초대형 시스템

Ultra-large-scale systems

초대규모 시스템(ULSS)은 컴퓨터 사이언스, 소프트웨어 엔지니어링, 시스템 엔지니어링 등 분야에서 사용하는 용어로, 전례 없는 하드웨어, 소스 코드 라인, 사용자 수, 데이터 볼륨 등을 갖춘 소프트웨어 집약 시스템을 일컫는다.이러한 시스템의 규모는 많은 문제를 야기한다: 그것들은 종종 상반되는 목적과 요구를 가지고 여러 조직에서 많은 이해 당사자들에 의해 개발되고 사용될 것이다; 그것들은 복잡한 의존성과 새로운 속성을 가진 이기종 부품으로 구성될 것이다; 그것들은 지속적으로 진화할 것이다; 그리고 소프트웨어, 하드웨어 및 h.우먼의 실패는 예외가 아니라 표준이 될 것이다.'초대규모 시스템'이라는 용어는 노스럽 등이[1] 미국 국방부가 직면한 난제를 설명하기 위해 도입한 용어다.이 용어는 금융 시장의 전산화를 포함한 많은 분야에서 도전을 논의하기 위해 사용되어 왔다.[2]'초대규모 IT시스템'(ULSS)이라는 용어는 '대규모 복합 IT시스템'(LSCITS)이라는 용어와 호환해서 쓰이기도 한다.이 두 용어는 비슷한 시기에 비슷한 문제를 설명하기 위해 도입되었는데, 전자는 미국에서, 후자는 영국에서 만들어졌다.null

배경

초대형 시스템이라는 용어는 린다 노스럽(Linda Northrop)과 동료들이 작성한 카네기멜론대 소프트웨어공학연구소의 2006년 보고서에서 소개되었다.[1][3]보고서는 소프트웨어 집약적 시스템이 전례 없는 규모에 도달하고 있다고 설명했다(코드 라인, 사용자와 이해관계자의 수, 시스템이 투입되는 목적, 저장, 액세스, 조작 및 정제되는 데이터의 양, 요소들 간의 연결과 상호의존성의 수, 하드웨어 요소의 수 등).시스템이 초대형화되면 기존의 엔지니어링 및 관리 방식은 더 이상 적절하지 않을 것이다.보고서는 문제는 더 이상 공학적 시스템이나 시스템 시스템이 아니라 '사회기술 생태계' 공학에 있다고 주장한다.null

2013년, 린다 노스롭과 그녀의 팀은 2006년 연구 결과와 2013년의 현실을 검토하기 위한 대화를 수행했다.요약하면, 이 강연은 (a) ULS 시스템이 사회 한복판에 있고 현재의 사회 구조와 제도에 대한 변화가 상당하며, (b) 2006년 최초의 연구팀이 아마도 그들의 보고서에서 너무 보수적이었을 것이고, (c) 최근의 기술들이 규모의 성장 속도를 악화시켰으며, (d) 훌륭한 기회가 있다고 결론지었다.[4]null

Northrop 등의 보고서 발행과 비슷한 시기에 영국에서 대규모 복합 IT 시스템에 관한 연구·훈련 이니셔티브가 개시되고 있었다.이 시책에서 인정된 난제의 상당수는 초대규모 시스템의 난제로 인정된 난제와 동일하거나 유사했다.[5]그레그 고스는[6] 영국 이니셔티브의 데이브 클리프 이사의 말을 인용, "ULS 제안과 LSCITS 제안은 전적으로 독립적으로 작성되었지만, 우리는 무엇을 해야 하는지, 어떻게 해야 하는지에 대해 매우 유사한 결론을 내렸다"고 말했다.Ian Sommerville이[5][dead link] 지적한 차이점은 영국의 이니셔티브는 5~10년의 비전으로 시작된 반면 Northrop과 그녀의 공동저자의 비전은 훨씬 더 길었다는 것이다.이는 초대형 시스템에 대한 관점이 약간 다른 두 가지로 이어진 것으로 보인다.예를 들어 초대형 시스템은 바람직하지만 현재 소프트웨어 설계와 시스템 엔지니어링 분야의 한계로 인해 구축이 불가능하다는 것이 리처드 가브리엘의 견해다.[7]한편, 이안 소머빌의 관점은 (예를 들어 항공 교통 통제와 같은) 초대형 시스템이 이미 등장하고 있다는 것인데, 중요한 문제는 이를 어떻게 달성하느냐가 아니라 어떻게 적절하게 설계할 것인가 하는 것이다.[5][dead link]null

초대형 시스템의 특성

초대규모 시스템은 시스템 시스템(운영상 독립된 하위시스템, 관리상 독립된 구성요소 및 하위시스템, 진화적 발전, 비상행동, 지리적 분포)의 특성을 가지고 있다.그러나 Northrop 보고서는[1] 이들 외에도 ULSS가 다음과 같이 주장하였다.

  • 분산형 데이터, 개발, 진화 및 운영 제어 기능 보유
  • 본질적으로 상충되고 알 수 없는 다양한 요구사항을 해결
  • 다양한 기능을 구현 및 제거하면서 운영 중에도 지속적으로 진화
  • 이질적이고 일관성이 없으며 변화하는 요소 포함
  • 사람들의 시스템 경계를 파괴하라.사람들은 단지 사용자일 뿐 아니라 시스템의 요소일 뿐 아니라 시스템의 전반적인 비상한 행동에 영향을 미칠 것이다.
  • 모든 구성 요소가 한 번에 작동할 가능성이 극히 낮은 상태에서 예외가 아닌 표준으로 고장 발생
  • 취득 및 정책에 대한 새로운 패러다임과 새로운 제어 방법 필요

Northrop 보고서는[1] "ULS 시스템의 순전히 규모가 모든 것을 변화시킬 것"이라고 말한다.ULS 시스템은 반드시 다양한 방식으로 분산되어야 하며, 서로 상충하는 요구를 가진 광범위한 이해관계자들이 개발하고 사용하며, 지속적으로 진화하고, 이질적인 부품으로 구성될 것이다.사람들은 ULS 시스템의 사용자일 뿐만 아니라 시스템의 요소일 것이다.소프트웨어와 하드웨어 장애의 현실은 ULS 시스템의 설계와 운용에 근본적으로 통합될 것이다.ULS 시스템의 인수는 그것의 운용과 동시에 이루어 질 것이며 새로운 제어 방법이 필요할 것이다.ULS 시스템에서는 이러한 특성이 지배할 것이다.따라서 ULS 시스템은 소프트웨어 취득, 생산, 배치, 관리, 문서화, 사용 및 진화 관행에 전례 없는 요구를 하게 될 것이다."

초대형 시스템이 출현하는 도메인

초대형 시스템이라는 용어는 미국 국방부가 엔지니어링 소프트웨어 집중 시스템에서 직면한 과제를 논의하기 위해 Northrop 등이[1] 도입한 용어다.2008년에 그렉 고스는 Northrop의 보고서가 미군의 미래 요구 사항에 초점을 맞췄지만, "세계 경제에서 소프트웨어 설계의 기본 원칙이 어떻게 변화할 것인가에 대한 설명은 넓은 매력을 찾고 있다"고 썼다.[6]이 용어는 현재 여러 영역의 문제를 논의하기 위해 사용된다.null

방어

Northrop 보고서는 "미국 국방성은 정보 지배의 목표를 가지고 있다… 이 목표는 이질적인 유무선 네트워크를 통해 연결된 수천 개의 플랫폼, 센서, 의사결정 노드, 무기 및 워파이터로 특징지어지는 점점 더 복잡한 시스템에 달려 있다"고 주장했다.…이러한 시스템은 모든 수단을 동원하여 오늘날의 시스템 규모를 훨씬 능가할 것이다 …이러한 대규모 시스템이 될 것이다."[1]null

금융거래

플래시 폭락 이후 클리프와 노스롭은[2][dead link] "글로벌 시장에서 상호연결성이 매우 높다는 것은 독립된 조직들이 개별적으로 구현하고 관리하는 전체 무역 시스템을 대규모 글로벌 슈퍼시스템에서 중요한 구성 요소로 간주할 수 있다는 것을 의미한다"고 주장했다.…세계 금융시장 시스템 내에서 연결되는 인적 대리점과 컴퓨터 시스템의 수는 엄청나게 많아 초거대형 시스템의 한 예일 뿐이며, 그 규모의 애벌레는 시스템의 본질에 상당한 영향을 미친다."[2][dead link]null

헬스케어

케빈 설리반은 미국 의료 시스템과 의료 해택이 "요구를 국가적인 규모 cyber-infrastructure를 만들지 않을 뿐 엄밀한 현대 소프트웨어와 시스템 공학적 노력"명백한ultra-large-scale 시스템"[8] 있지만, 성명을 발표했다 정보 처리 시스템에 대한 우리의 이해와 그들의 de의 최첨단에서의 접근 방법이다.면사포 구름복잡한 사회 기술 환경에서 운영 및 배치"[8]null

다른이들

초대형 시스템의 증가를 보고 있는 다른 영역으로는 정부, 교통 시스템(예: 항공 교통 관제 시스템), 에너지 분배 시스템(예: 스마트 그리드) 및 대기업이 있다.null

리서치

ULS 시스템 규모에서 소프트웨어와 소프트웨어 개발에 대한 현재의 이해의 근본적인 격차는 핵심 시스템 기능성의 상당한 이득의 기술적, 경제적으로 효과적인 달성에 심각한 장애를 초래한다.이러한 격차는 전술적인 것이 아니라 전략적인 것이다.그것들은 확립된 범주 내에서 점진적인 연구에 의해 적절히 다루어지지 않을 것 같다.오히려, 우리는 그러한 시스템의 본질에 대한 광범위한 새로운 개념과 그것들을 개발하는 방법에 대한 새로운 아이디어가 필요하다.우리는 그것들을 시스템의 시스템이나 시스템뿐만 아니라 사회기술적 생태계로서 다르게 볼 필요가 있을 것이다.우리는 ULS 시스템의 설계와 진화, 조정과 통제, 모니터링과 평가에서 근본적인 문제에 직면할 것이다.이러한 과제들은 획기적인 연구가 필요하다.[1]null

미국의 ULSS 연구

Northrop 보고서는[1] 적어도 다음 분야에서 학문 간 연구 포트폴리오를 위한 ULS 시스템 연구 의제를 제안했다.

인간 상호작용 – 사람들은 ULS 시스템의 주요 참여자들이다.오늘날 복잡한 시스템의 많은 문제들은 개인과 조직 차원의 실패에서 기인한다.ULS 시스템 행동을 이해하는 것은 인간이 사회적으로 구성된 계산 과정의 요소라는 관점에 달려 있을 것이다.이 연구에는 인류학자, 사회학자 및 사회과학자가 참여하여, 이러한 사회-기술 시스템을 효과적으로 구축하고 진화하는 방법을 이해하는 것을 목표로, 현장의 사용자 상호작용에 대한 상세한 사회-기술 분석을 수행한다.null

계산적 출현 – ULS 시스템은 조직의 여러 레벨에서 참가자의 요구를 충족시켜야 한다.이러한 참여자들은 종종 자신의 목적을 달성하기 위해 기회주의적으로 행동할 것이다.ULS 시스템의 일부 측면은 명시적으로 규정하기보다는 행동을 적절히 유도하고 구속함으로써 "프로그래밍"될 것이다.이 연구 영역에서는 시스템 지역구의 전략적 사리사욕을 착취해 글로벌 최적의 ULS 시스템 동작을 확보하기 위한 경제성과 게임 이론(예: 메커니즘 설계)에 근거한 방법과 툴의 활용을 탐구한다.또한 이 연구 영역에는 인간 설계자의 인지 한계를 증가시키기 위한 메타휴리스틱스 및 디지털 진화 탐구가 포함되어 있어 ULS 시스템 적응을 보다 효과적으로 관리할 수 있다.null

설계 – 현재 설계 이론, 방법, 표기법, 도구 및 실천요강과 이를 뒷받침하는 획득 방법은 ULS 시스템을 효과적으로 설계하기에 불충분하다.이 연구 영역은 사람과 조직, 사회적, 인지적, 경제적 고려사항, 그리고 설계 규칙과 정부 정책과 같은 설계 구조를 포함하도록 전통적인 기술 중심 설계 정의를 확장한다.그것은 하드웨어에서 소프트웨어, 그리고 그들이 일하는 사람들과 조직에 이르기까지, 이러한 모든 관점에서 그리고 많은 추상화 수준에서 ULS 시스템 설계를 지원하는 연구를 포함한다.null

컴퓨터 공학 – 시스템 분석, 설계 및 운영을 위해 완전히 새로운 수준의 범위와 규모에서 지적 통제를 가능하게 하는 새로운 접근 방식이 필요할 것이다.ULS 시스템은 각각 고유의 추상화와 의미 구조를 가진 여러 언어로 정의될 것이다.이 연구 분야는 이러한 의미적 다양성을 수용하기 위해 표현의 표현성을 진화하는 데 초점을 맞추고 있다.ULS 시스템의 복잡성은 인간의 이해에 도전할 것이기 때문에, 이 영역은 또한 시스템에서 구성 요소와 구성 요소의 동작을 계산하고 ULS 시스템이 진화함에 따라 원하는 특성을 유지하기 위한 자동화된 지원을 제공하는 데 초점을 맞추고 있다.null

적응형 시스템 인프라 – ULS 시스템은 분산된 위치에 있는 조직들이 시스템 구성요소를 개발, 선택, 배치 및 진화하기 위해 병렬로 작업할 수 있는 인프라를 필요로 한다.이 연구 분야는 ULS 시스템의 분산형 특성을 지원하는 통합 개발 환경과 런타임 플랫폼을 조사한다.본 연구는 또한 ULS 시스템이 배치 환경에서 개발될 수 있도록 하는 기술, 방법 및 이론에 초점을 맞추고 있다.null

적응 가능하고 예측 가능한 시스템 품질 – 사용자 위치 서비스 시스템은장시간 실행되며 고장, 과부하 및 공격이 많은 환경에서 견고하게 작동해야 한다.이러한 시스템은 중앙에서 제어되거나 인가되지 않는 어댑테이션이 있는 곳에서 건전성을 유지해야 한다.null

보안, 성능, 신뢰성 및 사용적합성과 같은 전통적인 품질 관리는 필요하지만 ULS 시스템의 과제를 충족하기에는 충분하지 않다.이 연구 분야는 지속적인 변화, 지속적인 고장 및 공격 상황에서 ULS 시스템의 품질을 유지하는 방법에 초점을 맞추고 있다.또한 ULS 시스템의 규모 때문에 필요한 (미국 국내 총생산과 유사한) 시스템 건전성의 새로운 지표를 식별, 예측 및 제어하는 것도 포함한다.null

정책, 인수 및 관리 – ULS 시스템의 정책 및 관리 프레임워크는 모든 수준에서 조직, 기술 및 운영 정책을 다루어야 한다.글로벌 역량을 보존하면서 신속하고 효과적인 현지 조치가 가능하도록 규칙과 정책을 개발하고 자동화해야 한다.이 연구 분야는 공급자와 공급망을 ULS 시스템의 본질적이고 필수적인 구성요소로 취급함으로써 ULS 시스템의 신속하고 지속적인 진화를 수용할 수 있는 취득 정책 및 프로세스를 혁신하는 데 초점을 맞추고 있다.null

제안된 연구는 현재의 중요한 소프트웨어 연구를 대체하지 않고 오히려 그 시야를 크게 넓힌다.더욱이, SEI 팀은 미래의 시스템에 초점을 맞추고 있기 때문에, 오늘날의 기술 측면에서는 의도적으로 설명을 피했다.제안된 연구의 계획된 결과는 ULS 시스템 자체를 훨씬 능가하는 국가-보안, 경제 및 사회적 편익과 함께 이러한 미래의 시스템을 개발하기 위한 기술과 방법의 스펙트럼이다.null

영국의 ULSS 연구

영국의 대규모 복합 IT 시스템[9] 연구 프로그램은 ULSS 개발 관련 이슈에 관심을 가져왔고 LSCITS(대규모 복합 IT 시스템)가 ULSS의 많은 특성을 공유한다고 생각한다.

ULSS 중국 연구

중국 국립자연과학재단이 초대형 우주선의 조립을 연구하기 위한 5개년 프로젝트의 윤곽을 그렸다.[10]막연하긴 하지만, 이 프로젝트는 거대한 우주 기반 태양열 발전소를 포함한 잠재적 거대 프로젝트에 응용될 것이다.중국과학아카데미(CAS) 산하 초대형 조리개 온오빗 조립 프로젝트와 중국 과학기술부의 지원으로 이미 작업이 진행 중이다.null

참고 항목

참조

  1. ^ a b c d e f g h 노스롭, L, 등"초대규모 시스템: 미래의 소프트웨어 과제" 카네기 멜론 소프트웨어 엔지니어링 연구소, 초대형 시스템 연구 보고서(2006)
  2. ^ a b c 클리프, D, 노스럽 L. "글로벌 금융시장: 영국 정부 과학예측연구소의 「초대규모 시스템 관점」, 「금융시장 컴퓨터 거래의 미래에 관한 연구(2011년 9월)」에 관한 브리핑 논문, 웨이백머신에 2011년 12월 26일 보관
  3. ^ Ultra 대규모 시스템 웹 사이트
  4. ^ Northrop, Linda. "Does Scale Really Matter? Ultra-Large-Scale Systems Seven Years After the Study" (PDF). Software Engineering Institute, Carnegie Mellon University. Retrieved 19 May 2014.
  5. ^ a b c Sommerville I Ultra 대규모 시스템 2012년 4월 5일 LSCITS용 시스템 엔지니어링 웨이백 머신 강의 슬라이드 보관
  6. ^ a b Goth, G. "Ultralarge Systems:소프트웨어 엔지니어링을 정제하는 중?"IEEE 소프트웨어, 2008년[dead link] 3월/4월
  7. ^ 가브리엘, R.P., 인간의 능력을 넘어선 디자인, 2007년 11월 16일 홍콩 중문대학교 위룬 공개 강의록, 2009년 4월 23일 웨이백 기계에 보관
  8. ^ a b 설리번 K.초대형 국민건강정보시스템 엔지니어링에 대한 사이버-사회시스템 접근법국립의료원, 2011년 8월 19일
  9. ^ [1] 웨이백 머신에 2011년 11월 3일 보관
  10. ^ Jones, Andrew (27 August 2021). "China researching challenges of kilometer-scale ultra-large spacecraft". Space News.

외부 링크