Голицына О.Л., Максимов Н.В., Партыка Т.Л., Попов И.И. Информационные технологии - файл n1.doc

приобрести
Голицына О.Л., Максимов Н.В., Партыка Т.Л., Попов И.И. Информационные технологии
скачать (8996 kb.)
Доступные файлы (1):
n1.doc8996kb.05.06.2012 09:18скачать

n1.doc

  1   2   3   4   5   6   7   8   9   ...   21


Голицына О.Л., Максимов Н.В., Партыка Т.Л., Попов И.И.

ИНФОРМАЦИОННЫЕ ТЕХНОЛОГИИ

Издание 2-е, переработанное и дополненное

Рекомендовано Министерством образования Российской Федерации

в качестве учебника для студентов учреждений среднего

профессионального образования, обучающихся

по группе специальностей Информатика

и вычислительная техника

Рекомендовано Учебно-методическим объединением вузов

Российской Федерации по образованию в области прикладной

информатики в качестве учебника для студентов высших учебных

заведений, обучающихся по специальности 080801 «Прикладная информатика (по областям)»


Москва

ФОРУМ - ИНФРА-М 2008

Оглавление

Введение

Глава 1. ИНФОРМАТИКА И ИНФОРМАЦИОННЫЕ ТЕХНОЛОГИИ

1.1. Информатика — состав и структура

1.2. Соотношение понятий «информация», «данные», «знания»

1.3. Структуризация взаимосвязи информатики с предметной областью применения

1.4. Уровни информационных процессов

Глава 2. ТЕХНОЛОГИИ ОБРАБОТКИ ДОКУМЕНТОВ

2.1. Текстовая информация. Модель документа

2.2. Языки разметки документов

2.3. Технологии XML.

2.4. Текстовые редакторы

2.5. Работа с электронными таблицами

Глава 3. МУЛЬТИМЕДИЙНЫЕ ТЕХНОЛОГИИ

3.1. Обработка аудиоинформации

3.2. Форматы записи-воспроизведения аудиосигналов

3.3. Технологии статических изображений

3.4. Программные средства обработки изображений

3.5. Цифровое видео

3.6. Элементы технологии алгоритмов MPEG

3.7. Трехмерная компьютерная графика

Глава 4. ИНФОРМАЦИОННЫЕ КРОСС-ТЕХНОЛОГИИ

4.1. Оптическое распознавание символов (OCR)

4.2. Системы распознавания речи

4.3. Системы генерации речи

4.4. Системы автоматизированного и автоматического перевода текстов

Глава 5. ТЕХНОЛОГИИ ДОСТУПА К ДАННЫМ. ФАЙЛОВЫЕ СИСТЕМЫ И БАЗЫ ДАННЫХ

5.1. Файловые системы

5.2. Базы данных и СУБД

5.3. Физическая организация данных в системах управления данными

5.4. Анализ информации и хранилища данных

Глава 6. СЕТЕВЫЕ ИНФОРМАЦИОННЫЕ ТЕХНОЛОГИИ. INTERNET

6.1. Некоторые основные понятия

6.2. Технологии Internet

6.3. Прикладные протоколы коммуникации Internet

6.4. Распределенные файловые системы Internet

6.5. Распределенные информационные системы Internet

Глава 7. ТЕХНОЛОГИИ РАСПРЕДЕЛЕННОЙ ОБРАБОТКИ ИНФОРМАЦИИ

7.1. Распределенные базы данных

7.2. Клиент-серверные архитектуры распределенной обработки данных

7.3. Архитектура сервера баз данных

7.4. Схемы размещения и доступа к данным в распределенных БД

7.5. Объектно-ориентированные технологии распределенной обработки

Глава 8. ЗАЩИЩЕННЫЕ ИНФОРМАЦИОННЫЕ ТЕХНОЛОГИИ

8.1. Информационная безопасность и защита информации

8.2. Криптографические методы защиты данных

8.3. Компьютерные вирусы и защита от них

8.4. Средства защиты данных в СУБД

8.5. Защита информации в сетях

Заключение

Глоссарий

Список сокращений

Введение

На современном этапе развития общества информационные системы и технологии становятся теми средствами, которые че­ловек может использовать как для расширения, так и для разви­тия своих собственных способностей. Термин «технология», обозначающий существо основного предмета данного пособия, в современных публикациях является настолько часто употреб­ляемым и расхожим, что практически стал исполнять роль при­лагательного, отражающего в большей степени специфику како­го-либо средства.

Согласно словарю Ожегова, технология — это:

1) совокупность методов и приемов воздействия на ка­кие-либо предметы, объекты или процессы (труда);

2) наука, посвященная изучению или разработке этих мето­дов (приемов).

Следует заключить, что информационные техноло­гии должны относиться к совокупности методов воздействия на информационные объекты (информация, данные, знания, систе­мы, ресурсы, программы и пр.) или процессы (обработка, поиск, хранение, представление, передача информации), а также с тео­ретическими знаниями о таких методах. При этом сами эти ме­тоды могут носить ярко выраженный информационный (немате­риальный) характер.

В большинстве случаев термин «информационные техноло­гии» ассоциируется с системой методов, способов и средств сбо­ра, регистрации, хранения, поиска, обработки и передачи ин­формации на основе применения средств вычислительной тех­ники и телекоммуникаций.

Сбор данных (информации) представляет собой про­цесс регистрации, фиксации, записи данных о событиях, объек­тах (реальных и абстрактных), связях, признаках и соответствую­щих действиях. Более сложным является понятие «сбор инфор­мации» — процесс отбора из различных источников данных, необходимых для решения целевой задачи основной деятельно­сти, их идентификации и представления в форме, необходимой для ввода в ЭВМ, последующего поиска и функциональной об­работки.

Обработка данных включает в себя ряд взаимосвязан­ных операций, таких, как поиск, выборка, сортировка, слияние, проведение расчетов и т. д. Обработка данных представляет со­бой процесс управления данными, по возможности, без учета смысла, заложенного в данные.

Обработка информации представляет собой перера­ботку данных, реализующую содержательное (функциональное) преобразование информации какого-либо определенного типа (текстовой, цифровой, графической и др.). Причем, зачастую тип данных (как форма существования информации) определя­ется характером содержания, т. е. обработка информации — это преобразование данных с учетом их содержания.

Особенностью информационных технологий является то, что они не могут рассматриваться изолированно, вне матери­альной сферы. Информация является неотъемлемой и, часто, определяющей компонентой практически всех материальных процессов, которые инициирует (или в которых участвует) че­ловек. Такое соотношение материальной и информационной составляющих определяет, что эффективность использования информационных технологий (в том числе вычислительной тех­ники, программного и информационного обеспечения) прояв­ляется и может быть оценена только в сфере материального производства.

Другая важная особенность ИТ предопределена естествен­ным для больших систем требованием надежности и устойчиво­сти функционирования и развития, а также возможности интел­лектуального (человеческого) контроля в условиях большой сложности. Это означает, что сфера информационных техноло­гий должна быть распространена практически на все этапы жиз­ненного цикла продукта, в том числе обеспечивающие и инстру­ментальные средства.

Третья особенность — это непосредственное или опосредо­ванное участие человека в технологических процессах. Любой автоматизированный и даже автоматический процесс на том или ином этапе связан с необходимостью представления (или полу­чения) информации в форме удобной (иногда единственно воз­можной) для человека. Это породило отдельное направление — технологии человеко-машинного взаимодействия и интерфейсы информационных систем.

Данный учебник написан в предположении, что читатели владеют основами информатики и вычислительной техники, а также знакомы с языками программирования.

Книга должна рассматриваться скорее как введение в про­блематику автоматизированной обработки информации, в силу ограниченности объема, не претендующее на полномасштабное изложение материала разделов, каждый из которых представляет отдельную дисциплину и зачастую представлен полноценным пособием. Для заинтересованного читателя материал книги мо­жет стать отправной точкой и путеводителем в многообразии ме­тодов, средств и технологий обработки информации с использо­ванием средств вычислительной техники.

В главе 1 представлены общие вопросы терминологии, поня­тий и классов объектов и процессов, связанных с проблематикой информационных технологий: информатика — состав и структу­ра; соотношение понятий «информация», «данные», «знания»; структуризация взаимосвязи информатики с предметной обла­стью применения; рассмотрены уровни информационных про­цессов.

В главе 2 представлены основные (базовые) типы технологий пользователя: обработка текстовой и табличной информации. Рассмотрены определения моделей документа, языки разметки документов, технологии XML, функции текстового редактора Word; работа с электронными таблицами на примере MS Excel.

Глава 3 посвящена описанию основных принципов мультиме­дийных технологий: обработка аудиоинформации; форматы сжа­тия аудиосигнала (МРЗ и др.); технологии статических изображе­ний; программные средства обработки изображений; принципы цифрового видео, элементы технологий алгоритмов MPEG.

Глава 4 содержит описание смешанных (кросс-) информаци­онных технологий, в том числе — оптическое распознавание символов (OCR); системы распознавания речи; системы генера­ции речи; средства автоматизированного и автоматического пе­ревода текстов.

В главе 5 рассматриваются технологии доступа к данным: файловые системы, базы данных и СУБД; физическая организа­ция данных в системах управления данными, а также хранилища Данных и их использование для анализа информации (OLAP).

Глава 6 содержит описание сетевых информационных техно­логий и технологий Internet. Рассмотрены структуры сетей, мо­дель взаимодействия открытых систем, технологии Internet, прикладные протоколы коммуникации Internet, распределенные файловые системы Internet, распределенные информационные системы Internet.

В главе 7 рассматриваются технологии распределенной обра­ботки информации: распределенные информационные ресурсы; клиент-серверные архитектуры распределенной обработки дан­ных; архитектуры сервера баз данных; схемы размещения и дос­тупа к данным в распределенных БД; объектно-ориентирован­ные технологии распределенной обработки (DCOM, CORBA); электронные библиотеки.

В главе 8 рассмотрены защищенные информационные техно­логии (ЗИТ), в том числе — проблемы информационной без­опасности и защиты информации; особенности некоторых крип­тографических методов защиты данных; характеристики компь­ютерных вирусов и средств борьбы с ним; системы защиты данных в СУБД и информационных сетях.

В приложении приводится глоссарий терминов и список со­кращений.

Учебник базируется на материалах, накопленных авторами в процессе практической и исследовательской деятельности, а также преподавания в МИФИ, МИСИ, МЭСИ, РГГУ. Авторы выражают благодарность коллегам, принявшим участие в обсуждении материала, а также студентам РГГУ и РЭА им. Г. В. Пле­ханова за предоставленные иллюстративные материалы.

Глава 1

ИНФОРМАТИКА И ИНФОРМАЦИОННЫЕ

ТЕХНОЛОГИИ

Информатика — наука, изучающая законы и методы накоп­ления, передачи и обработки информации. В качестве источни­ков информатики как теоретической платформы информацион­ных систем обычно называют две науки — документалистику и кибернетику, возникновение которых было тесно связано с бур­ным развитием сложных производственных систем и техноло­гий. Основным предметом документалистики было изучение рациональных средств и методов повышения эффективности документооборота как информационной основы накопления и поиска информации.

Понятие информации составило также и основу кибернети­ки, как науки о методах анализа и синтеза систем эффективного управления.

1.1 Информатика — состав и структура

Сфера информатики является в достаточной степени неопре­деленной по той же причине, по которой неопределенной явля­ется область интересов родственной дисциплины — кибернети­ки, а именно — значительная широта и «размытость» критериев отбора соответствующих знаний для включения в предметную область. Для кибернетики таким критерием является примене­ние математических методов и моделей для описания процессов управления и связи.

Informatique во французском языке трактуется как «вычисли­тельная техника» что, в частности, зафиксировано в названии одной из фирм-производителей ЭВМ — СП («Compagne Internationale pour Informatique», т. е. «Международная компания по информатике», что является почти полным синонимом названия другой фирмы — «International Buisiness Machines» — IBM, гораздо более известным).

В немецком языке Informatik есть совокупность знаний, свя­занных с документоведением, библиотековедением, архивоведе­нием и т. д. (включая музеи, ландшафты, картографию), т. е. ох­ватывает любые проявления и применения информации.

В англоязычных странах приняты термины computer science (вычислительная техника, программирование и смежные дисци­плины), что является аналогом «французской информатики» и information science (информационные науки), что аналогично «не­мецкой информатике».

Таким образом, здесь мы имеем варианты как наиболее уз­кого, так и наиболее широкого толкования информатики.

Любая из наук, взаимодействуя с информатикой, может по­родить свою специальную «отраслевую» информатику, которая будет обслуживать соответствующую науку, содействуя внедре­нию в нее информационных технологий и способствуя инфор­матизации общества.

Область интересов информатики включает разработку общих подходов к применению информационных технологий в естест­венно-научных и социально-гуманитарных исследованиях (в том числе — специализированного программного обеспечения); соз­дание баз и банков данных/знаний; применение информацион­ных технологий представления данных и анализа структуриро­ванных, текстовых, изобразительных и др. источников; компью­терное моделирование; использование информационных сетей {Internet и др.); развитие и применение мультимедиа и других новых направлений информатизации, а также применение инфор­мационных технологий в образовании.

В соответствии со сказанным выше, можно говорить о при­кладной информатике (связанной с использованием стандартных и разработкой специфичных информационных технологий) и теоретической информатике.

Развитие информатики сформировало устойчивую структуру профессионального сообщества, состоящего из нескольких групп (слоев), взаимодействующих, но несколько различающих­ся по своей роли:

• первая группа — это разработчики алгоритмов, программ и

технологий;

• вторая группа — квалифицированные пользователи информационных технологий и программного обеспечения; они осваивают реалии стремительно меняющегося мира ин­формационных технологий, творчески адаптируют его но­вые достижения (с учетом специфики данных источников и задач их обработки) и внедряют их в свою практику;

• третья (и, возможно, наиболее многочисленная) группа — широкий слой пользователей, пришедших к необходимо­сти применять в своей работе информационные техноло­гии, которые они используют, ориентируясь преимущест­венно на тот опыт и те образцы, которые продуцируют первые две группы.

Конечно, эта «стратификация» достаточно условна — группы могут пересекаться; специалисты из третьей группы могут пере­ходить во вторую, а из второй группы — в первую и т. д. Важно, однако, другое — эта структура должна не только обеспечивать науку и производство новыми методами и современными техно­логиями, но и давать убедительные примеры их использования при решении крупных проблем.

Сегодня предмет информатики связывают с совокупность та­ких понятий, как:

• средства вычислительной техники;

• программное обеспечение средств вычислительной тех­ники;

• методы взаимодействия человека с вычислительной техни­кой и программными средствами (программным обеспече­нием);

• информационные ресурсы (ИР), в том числе средства соз­дания, хранения, поиска информации;

• средства и технологии доступа к распределенным инфор­мационным ресурсам;

• методы и средства взаимодействия человека с информаци­онными ресурсами на базе вычислительной техники с ис­пользованием программного обеспечения;

• инструментальные средства и технологии, обеспечивающие жизненный цикл ИР.

Таким образом, определения понятий «информатика» и «ин­формационные технологии» должны рассматриваться во взаимо­связи с понятиями «информация», «данные», «знания».

Информатика занимается обработкой информации (хотя и представленной преимущественно в числовой и символьной форме), а не собственно вычислениями — обработкой данных, являющимися предметами программирования.

1.2 Соотношение понятий «информация», «данные», «знания»

Понятие «информация» достаточно широко используете? обычной жизни современного человека. Значение информации жизни общества стремительно растет, меняются методы работы с информацией, расширяются сферы применения информационных технологий. Динамизм информатики как науки отражается и в постоянном появлении новых определений и толкован! основного понятия информатики — информации.

Информация

Наиболее часто термин «информация» употребляется в его исходном значении (от латинского слова informatio) — это сведения, сообщения о каком-либо событии, деятельности и т. д. При этом в различных областях знаний могут вводиться разные определения этого понятия.

Информация в кибернетических системах — основа функ­ционирования самоуправляемых систем (технических, биологи­ческих, социальных), и она рассматривается как обозначение со­держания сигнала, полученного системой из окружающего мира в процессе взаимодействия системы с ним (Н. Винер).

Объединяющим (по крайней мере, с философской точки зрения) определением является следующее: «Информация — это отраженное разнообразие» (А. Д. Урсул). Разнообразие и отраже­ние в развивающемся материальном мире неразрывно связаны и взаимно определяют друг друга: чем выше внутреннее разнооб­разие системы, тем более адекватно отражение ею внешнего мира. Чем выше возможности отражения (восприятия и понима­ния взаимодействия с окружающей средой), тем больше у систе­мы возможностей адаптироваться — развиваться и увеличивать свое разнообразие (принцип необходимого разнообразия).

Данные

Остановимся на понятии «данные», которое, например, в [17] вводится следующим образом." «Мы живем в материальном мире. Все, что нас окружает, и с чем мы сталкиваемся, относится либо к физическим телам, либо к физическим полям. Все объекты находятся в состоянии непрерывного движения и изме­нения, которое сопровождается обменом энергией и ее перехо­дом из одной формы в другую. Все виды энергообмена сопрово­ждаются появлением сигналов. При взаимодействии сигналов с физическими телами в последних возникают определенные из­менения свойств — это явление называется регистрацией сигна­лов. Такие изменения можно наблюдать, измерять или фиксиро­вать теми или иными способами — при этом возникают и реги­стрируются новые сигналы, т. е. образуются данные».

Это определение принимает первичность и объективность существования данных, в том числе — независимость от субъек­та их использующего. Но если существование данных не зависит от того, будут ли они когда-либо использованы или нет, эффек­тивность функционирования многих процессов (имеющих кон­тур управления) зависит от данных. Например, данные, исполь­зуемые для изменения поведения процесса на основе построения прогноза (т. е. факты, характеризующие предшествующие состояния), позволят оптимизировать получение конечного ре­зультата, и будут уже выступать в роли управляющей информации. Роль и характер используемых данных в целом отражены на обобщенной схеме управляемого функционального процесса, представленной на рис. 1.1.

Система преобразования ресурса, функциональность кото­рой обусловлена проблемным контекстом (данными, представ­ляющими целевую задачу), фактически преобразует и информа­цию. Потенциально полезные данные, выделенные из общего множества в соответствии с контекстом задачи (исходная ин­формация) в результате использования порождает выходную ин­формацию — актуализированные данные, подтверждающие или отрицающие действенность выбранных исходных данных для ре­шения задачи.



Знания

Переходя к рассмотрению роли понятия «информация» в че­ловеко-машинных комплексах, используемых в когнитивных, социальных и производственных системах, необходимо более полно определить понятие «знания».

Понятие «знания» может быть определено следующим обра­зом: «Научное знание — вся совокупность сведений, являющая­ся результатом отражения материальной и нематериальной дей­ствительности в человеческом сознании» (Урсул А. Д.).

С другой стороны, утверждается, что «научно-техническая ин­формация — это задокументированное научное знание, введенное в оборот, участвующее в функционировании и развитии общест­ва» (Муранивский Т. В.). То есть, знание, являющееся достояни­ем чьего-либо сознания и не получившее «толчка» для циркулирования в обществе, не может рассматриваться как информация.

Основываясь на этом, можно констатировать условность превращения знания в информацию и информации в знание. Информация выступает как форма знания, отчужденная от его носителя (сознания субъекта), и обобществляющая его для все­общего использования: информация — это динамическая форма существования знания, обеспечивающая его распространение и действенность (применение). Получая информацию, пользова­тель превращает ее путем интеллектуального усвоения (информационно-когнитивного процесса) в свои новые личностные знания, т. е. происходит воссоздание знаний на основе инфор­мации.

Соответственно можно сказать, что на начальном этапе зна­ния — это данные, актуализированные субъектом, особенностью которых является то, что они не могут быть использованы без участия самого субъекта.

Результаты решения задач (обычно, «субъективизированного»), обобщения в виде законов, теорий, совокупностей взглядов и представлений, выступающие как истинная, проверенная информация, отчужденные от субъекта их сформировавших, обра­зуют обобществленные знания. Представленные обычно в форме документов и сообщений, они, в свою очередь, могут рассматри­ваться как объективно существующие данные.

Функциональное соотношение этих понятий иллюстрирует­ся схемой, приведенной на рис. 1.2, где когнитивный процесс рассматривается как неотъемлемая составляющая любого сози­дательного, как творческого, так и производственного процесса, предполагающего возможность прогнозирования и управления.



Станут ли данные информацией, зависит от того, известен ли метод преобразования (отражения) данных в новые или уже известные понятия. То есть, чтобы извлечь информацию из Данных, необходимо иметь метод получения информации, адекватный форме представления данных. Причем необходимо учи­тывать тот факт, что информация не является статичным объек­том — она динамична и существует только в момент взаимодей­ствия данных и методов. Можно сказать, что все прочее время она пребывает в «потенциальном» состоянии и представлена как данные.

Кроме того, одни и те же данные могут представлять разную информацию в зависимости от степени адекватности взаимодей­ствующих с ними методов, к которым надо отнести и условия ее извлечения (например, наличного знания субъекта).

Таким образом, в отличие от данных, которые по своей при­роде являются объективными (так как это результат регистра­ции объективно существующих сигналов, вызванных измене­ниями в материальных телах или полях), методы являются субъ­ективными в том смысле, что они создаются или выбираются и далее целенаправленно применяются для решения практически значимых задач конкретного субъекта. В основе создаваемых (искусственных) методов лежат алгоритмы (упорядоченные по­следовательности команд), составленные и подготовленные субъектами (людьми), а в основе естественных методов лежат биологические свойства субъектов. Соответственно информация возникает и существует в момент взаимодействия объективных данных и субъективных методов.

Свойства информации

Как и всякий объект, информация обладает свойствами. На свойства информации влияют как свойства данных, так и свой­ства методов, взаимодействующих с данными в ходе информа­ционного процесса. По окончании процесса обработки свойства информации переносятся на свойства новых данных, то есть свойства методов могут переходить в свойства данных.

Спектр свойств информации существенно шире того, кото­рым обладают другие, например, физические объекты. Известно высказывание Б. Шоу: «Если у тебя и меня имеется по одному яблоку, и мы ими обменялись, то у каждого из нас осталось по одному яблоку; если у тебя и меня имеется по одной идее и мы ими обменялись, то у каждого из нас будет по две идеи». Ин­формация специфична и с точки зрения старения (информация не только устаревает со временем, но и при появлении новой, отрицающей или уточняющей информации).

С другой стороны, свойства информации необходимо рас­сматривать в их органическом единстве: не только в контексте ее использования в сфере информационной деятельности, но и на других этапах работы и в других областях деятельности. С точки зрения исследования и создания эффективных методов и средств обработки информации эти атрибутивные свойства де­лятся на две группы:

• свойства, определяющие объективные закономерности, связанные с информацией и преимущественно в пределах

отдельной предметной области науки, техники, производ­ства (условно эти свойства можно назвать «внутренними»);

• свойства, определяющие закономерности движения инфор­мации в межотраслевом масштабе («внешние» свойства).

Любой процесс (событие, действие) существует не сам по себе, а непременно во взаимосвязи с другими процессами, при­чем связи эти разнообразны:

• причина — следствие;

• прошлое — настоящее — будущее;

• укрупнение или дробление;

• часть — целое и т. п.

Говоря об информационной технологии как об автоматизи­рованном процессе преобразования объектов (например, пред­ставленных в машинной форме описаний реальных объектов), необходимо определить адекватный способ их идентификации. Это необходимо для их поиска — «узнавания» и выделения из множества других объектов окружающей среды.

Виды и коммуникационные свойства информации

Существуют различные деления и классификации информа­ции. Приведем наиболее известные.

Классификация по структуре и форме. Отметим, что разделе­ние информации на табличную (числовую), текстовую и графиче­скую отражает последовательность, в которой эти виды «осваи­вались» компьютерами (табл. 1.1). Первоначальные языки программирования (ЯП) были рассчитаны прежде всего на обработку числовой (Fortran, Algol), нежели символьной инфор­мации. Раньше появляются и табличные базы данных, также преимущественно рассчитанные на обработку числовых таблиц (файлов). Затем осваиваются текстовые файлы (текстовые редак­торы) и текстовые БД автоматизированные информацион­но-поисковые системы — библиографические и полнотексто­вые). Наконец, с существенным повышением быстродействия и емкости памяти компьютеров, на сцену выходят графические и Другие мультимедийные файлы (графические, аудио, видеоре­дакторы). Говорить о графических (мультимедиа) базах данных и ЛИС пока все же преждевременно.

Эта последовательность прямо противоположна той, в кото­рой данные виды информации осваивает человек. Действительно, сначала он знакомится с графическими образами (птицы, цветы и бабочки на шкафчиках для одежды в детском саду), за­тем — учится читать и писать, и только потом осваивает таблицу умножения.



Классификация по содержанию. В то время как классифика­ция по структуре и форме является более характерной и важной с точки зрения информационных систем и технологий, классифи­кация по содержанию более соответствует уровню информацион­ных ресурсов (табл. 1.2).





1.3 Структуризация взаимосвязи информатики с предметной областью применения

Подобная структуризация может быть осуществлена в сле­дующих взаимосвязанных аспектах:

• уровни процессов и объектов информатики, информатиза­ции;

• факторы или компоненты (страты, слои, подслои) инфор­мационных технологий;

• фазы или этапы развития автоматизированных информа­ционных технологий (АИТ) и систем (АИС);

• типология пользователей машин, программ, систем

Уровни информационных процессов

Прежде всего, могут быть рассмотрены уровни, различаю­щиеся степенью связи «информатики» с «предметной областью»:

• информационные технологии;

• информационные системы;

• информационные ресурсы.

В принципе, можно утверждать, что информационные тех­нологии являются менее зависимыми от структуры и специфики предметной области, чем информационные системы и/или ресурсы, однако эта связь всегда существует, если, например, определить автоматизированную информационную технологию как целенаправленное и согласованное исполь­зование:

• технических средств информатизации (аппаратурный фактор);

• программных средств и систем (программный фактор);

• информационный фактор — собственно информация, т. е. сигналы, сообщения, массивы данных, файлы и базы данных;

• интеллектуальных усилий и человеческого труда (человече­ский, гуманитарный фактор), для решения задачи (задач) предметной области — всегда присутствует человек – пользователь, решающий задачи какой-либо предметной облас­ти с использованием инструментария информатики.

Аналогично, информационные системы рассматри­ваются как комплексы информационных технологий, ориенти­рованных на процедуры сбора, обработки, хранения, поиска, пе­редачи и отображения информации предметной области, а информационные ресурсы — комплексы соответствующих информационных систем, рассматриваемые дополнительно так­же и на социально-экономических уровнях описания и приме­нения.

Этапы развития информатизации

Могут быть выделены следующие этапы развития информа­тизации, связанные с вышеперечисленными компонентами (фак­торами).

Технический период («железный век», аппаратная фаза), в те­чение которого сложились основные представления о структуре универсальных вычислительных машин (ЭВМ), определилась архитектура и типы устройств. За этот период отпали АВМ (аналоговые ВМ), машины для открывания и закрывания дверей, шахматные машины и пр. специализированные контроллеры. Этот период можно ограничить 1947—1970 гг., с момента появ­ления первой ЭВМ и до окончательного утверждения современ­ных представлений о составе, принципах функционирования и структурах ЭВМ. В последующем развитие в основном шло в на­правлениях повышения экономической, технической, энергети­ческой эффективности путем миниатюризации и повышения

быстродействия электронных и механических устройств ЭВМ. Нет оснований ожидать каких-либо революций с точки зрения появления неожиданных устройств или структур ЭВМ. Исследо­вания в направлении специализированных схем или процессо­ров постоянно идут: появляются «машины баз данных», «про­цессоры изображений», «коммуникационные процессоры» и пр., однако вряд ли они смогут в обозримом будущем вытеснить с массовых рынков ЭВМ классической структуры, а разве что бу­дут входить в их состав [14, 24, 25]. Эти машины включают цен­тральное устройство, состоящее из процессора и главной памя­ти, а также широкий спектр периферийных устройств, используемых для долговременного хранения, ввода-вывода и преобразования информации. Центральный процессор и память при всем многообразии конструкций подчиняются так называе­мым принципам фон-Неймана [24].

Программный период («бронзовый век», программная фаза) — выработалась современная классификация программных средств, их структур и взаимосвязей, сложились языки программирова­ния, разработаны компиляторы и принципы процедурной обра­ботки, операционные системы, языки управления заданиями. Ограничен 1954 — 1970 гг., а именно — появлением первого язы­ка программирования Fortran и формированием окончательных представлений о функциях операционных систем, систем программирования и прикладных программ (приложений), что наи­более ярко проявилось в появлении операционной системы UNIX и языка программирования С (Си) [9]. Можно сказать, выражаясь экстремистски, что за эти годы «все программы были написаны», осталось их только модернизировать и исправ­лять (здесь есть элемент преувеличения, однако более чем 2000-летняя история математики, физики, механики к 1970 г. на­шла свое полное отражение в библиотеках и фондах программ и алгоритмов).

Информационный период («серебряный век», информацион­ная фаза) — в центре внимания исследователей и разработчиков оказываются структуры данных, языки описания (ЯОД) и мани­пулирования (ЯМД) данными, непроцедурные подходы к построению систем обработки информации, базы данных, автома­тизированные ИПС — с 1970 г. по 1990 г. Придерживаясь выше-использованной терминологии, скажем, что за этот период «все Данные были введены в машины», и их остается только уточнять и исправлять [14].

Гуманитарный период («золотой век») — связан с резким воз­растанием круга пользователей АИТ, появлением ПЭВМ, разви­тием систем коммуникации и повышением роли интерфейсных, коммуникационных и навигационных возможностей соответст­вующих систем (с 1990 г.).

Конструктивный (процедурный) аспект

Перечисленные компоненты (факторы) — технические, программные средства, информация и человече­ский фактор — в значительной степени взаимозаменяемы при решении задач. Это означает, что в широких пределах неко­торый эффект может быть получен, а некоторая задача — реше­на как в рамках электронных схем, так и посредством программ или информационных ресурсов (а также естественно-интеллек­туальными усилиями человека).

Предположим, необходимо извлечь квадратный корень из некоторого числа, тогда:

• электронное решение — собрать нелинейный уси­литель, в котором диод или транзистор используют начальную часть вольт – амперной характеристики, которая близка к параболе;

• алгоритмический подход — написать программу, реализующую алгоритм Герона извлечения корня;

• информационный подход — построить таблицу ве­личин X, Y, в которой Y=

Аналогично могут быть рассмотрены такие примеры, как пе­ремножение двух переменных, построение случайной последова­тельности чисел и т. п.

Заметим, что чисто аппаратурное решение задач положено в основу так называемых аналоговых вычислительных машин (АВМ), в настоящее время практически забытых. В 1949—1950 гг. были созданы первые АВМ, называемые инте­граторами постоянного тока: ИПТ-1—ИПТ-5. Они предназнача­лись для решения линейных дифференциальных уравнений с постоянными и переменными коэффициентами и широко при­менялись для имитационного моделирования сложных динами­ческих систем (рис. 1.3).

Здесь же надо отметить, что техническое, программное и ин­формационное обеспечение как бы образуют различные слои обработки информации, взаимодействие между которыми должна, быть сбалансировано в том смысле, что не должно быть чрез­мерно «толстых» или «тонких» слоев.



Содержательный или информационный аспект

Здесь мы сталкиваемся с трактовкой и связью таких поня­тий, как адрес, имя, содержание1.

Электронно-аппаратурный уровень (этап) ассоциируется с понятием адреса (номера позиции) данных или устройств (эле­ментов) ЭВМ. Машинные команды оперируют в терминах адре­сов оперативной памяти, все внешние устройства ЭВМ имеют машинные номера (адреса). На начальном этапе развития сис­тем программирования существовало такое понятие, как про­граммирование в машинных адресах (или машинных кодах), при этом управление как процессами вычислений, так и пересылкой информации между оперативной и внешней памятью осуществ­ляется путем обращения к соответствующим абсолютным адре­сам памяти.

Программа при этом является просто совокупностью машин­ных слов и задается своими начальным и конечным адресами в памяти. Например, программист должен был описать процедуру выборки данных с магнитной ленты примерно следующими командами: «на лентопротяжном механизме № 4 перемотать ленту, пропустив 11 блоков, начиная с этого места записать 3 блока ин­формации с магнитной ленты в оперативную память, начиная с адреса 234 561» и т. п. Подобные манипуляции соответствуют программированию в машинных адресах.

Программный этап или уровень приводит к понятию имени данного, устройства, программы и пр. Языки программирования (системы программирования) используют символические обо­значения (имена, идентификаторы) для данных (чисел, строк, структур) и элементов программ (блоков, функций, процедур). Операционные системы (ОС) оперируют именами файлов, то­мов, устройств, реализуя управление данными, избавляют поль­зователя от работы с адресами, заменяя ее на работу с именами данных. Типичная команда ОС (например, DOS) не содержит каких-либо машинных адресов:

copy c:\games\comic.doc prn.

Информационный этап, или уровень, приводит к определению и использованию содержания (значения) данного. Поль­зователей информационных систем не волнует машинный адрес хранения информации или имя файла, их интересует содержа­ние. Связи адреса и содержания реализуются на уровне приклад­ных программ, именуемых СУБД (системы управления базами данных) и АИПС (автоматизированные информационно-поис­ковые системы).

В свою очередь, установление таких связей может быть осу­ществлено как программно (вычисление адреса по содержа­нию, или рандомизация, хэширование) так и информаци­онно, с помощью дополнительных файлов, указательных таб­лиц (индексов, инверсных списков и пр. — индексирование). Первый тип использовался в ранних СУБД и широкого распро­странения тогда не получил. Существенное удешевление нако­пителей информации привело к тому, что в последнее время преимущественно используется второй тип связей «содержа­ние-адрес». Попытки реализовать эти связи аппаратно (ассоциа­тивная память, Data Base Machine и пр. [14]), еще не получили широкого коммерческого распространения. В то же время дос­тигнуты определенные обнадеживающие результаты на пути комбинирования этих двух подходов — индексирования и рандомизации.

Существенно также, что в этот период появились языки про­граммирования информационных систем (в которых основное внимание уделяется описанию данных сложной структуры, а не описанию вычислений и алгоритмов).

Пользователи средств информатизации

Проследим вкратце развитие во времени человеческого фак­тора информатизации, рассмотрев динамику пользователей (ЭВМ, систем, информационных технологий), а именно:

• программист-алгоритмизатор, оператор ЭВМ (доминируют на первой, аппаратурной, фазе информатизации);

• системный программист, прикладной программист, адми­нистратор ОС (системы, машины), оператор ЭВМ (системный оператор, SysOp), вторая фаза;

• администратор базы данных, квалифицированный конечный пользователь (EndUser), информационный посредник

(третья фаза);

• появление в массовом масштабе ПЭВМ (четвертая фаза) прерывает эту дифференциацию и начинает процесс интеграции указанных функций на уровне конечного пользова­теля, (кроме того, появляются новые профессии — например, WEB-дизайнер и пр.).

В исторической перспективе развития информатики к сере­дине 80-х гг. сложились следующие представления о видах поль­зователей вычислительных и информационных систем:

• администратор базы данных (АБД) — лицо или группа, от­вечающая за сопровождение данных, назначение уровней доступа, включение/исключение пользователей, защиту/восстановление данных. Обычно АБД участвует в проек­тировании и определении структуры БД;

• системный администратор — лицо (группа), отвечающее за установку и сопровождение операционной системы ЭВМ и приложений общего назначения;

• оператор ЭВМ — отвечает за текущее функционирование вычислительной установки, осуществляет слежение за прохождением задач, готовностью устройств, наличием и использованием машинных ресурсов (оперативной и внеш­ней памяти, времени, расходных материалов и пр.);

• операторы подготовки данных (ОПД) — персонал, осуще­ствляющий ввод данных с рабочих листов или документов, на основе соответствующих инструкций, в среде специаль­ных программных интерфейсов (или аппаратных средств);

• интерактивные пользователи — лица, имеющие доступ на ввод, коррекцию, обновление, уничтожение и чтение дан­ных в рамках, как правило, ограниченной области БД;

• конечные пользователи — лица, использующие БД для по­лучения справок и решения задач.

• Отдельной строкой рассматривались разработчики, среди ко­торых принято выделять две группы:

• системные программисты — персонал, занимающийся раз­работкой операционных систем, приложений общего на­значения, с использованием машинно-ориентированных языков;

• прикладные программисты — персонал, разрабатывающий конкретные прикладные задачи, с использованием систем программирования высокого уровня или готовых других прикладных систем.

Здесь видна достаточно стройная система, в которой выделя­ются:

• разработчики программных средств (системных и при­кладных);

• системные пользователи ЭВМ (администраторы и операто­ры, ответственные за функционирование ОС и общесис­темных приложений);

• системные пользователи ИС и БД (администраторы и опе­раторы, ответственные за функционирование информаци­онной системы);

• конечные пользователи (интерактивные и нет).

С появлением персональных ЭВМ начинается интеграция всех данных ролей. Рядовой пользователь ПЭВМ совмещает в одном лице:

• администратора системы (когда он редактирует файлы config.sys или autoexec.bat или решает, какие файлы ОС или прикладной системы он будет копировать с дистрибутивного диска);

• оператора ЭВМ (запуская и останавливая программы, просматривая содержимое дисков или даже заправляя бумагу в принтер);

• администратора БД (когда он в рамках системы FoxPro создает файлы данных), оператора (когда он заполняет эти файлы);

• конечного пользователя (когда он редактирует или про­сматривает файлы данных).

Реже пользователь такой становится прикладным програм­мистом и почти никогда — системным.

1.4 Уровни информационных процессов

Рассмотрим подробнее аспект уровней информационных процессов, описанный выше.

Информационные технологии

Для определения содержания и места информационных тех­нологий рассмотрим следующие определения:

• «методология — объединенная единым подходом совокупность методов, применяемых для получения запланиро­ванного проектного результата;

• технология — это представленное в инструктивной форме выражение знаний и опыта, позволяющее рацио­нально организовать получение проектного результата путем выполнения некоторого процесса с использованием тех или иных средств, реализующих соответствующий метод;

• технологический процесс — последовательность действий (согласованных, в том числе с условиями выпол­нения, технологических операций, использующих соответствующие средства), направленных на создание заданного (проектного) объекта;

• технологическая операция представляет собой одно или несколько действий, направленных в рамках тех­нологии на изменение состояния объекта или его взаимо­связи с окружением.

Технологическая операция характеризуется наличием:

• одного или нескольких входных объектов;

• выходного объекта — результата обработки;

• управления (субъекта и средств) обработкой.

Практически любой конкретный технологический процесс можно рассматривать как часть более сложного процесса и сово­купность менее сложных (в пределе — элементарных) техноло­гических процессов.

Элементарным технологическим процессом можно назвать та­кой, дальнейшая декомпозиция которого приводит к потере признаков, характерных для метода, положенного в основу дан­ной технологии. В этом смысле технологическая операция мо­жет рассматриваться как элементарный технологический про­цесс.

В каждом из перечисленных понятий явно или неявно при­сутствует понятие метод, имеющее общефилософское значение, как путь исследования или преобразования действительности, основанный на знании закономерностей развития этой действительности. Метод предполагает средства — то, с помощью чего осуществляется действие, реализующее метод, и способы — то, каким образом осуществляется действие. Обратим также внима­ние на то, что методы и средства могут использоваться в разных процессах и, следовательно, технологиях.

В рамках системного анализа сложные системы изучаются по­средством разбиения на элементы: предполагается, что сложная система есть целое, состоящее из взаимосвязанных частей, кото­рые не могут быть определены априорно, а строятся или выбира­ются в процессе декомпозиции (физической или концептуаль­ной) исходной системы. Образующиеся в результате декомпози­ции элементы обычно являются центрами некоторой активности (деятельности), и потому называются элементами деятельности. При рассмотрении сложных систем наиболее часто выделяют функциональные элементы/подсистемы (однородные группы ре­шаемых задач или технологических процессов) и организационные (обособленные, автономные и централизованно управляемые как целеустремленные элементы сложной структуры).

Декомпозиция сложной системы на технологические под­процессы приводит к понятию элемента (объект-процесс) техно­логии [32] (рис. 1.4):

у = Р(т, и), g = g(y, m, u).

Элементарный процесс состоит из двух контуров:

• рабочего (энергетического, материального), включающего рабочий вход и и рабочий выход у, функция преобразования входа в выход соответствует назначению данного элемента;



• управляющего (информационного), включающего рабочий вход т и выход g.

Первое из вышеприведенных соотношений связывает выход процесса у с управляющим воздействием и рабочим входом, а второе — отражает оценку процесса в тех или иных шкалах g (все переменные в общем случае могут быть векторами разных размерностей).

Комплексные технологические процессы очевидно могут конструироваться по меньшей мере путем соединения элементов последовательно по управляющим (Р1Р3) или рабочим конту­рам 2—Р3—Р4, рис. 1.5).



Информационные технологии могут быть определены, как технологии, полностью или частично состоящие из элементар­ных процессов, в которых рабочий контур образуют информаци­онные потоки (массивы, данные, файлы) (табл. 1.3).



Комплексы информационных технологий представляют со­бой процессы обработки, поиска, представления данных, резуль­таты шагов которых (элементов технологии) определяются как запланированными типами обработки, выполняемой как на предшествующих/последующих шагах (рабочие контуры т—у и характер операции Р), так и фактически осуществившимися со­бытиями (информация g).

Очевидно, не все из реальных элементов технологий предпо­лагают обязательное наличие всех входов (выходов), указанных на рис. 1.4 (см., например, табл. 1.3).

Автоматизированные информационные технологии (АИТ) мо­гут представлять собой как развитие неавтоматизированных (предметных) [17] технологий (если прототипы известны и су­ществовали достаточно давно), так и новые способы и процес­сы обработки информации, ранее недоступные. АИТ являются композициями четырех взаимосвязанных и взаимозаменяемых факторов (компонент): интеллектуальных усилий и навыков пользователя; технических средств обработки данных; про­граммного обеспечения; информационных ресурсов.

Схема рис. 1.4 может быть детализирована в схему абстракт­ного технологического процесса, представленную на рис. 1.6.

Целевая обработка — это функционально-ориентиро­ванное преобразование получаемых или хранимых объектов об­работки, обеспечивающее получение проектного результата под управлением субъекта (в качестве которого, так или иначе, вы­ступает человек).

Информационные ресурсы — внешние по отноше­нию к функциональному процессу источники информации, ис­пользование которых (обычно при управлении процессом) по­зволяет обеспечить эффективность целевой обработки.

Интерфейсные средства реализуют тот или иной способ (режим) взаимодействия субъекта с компонентами функ­циональной обработки.



Таким образом, с точки зрения обобщенной схемы, пред­ставленной на рис. 1.6, ИТ можно подразделить на три основ­ных класса:

• технологии собственно обработки информации (ввода, об­работки, хранения, поиска и передачи данных);

• технологии человеко-машинного взаимодействия, реали­зуемые в интерфейсах;

• инструментальные и другие вспомогательные технологии, позволяющие эффективно создавать и развивать ИТ пред­шествующих классов.

Отметим, что такое разделение, отражающее специализированность используемых методов и средств, соответствует и «специа­лизации» пользователей соответствующих технологий, где давно сложилось разделение на «разработчиков», «конечных пользователей» и «администраторов». С точки зрения этой «специализа­ции» представляется целесообразным подразделять технологии на базовые, обеспечивающие и инструментальные.

Базовыми информационными технологиями (т. е. используе­мыми практически в любом процессе) являются те, которые в значительной степени определяются требованиями «архитектур­ного» уровня — принципами фон Неймана. Обработка разнородной по форме информации, представляемой разнотипными данными, предопределяет соответствующий ряд средств и техно­логий, ориентированных на форму представления информации и виды операций, как, например (табл. 1.4):

• системы числовой обработки;

• системы и технологии обработки текстов (текстовые про­цессоры, системы распознавания текстов);

• средства обработки мультимедийной информации (напри­мер, растровой или векторной графики, звука, видео).

Обычно эти технологии реализуются в виде прикладных функционально-ориентированных продуктов, которые ассоции­руются с понятием «технологии конечного пользователя».

«Обеспечивающие» информационные технологии — средства, непосредственно позволяющие эффективно достигать целевого, функционально значимого результата, включает:

• технологии и системы управления данными и, в том чис­ле — информационные системы;

• средства и технологии распределенной обработки (сетевые технологии);



• средства удаленного доступа (телекоммуникационные тех­нологии);

• средства и технологии человеко-машинного взаимодейст­вия и интерфейсы конечного пользователя;

• средства и технологии защиты информации.

Отметим, что перечисленные технологии являются, безус­ловно, важнейшими, но они относятся к «обеспечивающим», поскольку необходимость или необязательность их использова­ния обусловлены характером задач пользователя или средой функционирования.

Эти технологии, имеющие инженерный, «системный» харак­тер, ориентированы на администраторов.

«Инструментальные» технологии, обеспечивающие жизнен­ный цикл самих ИТ, составляют третью группу, как, например:

• технологии проектирования и инструментальные средства разработки программного обеспечения;

• технологии проектирования баз данных;

• технологии реинжиниринга информационных систем.

Такая схема разделения ИТ на «базовые», «обеспечивающие» и «инструментальные» в целом не противоречит и другой клас­сификации ИТ — с точки зрения объектов и методов. Здесь можно выделить следующие «страты»:

• процессов обработки, передачи и управления данными (ввод, хранение, поиск, манипулирование), происходящих в основном без учета семантики и прагматики;

• управления информацией — представление, извлечение, поиск, преобразование данных (ее представляющих) в контексте семантики и прагматики (в том числе для субъ­екта обработки — это получение, передача и использова­ние знаний);

• управления взаимодействием с человеком (представление информации предметной области и результатов обработки, человеко-машинный диалог). Для случая инструменталь­ных технологий (создания и использования целесообраз­ных средств решения прикладных задач) — это методы и средства связывания технологий обработки данных и тех­нологий обработки информации.

Информационные системы

Обобщенное определение информационной системы может быть построено, например, путем рассмотрения системы инфор­мационного обмена с декомпозицией ее на функциональные (ос­новная и информационная деятельность) и организационные (потребители-поставщики информации и информационные системы) элементы [33]. Информационный обмен представляет собой сложный процесс, допускающий рассмотрение в разных аспек­тах, на различных уровнях иерархии описания, в свете постанов­ки разнообразных исследовательских задач.

Взаимодействие потребителей-поставщиков информации. Эле­менты систем информационного обмена могут быть выбраны ис­ходя из следующих рассуждений. Решение всякой проблемы в об­щем случае включает следующие этапы (рис. 1.7).

1. Поиск информации (документов, сообщений). Внешняя сре­да—с точки зрения потребителя информации — является неко­торым генератором потока сообщений, представленных на языке коммуникации, не тождественном «внутреннему языку» потреби­теля информации, связанному с конкретной решаемой проблемой. На этом этапе используются услуги различных информаци­онных систем и неформальные каналы, доступные конкретному потребителю информации.



2. Интерпретация сообщений. В связи с конкретным характе­ром решаемой задачи и профилем потребителя, имеет место уже упомянутое различие «языка коммуникаций» и «внутреннего языка». Данный этап заключается в адаптации сообщений — из­влечении из сообщений информации, необходимой для решения поставленной задачи. Второй этап заканчивается созданием ин­формационного обеспечения (ИО) решаемой задачи. Информаци­онным обеспечением является результат первого этапа: построе­ние совместными усилиями потребителя и информационной системы некоторой совокупности сообщений, релевантных (по­тенциально полезных) для задач исследователя.

3. Решение задачи — используя ИО, а также собственные зна­ния и опыт, и прилагая определенные усилия, потребитель (раз­работчик) создает новую информацию, составляющую решение. Эта информация зафиксирована на языке задачи и без дополнительных затрат труда не представляет ценности за пределами конкретной задачи

4. Создание сообщений — поставщик информации осуществ­ляет интерпретацию полученного результата на «языке коммуникаций», т. е. подготавливает сообщение в стандартной форме, одной из тех, которые приняты на данном этапе развития систе­мы научных, деловых (и др. видов) коммуникаций вообще и ин­формационных систем, в частности. Это может быть письмо, проект договора, статья, выступление на конференции, цирку­лярное сообщение по электронной почте и т. д.

5. Распространение сообщений. Создатели сообщений вступа­ют в активное взаимодействие с системой коммуникации, затра­чивая определенные усилия по вводу новой информации в один (или несколько) из доступных каналов коммуникации (пересылка документа, депонирование рукописи, публикация, аудиторное выступление или сообщение и т. д.). Эффективность данного этапа определяется как степенью усилий, предпринимаемых по­ставщиком информации, так и теми возможностями, которые ему предоставляет система коммуникации.

Очевидно, что в общем случае данные этапы реализуются сложным последовательно-параллельным образом (рис. 1.7 ото­бражает обобщенную логику рассматриваемого процесса). Кро­ме того, в конкретных ситуациях процесс принятия и исполне­ния решения не обязательно включает все указанные этапы или, по крайней мере, не все они предполагают сравнимые затраты труда (времени).

Первый и пятый этапы являются этапами собственно ин­формационной деятельности (ИД), поскольку их эффективность во многом определяется свойствами совокупности коммуника­ций и информационных систем.

Третий этап — собственно основная деятельность (ОД).

Этапы второй и четвертый носят пограничный, диффузный характер и могут быть отнесены как к ИД, так и к ОД.

Приведенная линейная микроструктура (последовательность разных типов деятельности) представляет собой некоторый эле­мент деятельности (центр деятельности); в виде взаимосвязанной совокупности этих элементов может быть представлена любая, весьма сложная и разветвленная система (деятельность), функ­ционирование которой опирается на информационный обмен. Примером может являться система наука — техника — про­изводство.

Пересечение совокупности типов деятельности является орга­низационным элементом системы информационного обмена (ОЭ). Примерами ОЭ, в зависимости от уровня декомпозиции исходной системы, являются отдельные исследователи, малые группы коллективы, НИИ, отрасли, система национальной научной деятельности, другие формально и организационно структуриро­ванные элементы и объединения. Характерными признаками ор­ганизационного элемента являются компактность (территориаль­ная административная, экономическая, физическая и т. д.) и ге­терогенность (включение различных типов деятельности).

В противовес организационным могут быть выделены функциональные элементы, соответствующие определенному типу (этапу) деятельности (например, «сбор информации» или «передача информации»). В рассмотренном (рис. 1.7) примере выделяются, по меньшей мере, два функциональных элемен­та – ИД (по входу и выходу) и ОД. В системах, базирующихся на обмене информацией, целесообразно выделять два типа ор­ганизационных элементов: включающие и не включающие ОД. Элементы первого типа являются потребителями-поставщиками (конечными) информации и могут взаимодействовать как не­посредственно (реализуя информационную деятельность в собственных организационных рамках), так и через посредство элементов второго типа, которые представляют собой промежу­точных потребителей-поставщиков информации, или информа­ционные системы.

Наиболее общее представление о взаимодействии потребите­лей-поставщиков информации проиллюстрировано рис. 1.8. Уров­ни (каналы) взаимодействия могут быть разделены на три типа:

• непосредственное рабочее взаимодействие (связь 3—3) представляет собой постоянный обмен информацией в группе или коллективе, в процессе совместной деятель­ности;



• непосредственное документальное взаимодействие (связь 4—2) заключается в оформлении результата и ограничен­ном контролируемом распространении (например — пере­дача отчета или документации заказчику);

• опосредованное документальное взаимодействие (связь 5—1) состоит в опубликовании результата и его последую­щем неограниченном перемещении по каналам ИС.

Управление информационным обменом на макроуровне мо­жет быть разделено на три типа задач, соответствующих данным каналам:

• организация работ и взаимодействия соисполнителей при выполнении работ (связи 3—3);

• маркетинг — поиск заказчиков на результат работ, получе­ние заказов, связь с заказчиками, оформление и передача результатов, поиск прочих возможных потребителей ре­зультатов (связи 4—2);

• управление документальными потоками — распростране­ние информации в документальной форме по каналам обобщенной ИС, решение задач повышения полноты, точ­ности, оперативности информационного обмена и обслу­живания (связи 5—1).

Обобщенными информационными системами в рассматри­ваемом случае могут являться (в зависимости от уровня рассмот­рения):

• специалисты-аналитики или информаторы;

• информационно-аналитические подразделения организаций;

• информационные службы или институты информации;

• мировые информационные системы и сети информацион­ного обмена.

Автоматизированная информационная система (ЛИС) таким образом может быть определена как комплекс автоматизирован­ных информационных технологий, входящий в состав обобщен­ной ИС и предназначенный для информационного обслуживания — организованного непрерывного технологического процес­са подготовки и выдачи научной, управленческой и др. инфор­мации потребителям, используемой для принятия решений, в соответствии с их нуждами для поддержания эффективной деятельности.

Компоненты и структуры АИС. Рисунок 1.9 отображает струк­туру типичного совокупного технологического процесса АИС, или представление АИС как совокупности функциональных под



систем — сбор, ввод, обработка, хранение, поиск, распространение информации.

Очевидно (как и в ранее рассмотренных структурах), многие элементы рис. 1.9 являются альтернативными:

модель объекта может отсутствовать либо отождествляться с базой данных (БД), которая часто интерпретируется как информационная модель предметной области, структурная (для случая табличных, фактографических БД) или содер­жательная (для случая документальных БД). В экспертных системах (ЭС) в качестве модели объекта (предметной об­ласти) фигурирует база знаний (БЗ), представляющая собой процедурное развитие понятия БД (БД, по своей сущности, непроцедурный объект);

модель объекта и БД могут отсутствовать (а соответственно и процессы хранения и поиска данных), если система осуще­ствляет динамическое преобразование информации и фор­мирование выходных документов, без сохранения исходной,

промежуточной, результирующей информации. Если преоб­разование данных также отсутствует, то подобный объект информационной системой не является (он не выполняет информационной деятельности), а должен быть отнесен к другим классам систем (например, канал передачи инфор­мации и т. п.);

процессы ввода и сбора данных являются необязательными поскольку вся необходимая и достаточная для функциони­рования АИС информация может уже находиться в БД у составе модели, и т. д.

Основные типы АИС

К наиболее распространенным и перспективным типам от­носятся (табл. 1.5):

• фактографические АИС;

• документальные;

• интеллектуальные (экспертные);

• гипертекстовые.

Это определяется следующими факторами [14]:

• системы появлялись и развивались именно в данной исто­рической последовательности;

• более ранние типы систем (фактографические, докумен­тальные) являются, как правило, платформой и средой для реализации более поздних (экспертные, гипертекстовые);

• перечисленные типы характеризуют следующие отличи­тельные черты:

— распространенность (в статистике мировых информаци­онных ресурсов документальные и фактографические БД занимают 1- и 2-е места);

— перспективность (интеллектуальные системы успешно осваивают новые области применения);

— гипертекстовые системы являются основой мировой ин­формационной сети WWW (Word Wide Web) — наиболее популярной составляющей Internet.

При этом хотелось бы отметить, что в традиционном понима­нии выражение «информационная система» (особенно «автома­тизированная информационная система» или «автоматизирован­ная информационно-поисковая система — АИ ПС») обычно ассоциируется с документальными системами (базами данных);



термин же «база данных», как правило, ассоциируется с факто­графическими, управленческими системами, задачами типа АСУ. Хотя, конечно же, и те и другие типы систем являются информа­ционными и обычно строятся на основе концепции баз данных, т. е. физически включают базы данных в свой состав.

В этой традиционной интерпретации находит свое отраже­ние то обстоятельство, что в фактографических системах модель предметной области заключена в структуре БД, и потому основ­ное внимание сосредоточивается на проблеме проектирования БД, в документальных же системах моделью является наполнение, содержание БД, в том числе — словарей, тезаурусов и т. д., по­этому основное внимание уделяется языковым, семантическим проблемам. (Эти и другие различия указанных типов систем описываются в табл. 1.5.)

Информационные ресурсы

Кругооборот информационного ресурса, как и вся­кого иного продукта человеческой деятельности, подчиняется естественному циклу: создание — распространение — потребле­ние. Несмотря на то, что информация физически не разрушает­ся при потреблении и не исчезает (в отличие от материальных товаров и ресурсов), при рассмотрении процессов в длительной перспективе становится очевидным, что информационный ре­сурс не избегает участи всего сущего и, переходя в новые формы знания, практически бесследно в них растворяется (кому сейчас интересны тексты библиотек программ на Алголе, бывшие бест­селлерами всего 40 лет назад !?).

Традиционный цикл информационного обмена, существовав­ший в течение столетий, представлен на рис 1.10, а и заключается в последовательности процессов концентрации—рассеяния сово­купных (составных) информационных потоков (в данном случае образуемых печатными изданиями первичных документов). Ос­новной поток здесь идет по цепочке автор издательство — биб­лиотека — читатель, однако существуют и обходные пути: ав­тор — читатель; издательство читатель (подписка), которые также подчиняются принципу концентрации—рассеяния.

Переход в начале 70-х гг. информационных служб на дублирование в машиночитаемой форме сначала вторичных (рефера­тивные журналы, каталоги, справочные издания), а затем и первичных (полнотекстовых) документов, не нарушая в принципе общей структуры (последовательно-параллельное сосуществова­ние процессов концентрации—рассеяния), вносит определенное Разнообразие (рис 1.10, б).



Поставщиками содержания теперь являются любые из участ­ников процесса рис 1.10, а: автор (обычно корпоративный автор — организация или фирма, выполнившая работу), издательство или библиотека. Издание баз данных и онлайновое обслуживание также никому не возбраняется. Например, одна из крупнейших информационных систем по естественным наукам — INSPEC — развилась из библиотечной службы вуза (IEE — Institution of Electrical Engineers, Великобритания). Информаци­онные сети, представляющие собой коммуникационную среду для конечного пользователя, часто входят в состав издательств или распространителей БД, образуя интегральные распределен­ные информационные службы. Таким образом, электронная ин­фраструктура образует относительно самостоятельный слой (рис. 1.10, г), не являясь зеркальным подобием традиционных коммуникаций.

Появление в конце 80-х — начале 90-х гг. нового фактора — Internet (рис. 1.10, в) с его информационными ресурсами/серви­сами (FTP, Gopher, Usenet, WWW) — дополняет общую картину.

Удешевление и повсеместное распространение коммуника­ционного оборудования, услуг связи (с повышением их произво­дительности), а также высокая степень стандартизации форма­тов, протоколов передачи данных и программных средств — все это привело к интеграции информационных сетей разной физи­ческой организации и пропускной способности в однородную среду, в которой взаимодействуют все агенты, обозначенные на рис 1.10, а, б и «прозрачность» которой во всех направлениях со временем быстро возрастает.

Таким образом, в настоящее время наблюдается 3-слойная инфраструктура информационных ресурсов (рис 1.10, г), в ко­торой:

• каждый последующий уровень инкапсулирует (поглощает) предшествующий в качестве потребителя-источника информации и добавляет новых участников коммуникации;

• характер коммуникации варьируется от структурированной, но замедленной (уровень 1), до «бурного потока» (уровень 3);

• со временем происходит постепенный переход основной активности от нижних слоев к верхним.

В табл. 1.6 приведены основные классы информационных ресурсов.

В последующих главах настоящего пособия будут рассмот­рены:

• технологии конечного пользователя (обработка докумен­тов, мультимедиа информации, кросс-технологии), доступ к информационным ресурсам;



• технологии разработчиков и администраторов информаци­онных ресурсов и систем (организация доступа к локаль­ным и распределенным информационным ресурсам, информационный поиск, защита информации).

Контрольные вопросы

1. Охарактеризуйте соотношение понятий «информация», «данные», «знания».

2. Дайте определение понятия «информация».

3. Охарактеризуйте прагматические свойства информации.

4. Перечислите атрибутивные свойства информации.

5. Назовите и охарактеризуйте формы концентрации информации.

6. Что представляют собой факторы информатизации?

7. Какие периоды развития информатизации могут быть выделены?

8. Что такое уровни информационных процессов?

9. Дайте определение технологии и информационной технологии.

10. Что такое элемент технологии? Приведите примеры.

11. Перечислите основные классы информационных технологий.

12. Что такое обобщенная система информационного обмена?

13. Назовите уровни взаимодействия потребителей-поставщиков/Информации.

14. Какова структура технологического процесса АИС?

15. Назовите основные классы АИС.

16. Перечислите основные классы баз данных.

17. Что такое информационные ресурсы? Приведите? примеры.

18. Дайте классификацию информационных ресурсов.



  1   2   3   4   5   6   7   8   9   ...   21


Голицына О.Л., Максимов Н.В., Партыка Т.Л., Попов И.И
Учебный материал
© nashaucheba.ru
При копировании укажите ссылку.
обратиться к администрации