چالش‌هاي سامانه‌هاي فوق کلان مقیاس

سامانه‌هاي فوق كلان مقياس داراي ويژگي‌هايي هستند كه باعث مي‌شوند رويكردهاي (فعلي و مورد استفاده) روش‌هاي مهندسي نرم‌افزار نتوانند پاسخگوي توسعه آن‌ها باشند. اين ويژگي‌ها عمدتاً ناشي از «مقياس» اين گونه از سامانه‌ها است. روش‌هاي امروزي براي تعريف، توسعه، استقرار، استفاده و تكامل سامانه‌هاي فوق كلان مقياس كافي نيستند. موفقيت سامانه‌هاي فوق كلان مقياس و دست‌يابي به اهداف و مقاصد اين نوع از سامانه‌ها بستگي به توسعه توانمندي‌هاي جديد دارد. اگر سامانه‌هاي فوق كلان مقياس را همچون شهرها يا زيست‌سامانه‌هاي فني- اجتماعي در نظر بگيريم، بايد گفت دانش و تجارب ما بيشتر نمايان‌گر ايجاد يك ساختمان منفرد يا يك گونه جانداري خاص است. آن چه ما نياز داريم، يك درك علمي به همراه روش‌ها و فناوري‌هاي مناسب براي توسعه سامانه‌هاي نرم‌افزاري در مقياس شهرها يا زيست‌سامانه‌ها است. اين شكاف بيش از آن كه از نوع تاكنيكي باشد، از جنس راهبردي و استراتژيك است؛ و بعيد است بتوان آن را با افزايش تحقيقات در حوزه‌هاي كه قبلاً به اثبات رسيده‌اند، كاهش داد. ترجيحاً، ما نيازمند ايجاد مفاهيم جديد در خصوص ماهيت اين نوع از سامانه‌ها، به همراه ايده‌هاي نو درباره چگونگي توسعه آن‌ها هستيم.
مي‌توان چالش‌هاي پيش روي توسعه سامانه‌هاي فوق كلان مقياس را در سه حوزه كلي تقسیم بندی کرد: 
(1) طراحي و تكامل
(2) هم‌نواسازي و كنترل
(3) نظارت و ارزيابي

 


چالش‌هاي سامانه‌هاي فوق کلان مقیاس

1- چالش‌هاي حوزه طراحي و تكامل
چگونه مي‌توان به شكل سيستماتيك ويژگي‌هاي اكوسيستمي فني- اجتماعي سامانه‌هاي فوق كلان مقياس را برآورده كرد؟ چگونه مي‌توان زيرساخت‌هاي اكوسيستمي را طراحي كرد كه شامل سرويس‌هاي فراهم شده و به اشتراك گذاشته شده يك سامانه، قواعد (رسمي و اجتماعي) هدايت رفتار آن سامانه، نحوه استفاده عملي آن سامانه، زيرساخت‌هاي زنجيره تامين آن سامانه، موارد بااهميت اقتصادي و ... باشند؟ چگونه مي‌توان فرآيندهاي سازماني مربوط به توليد و به روز رساني مستمر مولفه‌هاي سامانه‌هاي فوق كلان مقياس و يكپارچگي آن‌ها را طراحي كرد؟
درجه پيچيدگي و عدم قطعيت طراحي سامانه‌هاي فوق كلان مقياس به اندازه‌اي است كه روش‌هاي سنتي توسعه كه معمولاً بر كنترل متمركز تاكيد دارند، قادر به كنترل آن نيستند. حتا، برخي از روش‌هاي نامتمركز همچون توسعه متن‌باز نيز نمي‌تواند آن را مديريت كند. بايد روش‌هاي جديدي را پيدا كرد كه نه تنها شركت‌هاي منفرد، پيمانكاران اصلي و زنجيره‌هاي تامين را هماهنگ كنند، بلكه قادر باشند همه صنايع را همگام و متحد سازند. اين مساله باعث انفجار فضاي طراحي مي‌شود و بخش‌هايي را شامل مي‌شود كه امروزه به هيچ عنوان با آن‌ها درگير نبوديم. نگهداشت يكپارچگي مفهومي كه در طراحي چنين سامانه‌هايي مطرح مي‌شود فراتر از فعاليت‌هاي طراحي امروزي است. در واقع چالش‌هاي جديدي در دانش، ابزار، و روش‌هاي امروزي مطرح مي‌شود. طراحي زيست‌سامانه‌ها نياز به تفكر و تحقيقات جديد دارد. ما نياز به علم جديدي داريم كه از تمام سطوح طراحي سامانه‌هاي فوق كلان مقياس پشتيباني كند.
سامانه‌هاي فوق كلان مقياس در دنياي واقعي ما كاملاً تعبيه شده‌اند. اين سامانه‌ها، نه تنها از مولفه‌هاي فناوري اطلاعات تشكيل شده‌اند، بلكه شامل انواع مختلفي از ماشين‌ها، افراد و گروه‌ها، حسگرهاي گوناگون، جريان‌هاي اطلاعاتي و ... هستند. به طور سنتي ما نرم‌افزار را به شكل برنامه‌نويسي مولفه‌هاي رايانه¬اي مي‌بينيم. در حالي كه بايد ديدگاه‌مان را نسبت به نرم‌افزار و طراحي آن تغيير دهيم: «نرم‌افزار عبارت است از برنامه‌نويسي همه مكانيزم‌هاي پردازش اطلاعات و رفتارهاي پيچيده سامانه‌هاي فوق كلان مقياس.»
افزايش توانايي‌هاي سامانه‌هاي امروزي و حركت به سمت سامانه‌هاي فوق كلان مقياس نياز به فرآيندهاي طراحي و مهندسي مجدد دارد. نظريه‌هاي جديد در تكامل سامانه‌هاي فوق كلان مقياس، قواعد و مكانيزم‌هايي را ايجاد مي‌كنند كه به انجام تكامل موثر ختم مي‌شوند. با اين حال، اين نظريه‌ها فراتر از تحقيقاتي است كه امروزه در زمينه مديريت تغييرات در حال انجام است.
فهرست زير نمونه‌هايي از چالش‌هايي را نشان مي‌دهد كه در حوزه طراحي و تكامل سامانه‌هاي فوق كلان مقياس وجود دارند:

  • ساختار اقتصادي و صنعتي: چگونه مي‌توانيم معماري طراحي و ساختارهاي صنعتي را به شكلي هم‌راستا كنيم تا اجبارهاي اقتصادي در سرويس‌هاي كشف و ارضاي نيازمندي‌هاي كليدي را تحت كنترل درآوريم؟

  • فعاليت اجتماعي براي ساخت محيط‌هاي محاسباتي: چگونه تعاملات اجتماعي را به شكلي مدل كنيم تا راهنمايي براي چگونگي طراحي و پشتيباني از سامانه‌هاي فوق كلان مقياس باشد؟

  • مسائل قانوني: چگونه مي‌توانيم مسائل قانوني را حل كنيم، كه بالقوه سد راه استفاده از سامانه‌هاي فوق كلان مقياس هستند؟ اين مسائل شامل مجوزها، تمايلات فكري، تعهدات، و ... هستند كه بر اثر اندازه و پيچيدگي يك سامانه فوق كلان مقياس به شكل‌هاي متفاوتي پديدار مي‌شوند. چگونه مي‌توان سياست‌هاي قانوني را (همچون رجوع به گواهي امنيتي، مولفه‌هاي امن و بحراني و ...) با ويژگي‌هاي سامانه‌هاي فوق كلان مقياس (همچون خود پيكربندي) سازگار كرد؟

  • مكانيزم‌ها و فرآيندهاي لازم الاجرا: چگونه مي‌توان مكانيزم‌هايي را در قالب مجموعه‌اي از قوانين لازم الاجرا، ارايه كنيم كه براي يكپارچگي ضروري هستند؟ چه ساختارهايي براي استثنائات اين قوانين نياز است تا انطباق سامانه‌هاي فوق كلان مقياس در درازمدت با چالش روبه‌رو نشود؟

  • تعريف سرويس‌هاي عمومي پشتيباني از سامانه‌هاي فوق كلان مقياس: چگونه مي‌توان زيرساختي را (مشتمل بر مجموعه‌اي از سرويس‌هاي تكنولوژي، قانوني و اجتماعي) تعريف كرد كه براي بسياري از مولفه‌هاي يك سامانه‌ فوق كلان مقياس مشترك باشد؟

  • قوانين و مقررات: چگونه مي‌توان همه صنايع را در ارتباط با اتخاذ قوانين و مقررات مشترك با يكديگر متحد كرد تا به يك انسجام و كيفيت جمعي دست يافت؟ اين در حالي است، كه هنوز عدم وجود انعطاف‌پذيري لازم، به ذي‌نفعان اجازه كاوش و رقابت را نمي‌دهد.

  • چابكي: چگونه مي‌توان گروهايي را كه در توسعه، نگهداشت و تكامل سامانه‌هاي فوق كلان مقياس درگير هستند، به قدر نياز چابك كرد تا به شكل كارآمدي پاسخگوي تغييرات در نيازمندي‌ها، پيكربندي سامانه، محيط سامانه، و ... باشند؟

  • رسيدگي به تغييرات: چگونه مي‌توان فرآيندهاي توسعه، نگهداشت و تكامل يك سامانه فوق كلان مقياس را به شكلي تعديل كرد تا به جاي آن كه ايستا باشند، جوابگوي تغيير و تكامل طبيعي و پوياي يك سامانه فوق كلان مقياس باشند؟

  • يكپارچگي: چگونه مي‌توان تلاش‌هاي مورد نياز را براي يكپارچگي مولفه‌هايي كه مستقلاً و با اهداف متفاوت ايجاد شده‌اند، به حداقل رساند؟

  • تكامل تحت كنترل كاربر: چگونه مي‌توانيم مولفه‌ها و قوانين ساختي ايجاد كنيم، تا كاربران امكان ايجاد قابليت‌هاي جديد و برنامه‌ريزي نشده را داشته باشند؟

  • تكامل به كمك كامپيوتر: چگونه مي‌توانيم روش‌هاي خودكار را براي تكامل سامانه‌هاي فوق كلان مقياس فراهم كنيم؟

  • ساختار انطباق‌پذير: چگونه مي‌توانيم طرح‌هايي ايجاد كنيم كه حتي با تغيير مداوم نيازمندي‌ها و محيط سامانه‌هاي فوق كلان مقياس، اثربخشي لازم را داشته باشند؟

  • كيفيت بالا: چگونه مي‌توانيم فرآيندهاي توليد سامانه‌هاي فوق كلان مقياس را به شكلي سازماندهي كنيم تا طراحي با كيفيت بالا را پوشش دهند؟

 


چالش‌هاي سامانه‌هاي فوق کلان مقیاس

2- چالش‌هاي حوزه هم‌نواسازي و كنترل
هم‌نواسازي يعني مجموعه‌اي از فعاليت‌ها كه مولفه‌هاي يك سامانه فوق كلان مقياس را در جهت ارضاي اهداف ماموريتي، به شكل معقولي با يكديگر هماهنگ كند. هم‌نواسازي با مديريت و كنترل سروكار دارد؛ اما در مقياس‌هايي فراتر از كنترل‌هاي سنتي، متمركز و يك‌دست. هم‌نواسازي به تركيبي از طراحي پيش‌رو، ترويج و اجراي سياست كلي و تنظيم بلادرنگ پارامترهاي عملياتي نيازمند است.
هم‌نواسازي يك سامانه فوق كلان مقياس نياز به پشتيباني از وابستگي متقابل و كنترل نتايج منطقي اقدامات محلي نسبت به تاثيرات كلان دارد. يك شهر را در نظر بگيريد. در يك شهر، گروه‌هاي مختلف ممكن است به سرويس‌هايي بيش از آنچه وجود دارند، نياز داشته باشند. در اين حالت، معمولاً روال‌هايي براي تصميم‌گيري براي سرويس‌هاي جديد وجود دارد. حكومت شهر، اقدامات هر يك از شهروندان را كنترل نمي‌كند، اما قوانين عمومي را مشخص مي‌كند تا تضاد، شكست و سوء استفاده از منابع را به حداقل برساند. به طور مشابه اين قوانين و سياست‌ها بايد در يك سامانه فوق كلان مقياس تعريف شوند تا تعامل اجزاي آن را مقيد سازند. اين قوانين و سياست‌ها چارچوبي را فراهم مي‌كنند تا تداوم و انطباق يك سامانه فوق كلان مقياس را، در دنيايي با ماموريت‌ها و وظايف متغير امكان‌پذير ‌سازد.
هم‌نواسازي در همه سطوح سامانه‌هاي فوق كلان مقياس مورد نياز است. در يك سطح، فعاليت‌هاي خودكارسازي مبتني بر فناوري‌هاي كليدي بايد هماهنگ شوند. در سطح ديگر، رفتار عملياتي يك سامانه فوق كلان مقياس، نيازمند هماهنگي در تخصيص منابع به صورت بلادرنگ دارد. در بالاترين سطح، هم‌نواسازي مي‌تواند روي اصول، سياست‌ها و فرصت‌ها انجام شود.
سبك مديريت سامانه فوق كلان مقياس اساساً متفاوت با روشي است كه امروزه ما سامانه‌هاي خود را مديريت مي‌كنيم. براي موفقيت در توسعه و راه‌اندازي سامانه‌هاي فوق كلان مقياس نيازمند دانش، فناوري و روش‌هايي در زمينه‌هاي زير هستيم:

  • تغيير برخط: چگونه مي‌توان تنظيمات مورد نياز سامانه‌‌ي در حال اجرا را انجام داد، به طوري كه كمترين ميزان قطعي سرويس رخ دهد؟ در مواقع لزوم، چگونه مي‌توان تغييرات را در سراسر سامانه منتشر كرد؟

  • نگهداشت كيفيت سرويس: چگونه مي‌توان نگهداشت كيفيت كلي سرويس را هم‌زمان با انعطاف‌پذيري سطوح متفاوت سرويس براي گروه‌هاي مختلف انجام داد؟

  • ايجاد و اجراي سياست‌ها و قوانين: با وجود ديدگاه‌هاي واگراي ذي‌نفعان، چه سياست‌ها و قوانيني ما را به سمت راه‌حل‌هاي موثر سوق مي‌دهد؟ چگونه اين سياست‌ها و قوانين ايجاد مي‌شوند؟ چگونه مي‌توان آن‌ها را اجرا كرد؟

  • انطباق با كاربران و زمينه‌ها: چگونه مي‌توان نياز كاربران و ذي‌نفعان را شناسايي و درك كرد؟ چگونه مي‌توان اين نيازها را به تغييرات و تطابق‌هاي زمان اجرا تبديل كرد؟ چگونه مي‌توان زمينه (هم كاربري و هم فيزيكي) را حس، استخراج و تبديل به انطباق‌ها كرد؟

  • فراهم كردن هم‌نواسازي تحت كنترل كاربر: چگونه مي‌توانيم مولفه‌ها و قوانين مركبي را فراهم كنيم تا به كاربران امكان انطباق و سازگاري بخشي از سامانه را در يك زمينه خاص بدهد؟

 

 


چالش‌هاي سامانه‌هاي فوق کلان مقیاس

 

3- چالش‌هاي حوزه نظارت و ارزيابي
اثربخشي طراحي، تكامل و هم‌نواسازي سامانه فوق كلان مقياس بايد ارزيابي شود. بايد امكان نظارت و ارزيابي حالت، رفتار و سلامت كلي يك سامانه فوق كلان مقياس فراهم شود. نظارت و ارزيابي سامانه‌هاي پيچيده و تنظيم پارامترهاي آن، يك ايده جديد نيست. يك شهر را در نظر بگيريد. حسگرهايي مي‌توانند اطلاعات وضعيت ترافيك را جمع‌آوري كنند. اين اطلاعات به افراد مرتبط انتقال داده مي‌شوند؛ آن‌ها نيز مي‌توانند بر اساس اين اطلاعات تصميم‌گيري كنند. مثلاً يك مسير خاص را انتخاب كنند. در شبكه‌هاي مخابراتي، حمل‌ونقل و توزيع برق نياز به اندازه‌گيري و ارزيابي مستمر وجود دارد. اندازه‌گيري با نظارت بر حسگرهاي تعبيه‌شده انجام مي‌شود. سپس فعاليت‌هاي ارزيابي مشخص مي‌كنند اين اندازه‌ها چه معنايي دارند.
معيارهاي موفقيت و سلامت كلي در سامانه‌هاي فوق كلان مقياس بسيار متفاوت از سامانه‌هاي كوچكي است كه يك وظيفه در آن‌ها بدون تغيير در زمان اجرا انجام مي‌شود. به عنوان مثال، معيارهاي موفقيت يك شهر را در نظر بگيريد. برخي از آن‌ها مربوط به حكومت و برخي ديگر مربوط به شهروندان است. اگر برق در بخشي از شهر قطع شود، ساير بخش‌ها مي‌توانند به كار خود ادامه دهند. دست‌كم تا زماني كه قطعي برق خيلي طول نكشد؛ در بخش‌هاي بحراني شهر رخ ندهد؛ و به دفعات نباشد. زيرا، سرويس‌ها در يك شهر براي افراد مختلف توزيع شده است.
امروزه، روش اصلي نظارت و ارزيابي سامانه‌ها از طريق به كارگيري معيارهايي انجام مي‌شود. كيفيت يا وظيفه‌مندي يك سامانه، از طريق مجموعه‌اي از معيارهاي حياتي و اندازه‌گيري آن‌ها تعريف مي‌شود. متاسفانه اين روش براي سامانه‌هاي فوق كلان مقياس مناسب نيست. بزرگي مقياس، عدم تمركز، توزيع‌شدگي و ناهمگني سامانه‌هاي فوق كلان مقياس چالش‌هايي را پيش روي نظارت و ارزيابي موثر ايجاد مي‌كند. براي ارزيابي و نظارت درست سامانه‌هاي فوق كلان مقياس، نيازمند تقويت روش‌هاي اندازه‌گيري هستيم. همچنين، از آن جا كه سامانه‌هاي فوق كلان مقياس سامانه‌هايي فني- اجتماعي هستند و افراد نيز در كاركرد آن‌ها شركت دارند، شاخص‌هاي نظارت و ارزيابي نه تنها بايد وضعيت فني را نشان دهند، بلكه بايد عناصر انساني، سازماني، اقتصادي و تجاري را نيز در نظر بگيرند.
نمونه‌هايي از چالش‌هاي فرا روي نظارت و ارزيابي سامانه‌هاي فوق كلان مقياس عبارتند از:

 

  • تعريف شاخص‌ها: چه شاخص‌هاي سيستمي، به هم پيوسته، با كيفيت و متضمن ماندگاري بالاي سامانه‌هاي فوق كلان مقياس قابل تعريف است؟

  • درك اين مطلب كه چرا شاخص‌ها تغيير مي‌كنند: چه تنظيمات يا تغييراتي در عناصر سامانه و به هم پيوستگي آن‌ها باعث صعود يا سقوط اين شاخص‌ها مي‌شود؟

  • اولويت‌بندي شاخص‌ها: چه شاخص‌هايي و در چه شرايطي بايد بررسي شوند؟ آيا شاخص‌ها بر اساس يك اصل كلي مرتب مي‌شوند؟ (مثلاً برخي سلامت كلي سامانه را نشان مي‌دهند و برخي ديگر وضعيت خاصي را شناسايي مي‌كنند.)

  • رسيدگي به تغييرات و اطلاعات ناقص: چگونه فرآيندهاي نظارت و ارزيابي، تغييرات مستمر را در مولفه‌ها، سرويس‌ها، به كارگيري، اتصال و ... رسيدگي مي‌كنند؟ دقت داشته باشيد كه اطلاعات ناقص مي‌توانند اطلاعات نادرست، قديمي يا غيردقيق باشند.

  • اندازه‌گيري عناصر انساني: چه شاخص‌هايي براي سلامت و كارايي عناصر مردمي، تجاري و سازماني سامانه‌هاي فوق كلان مقياس وجود دارد؟