Web технологии в программном обеспечении для геотехники. Проблемы, перспективы, пути развития

Чтобы оставаться на месте, нужно бежать, а чтобы

двигаться вперед, надо бежать в два раза быстрее.

Вариант перевода Льюиса Кэрролла (Алиса в Стране чудес)

Мир программного обеспечения весьма увлекателен, сегодня может быть популярно одно, а завтра – совершенно другое. И от «любви» до «ненависти», как говорится, один шаг, который заключается в появлении принципиально новых, прорывных технологий, становящихся доступными широкому кругу пользователь.

Программы в удаленном доступе

Ещё пять лет назад была популярна программа Google Earth, которую скачивали и устанавливали многие. Сейчас все используют web версию этой программы – Google Maps. Нет смысла что-то скачивать и устанавливать к себе на компьютер, если есть полноценный удалённый доступ к продукту. За эти пять лет произошёл тот самый технологический прорыв, существенно улучшивший инструментарий программистов, что позволило им создавать программные продукты в web интерфейсе, не уступающие аналогичным desk top программам. Причём вектор в сторону именно web разработок наблюдается сейчас повсеместно. Стали появляться легальные (и не очень) web версии практически всех популярных программ: фото и видео просмотрщиков, CAD-программ, бухгалтерских программ, различных калькуляторов, текстовых и графических редакторов, программ для общения и коммуникаций, игр и так далее. В целом, эти недавно появившиеся (и появляющиеся) ресурсы позиционируют себя как быстро доступные, удобные в использовании и не дорогие (или бесплатные) инструменты.

Существенным преимуществом web версий популярных desk top программ для пользователя является возможность познакомиться с возможностями продукта без длительной процедуры покупки ПО, скачивания и установки. Вторым существенным преимуществом является то, что продукты для пользователя, как правило, бесплатные, монетизация осуществляется за счет рекламы товаров и услуг в них.

А геотехнические программы отстают

Теперь поговорим о рынке web программ для решения прикладных геотехнических задач. Кроме достаточно простых (на уровне калькулятора) расчетных программ (определения, например, глубины сезонного промерзания-оттаивания по СНиП или мелких конструкторских расчётов) в рунете не представлено ровным счетом ничего!

Причин этому может быть несколько:

Первая причина – слабо развитый рынок и низкая конкуренция. Российский рынок геотехнического ПО не является насыщенным, а, следовательно, реальной конкуренции между производителями нет. Каждый продукт имеет своих пользователей. Какие-то программы популярны больше, какие-то меньше, но это существенно упрощает разработчикам (владельцам) жизнь. Нет смысла вкладываться в новые технологии, переделывать «успешный» продукт под web, расширять горизонты и идти в ногу со временем. И так все хорошо. Росту вверх (освоению передовых мировых технологий) большинство предпочитает рост в ширь (прикручивание очередного «бантика», не несущего принципиального новшества, но оправдывающего повышение стоимости программы). При таком подходе разработка ПО для нужд геотехники в России становится делом прибыльным, а при наличии еще своего «жирного» клиента – делом «не пыльным». Крайним в данном случае оказывается, как раз клиент, останавливающийся в собственном профессиональном развитии, так как «смотрит в мир» через используемый программный продукт.

Вторая причина – нет (как кажется) своего клиента. Действительно, несмотря на все сказанное выше, четкого представления о клиенте геотехнического web сервиса не сформировалось.

Крупные компании в целом настороженно относятся интернету и порой не готовы использовать web версию программы даже при очевидных плюсах (неограниченный доступ пользователей, скорость, удобство, объем решаемых задач и т.д.). Вопросы безопасности данных (иногда совершенно надуманные) выходят для них на первый план, а закостеневший бюрократический аппарат не позволяет сдвинуть ситуацию с мертвой точки.

Мелкие компании тоже буксуют в этом вопросе, но по другим причинам. Во-первых, у многих присутствует убеждение, что можно вообще ничего не считать (или посчитать абы как, для галочки или вообще сфальсифицировать результаты). Такие компании пытаются экономить на всем, а если во главе стоит еще и недалекое руководство, то и на качестве и надежности объектов. Предлагать таким web (да и desk top) программы – занятие неблагодарное и в целом бессмысленное.

Более разумные небольшие компании стараются выполнять расчеты качественно, но насколько хватает сил. По-простому говоря, если в штате есть проектировщик-ветеран, умеющий выполнять широкий спектр геотехнических расчетов «на бумаге», то обзаводиться программным обеспечением такие компании будут только в случае крайней необходимости, даже если доступ к web программе будет условно бесплатным. А зря. Ни в коем случае не хочу обидеть представителей профессии, но качественный программный продукт в руках настоящего, опытного профессионала способен создать синергетический эффект и расширить возможности компании.

А что же средние по объему компании? По идее, они и должны быть главными клиентами web разработок. В целом – это так. Но и здесь не все просто. Концепция движения на месте в полной мере характеризует такие компании. Уменьшаясь в объеме, становится «не до жиру», приходится урезать бюджеты и экономить (см. случай маленькой компании), а с выходом на новый более солидный (как они считают) уровень, увеличиваются и административно-бюрократические издержки. Компания становится менее эластичной и восприимчивой (см. случай большой компании).

Третья причина – техническая. Здесь стоит обратить внимание на три момента:

1) Стоимость оборудования

2) Скорость доступа в интернет

3) Внутренние и внешние блокировки доступа к ресурсам

Безусловно, вывод продукта в web среду – это затратный процесс, сопряженный как с финансовыми, так и с чисто техническими издержками. Нет смысла запускать общедоступный ресурс на слабых компьютерах, так как особое раздражение у пользователя вызывает долгая загрузка страниц. Для выполнения сложных геотехнических вычислений необходимы мощные расчетные станции, цена которых может варьироваться от 200 тыс. руб. до 2-3 млн руб. Ирония заключается в том, что даже за большие деньги в какой-то момент компоненты для серверов физически пропали с полок магазинов на волне биткойн лихорадки и начали появляться только сейчас, когда были изобретены более эффективные способы майнинга.

Рис. 1. Стоимость б/у сервера для майнинга, оснащенного популярными видео картами

Еще одна сложность заключается в относительно низком покрытии сетью проводного интернета территории России. Действительно, такая проблема существует, но если рассматривать покрытия спутниковым интернетом или интернетом сотовых операторов, то картина выглядит более радужно.

Рис. 2. Карта покрытия одного из популярных провайдеров спутникового интернета

Другой вопрос заключается в восприятии интернета самим пользователем. Многие до сих пор считают, что интернет – это что-то очень сложное, непонятное (а еще хуже – иностранное) и… ненадежное. Что-то, что можно отключить навсегда на всем Земном шаре, выключив рубильник. Стоит ли говорить, что это уже давно совершенно не так, но факт остается фактом.

Но я обману, если скажу, что проблем ограничения доступа не существует. Они есть. В первую очередь, это внутренние ограничения всевозможными антивирусами и файрволами. Такие программы работают по принципу «презумпции виновности». Если у вас используется как-либо новая технология, которую еще не осознал и «не переварил» антивирус, то она будет признаваться вредоносным кодом и блокироваться. На каком-то этапе подобная ситуация может стать препятствием для пользователя, но в целом серьезность проблемы не так велика. Куда более серьезным явлением становится внешняя блокировка ресурсов, пример которого мы с вами не так давно наблюдали по отношению к известному мессенджеру. Кроме шуток, из-за этой блокировки и ее последствий у нашего ПО появились значительные проблемы, так как выход в большой интернет у нас происходил через популярный, серьезный и совершенно не связанный с «проблемным» мессенджером иностранный хостинг. Пришлось срочно перераспаковываться на своих серверах.

Разработки ООО «ПермафростИнжиниринг»

Как видно из вышесказанного, проблем и сложностей достаточно много. Мы сами долго скептически относились к идее реализации web интерфейса для наших desktop программных продуктов Permafrost 3D (теплотехнические расчеты на многолетнемерзлых грунтах) и Monitoring Information System (MIS) (база данных результатов геотехнического мониторинга). Толчком для принятия решения по внедрению web технологии стало то, что сложность задач, которые мы решали, уже «не помещались» в обычные компьютеры, а покупать каждому работнику компьютер по стоимости автомобиля мы посчитали абсолютно не рациональным.

Несмотря на то, что к моменту начала web разработок у нас был опыт создания ПО, первоначальные прогнозы по срокам и стоимости реализации проекта Permafrost 3D Web не оправдались. Разработка велась существенно медленнее, чем desk top версия. Но тем не менее где-то через полгода мы получили более-менее вменяемый продукт. Он состоял из трех основных блоков:

• база данных для хранения объектов моделирования (рис. 3);
• редактор расчетной модели и визуализатора грунтов (рис. 4);
• визуализатор результатов теплотехнического моделирования (рис. 5).

Рис. 3. Внешний вид базы данных для хранения объектов моделирования

Рис. 4. Внешний вид блока редактора расчетного модуля

Рис. 5. Внешний вид блока полученных результатов

Методом проб и ошибок в процессе разработки мы поняли, что наиболее удобным на данный момент является комбинированный вариант использования web и desktop программ. Сборка расчетной модели выполняется в более удобной desktop версии, а само моделирование и визуализация результатов в более быстрой web версии. Частично это позволило нам решить проблему с поддержкой двух программ и освободить сервер от мелких задач.

Что мы получили в итоге:

• неограниченный доступ сотрудников компании к расчетному серверу (нет привязки к рабочим местам);
• 70-кратное увеличение скорости выполнение расчетов;
• расширение функционала при решении сложных и нестандартных задач;
• возможности для масштабирования, которые дает использование передовых web технологий;
• возможность привлечения новых клиентов, заинтересованных в удаленном доступе к неограниченным расчетным ресурсам нашего дата центра.

Вторым нашим шагом стало создание web версии программы Monitoring Information System (MIS), предназначенной для сбора, обработки и хранения данных геотехнического мониторинга на многолетнемерзлых грунтах. Решение приступить к такой разработке было более очевидным, чем с программой Permafrost 3D, так как на сегодняшней день подобные информационные базы данных становятся глобальными и не имеют привязки к конкретным стационарным компьютерам. Это позволяет создавать и хранить данные, внесенные разными пользователями, находящимися в совершенно разных точках Земли, причем одновременно и с моментальным обновлением (рис. 6, 7).

Рис. 6. Пример окна ввода данных с возможностью экспорта и импорта Excel

Рис. 7. Графическое отображение результатов наблюдений за температурой грунтов в термометрической скважине

При разработке web интерфейса программы мы уделяли особое внимание удобству внесения и обработки данных, а также формату экспорта/импорта, что в дальнейшем получило положительную характеристику у первых клиентов.

При всей сложности и неоднозначности web разработок сегмент для геотехники безусловно перспективен, о чем свидетельствует наш, хотя и не большой, опыт, который мы постепенно наращиваем.

Следующим шагом мы видим разработку принципиально нового web продукта для обработки и хранения данных инженерно-геологических изысканий. Мы считаем, что тот, кто первый создаст web программу для инженерной геологии совершит революцию. Это станет той самой прорывной технологией, которая позволит кардинально изменить рынок и расклад сил на нем.

Постепенное увеличение глобальных геологических данных и подключение все новых и новых пользователей позволит применять технологии больших данных (big data) и как следствие машинного обучения (machine learning) для повышения качества и достоверности информации. А это, как говорится, уже совсем другая история.