Информационные технологии

Данные технологии предполагают территориально удаленное взаимодействие.

3.2.1 Интернет

Наиболее ярко современные тенденции телекоммуникационных технологий проявились в Интернете. Существуют много толкований термина Интернет, однако он имеет два основных значения:

· глобальное сообщество произвольно объединяемых мировых сетей, которые используются для свободного обмена данными и информацией;

· совокупность технологий, реализующих обмен данными на основе использования семейства протоколов TCP/IP (Transmission Control Protocol/Internet Protocol), называемых Интернет-технологиями.

В силу важности данной технологии для современного бизнеса и социальной сферы рассмотрим кратко этапы становления Интернета:

1. В основе создания Интернет-технологий лежит сеть ARPAnet - первая экспериментальная компьютерная сеть национального масштаба. Она была создана в конце 60-х годов в целях поддержки научных исследований агентства Министерства обороны США (Advanced Research Project Agency - ARPA) и объединила сотни компьютеров нескольких крупных научных и университетских центров. Узлы сети были связаны физическими выделенными линиями, а передача и прием данных обеспечивались специальными программами, работающими на узловых компьютерах. Реально сеть стала использоваться для обмена сообщениями (E-mail) и файлового обмена (File-oriented Interchange).

2. Примерно в это же время появились локальные компьютерные сети и компьютеры с ОС UNIX, которые, помимо чисто вычислительных задач, стали обслуживать эти сети: в OC UNIX была заложена возможность работать с IP-протоколами, которые содержали: правила инициализации передачи и поддержания работы в сети; описание пакетов данных семейства IP; правила обращения с IP-пакетами (идентификация, проверка целостности, обработка, пересылка, прием и т.д.). Так появились специализированные рабочие станции. Эти решения оказались успешными, стандартизация протоколов позволила подключать к сети компьютеры с различным базовым ПО. Появилось понятие трафика, трактуемое в единицах обмена информацией, которым стали измерять реальную загрузку сети. Технология передачи данных IP-пакетами оказалась чрезвычайно перспективной, однако ее необходимо было дорабатывать, так как скорость передачи данных не могла компенсировать значительные затраты времени на поиск нужной информации в огромных массивах данных.

3. В марте 1989 года Тим Бернерс-Ли, сотрудник организации Conseil Europeen pour la Recherche Nucleaire - CERN (Женева), предложил концепцию распределенной ИС с целью «объединения знаний человечества», которую он назвал «всемирной паутиной» (World Wide Web - WWW). Для ее создания он объединил две существующие технологии - технологию применения IP-протоколов для передачи данных и технологию гипертекста (Hypertext Technology). WWW-технология основана на реализации быстрого перехода от одного фрагмента текста к другому по ссылкам, при этом указанные фрагменты могут располагаться на физически разделенных компьютерных носителях. ИС, построенная на этих принципах, могла объединить множество информационных ресурсов, разбросанных по многочисленным открытым БД. Информационное пространство «всемирной паутины» состоит из документов различного формата, предметных указателей и ссылок. Для перехода по ссылке или поиска по указателю пользователь применяет соответствующий браузер, «понимающий» язык разметки гипертекста. Поисковая система отыскивает по ссылке или ключевым словам в «паутине» нужный каталог, читает его структуру, считывает нужный документ и пересылает его пользователю. Web-сервер автоматически генерирует гипертекстовое представление требуемых файлов по запросам пользователя.

4. В сентябре 1994 года Оливер Мак-Брайан из Колорадского университета (США) разработал одно из первых автоматических средств составления предметного указателя для WWW, названное WWW-Worm. Можно считать, что с этого момента информационное пространство всемирной паутины было, в принципе, сформировано.

Основными элементами технологии WWW являются:

· язык гипертекстовой разметки документов (Hyper Text Markup Language - HTML). Основная идея гипертекста заключается в присутствии внутри ASCII-текста форматирующих полей и ссылок как на части внутри документа, так и на другие документы. Благодаря этому можно просматривать документы в том порядке, в каком требуется, а не последовательно, как при чтении книг. БД гипертекста является частью файловой системы, которая содержит текстовые файлы в формате HTML и связанные с ними графику, мультимедиа и другие ресурсы;

· расширяемый язык разметки (eXtensible Markup Language - XML) - добавился несколько позже и был предназначен для описания систем хранения структурированных данных. Целью создания формата XML было обеспечение совместимости при передаче структурированных данных между разными системами обработки информации, особенно при передаче таких данных через Интернет, а также для создания на его основе более специализированных языков разметки, иногда называемых словарями. Словари, основанные на XML, сами по себе формально описаны, что позволяет программно изменять и проверять документы на основе этих словарей, не зная их семантики. Важной особенностью XML также является применение пространств имен - DNS (см. далее);

· протокол обмена гипертекстовой информацией (Hyper Text Transfer Protocol - HTTP). Предназначен для обмена гипертекстовыми документами и учитывает специфику такого обмена. Так в процессе взаимодействия клиент может получить новый адрес ресурса на сети, запросить встроенную графику, принять и передать параметры и т.п. Управление в HTTР реализовано в виде ASCII-команд. Реально разработчик гипертекстовой БД сталкивается с элементами протокола только при использовании внешних расчетных программ или при доступе к внешним относительно WWW информационным ресурсам, например БД;

· универсальный способ адресации ресурсов в сети (Universal Resource Identifier - URI и Universal Resource Locator - URL). Для получения файла из Интернета браузеру нужно знать, где находится файл и как общаться с компьютером, на котором этот файл находится. Программа-клиент WWW передает имя необходимого файла, его местоположение в Сети (адрес хоста) и метод доступа (обычно протокол HTTP или FTP). Комбинация этих элементов формирует универсальный идентификатор ресурса - URI, который определяет способ записи адресов различных информационных ресурсов. В основу URI были заложены идеи расширяемости, полноты и читаемости. Реализация URI для WWW является способом адресации в сети - URL). Общий формат ссылки URL - <протокол://узел/путь/файл /метка>;

· система доменных имен (Domain Name System - DNS) позволяет именовать информационные ресурсы Интернета для их последующего использования;

· универсальный интерфейс шлюзов Шлюзы - это программы, обеспечивающие взаимодействие сервера с серверами других протоколов, например FTР, или с распределенными на сети серверами Oracle. (Common Gateway Interface - CGI). Добавлен позже сотрудниками Национального Центра Суперкомпьютерных Приложений (National Center for Supercomputing Applications - NCSA). Спецификация CGI была специально разработана для расширения возможностей WWW за счет подключения всевозможного внешнего ПО. Такой подход логично продолжал принцип простоты разработки и наращивания возможностей WWW. Предложенный и описанный в CGI способ подключения не требовал дополнительных библиотек: сервер взаимодействовал с программами через стандартные потоки ввода/вывода, что упрощает программирование. При реализации CGI чрезвычайно важное место заняли методы доступа, описанные в HTTP.

3.3 ИТ автоматизации проектирования

Автоматизация проектирования традиционно является одной из эффективных задач в сфере любого производства. Разработка ИТ в данной области (САПР-продуктов САПР - система автоматизации проектирования) происходит в следующих направлениях:

· универсальный графический пакет для плоского черчения, объемного моделирования и фотореалистической визуализации;

· открытая графическая среда для создания приложений (собственно САПР для решения разнообразных проектных и технических задач в различных областях);

· графический редактор и графическая среда приложений;

· открытая среда конструкторского проектирования;

· САПР для непрофессионалов (домашнего использования).

Наиболее полно возможности САПР-продукта на уровне универсального графического пакета можно проследить на примере AutoCAD - самого популярного в России чертежного пакета. Рассмотрим его основные особенности:

· возможность работы с несколькими файлами чертежей в одном сеансе без потери производительности;

· контекстное всплывающее меню, включающее группу операций буферного обмена, повтора последней операции, отмены действий и возврата отмененного действия, вызова динамических интерактивных операций панорамирования и зуммирования и др.;

· наличие средств моделирования, позволяющих редактировать твердотельные объекты на уровне ребер и граней;

· возможность обращения к свойствам объектов;

· возможность выбора, группировки и фильтрации объектов по типам и свойствам;

· наличие технологии создания и редактирования блоков;

· возможность вставки в чертеж гиперссылок;

· включение Design Center - нового интерфейса технологии drag-and-drop Буквально - перетащить (мышью) и бросить, т.е. отпустить левую клавишу для работы с блоками, внешними ссылками, файлами изображений и чертежей;

· управление толщиной (весом) линий напрямую с воспроизводством на экране;

· возможность работы со слоями без вывода на печать;

· наглядная работа с размерами и размерными стилями;

· наличие средств управления видами и системами координат;

· наличие нескольких режимов визуализации от проволочного каркаса до закраски;

· наличие средств обеспечения точности ввода при создании и редактировании;

· возможность компоновки чертежей и вывода на печать;

· работа с внешними базами данных;

· наличие средств настройки с помощью редакторов Visual LISP и Visual Basic.

По оценкам специалистов, AutoCAD является почти идеальным универсальным 2D/ЗD (двух- и трехмерной геометрии) графическим пакетом средней ценовой категории.

В последние годы большой интерес вызывают САПР для непрофессионалов (домашнего использования). Области их использования: индивидуальное строительство, любительское моделирование и конструирование, планирование ландшафта, интерьера и др. Основные требования к системам подобного класса - приемлемая стоимость и невысокие требования к ресурсам компьютера.

3.4 ИТ в промышленности и экономике

Внедрение ИТ в сферу производства, торговли, банковского дела первоначально развивалось по пути создания доморощенных ИС. Однако главная проблема комплексной автоматизации не была решена, но при этом был накоплен опыт разработок подобных систем и подготовлены специалисты, способные решать задачи внедрения ИТ в сферу управления бизнесом на современном уровне.

При проектировании АСУП зачастую игнорировались вопросы совместимости, стандартизации, что затрудняло внедрение современных технологий и приводило к большим затратам на модернизацию. В настоящее время, несмотря на специфику предметных областей, широкое распространение получили корпоративные ИС (КИС), базирующиеся на принципах корпоративных ИТ и современных стандартов.

Выделяют три основных класса задач, решаемых с помощью КИС:

· формирования отчетных показателей (налоговые службы, статистика, инвесторы и т.д.), получаемых на основе стандартной бухгалтерской и статистической отчетности;

· выработки стратегических управленческих решений по развитию бизнеса на основе базы агрегированных показателей;

· выработки тактических решений, направленных на оперативное управление и решаемых на основе базы частных, детализированных показателей, отражающих различные стороны локальных характеристик функционирования структуры.

Корпоративное управление и создание КИС в настоящее время опираются на следующие три группы методов управления в корпорации: управление ресурсами, процессами, корпоративными знаниями (коммуникациями). Среди ИТ, применяемых в КИС, в качестве наиболее используемых можно выделить следующие: СУБД, Интранет.

Задача управления ресурсами относится к числу классических методик управления и является первой, где стали широко использоваться ИТ. Это связано с наличием хорошо отработанных экономико-математических моделей, эффективно реализуемых средствами вычислительной техники. Рассмотрим эволюцию задач управления ресурсами.

Первоначально была разработана методология планирования материальных ресурсов предприятия MRP (Material Requirements Planning), которая использовалась с методологией объемно-календарного планирования MPS (Master Planning Schedule). Следующим шагом было создание методологии планирования производственных ресурсов (мощностей) - CPR (Capacity Requirements Planning). Эта методология была принципиально похожа на MPR, но ориентирована на расчет производственных мощностей, а не материалов и компонентов. Данная задача требует больших вычислительных ресурсов, даже на современном уровне.

Объединение указанных выше методологий привело к появлению задачи MRP «второго уровня» - MRP II (Manufacturing Recource Planning) - интегрированной методологии планирования, включающей MRP/CRP и использующей MRP и FRP (Finance Resource/requirements Planning) - планирование финансовых ресурсов. Далее была предложена концепция ERP (Economic Requirements Planning) интегрированное планирование всех «бизнес-ресурсов» предприятия.

Эти методологии были поддержаны соответствующими инструментальными средствами. В большей степени к поддержке данных методологий применимы СУБД.

Следующим шагом было создание концепции управления производственными ресурсами - CSPP (Customer Synchronized Resource Planning) - планирование ресурсов, синхронизированное с потреблением. Отличием данной концепции является учет вспомогательных ресурсов, связанных с маркетингом, продажей и послепродажным обслуживанием.

В связи с тем, что в современном производстве задействовано множество поставщиков и покупателей, появилась новая концепция логистических цепочек (Supply Chain). Суть этой концепции состоит в учете при анализе хозяйственной деятельности всей цепочки (сети) превращения товара из сырья в готовое изделие.

Дальнейшим развитием концепции логистических цепочек является идея виртуального бизнеса, представляющего распределенную систему нескольких компаний и охватывающего полный жизненный цикл товара, или разделение одной компании на несколько «виртуальных бизнесов».

Рассмотренные выше методологии нашли проявление как в отдельных программных продуктах, так и в рамках Интранета как инструмента корпоративного управления.

Интранет представляет собой технологию управления корпоративными коммуникациями в отличие от Интернета, являющегося технологией глобальных коммуникаций. В телекоммуникационных технологиях выделяют три уровня реализации: аппаратный, программный и информационный. С этой точки зрения Интранет отличается от Интернета только информационными аспектами, где выделяются три уровня:

1) универсальный язык представления корпоративных знаний - не зависит от конкретной предметной области и определяет грамматику и синтаксис. Пока не существует единого языка описания, и к этой категории может быть отнесен графический язык описания моделей данных, сетевых графиков, алгоритмов и др. Задачами универсального языка представления корпоративных знаний являются: унификация представления знаний, однозначное толкование знаний, разбиение процессов обработки знаний на простые процедуры, допускающие автоматизацию;

2) модели представления - определяют специфику деятельности организации. Знания этого уровня являются метаданными, описывающими первичные данные;

3) фактические знания - отображают конкретные предметные области и являются первичными данными.

Интранет дает ощутимый экономический эффект в деятельности организации, что связано в первую очередь с резким улучшением качества потребления информации и ее прямым влиянием на производственный процесс. Для ИС организации ключевыми становятся понятия «публикация информации», «потребители информации», «представление информации».

В концепции Интранет вся ИС размещается на центральном компьютере. На рабочих местах находятся простейшие устройства доступа (навигаторы), предоставляющие возможность управления процессами в ИС. Все процессы осуществляются на центральной ЭВМ, с которой устройство доступа общается посредством простого протокола, путем передачи экранов и кодов нажатых клавиш на пульте.

Основные достоинства систем Интранет:

· на сервере вырабатывается информация (а не данные) в форме, удобной для представления пользователю;

· для обмена информацией между клиентом и сервером используется протокол открытого типа;

· прикладная система сконцентрирована на сервере, на клиентах размещается только программа-навигатор;

· облегчено централизованное управление серверной частью и рабочими местами;

· унифицирован интерфейс, не зависящий от ПО, используемого пользователем (ОС, СУБД и др.).

Важным преимуществом Интранета является открытость технологии. ПО, основанное на закрытых технологиях, когда решения разработаны одной фирмой для одного приложения, резко ограничивает возможности развития ИС.

Тенденции дальнейшего развития Интранета: интеллектуальный сетевой поиск; высокая интерактивность навигаторов за счет применения Java-технологии; сетевые компьютеры; превращение интерфейса навигатора в универсальный интерфейс с компьютером.

Кроме КИС следует отметить программные системы, реализующие отдельные функции управления:

1) бухгалтерские программы: 1С: Бухгалтерия, БЭСТ, Турбо-бухгалтер, Парус, Инфо-бухгалтер;

2) системы автоматизации торговли: 1С: Торговля, Парус, БЭСТ 4, Фолио;

3) информационно-справочные системы: Гарант, Консультант Плюс, Кодекс;

4) программы для бизнес-планирования: Project Expert, Microsoft Project, Триумф-аналитик;

5) системы автоматизации складского учета: 1С: Склад, Фолио, БЭСТ, Парус;

6) системы автоматизации документооборота: Дело, Lotus Notus, 1С: Документооборот.

3.5 ИТ искусственного интеллекта

С развитием компьютерных технологий менялся смысл, вкладываемый в понятие ИС. Современная ИС - это набор ИТ, направленных на поддержку жизненного цикла информации и включающего три основные процесса: обработку данных, управление информацией и управление знаниями. В условиях резкого увеличения объемов информации переход к работе со знаниями на основе искусственного интеллекта является, по всей вероятности, единственной альтернативой информационного общества.

Профессор Д.А. Поспелов дает следующее определение «интеллектуальной системы»: «Система называется интеллектуальной, если в ней реализованы следующие основные функции:

· накапливать знания об окружающем систему мире, классифицировать и оценивать их с точки зрения прагматической полезности и непротиворечивости, инициировать процессы получения новых знаний, осуществлять соотнесение новых знаний с ранее хранимыми;

· пополнять поступившие знания с помощью логического вывода, отражающего закономерности в окружающем систему мире или в накопленных ею ранее знаниях, получать обобщенные знания на основе более частных знаний и логически планировать свою деятельность;

· общаться с человеком на языке, максимально приближенном к естественному человеческому языку, и получать информацию от каналов, аналогичных тем, которые использует человек при восприятии окружающего мира, уметь формировать для себя или по просьбе человека (пользователя) объяснение собственной деятельности, оказывать пользователю помощь за счет тех знаний, которые хранятся в памяти, и тех логических средств рассуждений, которые присущи системе».

Перечисленные функции можно назвать функциями представления и обработки знаний, рассуждения и общения. Наряду с обязательными компонентами в зависимости от решаемых задач и области применения в конкретной системе эти функции могут быть реализованы в различной степени, что определяет индивидуальность архитектуры.

Основным элементом интеллектуальной ИС является база знаний (БЗ), которая представляет собой совокупность сред, хранящих знания различных типов, и включает:

1) базу фактов (данных) - хранит конкретные данные;

2) базу правил - хранит элементарные выражения, называемые в теории искусственного интеллекта продукциями;

3) базу процедур - содержит прикладные программы, с помощью которых выполняются все необходимые преобразования и вычисления;

4) базу закономерностей - включает различные сведения, относящиеся к особенностям той среды, в которой действует система;

5) базу метазнаний (база знаний о себе) - содержит описание самой системы и способов ее функционирования: сведения о том, как внутри системы представляются единицы информации различного типа, как взаимодействуют различные компоненты системы, как было получено решение задачи;

6) базу целей - содержит целевые структуры, называемые сценариями, позволяющие организовать процессы движения от исходных фактов, правил, процедур к достижению той цели, которая поступила в систему от пользователя либо была сформулирована самой системой в процессе ее деятельности в проблемной среде.

Управление всеми базами, входящими в БЗ, и организацию их взаимодействия осуществляет система управления базами знаний (СУБЗ). С ее же помощью реализуются связи БЗ с внешней средой - первая функция интеллектуальной системы.

Выполнение второй функции обеспечивает часть интеллектуальной системы - решатель, состоящая из ряда блоков, управляемых системой управления решателя. Часть из блоков реализует логический вывод. Блок дедуктивного вывода осуществляет в решателе дедуктивные рассуждения, с помощью которых из закономерностей из базы знаний, фактов из базы фактов и правил из базы правил выводятся новые факты. Кроме этого данный блок реализует эвристические процедуры поиска решений задач как поиск путей решения задачи по сценариям при заданной конечной цели. Для реализации рассуждений, которые не носят дедуктивного характера, т.е. для поиска, например, по аналогии или по прецеденту, используются блоки индуктивного и правдоподобного выводов. Блок планирования используется в задачах планирования решений совместно с блоком дедуктивного вывода. Назначение блока функциональных преобразований состоит в решении задач расчетно-логического и алгоритмического типов.

Третья функция - общение - реализуется как с помощью компонента естественно-языкового интерфейса, так и с помощью рецепторов и эффекторов, которые осуществляют так называемое невербальное общение и используются в интеллектуальных роботах.

В зависимости от набора компонентов, реализующих рассмотренные функции, можно выделить следующие основные разновидности интеллектуальных систем:

· Интеллектуальные информационно-поисковые системы являются системами взаимодействия с проблемно-ориентированными (фактографическими) БД на естественном, точнее ограниченном как грамматически, так и лексически (профессиональной лексикой) естественном языке (языке деловой прозы). Для них характерно использование лингвистического процессора помимо БЗ, реализующей семантическую модель представления знаний о проблемной области.

· Экспертные системы являются одним из бурно развивающихся классов интеллектуальных систем. Данные системы в первую очередь стали развиваться в математически слабо формализованных областях науки и техники, таких как медицина, геология, биология и др. Для них характерна аккумуляция в системе знаний и правил рассуждений опытных специалистов в данной предметной области, а также наличие специальной системы объяснений.

· Расчетно-логические системы позволяют решать управленческие и проектные задачи по их постановкам (описаниям) и исходным данным вне зависимости от сложности математических моделей этих задач. При этом конечному пользователю предоставляется возможность контролировать в режиме диалога все стадии вычислительного процесса. В общем случае, по описанию проблемы на языке предметной области обеспечивается автоматическое построение математической модели и автоматический синтез рабочих программ при формулировке функциональных задач из данной предметной области. Эти свойства реализуются благодаря наличию БЗ в виде функциональной семантической сети и компонентов дедуктивного вывода и планирования.

· В последнее время в специальный класс выделяются гибридные экспертные системы. Указанные системы должны вобрать в себя лучшие черты как экспертных, так и расчетно-логических и информационно-поисковых систем. Разработки в области гибридных экспертных систем находятся на начальном этапе.

Наиболее значительные успехи в настоящее время достигнуты в таком классе интеллектуальных систем, как экспертные системы (ЭС). ЭС называют вычислительную систему использования знаний эксперта и процедур логического вывода для решения проблем, которые требуют проведения экспертизы и позволяют дать объяснение полученным результатам.

ЭС обладает способностями к накоплению знаний, выдаче рекомендаций и объяснению полученных результатов, возможностями модификации правил, подсказки пропущенных экспертом условий, управления целью или данными. ЭС отличают следующие характеристики: интеллектуальность, простота общения с компьютером, возможность наращивания модулей, интеграция неоднородных данных, способность разрешения многокритериальных задач при учете предпочтений лиц, принимающих решения (ЛПР), работа в реальном времени, документальность, конфиденциальность, унифицированная форма знаний, независимость механизма логического вывода, способность объяснения результатов.

В настоящее время можно выделить следующие основные сферы применения ЭС: диагностика, планирование, имитационное моделирование, предпроектное обследование предприятий, офисная деятельность, а также некоторые другие.

3.6 ИТ защиты информации

3.6.1 Управление доступом к информации

Осуществляется следующими методами: использованием замков и ключей; применением таблиц управления доступом; протоколированием и аудитом; экранированием; криптографией.

Замки и ключи. Замук - средство аутентификации Аутентификация - метод независимого от источника информации установления его подлинности (тот, кем назвался) пользователя в системе. С помощью аутентификации вторая сторона убеждается, что пользователь - тот, за кого он себя выдает. Ключ - идентификатор пользователя, с помощью которого он получает доступ к информации. Ключ позволяет пользователю назвать себя, сообщив имя. Различают следующие способы идентификации: