Анализ информационных технологий

Размещено на http://www.allbest.ru/

Содержание

1. Понятие технологии и ее аспектов

2. Экономическая информация и её структурные единицы

3. Трехуровневый подход в изучении информационных технологий

4. Формула Хартли для определения количества информации

5. Причина возникновения понятия «информационная технология»

6. Назначение процесса и процедур накопления данных

7. Назначение и суть процесса и процедур представления знаний

8. Понятие информации. Её особенности

9. Семантический подход к измерению количества информации

10. Кибернетическое определение процесса управления

11. Функции процесса и процедур обмена данными

12. Содержание синтаксического, семантического и прагматического аспектов информации



1. Понятие технологии и ее аспектов

Под технологией в широком смысле понимают науку о производстве материальных благ, включающую 3 аспекта:

-информационный

-инструментальный;

-социальный.

Информационный аспект включает в себя описание принципов и методов производства.

Инструментальный - орудия труда, с помощью которых реализуется производство.

Социальный - это кадры и их организация.

В более узком промышленном смысле технология рассматривается как последовательность действий над предметом труда в целях получения конечного продукта.

ИТ- это совокупность методов производственных процессов и программно-технически средств, объединенных в технологическую цепочку, обеспечивающую сбор, хранение, обработку, распределение (транспортировку) и отображение с целью снижения трудоемкости процесса использования информационных ресурсов, а также повышения их надежности и оперативности.

Информационными ресурсами являются формализованные идеи и знания, различные данные, методы и средства их накопления, хранения и обмена между источниками и потребителями информации.

При этом под информацией понимаются сведения об объективно существующих объектах и процессах, а также их связях и взаимодействиях, доступные для практического использования деятельности людей.

Принципиальное отличие ИТ от производственной в том, что она соединяет работу рутинного типа (счетоводство, снятие копий, оперативный учёт и т.д.) с творческой работой, не поддающейся пока формализации. Это не позволяет сделать ИТ непрерывными. Производственная технология же непрерывна и отражает строгую последовательность всех операций для выпуска продукции.

Из-за наличия творческой работы ИТ предъявляет высокие требования к квалификации работника, содержанию его труда, умственной и физической нагрузке. Отсюда вытекает важность социального подхода при внедрении человеко-машинной системы.

2. Экономическая информация и её структурные единицы

Одной из важнейших разновидностей информации является экономическая. Ее отличительная черта- связь с процессами управления, большими группами людей, организацией и другими экономическими структурами.

Экономическая информация - совокупность сведений, отражающих социально-экономические процессы и служащих для управления этими процессами и коллективами людей производственной и непроизводственной сферах.

В системах организационного управления выделяют экономическую информацию, связанную с управлением людьми, и техническую, связанную с управлением техники. Экономическая информация отражает процессы производства, распределения, обмена и потребления материальных благ и услуг. В связи с тем, что экономическая информация большей частью связана с общественным производством, то её часто называют производственной информацией.

Экономическая информация характеризуется большими объемами, многократным использованием, обновлением, преобразованием, большим числом логических операций, относительно несложными математическими расчетами для получения многих видов результирующей информации.

Структурной единицей экономической информации является показатель. Показатель представляет собой контролируемый параметр экономического объекта и состоит из совокупности реквизитов. Реквизит имеет законченное смысловое содержание и потребительскую значимость.

Реквизит - это логически неделимый элемент показателя, отражающий определённые свойства объекта или процесса. Реквизит нельзя разделить на мелкие единицы без нарушения его смысла.

Каждый показатель состоит из одного реквизита основания и одного или нескольких реквизитов-признаков.

Реквизит-основание характеризует смысловое значение показателя и определяет его наименование.

Реквизит-признак характеризует количественные значения показателя.

3. Трехуровневый подход в изучении информационных технологий

ИТ - совокупность методов и способов получения обработки представления информации, направленной на изменение ее состояния, свойств, формы, содержания и осуществляемых в интересах пользователей.

В настоящее время информатика приобрела многоаспектный характер. В ней соединены глобальность и конкретность применения, методы формализации и физической реализации. При моделировании информационного процесса и его фаз выделяют 3 уровня:

1) Концептуальный, определяющий содержание и структуру предметной области.

2) Логический, на котором производится формализация модели.

3) Физический, обеспечивающий способ реализации информационной модели в техническом устройстве.

Трёхуровневый подход применяется и при изучении информатики. В этом случае можно выделить следующие уровни информатики:

1) Физический. На физическом уровне информатика занимается аппаратными и программными средствами вычислительной техники и связи, которые представляют её фундамент и позволяют физически реализовать её логический и прикладной уровни.

2) Логический уровень - это информационная технология.

3) Прикладной уровень информатики посвящён вопросу использования ИТ при создании и эксплуатации систем, в которых преобладающими процессами являются информационные.

Выделяют 3 уровня рассмотрения ИТ:

1. Теоретический. Основная задача: создание комплекта взаимосвязанных моделей информационных процессов, совместимых параметрически и критериально.

2. Исследовательский. Основная задача: разработка методов, позволяющих автоматизировано конструировать оптимальные конкретные информационные технологии.

3. Прикадной (2 подуровня):

3.1 Инструментальный. Определяет пути и средства в реализации ИТ, которые можно разделить на методические, информационные, математические, технические и программные.

3.2 Предметный. Связан со спецификой конкретной предметной области и находит отражение в специализированных ИТ (например, организационное управление, автоматизированное проектирование и т.д.)

Схема и фазы процесса принятия решения.

Процесс принятия решений человеком очень сложный, иногда в этот процесс включаются такие механизмы, которые невозможно предусмотреть, тем более, формализовать. При принятии решения человек может учитывать и такие аспекты, как мораль, традиции, человеческие взаимоотношения.

Вот почему при управлении социально-экономическими системами процесс принятия решения не может быть осуществлено без него.



Рис. Фазы процесса принятия решений.

Человек на основе анализа информации (АИ) , осведомляющей информации Iос от ОУ и инфой Iвх от концептуальной модели ОУ производит постановку задач (ПЗ), решение которых должно позволить наилучшим образом управлять объектом, например, производством в данной ситуации. Однако решений (альтернатив) всегда несколько (если решение всегда одно, что проблемы выбора не существует, а значит, и теряет смысл сам процесс принятия решения).

Следовательно, далее идёт фаза генерации альтернатив (ГА), то есть выдвижение возможных вариантов решений задач. Управление ведется всегда с определенной целью , поэтому решение определенной задачи должно согласоваться с общей и частной целью в данной ситуации. Выбрать альтернативу невозможно, если нет критерия выбора, отражающего цель управления. Таким образом, следующая фаза - это выбор критерия (ВК) поставленной задачи.

На этапе анализа альтернатив (АА) производится их исследование по выбранному критерию, а далее - окончательный выбор одной из них - выбор альтернатив (ВА), наилучшим образом удовлетворяющих критерию выбора. Выбранная альтернатива дополнительно анализируется и выдаётся окончательное решение (ВР), принимающее в организационных системах вид потока управляющей инфы Iу . если рассматривать фазы принятия решений относительно возможностей их автоматизации на базе ИТ в настоящее время, то фазы АИ, ГА, АА удается автоматизировать в достаточной мере (обозначенный овалом на рисунке) . для этого необходимо, чтобы в ЭВМ находились модели поставленной задачи, с помощью которых возможно было бы просчитать результаты принятия решений по различным альтернативам, исходным данным и критериях. Желательно , чтобы ЛПР умел использовать средства ИТ.

Большое значение для принятия быстрого и верного решения имеет автоматизация фазы обработки и анализа инфы, поступающей с потоками Iос и Iу . для принятия решений всегда может потребоваться дополнительная инфа, не содержащаяся в этих потоках. В этом случае имеет значение информационное обеспечение ЛПР, которое в целях оперативности должно быть организовано с помощью средств ИТ (базы и банки данных).

Классификация информационных систем

Информационные системы принято классифицировать по 4 признакам:

1) По типу хранимых данных;

2) По характеру обработки данных;

3) По степени интеграции данных и автоматизации управления;

4) По степени распределённости.

1) По типу хранения данных АИС делятся на:

§ документальные информационно-поисковые системы (ДИПС);

§ фактографические информационно-поисковые системы (ФИПС).

ДИПС предназначены для хранения и обработки документов, написаний рефератов, а также текстов документов. Такие данные представляются в неструктурированном виде (библиотечные АИС).

ФИПС хранят и обрабатывают фактографическую информацию (структурированные данные в виде чисел и текста). Над такими данными можно выделить различные операции.

2) По характеру обработки данных АИС делятся на 2 группы:

§ информационно-справочные системы, называемые часто «запросно-ответными» или справочными, которые выполняют поиск и вывод информации без её обработки;

§ АИС обработки данных. Они сочетают в себе информационно-справочную систему с системой обработки данных. Обработки найденных данных выполняется комплексом предусмотренных в системе прикладных программ. Большинство АИС построены по этому принципу.

3) По степени интеграции данных и автоматизации управления ИС делятся:

§ АИС автономных файлов, где принцип интеграции практически не используется, а уровень автоматизации управления файлами сравнительно низкий. Такие системы эффективны в случае узкого специализированного использования небольшим кругом лиц.

§ По сравнению с АИМ автономных файлов, в банках данных хранимая информация сосредоточена в едином информационном массиве - базе данных, а процесс манипулирования данными автоматизирован.

4) По степени распределённости АИС делятся на:

§ локальные, когда система размещается на одном компьютере;

§ распределённые, функционирующие в среде вычислительной сети, и компоненты которой распределены по узлам сети (по серверам и рабочим станциям).

4. Формула Хартли для определения количества информации

Энтропия системы может рассматриваться как мера недостающей информации.

Согласно теореме Шеннона, энтропия системы равна:

.

Здесь коэффициенты K0 и основание логарифма «а» определяют систему единиц измерения количества информации.

Логарифмическая мера информации была предложена Хартли для представления технических параметров систем связи как наиболее удобная и более близкая к восприятию человеком, привыкшему к линейным уравнениям с принятыми эталонами. Знак «-» поставлен для того, чтобы значение энтропии было положительным, т.к. Pi1 и логарифм в этом случае отрицательный. Если все состояния системы равновероятны, т.е. Pi = то ее энтропия будет будет определяться выражением :

,

Энтропия обладает рядом свойств:

1)Энтропия H(x)=0 только тогда, когда все вероятности Pi, кроме одной, равны нулю, а эта вероятность Pi=1. Таким образом, H(X)=0 только в случае полной определённости состояния системы.

2) при заданном числе состояний системы N величина H(x) максимальна и равна , когда все Pi равны.

Единицы измерения количества информации определяют с помощью выражения для энтропии системы с равновероятными состояниями.

Предложенная Хартли формула имела следующий вид:

I = ,

Эта формула показывает, что количество информации, необходимое для снятия неопределённости по системе с равновероятными состояниями, зависит лишь от количества этих состояний. Количество кодовых комбинаций будет N = mn. Если это выражение подставить в формулу Хартли, то получим: I = n log2m . Если код двоичный, то m = 2, и I = n . В этом случае количество информации в сообщении составит n двоичных единиц, называемых битами (binary digit -> bit). При использовании в качестве основного логарифма числа 10, то единица информации будет десятичной, и называться дитом. Иногда удобно использовать число e как основание. В этом случае единицы информации называются натуральными или натами.

Введенная количественная статистическая мера информации широко используется в теории информации для оценки собственной ,взаимной, условной и других видов информации.

5. Причина возникновения понятия «информационная технология»

Понятие ИТ возникло в последнее десятилетие 20 века в процессе становления информатики. Особенностью ИТ является то, что в ней и продуктом, и предметом труда является информация, а орудием труда - средства вычислительной техники и связи. ИТ, как наука о производстве информации, возникла именно потому, что информация стала рассматриваться как вполне реальный производственный ресурс наряду с другими материальными ресурсами.

Под ИТ понимают сочетание процедур, реализующих функции сбора, получения, накопления, хранения, обработки, анализа и передачи информации в организационных структуры с использованием средств вычислительной техники.

Интеграция достижений человечества в области средств связи, способствовало формированию АИТ, основу которого составляют технические достижения: Создание средств накопления больших объемов информации на машинных носителях; Создание различных средств связи: радио, ТВ; Создание компьютера.

Выделяют три уровня рассмотрения ИТ:

Теоретический. Основная задача - создание комплекса взаимосвязанных моделей информационных процессов, совместимых параметрически и критериально.

Исследовательский. Основная задача - разработка методов, позволяющих автоматизировано конструировать оптимальные конкретные ИТ.

Прикладной. Делится на

- инструментальный ( определяет пути и средства реализации ИТ, которые можно разделить на методические, информационные, математические, алгоритмические, технические и программные);

- Предметный подуровень связан со специальной конкретной предметной областью и находит отражение в специализированных ИТ, н-р: организационное управление, управление технологическими процессами, автоматизированное проектирование, обучение и др.

Статистическое определение меры информации.

Этот подход изучается в разделе кибернетики, называемой “теорией информации”. Основоположником этого подхода считается Шеннон, опубликовавший в 1948 году математическую теорию связи. Шенноном было введено понятие “количества информации” как меры неопределённости состояния системы, снижаемой при получении информации. При получении информации уменьшается неопределённость, то есть энтропия системы. При энтропии равной 0 о системе имеется полная информация, и наблюдателю она представляется полностью упорядоченной. Таким образом, получение инфы связано с изменением степени неопределенности (неосведомленности) получателя о состоянии системы.

До получения информации ее получатель мог иметь некоторые предварительные (априорные) сведения о системе Х. оставшаяся неосведомленность и является для него мерой неопределенности состояния, т.е. мерой энтропией системы. Обозначим априорную энтропию системы Х через H(X) . Тогда после получения некоторого сообщения наблюдатель приобретает дополнительную инфу I(X) , которая уменьшит его начальную неосведомленность так, что апостериорная (после получения инфы) неопределенность системы станет H'(X) . Тогда количество информации может быть определено как I(X) = H(X) - H'(X), т.е. количество информации измеряется уменьшением неопределенности состояния системы.

Энтропия обладает рядом свойств:

1)Энтропия H(x)=0 только тогда, когда все вероятности Pi, кроме одной, равны нулю, а эта вероятность Pi=1. Таким образом, H(X)=0 только в случае полной определённости состояния системы.

2) при заданном числе состояний системы N величина H(x) максимальна и равна , когда все Pi равны.

Согласно теореме Шеннона, энтропия системы равна:

.

Здесь коэффициент K0 и основание логарифма a определяют систему единиц измерения количества информации.

Логарифмическая мера информации была предложена Хартли для представления технических параметров систем связи как наиболее удобная и более близкая к восприятию человеком, привыкшему к линейным уравнениям. Знак “-“ поставлен для того, чтобы значение энтропии было положительным. Если все состояния равновесны, то есть Pi = 1/N , то её энтропия

.

В общем случае при N равновероятных состояний количество информации будет:

I = K0 log2 N - формула Хартли. Эта формула показывает, что количество информации, необходимое для снятия неопределённости по системе с равновероятными состояниями, зависит лишь от количества этих состояний. Количество кодовых комбинаций N = mn.

6. Назначение процесса и процедур накопления данных

Процесс накопления позволяет так преобразовать информацию в форме данных, что удаётся её длительное время хранить, постоянно обновлять и при необходимости оперативно извлекать в заданном объёме и по заданным признакам. Процедуры процесса накопления, таким образом, состоят в организации хранения и актуализации данных. Хранение предполагает создание такой структуры расположения данных в памяти ЭВМ, которое позволило бы быстро и не избыточно накапливать данные по заданным признакам и быстро осуществлять их поиск. В настоящее время ЭВМ имеет 2 основных запоминающих узлов: оперативные; внешние (на магнитных/оптических дисках).

В процессе накопления данных важной процедурой является их актуализация. Под актуализацией понимается поддержание хранимых данных на уровне, соответствующем информационным потребностям решаемых задач в системе, где организована ИТ. Актуализация данных осуществляется с помощью операции добавления новых данных к уже хранимым, корректировке данных и их уничтожения, если данные устарели и не могут быть использованы при решении функциональных задач в системе.

7. Назначение и суть процесса и процедур представления знаний

Процесс представления знаний включён в базовую ИТ как один из основных, поскольку высшим продуктом ИТ являются знания. Формирование знаний как высшего информационного продута до недавнего времени являлось прерогативой человека. Однако, оказать помощь человеку при решении неформализуемых или трудно формализуемых задач может автоматизированный процесс представления знаний. Процесс представления знаний состоит из процедур получения формализованных знаний и процедур генерации новых значений из полученных. К сожалению, практическая реализация процесса представления знаний с помощью ЭВМ ещё не достигла достаточно широкого применения в ИТ. Это связано как с продолжающимися поисками форма представления знаний, теории искусственного интеллекта, так и с практическими трудностями при создании баз знаний. Считается, что в ближайшем будущем процесс представления знаний займёт ключевое место в ИТ.

Выделяются 3 основных вида знаний:

1) декларативный (факторальные) представляет общее описание объекта, что не позволяет использовать их без предварительной структуризации конкретной предметной области

2) понятийные (системные) содержащие помимо первых взаимосвязи между понятиями и свойства понятий

3) Процедурные (алгоритмические) позволяющие получить алгоритм решения

Определите термины «информационный процесс», «информационная процедура», «информационная операция»

Информационный процесс - процесс преобразования информации. Информационные процессы реализуются с помощью информационных процедур, реализующих тот или иной механизм переработки входной информации в конкретный результат. Различают следующие типы информационных процедур:

1) Полностью формализуемые, при выполнении которых алгоритм переработки информации остается неизменным и полностью определен.

2) Неформализуемые информационные процедуры, при выполнении которых создается новая уникальная информация, причем алгоритм переработки исходной информации неизвестен.

3) Плохо формализованные информационные процедуры, при выполнении которых алгоритм переработки информации может изменяться и полностью не определен.

Информационная операция - какая-либо операция над данными, либо информацией (преобразование, накопление, передача и т.д).

Любая ИТ складывается из взаимосвязанных инф процессов, каждый из которых содержит определенный набор процедур, реализуемых с помощью информационных операций.

Логический уровень информационной технологии

Инф. Модель - отражение Пр.О в виде инфы. Пр.О представляет собой часть реального мира, которая исследуется или используется. Отражение Пр.О в ИТ представляется информационными моделями нескольких уровней:

Рис - Уровни инф моделей.

Логический уровень ИТ представляется комплексом взаимосвязанных моделей, формализующих информационные процессы трансформации информации в данные. Формализованное представление ИТ в виде моделей позволяет связать параметры информационных процессов и дает возможность реализации управления информационными процессами и процедурами. Логическая модель (ЛМ) ИТ технологии отражает схему взаимосвязей моделей информационных процессов. ЛМ формируется из концептуальной модели (КМ) путем выделения конкретной части, например, подлежащей управлению, ее детализации и формализации. Логическая модель, формализующая на языке математики взаимосвязь с выделенной предметной областью называется математической моделью (ММ). С помощью математических методов ММ преобразуется в алгоритмическую модель (АМ), задающую последовательность действий достижения поставленной цели управления. На основе АМ создается машинная программа (П).

8. Понятие информации. Её особенности

Понятие информации считается емким и широко распространенным, особенно в настоящее время, когда информатика, компьютеры сопровождают нас с рождения.

Термин “информация” происходит от латинского слова “informatio”, что значит “разъяснение, осведомление, изложение”. Саму информацию можно определить как набор сообщений об объектах окружающей среды, их параметрах, свойствах и состояниях, которые уменьшают имеющуюся о них степень неопределённости и неполноту знаний.

В широком смысле информация - это сведения, являющиеся объектами хранения, преобразования, передачи и помогающие решить поставленные задачи. В философском смысле информация есть отражение реального мира - это сведения, которые один реальный объект содержит о другом реальном объекте. Информацию делят на доопытную (априорную) и послеопытную (апостериорную), полученную в результате проведённого эксперимента.

Важным условием практического использования информации является её своевременность и адекватность.

Адекватность выражают в 3 основных формах: Синтаксическая адекватность определяет сам процесс передачи, её скорость, точность, систему кодирования, наличие помех и так далее.

Семантическая адекватность считывает смысловое содержание передаваемой информации, соответствие образа объекта и его реального аналога. Прагматическая адекватность определяет соответствие полученной ифнормации той цели управления, которая на её базе реализуется.

Информация классифицируется по видам, например: Научная информация. Информацию подразделяют по областям: -политическую; -экономическую; -техническую; - и т.д.

И по назначению: - на массовую; - на специальную.

Синтаксический, семантический, прагматический аспекты информации

Синтаксический аспект связан со способом передачи информации вне зависимости от её смысловых и потребительских качеств. На синтаксическом уровне рассматриваются формы её передачи и хранения. Семантический аспект передаёт смысловое содержание информации и соотносит её с ранее имевшейся информацией. Смысловые связи между словами и другими элементами языка отражает “тезаурус” (словарь). Прагматический аспект определяет возможность достижения поставленной цели с учётом получаемой информации. Этот аспект отражает потребительские свойства информации - если информация оказалось ценной, поведение её потребителя меняется в нужном направлении. Таким образом, информация относительно её возникновения и преобразований проходит 3 этапа, которые определяют её семантический, синтаксический и прагматический аспект.

Показатели качества информации. Эффективность использования информации определяется показателями её качества: 1)Репрезентативность определяет критерии отбора для адекватного отображения свойств объекта. 2)Содержательность - она определяет отношение количества семантической информации к общему объёму данных. 3)Полнота требует, чтобы информация содержала минимально необходимый объём данных, позволяющий правильно принять верное решение. 4)Доступность требует, чтобы информационное сообщение было представлено получателю в максимально понятной для него форме, что достигается выполнением соответствующих процедур его получения и преобразования. 5)Своевременность (актуальность) означает её поступление в течение оговоренного срока, который определяется исходя из условий решения поставленных задач. Только актуальная, вовремя полученная информация может принести пользу.6)Точность определяет степень близости полученной информации к реальному состоянию объекта. 7)Достоверность определяется свойством информации отражать реально существующие объекты с необходимой точностью. Недостоверная информация может привести к неправильному пониманию ситуации и, как следствие, к принятию неправильного решения. 8)Устойчивость отражает её способность реагировать на изменение исходных данных без нарушения необходимой точности.

Схема концептуальной модели базовой информационной технологии

Базовая ИТ предназначена для определенных областей применения (произ-во, науч исслед, обуч-е и тд). Любая ИТ складывается из взаимосвязанных инф процессов, каждый из которых содержит определенный набор процедур, реализуемых с помощью информационных операций. Концептуальный уровень базовой ИТ определяет содержательный аспект ИТ или процессов, логически отображающихся формализовано. При производстве инф продукта исходный инф ресурс в соответствии с поставленной задачей подвергается в определенной последовательности различным преобразованиям. Фазы преобразования информации в ИТ достаточно многочисленны, однако если провести структуризацию технологии, выделив структуры как процессы и процедуры, то концептуальная модель базовой инф тех м б представлена след схемой (см. Рис).

На этой схеме в левой части даны блоки информационных процессов, а в правой - блоки процедур. Блок в виде прямоугольника отражает процесс или процедуру, в которых преобладают ручные или традиционные операции. Овальные формы блока соответствуют автоматическим операциям, воспроизводимым с помощью технических средств. В верхней части схемы осуществляется преобразование информации, имеющей ярко выраженное смысловое содержание. Синтаксический аспект информации находится здесь на втором плане. В нижней части схемы производится преобразование данных(инфа представлена в машинном виде). На этом уровне представления преобладает синтаксический аспект информации. Технология переработки информации начинается с формирования инф. ресурса, который после определенных целенаправленных преобразований должны превратиться в информационный продукт.

Определите понятие «информационная система»

В широком смысле информационная система есть совокупность технического, программного и организационного обеспечения, а также персонала, предназначенная для того, чтобы своевременно обеспечивать надлежащих людей надлежащей информацией. Федеральный закон РФ «Об информации, информационных технологиях и о защите информации» даёт следующее определение: «информационная система -- совокупность содержащейся в базах данных информации и обеспечивающих ее обработку информационных технологий и технических средств». По мнению одних авторов, ИС в широком смысле включает в себя персонал, её эксплуатирующий, по мнению других -- нет.

В узком смысле информационной системой называют только подмножество компонентов ИС в широком смысле, включающее базы данных, СУБД и специализированные прикладные программы. В любом случае основной задачей ИС является удовлетворение конкретных информационных потребностей в рамках конкретной предметной области.

Для того, чтобы в матер мире происходил обмен инфой, ее преобразование и передача дб носители инфы, передатчик, канал связи, приемник и получатель инфы. Среда передачи объединяет источник и получателя инфы в инф систему.

Система (systкma) - это целое, составленное из частей. Другими словами система - есть совокупность элементов, взаимосвязанных друг с другом и таким образом образующих определённую целостность. Элемент системы - часть системы выполняющая определённую функцию. Элемент системы может быть сложным, состоящим из взаимосвязанных частей (подсистема).Организация системы - внутренняя упорядоченность и согласованность взаимодействия элементов системы. Структура системы - совокупность внутренних устойчивых связей между элементами системы, определяющая её основные свойства. Целостность системы - принципиальная несводимость свойств системы к сумме свойств её элементов. В то же время свойства каждого элемента зависят от его места и функции в системе. кибернетический информационный обмен данные

9. Семантический подход к измерению количества информации

Этот подход является наиболее трудно формализуемым и до сих пор окончательно неопределившимся. Наибольшее признание для измерения смыслового содержания информации получила тезаурусная (словарная) мера, предложенная Ю.И. Шнейдером.

Для понимания и использования информации её получатель должен обладать определённым запасом знаний. Если индивидуальный тезаурус Sп (словарь потребителя) отражает его знания о данном предмете, то информацию Ic, содержащуюся в некотором сообщении, можно оценить степенью изменения этого тезауруса, произошедшего под воздействием данного сбщ. Количество инфы Ic нелинейно зависит от состояния индивидуального тезауруса пользователя. И хотя смысловое содержание

постоянно, пользователи, имеющие отличающиеся тезаурусы, будут получать неодинаковое кол-во инфы. Действительно, если индив тезаурус получателя=0, то и кол-во воспринятой инфы =0. Получатель не понимает принятого сбщ, значит кол-во воспринятой инфы для него =0. (такая ситуация эквивалентна прослушиванию сбщ на неизвестном ин яз). Несомненно, сбщ не лишено смысла, но оно не понятно, значит не имеет информативности. Кол-во семантической инфы Ic в сбщ будет также =0, если получатель инфы абсолютно все знает о пр-те и сбщ не дает ему ничего нового. Между этими полярными значениями тезауруса существует некоторое оптимальное значение Sп,опт , при кот кол-во инфы Ic , извлекаемое из сбщ, становится для получателя максимальным. Эта функция зависимости количества информации Ic от состояния индивидуального тезауруса пользователя Sп имеет вид:

Тезаурусный метод подтверждает тезисы о том, что информация имеет свойство относительности и относительную субъективную ценность. Для того, чтобы объективно оценивать научную инфу, появилось понятие «Общечеловеческий тезаурус», степень изменения которого и определяет значимость получаемых человечеством знаний.

10. Кибернетическое определение процесса управления

Явно выраженный целевой информационный характер управления подтверждается его кибернетическим определением:

Управление есть процесс целенаправленной переработки информации.

В зависимости от того, в какой системе (простой, сложной, большой) производится управление, различают системы: автоматического управления (САУ); автоматизированные информационные системы (АИС). Автоматическое управление, как правило, осуществляется в простых системах, в которых заранее известно описание объектов управления и алгоритмов управления ими. По принципу управления САУ могут быть разомкнутыми и замкнутыми. В разомкнутых САУ измеряются возмущения, отклоняющие объект от заданного состояния, и вырабатывается воздействие, компенсирующее возникшее возмущение. Такая система не способна длительное время управлять неустойчивыми объектами. В замкнутых системах реализуется идея обратной связи, благодаря которой информация об отклонении управляемого объекта от заданного состояния позволяет выработать воздействие, возвращающее объект в это состояния.

Благодаря тому, что поведение объекта и алгоритм управления строго заданы, САУ могут работать автономно, без участия человека.

Цель, методы и средства автоматизированной информационной технологии.

Автоматизированная информационная технология (АИТ) имеет свои цели, методы и средства реализации. Их содержание состоит в следующем:

Целью АИТ является создание из информационного ресурса качественного информационного продукта, удовлетворяющего потребностям пользователя.

Методы АИТ - методы обработки и передачи данных.

Средства АИТ - математические, прикладные, информационные, технические и др.

При таком определении целей, методов и средств под АИТ понимают целостную систему, обеспечивающую целенаправленное создание, передачу, хранение и отображение информационного продукта (данных, идей, знаний) с наименьшими затратами и соответственными с закономерностями той социальной среды, где развивается ИТ.

Дополнительно:

Практическое приложение методов и средств обработки данных может быть различно, поэтому целесообразно выделить глобальную, базовую и конкретную технологии.

Глобальные ИТ включают модели, методы и средства, формализующие и позволяющие и позволяющие использовать информационный ресурс общества.

Базовая ИТ предназначена для определённой области применения (производство, научные исследования, обучение и т.д.).

Конкретные ИТ реализуют обработку данных при решении функциональных задач пользователей (например, задачи учёта, планирования, анализа).

Прагматический подход к измерению количества информации.

Он определяет количество информации как меру, способствующую достижению поставленных целей. Этот подход предложил А.А. Харкевич. Он предлагал принять за меру ценности информации количество информации, необходимое для достижения поставленной цели.

Этот подход базируется на статистической теории Шеннона и рассматривает количество информации как приращение вероятности достижения цели. Так, если принять вероятность достижения цели до получения информации равной P0, а после её получения - P1 , то прагматическое количество информации будет: Iп = loga (P1/ P0).

Если основание логарифма a принять равным 2, то Iп будет измеряться в битах, как и при статистическом подходе. При оценке количества информации в семантическом и прагматическом аспектах необходимо учитывать и временную зависимость информации. Дело в том, что инфа особенно в системном управлении экономическим объектом имеет свойство стареть, т.е. её ценность со временем падает, и важно использовать её в момент наибольшей ценности.

11. Функции процесса и процедур обмена данными

Информационный процесс обмена предполагает обмен данных между процессами ИТ. Процесс обмена связан с взаимными потоками данных со всем информационными процессами на уровне переработки данных.

При обмене данными можно выделить два основных типа процедур, это: процедуры передачи по каналам связи и сетевые процедуры, позволяющие осуществить организацию вычислительных сетей. Процедуры передачи данных реализуются с помощью операций кодирования и декодирования, модуляции и демодуляции, согласования и усиления сигналов. Процедура организации сетей включает в себя в качестве основных операций по коммутации потоков данных (трафика) и маршрутизации вычислительной сети.

Процесс обмена позволяет с одной стороны передавать данные между источником и получателем информации, а с другой - объединять информацию многих её источников.

Данные - вид информации, отличающийся высокой степенью форматированности в отличие от более свободных структур, характерных для речевой, текстовой и визуальной информации

Схема состава и взаимосвязей подсистем базовой информационной технологии

Рис. Взаимосвязь подсистем базовой ИТ.

На физическом уровне АИТ рассматривается как система, причём большая система, в которой выделяется несколько крупных подсистем. Это подсистемы, реализующие на физическом уровне информационные процессы: подсистема обработки данных; подсистема обмена данных; подсистема накопления данных; подсистема управления данных; подсистема представления данных.

Для выполнения функций подсистемой обработки данных используются ЭВМ различных классов. В настоящее время при создании АИТ используются 3 вида ЭВМ: Верхний уровень; Средний уровень; Нижний уровень.

В подсистему обмена данными входят комплексы программ и устройств, позволяющих реализовать вычислительную сеть и осуществить по ней передачу и приём сообщений с необходимыми скоростью и качеством.

Подсистема накопления данных реализуется с помощью банков и баз данных, организованных на внешних устройствах компьютера и ими управляемых.

Для автоматизированного формирования моделей предметной области из её фрагментов и моделей решаемых ИТ задач, создаётся подсистема представления знаний. Реализация подсистем представления знаний производится, как правило, на ПК, программирование которых осуществляется с помощью прологоподобных или алголоподобных языков.

Подсистема управления данными организуется на компьютерах с помощью программных систем управления обработкой данных и организации вычислительного процесса, систем управления вычислительной сетью и СУБД.

Дайте определение понятию «система» и объясните её свойства.

Система (systema) - “целое, составленное из частей”.

Другими словами, система есть совокупность элементов, взаимосвязанных друг с другом, и, таким образом, образующих определённую последовательность. Количество элементов, из которых состоит система, может быть любым, важно, чтобы они были взаимосвязаны.

Примеры системы: Техническое устройство, состоящее из узлов и деталей; Живой организм, состоящий из клеток; Коллектив людей; Предприятие, государство и и.д.

Элемент системы - часть системы, выполняющая определённую функцию. Элемент может быть сложным, Состоять из взаимосвязанных частей, то есть тоже представлять систему. Такой сложный элемент называется “подсистемой”.

Организация системы - внутренняя упорядоченность и согласованность взаимодействия элементов системы.

Структура системы - совокупность устойчивых внутренних связей между элементами системы, определяющих её основные свойства.

Целостность системы - принципиальная несводимость свойств системы к сумме свойств её элементов.

Классификация систем:

1. Абстрактные системы

1.1. статические

1.2. динамические

1.2.1 детерминированные

1.2.2 вероятностные (стохастические)

2. Закрытые системы

3. Открытые системы

4. Простая система

5. Сложная система

6. Большая система

Назначение процесса обработки данных и его процедур

Процесс обработки данных связан с преобразованием значений и структур данных в форму, удобную для человеческого восприятия, то есть отображением.

Процедуры преобразования данных осуществляются по определённым алгоритмам и реализуются в ЭВМ с помощью набора машинных операций. Процедуры отображения переводят данные из цифровых кодов в изображения: текстовые, графические или звук.

Процедуры преобразования данных на логическом уровне представляют собой алгоритмы программы обработки данных и их структур. Сюда включаются стандартные процедуры, такие как: сортировка, поиск, создание и преобразование статических и динамических структур данных, а также нестандартные процедуры, обусловленные алгоритмами и программами преобразования данных при решении конкретных информационных задач.

Процесс обработки данных реализуется с помощью процедур планирования и организации вычислительных работ, а необходимое информационное отображение результатов решения задач реализуется с помощью процедуры отображения. При обработке из первичных данных получают промежуточные и выходные данные, которые с помощью процессов обмена и накопления поступают в БД, которая организуется процедурой организации информационной базы. Эта процедура позволяет привести окончательное представление БД к её физическому представлению.

Процесс накопления описываемой на логическом уровне позволяет создать БД, необходимую для решения задач управления на предприятии.

Выделение типовых операций (процедур) обработки данных позволило разработать специализированные программно-аппаратные комплексы для их реализации. Процедуры: получение данных, сбор и регистрация данных пересылки их к месту обработки; машинное кодирование данных, сохранение, использование информации. Последовательность выполнения процедур не может быть строго фиксированной и, кроме того, возможно выполнение дополнительных процедур (кодирование, тиражирование) Не обязательно в процессе обработки данных выполнять все процедуры.

Единицы измерения информации.

Хартли предложил логарифмическую меру информации. В общем случае, при N равновероятных состояний кол-во информации будет: I = log2 N , где N - количество равновероятных событий; I - количество бит в сообщении, такое, что любое из К событий произошло. Тогда N=2I.

Формула Хатрли показывает, что количество информации, необходимое для снятия неопределённости по системе с равновероятными состояниями, зависит лишь от количества этих состояний. Информация о состояниях системы передается получателю в виде кодовых комбинаций, использующих m различных символов и n разрядов, в каждом из которых может находиться любой из символов. Если код не избыточен, то каждая кодовая комбинация отражает одно из состояний системы. Количество кодовых комбинаций N = mn. Если это выражение подставить в формулу Хартли, то получим: I = n log2m . Приняли n=1. Если код двоичный, то есть используются только 2 символа: 0 и 1, то m = 2, и тогда кол-во инфы: I = n . В этом случае количество информации в сообщении составит n двоичных единиц, называемых битами (binary digit -> bit). При использовании в качестве основного логарифма числа 10, то единица информации будет десятичной, и она называется дит. Иногда удобно использовать натуральное основание логарифма, т.е число e (e = 2,718281828) как основание. В этом случае единицы информации называются натуральными или натами.

Введённая количественная статистическая мера информации широко используется в теории информации для оценки собственной, взаимной, условной и других видов информации.

12. Содержание синтаксического, семантического и прагматического аспектов информации

При оценке информации различают такие её аспекты, как синтаксический, семантический, прагматический. Синтаксический аспект связан со способом передачи информации вне зависимости от её смысловых и потребительских качеств. На синтаксическом уровне рассматриваются формы её передачи и хранения. Обычно информация, предназначенная для передачи, называется сообщением. Сообщение может быть представлено в виде знаков и символов, преобразованных в электрическую форму и закодированную, т.е. представленную в виде определённой последовательности электрических сигналов, однозначно отображающих передаваемые сообщения. Характеристики процессов преобразования сообщений для передачи определяет синтаксический аспект. При хранении синтаксический аспект определяется другими формами представления информации, которые позволяют наилучшим образом осуществлять поиск, запись, обновления, изменение информации в информационной базе. Информацию, рассмотренную только относительно синтаксического аспекта, часто называют данными. Семантический аспект передаёт смысловое содержание информации и соотносит её с ранее имевшейся информацией. Смысловые связи между словами и другими элементами языка отражает “тезаурус” (словарь). Он состоит из двух частей: списка слов и устойчивых словосочетаний, сгруппированных по смыслу, и некоторого ключа (алфавит), позволяющего расположить слова в определённом порядке. При получении информации тезаурус может быть изменён, и степень этого изменения характеризует количество воспроизводимой информации. Прагматический аспект определяет возможность достижения поставленной цели с учётом получаемой информации. Этот аспект отражает потребительские свойства информации - если информация оказалось ценной, поведение её потребителя меняется в нужном направлении. Прагматический аспект проявляется при наличии единства потребителя и поставленной цели.

Таким образом, информация относительно её возникновения и преобразований проходит 3 этапа, которые определяют её семантический, синтаксический и прагматический аспект. Человек сначала наблюдает некоторые факты окружающей действительности, которые отражаются в виде определённого набора данных в его сознании - здесь проявляется синтаксический аспект. Затем, после структуризации этих данных в соответствии с предметной областью человек формализует знания о структуре объекта - это семантический аспект полученной информации. Информация в виде знаний имеет высокую степень структуризации, что позволяет выделять полную информацию об окружающей действительности и создавать информационные модели исследуемых объектов. Полученные знания человек затем использует в своей практике, то есть для достижения поставленных целей, что отражает прагматический аспект.

Структурный подход

Он связан с проблемами хранения, реорганизации и извлечения инфы. По мере увеличения объемов накапливаемой в компах инфы приобретает все большее значение. При структурном подходе абстрагируются от субъективности, относительной ценности информации и рассматривают логические и физические структуры организации информации.
С изобретением компьютера появилась возможность хранить на машинных носителях громадные объёмы информации, но для её эффективного использования необходимо определить такие структуры организации информации, чтобы существовала возможность быстрого поиска, извлечения, записи, модификации информационной базы.
При машинном хранении информации структурной единицей информации является 1 байт, содержащий 8 двоичных единиц информации, то есть 8 бит.

Менее определённой, но также переводимой в байты является неделимая единица экономической информации - реквизит. Реквизиты объединяются в показатели, показатели - в записи, записи - в массивы, из массивов создаются комплексы массивов, а из комплексов - информационные базы.

Структурная теория позволяет на логическом уровне построить оптимальную структуру информационной базы, которая потом с помощью определённых средств реализуется на физическом уровне - уровне технических устройств хранения информации. От выбранной структуры хранения зависит такой важный параметр, как время доступа к данным, то есть структура влияет на время записи и доступа к информации, а, значит, и время реорганизации и создания информационных баз (ИБ). ИБ, совместно с системой управления базой данных (СУБД) формируют автоматизированный банк данных. Значения структурной теории информации растёт при переходе от банка данных к банку знаний, в которых информация подвергается ещё более высокой степени структуризации.

После преобразования информации в машинную форму, её семантический и прагматический аспекты как бы уходят в тень, и дальнейшая обработка происходит по “машинным” законам, одинаковым по информациям любого смыслового содержания.

Информация в машинном виде (в виде электрических, магнитных и тому подобных сигналов и состояний) называется данными. Для того, чтобы понять их смысловое содержание, необходимо данные снова преобразовать в информацию. Преобразование “информация => данные” производится в устройствах ввода-вывода ЭВМ.

Определение информационных моделей и их иерархии

Важным инструментом исследования систем является метод моделирования. Суть метода: исследуемый объект заменяется его моделью,т.е. некоторым другим объектом, сохраняющим основные свойства реального объекта, но более удобным для исследования или использования. Различают физические и абстрактные модели. При изучении АИТ наибольшее распространение получи абстрактные инф модели.

Инф. Модель - отражение Пр.О в виде инфы. Пр.О представляет собой часть реального мира, которая исследуется или используется. Отражение Пр.О в ИТ представляется информационными моделями нескольких уровней:

Рис - Уровни инф моделей.

Концептуальная модель (КМ) обеспечивает интегрированное представление о предметной области (например, технологические карты, ТЗ, план производства и т.д.) и имеет слабо формализуемый характер. Логическая модель (ЛМ) формируется из КМ путем выделения конкретной части, например, подлежащей управлению, ее детализации и формализации. Логическая модель, формализующая на языке математики взаимосвязь с выделенной предметной областью, называется математической моделью (ММ). С помощью математических методов ММ преобразуется в алгоритмическую модель (АМ), задающую последовательность действий для достижения поставленной цели управления. На основе АМ создается машинная программа (П), являющаяся той же АМ, только представленной на языке, понятном ЭВМ. Выделение информационных моделей разных уровней абстракции позволяет разделить сложный процесс на несколько итеративных, более простых отображений.

...