание программы становится более понятным и удобным для человека, повышается производительность труда программистов» [53], с. 1017-1019.
СЛЕДУЕТ РАЗЛИЧАТЬ АЛГОРИТМЫ И ПРОГРАММЫ
В литературе термины алгоритм и программа нередко используются как синонимы. Однако при создании стандарта это недопустимо; их необходимо строго различать.
Стандарт ГОСТ 19.701-90 нарушает это правило; он называется «Схемы алгоритмов, программ, данных и систем» и не проводит границу между алгоритмами и программами.
ТЕЗИС АКАДЕМИКА ДОРОДНИЦЫНА
Академик А. А. Дородницын четко проводит указанную границу, подчеркивая, что «без алгоритмов предмета информатики не существует» [71]. Более того, он предлагает выделить «алгоритмические средства» как отдельную, самостоятельную сущность:
«…состав информатики — это три неразрывно и существенно связанные части: технические средства, программные средства и алгоритмические средства. Если о первых двух частях никогда не забывают — … они получили специальные термины «hardware» и «software», — то алгоритмическая часть информатики остается почему-то в тени… об этой важнейшей части информатики просто забывают» [71].
Таким образом, согласно Дородницыну, алгоритмические средства должны составлять третью, самоценную часть информатики, наряду с программными средствами (software) и техническими средствами (hardware) [71].
Чтобы в полной мере реализовать идею Дородницына, нужно иметь отдельный стандарт, посвященный алгоритмам, содержащий эргономичную нотацию для записи алгоритмов, пригодную для подавления ошибок.
ВЫВОДЫ
1. Блок-схемы алгоритмов (flowcharts), описанные в ГОСТ 19.701-90 и международном стандарте ISO 5807:85, обладают серьезными дефектами. Пользоваться ими недопустимо.
2. Вместо блок-схем для записи алгоритмов следует использовать дракон-схемы (drakon-charts).
3. Для Вооруженных Сил и оборонно-промышленного комплекса России необходимо разработать и выпустить отдельный стандарт, посвященный алгоритмам, на основе языка ДРАКОН.
4. В 1996 году Государственный комитет РФ по высшему образованию по решению Президиума научно-методического совета по информатике включил изучение языка ДРАКОН в программу курса «Информатика».
5. Тем не менее, преподаватели военных образовательных учреждений продолжают знакомить будущих офицеров и сержантов с морально устаревшими блок-схемами, обосновывая такую практику необходимостью ориентироваться на действующий стандарт ГОСТ 19.701-90.
6. Преподавателям военных образовательных учреждений можно рекомендовать ознакомиться с языком ДРАКОН, убедиться в его преимуществах и организовать изучение языка ДРАКОН на лекциях, практических занятиях, курсовых и дипломных работах.
Часть 7. УПРАВЛЕНИЕ ВОЙНОЙ И ВОЕННЫЕ АЛГОРИТМЫ
ДЕКЛАРАТИВНЫЕ И ПРОЦЕДУРНЫЕ ЗНАНИЯ В ВОЕННОЙ НАУКЕ
Теория войны, военного дела и военно-стратегического управления на протяжении всей истории (как, впрочем, и вся наука со времен Аристотеля) развивалась преимущественно или даже почти исключительно в форме декларативного знания (descriptive knowledge).
Процедурное военное знание (procedural knowledge) в военной науке встречается лишь изредка в форме изолированных «вкраплений», со всех сторон окруженных декларативными знаниями, такими как определения, логические рассуждения, пояснения, обоснования, аргументация, ссылки на уроки минувших войн и т.д.
Процедурные и алгоритмические знания в виде точных и подробных пошаговых описаний сложных разветвленных и циклических алгоритмических процессов в военной научной и учебной литературе почти не встречаются.
Процедурные и алгоритмические «вкрапления» в декларативный текст похожи на множество крошечных островков в безбрежном океане военной литературы. Между островками должны быть соединительные алгоритмические мостики, но они, как правило, лишь подразумеваются и в явном виде не описаны.
Это фундаментальный недостаток мировой и отечественной научной военной литературы.
Подавляющее число процедурных «вкраплений» существует в военных публикациях в виде изолированных точек. Они остаются одинокими алгоритмическими «сиротами», не объединяются в логически законченные фрагменты и комплексы, и не превращаются в целостную систему военных алгоритмов.
Таким образом, военная научная и учебная литература содержит, как правило, лишь декларативное, но не процедурное и не алгоритмическое знание. Причин тому две:
— недооценка важности процедурного и алгоритмического знания;
— отсутствие удобной нотации и выразительных средств для наглядной записи алгоритмов военного назначения и управления (руководства).
Существует острая потребность в создании выразительной и мощной алгоритмической нотации. Без такой нотации очень трудно и почти невозможно представление процедурных и алгоритмических знаний в наглядном и пригодном для обучения и печати виде.
Отсутствие легко воспринимаемых эргономичных графических алгоритмов высокой точности в военных учебниках и руководствах мешает делу. Оно затягивает сроки обучения и способствуют тому, что профессиональная подготовка будущих офицеров становится неоправданно дорогостоящей. Личный состав и курсанты недополучают нужные знания, которые восполняют лишь в процессе службы.
Сказанное означает, что проблема алгоритмизации военной научной и учебной литературы не только не решена, но даже не осознана.
Принятие стандарта языка ДРАКОН в качестве стандарта Вооруженных Сил России может содействовать устранению этого недостатка и повысить качество подготовки военных специалистов.
ВОЙНА КАК ЗАДАЧА УПРАВЛЕНИЯ (РУКОВОДСТВА) ПО А.А. КОКОШИНУ
Отмечая, что стратегическое военное управление имеет свою специфику, А.А. Кокошин подчеркивает:
«по многим параметрам управление в военной сфере имеет общие черты с другими сферами человеческой деятельности, где прилагаются управленческие усилия, действуют те или иные системы управления» [72].
Учитывая это обстоятельство, после необходимой проработки можно использовать алгоритмический язык ДРАКОН единым образом для наглядного алгоритмического моделирования и управления в различных областях для стратегического управления государством, войной, медициной, экономикой, образованием, а также для частных военных задач в области военной подготовки, военного планирования, военных действий.
Далее Кокошин продолжает:
«В силу огромной значимости вопросов войны и мира для любого государства соответствующие вопросы управления (руководства) должны отрабатываться заблаговременно и тщательно, на научной основе, а не решаться спонтанно, без тщательной отработки. Система стратегического политико-военного управления должна быть гибкой и вариативной, способной решать задачи при различных вариантах развития обстановки, при различных масштабах использования военной силы. Такая система управления (руководства) необходима и для обеспечения надежного, убедительного сдерживания» [72].
Чтобы решить задачу, поставленную А.А. Кокошиным, а именно: сделать систему стратегического политико-военного управления «гибкой и вариативной, способной решать задачи при различных вариантах развития обстановки, при различных масштабах использования военной силы», необходимо:
— заблаговременно разработать — опираясь на принципы языка ДРАКОН — принципы алгоритмическое управления решением военных задач при различных вариантах развития международной военной обстановки;
— представить решение в виде полного комплекта эргономичных визуальных алгоритмов высокой точности, созданных с помощью языка ДРАКОН;
— провести учебное моделирование развития военной обстановки в динамике, отображаемое на большом экране высокого разрешения, в частности, в ситуационной комнате;
— обеспечить наглядность и удобочитаемость интеллектуальной зрительной сцены на большом экране в удобном виде в режиме анимации, пригодном для самостоятельной работы высшего политико-военного руководства с возможностью по своему желанию управлять и следить за динамикой процесса по перемещению управляемого светового пятна, бегущего по иконам дракон-алгоритма и дополнительных эргономичных средств.
— создать эргономичный тренажер для алгоритмического управления войной для высшего политико-военного руководства.
По моему мнению, алгоритмический язык ДРАКОН как источник принципиально новых идей может оказать существенную помощь при решении задач военного стратегического управления и моделирования.
Заключение по документу
На основании тщательно проанализированных аргументов, представленных в документе bit.ly/3dPZb7K, можно сделать обоснованный вывод:
Необходимо принять стандарт языка ДРАКОН в качестве стандарта для описания алгоритмов, используемых
— при функционировании Вооруженных Сил России, включая медицинское и тыловое обеспечение Вооруженных Сил;
— при разработке и эксплуатации вооружений в оборонно-промышленном комплексе РФ.
Выше дано сокращенное изложение документа.
Полностью документ можно прочитать по ссылке bit.ly/3dPZb7K
Стандарт визуального алгоритмического языка ДРАКОН
описан в моих книгах.
1. Паронджанов В.Д. Алгоритмы и жизнеритмы на языке ДРАКОН. Разработка алгоритмов. Безошибочные алгоритмы. — М., 2019. — 374 с. — drakon.su/_media/24_zhizneritm20.pdf.
2. Паронджанов В.Д. Учись писать, читать и понимать алгоритмы. Алгоритмы для правильного мышления. Основы алгоритмизации. — М.: ДМК Пресс, 2012, 2014, 2016. — 520 с. — bit.ly/2Mlg4Ou.
3. Паронджанов В.Д. Почему врачи убивают и калечат пациентов, или Зачем врачу блок-схемы алгоритмов? Иллюстрированные алгоритмы диагностики и лечения — перспективный путь развития медицины. Клиническое мышление высокой точности и безопасность пациентов. / Предисловие члена-корреспондента РАН Г.В. Порядина. — М.: ДМК Пресс, 2017. — 340 с.
В издательстве «Юрайт» вскоре выйдет из печати учебное пособие: «Паронджанов В.Д. Алгоритмические языки и программирование: ДРАКОН».
Учебное пособие будет издано в двух сериях:
— для высшего профессионального образования;
— для среднего профессионального образования.
