Методология информационных технологий

Размещено на http://www.allbest.ru/

1. Технологии

Для определения содержания и места информационных технологий рассмотрим следующие определения:

§ методология - объединенная единым подходом совокупность методов, применяемых для получения запланированного проектного результата;

Структура методологии

Методологию можно рассматривать в двух срезах: как теоретическую, и она формируется разделом философского знания гносеология, так и практическую, -- ориентированную на решение практических проблем и целенаправленное преобразование мира. Теоретическая стремится к модели идеального знания (в заданных описанием условиях, например, скорость света в вакууме), практическая же -- это программа (алгоритм), набор приёмов и способов того, как достичь желаемой практической цели и не погрешить против истины, или того, что мы считаем истинным знанием. Качество (успешность, эффективность) метода проверяется практикой, решением научно-практических задач -- то есть поиском принципов достижения цели, реализуемых в комплексе реальных дел и обстоятельств.

В методологии можно выделить следующую структуру:

· основания методологии: философия, логика, системология, психология, информатика, системный анализ, науковедение, этика, эстетика;

· характеристики деятельности: особенности, принципы, условия, нормы деятельности;

· логическая структура деятельности: субъект, объект, предмет, формы, средства, методы, результат деятельности, решение задач;

· временная структура деятельности: фазы, стадии, этапы.

· технология выполнения работ и решения задач: средства, методы, способы, приемы.

Методология также делится на содержательную и формальную. Содержательная методология включает изучение законов, теорий, структуры научного знания, критериев научности и системы используемых методов исследования. Формальная методология связана с анализом методов исследования с точки зрения логической структуры и формализованных подходов к построению теоретического знания, его истинности и аргументированности.

§ 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;

Практически любой технологический процесс можно рассматривать как часть более сложного процесса и совокупность менее сложных (в пределе -- элементарных) технологических процессов. Элементарным технологическим процессом или технологической операцией называется наименьшая часть технологического процесса, обладающая всеми его свойствами. То есть это такой ТП, дальнейшая декомпозиция которого приводит к потере признаков, характерных для метода, положенного в основу данной технологии. Как правило, каждая технологическая операция выполняется на одном рабочем месте не более, чем одним сотрудником. Примером технологических операций могут служить ввод данных с помощью сканера штрих-кодов, распечатка отчета, выполнение SQL-запроса к базе данных и т. д.

Технологические процессы состоят из технологических (рабочих) операций, которые, в свою очередь, складываются из технологических переходов.

§ 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:

у = P(m, u), g = g(y, m, u)

Элементарный процесс состоит из двух контуров:

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

§ управляющего (информационного), включающего рабочий вход m и выход g.

§

Общая структура элемента технологии

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 (Р1-P3) или рабочим контурам (Р2-Р3-Р4)

Примеры соединения элементов технологии в комплексный процесс (систему): а - последовательное соединение по управляющим контурам; б - последовательное соединение по рабочим контурам

2. Информационные технологии

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

Примеры элементов общих и автоматизированных информационных технологий.



Тип технологии	Рабочий вход	Рабочий выход	Управляющий вход	Управляющий выход
Перевозка грузов на а/м	Расход топлива и другое материалов	Доставка груза из пункта А в пункт В (тонны, километры)	Управление (средства управления) а/м	Приборы (показания приборов)
АЭС	Расход ТВЭЛ	Выработка электроэнергии (кВт * час)	Манипуляции поглощающими стержнями	Показания приборов
Шаг задания операционной системы OS/360	SYSUT1 (входной файл)	SYSUT2 (выходной файл)	SYSIN (карты задания)	SYSPRINT (протокол)
Компиляция программы	Исходный модуль	Результирующий (объектный) модуль	Опции (ключи) компилятора	Протокол трансляции
Команда ОС MS DOS copy test.txt a: >prn	Файл test.txt	Копия файла на дисководе а:	Командная строка (сору)	Протокол на устройстве печати (рrn)
Команда format a: /v >prn	Исходная дискета на устройстве а:	Форматированная дискета а:	Команда и ключ команды /v (запросить метку диска)	Протокол форматирования на устройстве рrn
Транзакция (обращение к АИПС или БД)	База данных	Результат поиска (записи или документы)	Запрос на Я3 системы	Протокол поиска

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 m-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).

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

Схема рис. «Общая структура элемента технологии» может быть детализирована в схему абстрактного технологического процесса, представленную ниже.

Обобщенная схема абстрактного технологического процесса

Таким образом, информационные технологии 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 информационные технологии 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 (то есть 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.

§ системы числовой обработки;

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

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

Базовые информационные технологии

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 информационных технологий, составляют третью группу, как, например:

§ технологии проектирования и инструментальные средства разработки программного обеспечения;

§ технологии проектирования баз данных;

§ технологии реинжиниринга информационных систем.

Такая схема разделения информационных технологий на «базовые», «обеспечивающие» и «инструментальные» в целом не противоречит и другой классификации информационных технологий - 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.



3. 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.

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:

технология информация поток потребитель

Структура или основные фазы деятельности потребителей-поставщиков информации

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 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 информационное обеспечение, 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», то есть подготавливает сообщение в стандартной форме, одной из тех, которые приняты на данном этапе развития системы научных, деловых (и другое видов) коммуникаций вообще и информационных систем, в частности. Это может быть письмо, проект договора, статья, выступление на конференции, циркулярное сообщение по электронной почте и так далее.

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 так далее.). 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, поскольку их эффективность во многом определяется свойствами совокупности коммуникаций и информационных систем.

Третий этап - собственно основная деятельность.

Этапы второй и четвертый носят пограничный, диффузный характер и могут быть отнесены как к информационной деятельности, так и к основной деятельности.

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. Примерами организационного элемента, в зависимости от уровня декомпозииии исходной системы, являются отдельные исследователи, малые группы и коллективы, научно-исследовательские институты (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 так далее.) 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 - информационная деятельность (по входу и выходу) и основная деятельность. В системах, базирующихся на обмене информацией, целесообразно выделять два типа организационных элементов: включающие и не включающие основные деятельности. 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 ниже:

Различные уровни взаимодействия потребителей-поставщиков информации

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 информационной системы.

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 информационной системы, 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 таким образом может быть определена как комплекс автоматизированных информационных технологий, входящий в состав обобщенной информационной системы и предназначенный для информационного обслуживания - организованного непрерывного технологического процесса подготовки и выдачи научной, управленческой и другое информации потребителям, используемой для принятия решений, в соответствии с их нуждами для поддержания эффективной деятельности.

Компоненты и структуры автоматизированной информационной системы.

Рисунок ниже отображает структуру типичного совокупного технологического процесса автоматизированной информационной системы, или представление автоматизированной информационной системы как совокупности функциональных подсистем - сбор, ввод, обработка, хранение, поиск, распространение информации.

Основные технологические процессы автоматизированных информационных систем

Очевидно (как и в ранее рассмотренных структурах), многие элементы 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 баз данных) или содержательная (для случая документальных баз данных). В экспертных системах в качестве модели объекта (предметной области) фигурирует база знаний, представляющая собой процедурное развитие понятия базы данных (база данных, по своей сущности, непроцедурный объект);

§ модель объекта и база данных 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 тому подобное.);

§ процессы ввода и сбора данных являются необязательными, поскольку вся необходимая и достаточная для функционирования автоматизированных информационных систем информация может уже находиться в базе данных и составе модели, и так далее.

Основные типы автоматизированных информационных систем

К наиболее распространенным и перспективным типам относятся:

§ фактографические автоматизированные информационные системы;

§ документальные;

§ интеллектуальные (экспертные);

§ гипертекстовые.

Это определяется следующими факторами:

§ 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 базы данных 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 Интернет.

Сравнительные характеристики основных типов автоматизированных информационных систем

При этом хотелось бы отметить, что в традиционном понимании выражение «информационная система» (особенно «автоматизированная информационная система» или «автоматизированная информационно-поисковая система - АИПС») обычно ассоциируется с документальными системами (базами данных); термин же «база данных», как правило, ассоциируется с фактографическими, управленческими системами, задачами типа автоматизированной системы управления. Хотя, конечно же, и те и другие типы систем являются информационными и обычно строятся на основе концепции баз данных, то есть 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 базы данных, и потому основное внимание сосредоточивается на проблеме проектирования базы данных, в документальных же системах моделью является наполнение, содержание базы данных, в том числе - словарей, тезаурусов и так далее., поэтому основное внимание уделяется языковым, семантическим проблемам.

4. 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 рисунке, 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: (подписка), которые также подчиняются принципу концентрации-рассеяния.

Переход в начале 70-х годах 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.

Уровни информационных ресурсов и средств доступа к ним

§ а - уровень традиционных публикаций;

§ 6 - уровень электронных публикаций;

§ в - Интернет;

§ г - взаимодействие уровней

Поставщиками содержания теперь являются любые из участников процесса, a: 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 - 1NSPEC - 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 баз данных, образуя интегральные распределенные информационные службы. Таким образом, электронная инфраструктура образует относительно самостоятельный слой (г), не являясь зеркальным подобием традиционных коммуникаций.

Появление в конце 80-х - начале 90-х годах нового фактора - Интернет 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 рисунке, а, б и «прозрачность» которой во всех направлениях со временем быстро возрастает.

Трёхслойная инфраструктура информационных ресурсов

Таким образом, в настоящее время наблюдается трехслойная инфраструктура информационных ресурсов (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 таблице ниже приведены основные классы информационных ресурсов.

Краткие сведения о типах информационных ресурсов по отраслям

Размещено на Allbest.ru

...