Основы теории комплексной безопасности сложных социотехнических систем

1.3. Комплексная безопасность как эффективная теория

Для решения поставленной задачи применяется методологический приём, заимствованный из теоретической физики. Эффективная теория в физике представляет собой каркас, созданный для моделирования определённых наблюдаемых явлений без необходимости детального описания всех лежащих в их основе фундаментальных процессов. Классическим примером эффективной теории служит термодинамика: она успешно описывает поведение газа через макроскопические параметры — давление, объём, температуру — не обращаясь к описанию траекторий отдельных молекул. Именно такой методологический ход предлагается применить и к описанию комплексной безопасности сложных социотехнических объектов.

Применительно к рассматриваемой теории этот приём означает следующее. Теория не претендует на исчерпывающее объяснение всех физических, технических, экономических и социальных процессов, протекающих внутри защищаемого объекта и его окружения. Вместо этого она предлагает единый понятийный и математический аппарат, позволяющий описывать состояние объекта в целом, динамику развития угроз в его отношении и эффективность принимаемых защитных мер через ограниченный набор измеримых параметров. Такая экономия описательных средств не является недостатком теории — напротив, она является необходимым условием практической применимости теории для целей мониторинга, прогнозирования и управления.

Реализация подобного подхода требует введения ряда базовых категорий с точностью, допускающей их дальнейшее использование при построении цифровых моделей защищаемых объектов. К числу таких категорий относятся пространство, время, система, субъект. Каждая из этих категорий получает в рамках теории собственное строгое определение, отличное от бытового или сугубо философского понимания соответствующего термина, но сохраняющее связь с его исходным смысловым содержанием.

Особое значение в этом ряду категорий имеет рассмотрение сложного объекта как социотехнической системы. Такое рассмотрение имеет принципиальное методологическое значение: оно позволяет ввести понятие субъекта как источника целеполагания, без которого невозможно определить критерий достаточности обеспечиваемой безопасности. Технический объект сам по себе не обладает целями — цели возникают у субъекта, который этим объектом управляет или в интересах которого объект функционирует. Цели субъекта возникают под давлением потребностей, связанных с его жизнедеятельностью и взаимодействием со средой и объектом управления. Именно наличие субъекта с его потребностями и целями превращает абстрактную задачу защиты технической системы в содержательную задачу обеспечения безопасности в интересах конкретного носителя целей — будь то отдельное предприятие, отрасль или государство в целом.

1.4. Внешний контекст: многосферное противостояние

Формирование национальной теории комплексной безопасности происходит не в изоляции от общемирового контекста развития военной и невоенной мысли, а в прямом диалоге — и в определённой мере в противостоянии — с концепциями, развиваемыми ведущими зарубежными военными структурами. Армия США развивает концепцию многосферных операций, охватывающую взаимодействие в сферах суши, моря, воздуха, космоса, киберпространства и информационного пространства2. Согласно этой концепции, эффективность военного противостояния определяется не превосходством в отдельной сфере, а способностью синхронизировать действия одновременно во всех перечисленных сферах, создавая для противника ситуацию, в которой преимущество в одной области нейтрализуется уязвимостью в другой.

Прогнозируемая операционная среда до 2034 года описывается западными военными аналитиками как пространство непрерывного стратегического соперничества, в котором грань между войной и миром размывается, а конкуренция ведётся практически постоянно, переходя в открытые крупномасштабные боевые действия лишь на отдельных этапах этого непрерывного противостояния3. Параллельно с развитием доменной логики многосферных операций развивается отдельное направление — когнитивная война, рассматривающая человеческое сознание, индивидуальное и коллективное, как самостоятельную сферу воздействия, наравне с традиционными физическими сферами. В рамках этого направления объектом воздействия становится не столько материальная инфраструктура противника, сколько его система восприятия реальности, принятия решений и формирования общественного мнения.

Гибридные конфликты характеризуются рядом западных исследовательских центров как «новая нормальность» международных отношений — то есть не как временное отклонение от привычной модели межгосударственного взаимодействия, а как устойчивая и, по всей видимости, долгосрочная форма ведения противостояния4. В рамках этой модели военные, экономические, информационные и киберинструменты применяются в сочетании друг с другом, причём отдельные элементы такого воздействия могут не достигать порога, формально классифицируемого как акт войны, но в своей совокупности создавать для противника ощутимый стратегический ущерб.

Перечисленные концепции формируют целостную доктринальную рамку, в рамках которой противостояние ведётся одновременно во всех перечисленных сферах, а объектом воздействия становится не только территория, вооружённые силы или инфраструктура противника, но и его система принятия решений, общественное сознание и способность к организованному сопротивлению. Российская теория комплексной безопасности сложных социотехнических объектов формулируется именно как самостоятельный ответ на этот вызов. Принципиально важно, что этот ответ не сводится к копированию доменной структуры западной доктрины путём простого перевода понятия «домен» в понятие «сфера» — такой перевод оставил бы неизменной саму логику построения теории, заимствованную у иностранного первоисточника. Вместо этого предлагается собственный понятийный аппарат: пространства функционирования объекта, суперпространство объекта, субъект управления и его цели. Этот аппарат строится вокруг объекта защиты и его субъекта, а не вокруг перечня сфер противостояния, что меняет саму логику построения теории защищённости — от логики симметричного ответа на каждую сферу воздействия противника к логике целостного описания состояния защищаемого объекта независимо от того, из какой сферы исходит конкретное деструктивное воздействие.

1.5. Задачи и структура последующего изложения

Настоящая работа решает несколько взаимосвязанных задач. Первая задача — определение границ и общих подходов к пониманию сущности комплексной безопасности, свободное от административного суммирования частных видов безопасности. Вторая задача — описание отраслей знания, необходимых для создания и эксплуатации систем обеспечения комплексной безопасности сложных объектов, поскольку построение подобной теории требует привлечения философии, кибернетики, теории систем и разделов прикладной математики. Третья задача — формирование представления о компетенциях специалистов, занятых в области обеспечения комплексной безопасности, поскольку любая теория, не находящая практического воплощения в подготовке кадров, остаётся сугубо академической конструкцией.

Изложение материала строится последовательно, без разрывов в цепочке рассуждений. Сначала рассматриваются философско-математические основания описания сложного объекта — категории пространства, суперпространства и времени, необходимые для точного описания состояния объекта в каждый момент его существования. Затем на основе этих оснований вводятся понятия ситуации, вызова, риска, угрозы и уязвимости, раскрывающие механизм зарождения и развития опасности для объекта. Далее эти понятия объединяются в итоговое определение самой комплексной безопасности и в описание практической деятельности по её обеспечению. Такая последовательность соответствует логике движения «от простого к сложному», отмеченной в начале настоящей главы, и обеспечивает методологическую строгость всех последующих разделов книги: каждое новое понятие вводится только после того, как определены все понятия, необходимые для его строгого формулирования.

Глава 2. Философско-математические основания описания сложных систем 2.1. Назначение философско-математического аппарата

Теория комплексной безопасности требует языка, который позволяет последовательно описывать защищаемый объект, его среду, изменения его состояния и действия субъекта управления. Обыденный язык пригоден для первоначального указания на проблему, однако он допускает неоднозначность терминов. В практической работе такая неоднозначность ведёт к различному пониманию объекта защиты, угроз, критериев ущерба и состава защитных мероприятий. Поэтому понятийный аппарат комплексной безопасности должен соединять философские категории, кибернетические представления об управлении, системный анализ и методы математического моделирования.

Философия необходима для раскрытия исходного смысла категорий пространства, времени, системы, причины, цели и изменения. Кибернетика задаёт представление об объекте управления, субъекте управления, управляющем воздействии и обратной связи. Теория систем позволяет рассматривать объект как целостность, обладающую структурой, функциями и границами. Математический аппарат обеспечивает возможность количественного описания состояния объекта и динамики его параметров. Совокупность этих подходов образует методологическую основу для построения цифрового двойника сложного социотехнического объекта.

Под цифровым двойником в настоящей работе понимается формализованное информационное описание объекта, его структуры, параметров, связей со средой и возможных траекторий изменения состояния. Цифровой двойник не является механической копией реального объекта. Его назначение состоит в том, чтобы отразить только те свойства, связи и процессы, которые существенны для поставленной управленческой задачи. Для задач комплексной безопасности это означает необходимость фиксировать параметры, определяющие устойчивость функционирования объекта, его уязвимости, источники угроз, последствия нарушений и доступные меры противодействия.

Сложный объект существует одновременно в нескольких взаимосвязанных областях деятельности. Производственное предприятие действует в физическом, техническом, технологическом, правовом, экономическом, информационном, кадровом, экологическом и социальном пространствах. Его безопасность не может быть корректно оценена через состояние только одного из этих пространств. Нормальная работа оборудования при нарушении правовых требований, утрате управляемости персоналом, разрушении информационного контура или критическом ухудшении финансового положения не свидетельствует о безопасном состоянии объекта в целом. Следовательно, теория должна располагать средствами для совместного рассмотрения разнородных параметров без утраты содержательной связи между ними.

2.2. Пространство как форма описания состояния

Понятие пространства относится к числу фундаментальных категорий человеческого мышления. Оно используется для описания множественности предметов, объектов, явлений и данных, одновременно присутствующих в восприятии и деятельности человека. В естественных науках пространство традиционно связывается с протяжённостью материальных тел и возможностью определить их положение. В математике понятие пространства получило более широкий смысл: пространством может считаться совокупность элементов, для которой заданы правила различения элементов, способы измерения расстояний между ними и допустимые операции перехода от одного состояния к другому.

Для теории комплексной безопасности важна именно эта расширенная трактовка. Она позволяет описывать пространственно не только физическое расположение объектов, но и их положение в системе правовых норм, технологических регламентов, финансовых показателей, информационных процессов и социальных отношений. Такое использование термина не означает отождествления разных предметных областей. Оно означает применение общей процедуры: для каждой области определяются наблюдаемые параметры, способы их измерения, диапазоны допустимых значений и правила интерпретации изменения этих значений.

Пространством функционирования объекта далее называется упорядоченная совокупность параметров, характеризующих состояние объекта в определённой предметной области, вместе с правилами измерения, сравнения и интерпретации этих параметров. Для каждого пространства должны быть определены:

- состав параметров;

- единицы измерения или шкалы оценивания;

- исходная точка отсчёта;

- допустимые диапазоны значений;

- правила выявления отклонений;

- связь параметров с целями управления и критериями безопасности.

Например, техническое пространство производственного объекта может включать параметры вибрации, температуры, давления, износа, пропускной способности, исправности датчиков и готовности резервных систем. В правовом пространстве параметрами выступают действующие обязательные требования, разрешительные документы, сроки их действия, результаты проверок, наличие предписаний и факты исполнения установленных обязанностей. В информационном пространстве значимы доступность данных, целостность информационных массивов, достоверность сообщений, состояние средств связи, права доступа и устойчивость контуров управления.

Каждое пространство описывает объект с определённой стороны. Однако один и тот же объект не распадается на независимые части только потому, что его параметры измеряются разными средствами. Отказ технического оборудования может инициировать производственное нарушение, вызвать экономический ущерб, повлечь правовые последствия, изменить общественное восприятие организации и создать нагрузку на органы управления. Следовательно, пространственное описание необходимо сочетать с представлением о взаимосвязях между пространствами.

2.3. Координатные оси, состояние и метрика

Для математического описания пространство задаётся совокупностью точек. Каждая точка соответствует определённому состоянию объекта. Положение точки определяется значениями параметров, выступающих координатными осями данного пространства. В теории комплексной безопасности координатная ось представляет собой параметр, который характеризует значимое свойство объекта и допускает измерение либо упорядоченное оценивание.

Если состояние объекта в выбранном пространстве определяется параметрами, оно может быть представлено вектором:

Где

— значения параметров объекта, а — размерность пространства. Такой вектор не заменяет реальный объект. Он представляет его формализованное описание, применимое для анализа состояния в конкретной предметной области.

Например, состояние технического участка может быть задано набором параметров:

где — температура критического узла; — давление в системе; — уровень вибрации; — показатель износа; — готовность резервного оборудования. В рамках конкретной модели набор параметров может расширяться или сокращаться. Выбор определяется целями управления, доступностью данных и характером угроз.

Размерность пространства показывает число параметров, используемых для описания состояния. С ростом размерности повышается детализация модели. Одновременно возрастает объём данных, необходимый для её наполнения, усложняются вычисления и растёт риск включения слабосвязанных либо плохо интерпретируемых показателей. В материалах к теории комплексной безопасности данная проблема связывается с известным в математическом моделировании «проклятием размерности»: увеличение количества координат может приводить к резкому росту сложности анализа и потребности в исходных данных. Поэтому набор параметров должен быть достаточным для решения конкретной задачи, но не избыточным.

Для сопоставления двух состояний необходимо определить метрику пространства, то есть правило измерения различия между точками. В простейшем случае расстояние между состояниями и описывается выражением:

Практическое значение метрики состоит в возможности оценить величину изменения состояния объекта. Однако прямое применение этой формулы в задачах безопасности обычно ограничено. Параметры имеют разные единицы измерения, различную критичность и неодинаковую связь с ущербом. Поэтому перед объединением параметров в единую метрику требуется нормирование показателей, введение весов и обоснование пороговых значений. Такие операции должны опираться на данные мониторинга, нормативные требования, результаты экспертиз и анализ конкретных сценариев, а не на произвольные допущения.

2.4. Время, процесс и динамика

Описание состояния объекта без учёта времени является неполным. Время выражает последовательность смены состояний материальных систем и процессов. Для задач комплексной безопасности важно фиксировать не только значение параметра в отдельный момент, но и направление, скорость, устойчивость и обратимость его изменения. Один и тот же показатель может находиться в допустимом диапазоне, однако его быстрая отрицательная динамика способна свидетельствовать о приближении опасной ситуации.

Время в модели сложного объекта может рассматриваться в двух аспектах. Первый аспект связан с внешним временем: календарной последовательностью событий, сменой режимов работы, сроками действия нормативных документов, периодичностью контроля, сезонными и иными внешними факторами. Второй аспект относится к внутреннему времени объекта: сроку службы оборудования, циклу технологических процессов, стадии жизненного цикла проекта, накоплению износа, деградации ресурсов и развитию внутренних конфликтов. Эти аспекты не тождественны, однако оба должны учитываться при оценке безопасности.

Динамика состояния означает изменение параметров объекта во времени. Если в момент объект находился в состоянии

а в момент — в состоянии

то изменение состояния может быть представлено вектором:

Такой вектор показывает, какие параметры изменились, в какую сторону и насколько. В прикладной системе мониторинга он может служить основой для выявления отклонений от установленной траектории функционирования. Однако оценка опасности не сводится к величине отклонения. Требуется учитывать контекст: допустимые пределы, взаимное влияние параметров, скорость развития процесса, наличие резервов, управляемость ситуации и возможность восстановления требуемого состояния.

Существенную роль играет явление «дрейфа нуля». Под ним понимается изменение исходного состояния объекта по отношению к первоначальной точке отсчёта. В технической сфере дрейф может быть вызван старением оборудования, накоплением погрешностей измерения или изменением условий эксплуатации. В правовой сфере он возникает вследствие изменения законодательства, появления новых обязательных требований или пересмотра практики контроля. В организационной сфере дрейф связан с изменением кадрового состава, распределения полномочий, компетенций и условий принятия решений. Следовательно, модель комплексной безопасности должна предусматривать регулярный пересмотр исходных параметров, порогов и критериев оценки.

2.5. Суперпространство сложного объекта

Сложный социотехнический объект функционирует в совокупности пространств. Для их совместного описания вводится понятие суперпространства. Суперпространством называется объединение нескольких пространств, необходимых для анализа заданного объекта. В суперпространстве состояние объекта представляется расширенным набором параметров, принадлежащих различным предметным областям.

Если техническое пространство имеет размерность , а правовое — размерность , то их объединение образует пространство размерностью, не превышающей :

Неравенство имеет принципиальное значение. Одни и те же свойства объекта могут получать отражение в нескольких пространствах. Например, состояние системы автоматического контроля относится одновременно к технической, информационной и правовой областям. Введение отдельной координаты для каждого повторяющегося описания создаст искусственную избыточность модели. Поэтому при формировании суперпространства требуется выявлять совпадающие показатели, устанавливать их смысловую связь и определять, в каком виде они будут использоваться в интегральной модели.

Для защищаемого объекта суперпространство может включать следующие пространства: физическое, техническое, технологическое, информационное, экономическое, кадровое, правовое, экологическое и социальное. Такой перечень не является универсальным и не должен механически применяться к каждому объекту. Его состав зависит от масштаба объекта, характера выполняемых функций, критичности последствий нарушения его работы, условий внешней среды и поставленной аналитической задачи.

Суперпространство не следует понимать как абстрактную сумму всех возможных данных. Его назначение состоит в том, чтобы выявить связи между параметрами, которые в узкоспециализированном анализе остаются разобщёнными. Например, техническая неисправность оборудования может быть обнаружена по данным датчиков. Однако решение о выводе оборудования из эксплуатации определяется также экономическими возможностями, наличием персонала, правовыми ограничениями, доступностью запасных частей, устойчивостью информационной системы и последствиями для потребителей. В суперпространстве такая цепочка рассматривается как единый процесс управления состоянием объекта.

2.6. Интегрирование и дифференцирование пространств

Сложный социотехнический объект функционирует одновременно в нескольких пространствах. Он имеет техническое состояние, использует информационные системы, действует в пределах правовых требований, расходует ресурсы, опирается на кадровые компетенции и реализует организационные процедуры. Каждое пространство отражает отдельную сторону объекта. Однако реальный объект не разделён на независимые части. Изменение параметра в одном пространстве способно вызвать последствия в других пространствах.

Поэтому теория комплексной безопасности использует две взаимодополняющие аналитические операции: интегрирование и дифференцирование пространств. Первая операция необходима для построения целостной модели объекта. Вторая позволяет ограничить область анализа и детально исследовать конкретную проблему. Эти операции не являются механическим сложением или исключением показателей. Они представляют собой способы организации знания об объекте, его состояниях, функциях, угрозах и управляющих воздействиях.

В исходных материалах суперпространство определяется как объединение нескольких пространств, необходимых для работы с заданным объектом. Интегрирование понимается как объединение координатных осей нескольких пространств с образованием нового суперпространства. Дифференцирование связано с сокращением числа рассматриваемых координат и выделением пространства меньшей размерности.

2.6.1. Интегрирование пространств

Под интегрированием пространств функционирования далее понимается объединение параметров двух или нескольких пространств в единую модель, предназначенную для анализа состояния объекта, его критических функций и взаимосвязей между ними.

Пусть техническое пространство объекта задано множеством параметров:

а информационное пространство задано множеством:

Их простое объединение образует расширенное описание:

Если параметры двух пространств полностью независимы, размерность нового пространства равна сумме размерностей исходных пространств: