Базовые информационные технологии и процессы

Введение.

Современное материальное производство и другие сферы деятельности все  больше нуждаются в информационном обслуживании, переработке огромного  количества информации. Универсальным техническим средством обработки любой информации является компьютер, который играет роль усилителя интеллектуальных возможностей человека и общества в целом, а коммуникационные средства, использующие компьютеры, служат для связи и передачи информации. Появление и развитие компьютеров - это необходимая составляющая процесса информатизации общества.

Информатизация общества является одной из закономерностей современного социального прогресса. Этот термин все настойчивее вытесняет широко используемый до недавнего времени  термин «компьютеризация общества». При  внешней похожести этих понятий  они имеют существенное различие.

При компьютеризации общества основное внимание уделяется развитию и внедрению  технической базы компьютеров, обеспечивающих оперативное получение результатов  переработки информации и ее накопление.

При информатизации общества основное внимание уделяется комплексу мер, направленных на обеспечение полного  использования достоверного, исчерпывающего и своевременного знания во всех видах  человеческой деятельности.

Таким образом, «информатизация общества»  является более широким понятием, чем «компьютеризация общества», и  направлена на скорейшее овладение  информацией для удовлетворения своих потребностей. В понятии  «информатизация общества» акцент надо делать не столько на технических  средствах, сколько на сущности и  цели социально-технического прогресса. Компьютеры являются базовой технической  составляющей процесса информатизации общества.

Информатизация на базе внедрения  компьютерных и телекоммуникационных технологий является реакцией общества на потребность в существенном увеличении производительности труда в информационном секторе общественного производства, где сосредоточено более половины трудоспособного населения. Так, например, в информационной сфере США занято более 60% трудоспособного населения, в СНГ — около 40%.

С современной точки зрения использование  телефона в первые годы его существования выглядит довольно смешно. Руководитель диктовал сообщение своему секретарю, который затем отправлял его из телефонной комнаты. Телефонный звонок принимали в аналогичной комнате другой компании, текст фиксировали на бумаге и доставляли адресату. Потребовалось много времени, прежде чем телефон стал таким распространенным и привычным способом сообщения, чтобы его стали, использовать, так, как мы это делаем сегодня: сами звоним в нужное место, а с появлением сотовых телефонов – и конкретному человеку.

В наши дни компьютеры, в основном, применяются как средства создания и анализа информации, которую  затем переносят на привычные  носители (например, бумагу). Но теперь, благодаря широкому распространению  компьютеров и созданию Интернета, впервые можно при помощи своего компьютера общаться с другими людьми через их компьютеры. Необходимость  использования распечатанных данных для передачи коллегам устраняется  подобно тому, как бумага исчезла  из телефонных переговоров. Сегодняшний день, благодаря использованию Web, можно сравнить с тем временем, когда люди перестали записывать текст телефонных сообщений: компьютеры (и их связь между собой посредством Интернета) уже настолько широко распространены и привычны, что мы начинаем использовать их принципиально новыми способами. WWW – это начало пути, на котором компьютеры по – настоящему станут средствами связи.

Интернет предоставляет беспрецедентный  способ получения информации. Каждый, имеющий доступ к WWW, может получить всю имеющуюся на нем информацию, а также мощные средства ее поиска. Возможности для образования, бизнеса и роста взаимопонимания между людьми становятся просто ошеломляющими. Более того, технология Web позволяет распространять информацию повсюду. Простота этого способа не имеет аналогов в истории. Для того чтобы сделать свои взгляды, товары или услуги известными другим, больше нет необходимости покупать пространство в газете или журнале, платить за время на телевидении и радио. Web делает правила игры одинаковыми для правительства и отдельных лиц, для малых и больших фирм, для производителей и потребителей, для благотворительных и политических организаций. World Wide Web (WWW) на Интернете – это самый демократичный носитель информации: с его помощью любой может сказать и услышать сказанное без промежуточной интерпретации, искажения и цензуры, руководствуясь определенными рамками приличия. Интернет обеспечивает уникальную свободу самовыражения личности и информации.

Подобно использованию внутренних телефонов компаний для связи  сотрудников между собой и  внешним миром, Web применяется как для связи внутри организации, так и между организациями и их потребителями, клиентами и партнерами. Та же самая технология Web, которая дает возможность небольшим фирмам заявить о себе на Интернете, крупной компанией может использоваться для передачи данных о текущем состоянии проекта по внутренней интрасети, что позволит ее сотрудникам всегда быть более осведомленными и, значит, более оперативным по сравнению с небольшими, проворными конкурентами. Применение интрасети внутри организации для того, чтобы сделать информацию более доступной для своих членов, также является шагом вперед по сравнению с прошлым. Теперь, вмело того, чтобы хранить документы в запутанном компьютерном архиве, появилась возможность (под контролем средств защиты) легко производить поиск и описание документов, делать ссылки на них и составлять указатели. Благодаря технологии Web бизнес, равно как и управления, становится более эффективным.

Сетевые информационные технологии.

Первые вычислительные сети появились  в 60-е годы: университетами США для  министерства обороны была создана  сеть АРПА, трансформировавшаяся впоследствии в международную глобальную сеть Интернет. В 1979 г. ее участниками были США, СССР, Канада, Япония, а также 17 стран Европы. С появлением персональных компьютеров возникли локальные вычислительные сети.

Локальная сеть – это совокупность двух и более компьютеров, объединенных коммуникационными связями с  целью распределения сетевых  аппаратно-программных, информационных и др. ресурсов. Локальные сети могут объединяться в корпоративные (крупных предприятий и компаний) и региональные сети. Корпоративные и региональные сети, в свою очередь, могут объединяться в глобальные (страны, международные). Объединение глобальных сетей представляет собой суперглобальную сеть (сеть сетей) Интернет.

 Сетевые ЭВМ принято делить  на основные и вспомогательные. К основным относятся ЭВМ-клиенты, к вспомогательным – серверы, хост-ЭВМ (host). Клиент – это ЭВМ, посылающее запрос к серверу. Сервер – персональная или виртуальная ЭВМ, выполняющая функции по обслуживанию клиента и распределяющая сетевые ресурсы (принтеры, базы данных, программы, внешнюю память и др.). Хост-ЭВМ – это ЭВМ, установленная в узлах сети и решающая вопросы коммутации в сети.

 Совокупность серверов и  хост-ЭВМ, соединенных физическими  каналами связи, называют коммуникационной  сетью, а физические каналы  связи – магистральными. Важными  составляющими сетей являются  средства маршрутизации: повторители, мосты, маршрутизаторы, шлюзы. Повторитель – самый простой тип устройства для соединения однотипных ЛВС, он ретранслирует все принимаемые пакеты из одной ЛВС в другую. Мост – устройство связи, позволяющее соединить ЛВС с одинаковыми и разными системами сигналов. Маршрутизатор – устройство связи, аналогичное мосту, выполняющее функции передачи пакетов в соответствии с определенными протоколами, обеспечивающее соединение ЛВС на сетевом уровне. Шлюз – устройство соединения ЛВС с глобальной сетью.

 При разработке сети ЭВМ  возникает задача согласования  взаимодействий ЭВМ клиентов, серверов, линий связи и др. устройств.  Она решается путем установления  определенных правил, называемых  протоколами. Часть протоколов  реализуется программно, другая  часть – аппаратно. Для стандартизации  протоколов была создана международная  организация по стандартизации (ISO). Она ввела понятие архитектуры открытых систем, основой которых является понятие уровня логической декомпозиции сложной информационной сети.

ISO установила семь уровней сети: 1 – физический, 2 – канальный, 3 – сетевой, 4 – транспортный, 5 – сеансовый, 6 – представительный, 7 – прикладной. Первый уровень (физический) определяет некоторые физические характеристики канала. Второй уровень (канальный) управляет передачей данных между двумя узлами сети. Третий уровень (сетевой) обеспечивает управление потоком, маршрутизацию. Четвертый уровень (транспортный) отвечает за стандартизацию обмена данными между программами, находящимися на разных ЭВМ сети. Пятый уровень (сеансовый) определяет правила диалога прикладных программ, проверки прав доступа к сетевым ресурсам. Шестой уровень (представительный) определяет форматы данных, алфавиты, коды представления специальных и графических символов.Седьмой уровень (прикладной) определяет уровень услуг (электронная почта, телекс, телефакс, видеотекст, телетекст и др.).

Каждый уровень решает свои задачи и обеспечивает сервисом расположенный  над ним уровень. Правила взаимодействия разных систем одного уровня называют протоколом, правила взаимодействия соседних уровней в одной системе  – интерфейсом. Каждый протокол должен быть прозрачным для соседних уровней, т.е. быть понятным взаимодействующим уровням.

По способу передачи информации сети принято делить на: коммутации каналов; коммутации сообщений; коммутации пакетов; интегральные сети. Сети коммутации каналов обеспечивают прямое соединение клиентов, которое остается неизменным в течении всего сеанса.

При коммутации сообщений информация передается порциями, называемыми сообщениями. Прямое сообщение не устанавливается. Передача сообщения начинается после освобождения первого канала и так далее, пока сообщение не дойдет до адресата. Каждым сервером осуществляется прием информации, ее сбор.

 При коммутации пакетов обмен  производится короткими пакетами  фиксированной структуры. Пакет  – часть сообщения, удовлетворяющая  некоторому стандарту. Малая длина  пакетов предотвращает блокировку  линий связи, не дает расти  очереди в узлах коммутации. Это  обеспечивает быстрое соединение, низкий уровень ошибок, надежность  и эффективность использования сети.

Интегральные сети – сети, обеспечивающие коммутацию каналов, сообщений и  пакетов. Они объединяют несколько коммутационных сетей.

 Наиболее распространенная  услуга сетей – электронная  почта. Электронная почта технически  – это компьютер, модем и  телефон. С другой стороны ЭП  – специальный пакет программ, обеспечивающий хранение и пересылку  сообщений между пользователями  ЭВМ. Она обеспечивает сбор, регистрацию, обработку и передачу любой информации (текстовых документов, изображений, цифровых данных, звукозаписи и т.д.) по сетям ЭВМ и выполняет функции: редактирования документов перед передачей; их хранения; пересылки корреспонденции; проверки и исправления ошибок, возникающих при передаче; выдачи подтверждения о получении корреспонденции адресатом; получения и хранения информации в своем “почтовом ящике”; просмотра полученной корреспонденции.

 По электронной почте можно  посылать индивидуальное, групповое  или общее сообщение. Электронная почта может быть организована в ЛВС для обеспечения внутреннего объема информации. Программы электронной почты могут применяться автономно и в составе интегрированных систем. Большинство глобальных систем ЭВМ поддерживают электронную почту.

К одному из важных видов сетевых  технологий относится распределенная обработка данных. Ее особенность – ПЭВМ стоят на рабочих местах, т.е. на местах возникновения и использования информации; они соединены каналами связи, что дает возможность распределять их ресурсы по отдельным функциональным сферам деятельности и изменить технологию обработки данных в направлении децентрализации.

Следует различать распределенную обработку данных и распределенную базу данных. В первом случае база данных находится на сервере, а обработка осуществляется на компьютерах-клиентах. Во втором случае – база данных размещается на нескольких серверах.

В системе распределенной обработки  данных клиент работает в режиме запросов. Он может послать запрос к собственной  локальной базе или удаленной. Удаленный  запрос – единичный запрос к одному серверу. Несколько удаленных запросов к одному серверу объединяются в  удаленную транзакцию. Если отдельные  запросы транзакций обрабатываются различными серверами, то транзакция называется распределенной. При этом один запрос транзакций обрабатывается одним сервером. Распределенная база данных позволяет обрабатывать один запрос несколькими серверами. Такой запрос называется распределенным.

Различают централизованную, децентрализованную и смешанную технологии распределенной обработки данных. При централизованной обработке данных на одном сервере  находится единственная копия базы данных. Все операции с базой данных обеспечиваются этим сервером. Доступ к данным выполняется с помощью  удаленного запроса и удаленной  транзакции.

Децентрализованная организация  данных предполагает разбиение информационной базы на несколько физически распределенных. Каждый клиент пользуется своей базой  данных, которая может быть либо частью общей информационной базы, либо копией информационной базы в  целом.

Базовые информационные процессы.

К базовым информационным процессам можно отнести извлечение, транспортирование, обработку, хранение, представление и использование информации. Рассмотрим один из видов информационных процессов – обработка информации.

Обработка Информации.

Обработка информации состоит в  получении одних «информационных  объектов» из других «информационных  объектов» путем выполнения некоторых  алгоритмов и является одной из основных операций, осуществляемых над информацией, и главным средством увеличения ее объема и разнообразия.

На самом верхнем уровне можно  выделить числовую и нечисловую обработку. В указанные виды обработки вкладывается различная трактовка содержания понятия «данные». При числовой обработке  используются такие объекты, как  переменные, векторы, матрицы, многомерные  массивы, константы и т.д. При нечисловой обработке объектами могут быть файлы, записи, поля, иерархии, сети, отношения  и т.д. Другое отличие заключается  в том, что при числовой обработке  содержание данных не имеет большого значения, в то время как при  нечисловой обработке нас интересуют непосредственные сведения об объектах, а не их совокупность в целом.

С точки зрения реализации на основе современных достижений вычислительной техники выделяют следующие виды обработки информации:

  • последовательная обработка, применяемая в традиционной фоннеймановской архитектуре ЭВМ, располагающей одним процессором;

 • параллельная обработка, применяемая при наличии нескольких процессоров в ЭВМ;

 •  конвейерная обработка, связанная с использованием в архитектуре ЭВМ одних и тех же ресурсов для решения разных задач, причем если эти задачи тождественны, то это последовательный конвейер, если задачи одинаковые — векторный конвейер.

Принято относить существующие архитектуры  ЭВМ с точки зрения обработки  информации к одному из следующих классов .

Архитектуры с одиночным  потоком команд и данных (SISD). К этому классу относятся традиционные фоннеймановские однопроцессорные системы, где имеется центральный процессор, работающий с парами «атрибут — значение».

Архитектуры с одиночными потоками команд и данных (SIMD). Особенностью данного класса является наличие одного (центрального) контроллера, управляющего рядом одинаковых процессоров. В зависимости от возможностей контроллера и процессорных элементов, числа процессоров, организации режима поиска и характеристик маршрутных и выравнивающих сетей выделяют:

 • матричные процессоры, используемые для решения векторных и матричных задач;

 • ассоциативные процессоры, применяемые для решения нечисловых задач и использующие память, в которой можно обращаться непосредственно к информации, хранящейся в ней;

 • процессорные ансамбли, применяемые для числовой и нечисловой обработки;

 • конвейерные и векторные процессоры.

Архитектуры с множественным  потоком команд и одиночным потоком  данных (MISD). К этому классу могут быть отнесены конвейерные процессоры.

Архитектуры с множественным  потоком команд и множественным  потоком данных (MIMD). К этому классу могут быть отнесены следующие конфигурации: мультипроцессорные системы, системы с мультобработкой, вычислительные системы из многих машин, вычислительные сети.

Создание данных, как процесс  обработки, предусматривает их образование  в результате выполнения некоторого алгоритма и дальнейшее использование  для преобразований на более высоком уровне.

Модификация данных связана с отображением изменений в реальной предметной области, осуществляемых путем включения  новых данных и удаления ненужных.

Контроль, безопасность и целостность  направлены на адекватное отображение  реального состояния предметной области в информационной модели и обеспечивают защиту информации от несанкционированного доступа (безопасность) и от сбоев и повреждений технических  и программных средств.

Поиск информации, хранимой в памяти компьютера, осуществляется как самостоятельное  действие при выполнении ответов  на различные запросы и как  вспомогательная операция при обработке  информации.

Поддержка принятия решения является наиболее важным действием, выполняемым  при обработке информации. Широкая  альтернатива принимаемых решений  приводит к необходимости использования  разнообразных математических моделей

Создание документов, сводок, отчетов  заключается в преобразовании информации в формы, пригодные для чтения как человеком, так и компьютером. С этим действием связаны и такие операции, как обработка, считывание, сканирование и сортировка документов.

При преобразовании информации осуществляется ее перевод из одной формы представления  или существования в другую, что  определяется потребностями, возникающими в процессе реализации информационных технологий.

Реализация всех действий, выполняемых  в процессе обработки информации, осуществляется с помощью разнообразных  программных средств.

Наиболее распространенной областью применения технологической операции обработки информации является принятие решений.

В зависимости от степени информированности  о состоянии управляемого процесса, полноты и точности моделей объекта  и системы управления, взаимодействия с окружающей средой, процесс принятия решения протекает в различных  условиях:

1. Принятие решений в условиях определенности. В этой задаче модели объекта и системы управления считаются заданными, а влияние внешней среды — несущественным. Поэтому между выбранной стратегией использования ресурсов и конечным результатом существует однозначная связь, откуда следует, что в условиях определенности достаточно использовать решающее правило для оценки полезности вариантов решений, принимая в качестве оптимального то, которое приводит к наибольшему эффекту. Если таких стратегий несколько, то все они считаются эквивалентными. Для поиска решений в условиях определенности используют методы математического программирования.

2. Принятие решений в условиях риска. В отличие от предыдущего случая для принятия решений в условиях риска необходимо учитывать влияние внешней среды, которое не поддается точному прогнозу, а известно только вероятностное распределение ее состояний. В этих условиях использование одной и той же стратегии может привести к различным исходам, вероятности появления которых считаются заданными или могут быть определены. Оценку и выбор стратегий проводят с помощью решающего правила, учитывающего вероятность достижения конечного результата.

3. Принятие решений в условиях неопределенности. Как и в предыдущей задаче между выбором стратегии и конечным результатом отсутствует однозначная связь. Кроме того, неизвестны также значения вероятностей появления конечных результатов, которые либо не могут быть определены, либо не имеют в контексте содержательного смысла. Каждой паре «стратегия — конечный результат» соответствует некоторая внешняя оценка в виде выигрыша. Наиболее распространенным является использование критерия получения максимального гарантированного выигрыша.

4. Принятие решений в условиях многокритериальности. В любой из перечисленных выше задач многокритериальность возникает в случае наличия нескольких самостоятельных, не сводимых одна к другой целей. Наличие большого числа решений усложняет оценку и выбор оптимальной стратегии. Одним из возможных путей решения является использование методов моделирования.

Решение задач с помощью искусственного интеллекта заключается в сокращении перебора вариантов при поиске решения, при этом программы реализуют  те же принципы, которыми пользуется в  процессе мышления человек.

Экспертная система пользуется знаниями, которыми она обладает в  своей узкой области, чтобы офаничить  поиск на пути к решению задачи путем постепенного сужения круга  вариантов.

Для решения задач в экспертных системах используют:

• метод логического вывода, основанный на технике доказательств, называемой резолюцией и использующей опровержение отрицания (доказательство «от противного»);

• метод структурной индукции, основанный на построении дерева принятия решений для определения объектов из большого числа данных на входе;

• метод эвристических правил, основанных на использовании опыта  экспертов, а не на абстрактных правилах формальной логики;

• метод машинной аналогии, основанный на представлении информации о сравниваемых объектах в удобном виде, например, в виде структур данных, называемых фреймами.

Источники «интеллекта», проявляющегося при решении задачи, могут оказаться  бесполезными либо полезными или  экономичными в зависимости от определенных свойств области,в которой поставлена задача. Исходя из этого, может быть осуществлен выбор метода построения экспертной системы или использования готового программного продукта.

Процесс выработки решения на основе первичных данных можно разбить на два этапа: выработка допустимых вариантов решений путем математической формализации с использованием разнообразных моделей и выбор оптимального решения на основе субъективных факторов.

Информационные потребности лиц, принимающих решение, во многих случаях  ориентированы на интефальные технико-экономические  показатели, которые могут быть получены в результате обработки первичных  данных, отражающих текущую деятельность предприятия. Анализируя функциональные взаимосвязи между итоговыми  и первичными данными, можно построить  так называемую информационную схему, которая отражает процессы афегирования информации. Первичные данные, как правило, чрезвычайно разнообразны, интенсивность их поступления высока, а общий объем на интересующем интервале велик. С другой стороны состав интефальных показателей относительно мал, а требуемый период их актуализации может быть значительно короче периода изменения первичных данных — аргументов.

Для поддержки принятия решений  обязательным является наличие следующих  компонент:

• обобщающего анализа;

• прогнозирования;

• ситуационного моделирования.

В настоящее время принято выделять два типа информационных систем поддержки  принятия решений.

Системы поддержки принятия решений  DSS (Decision Support System) осуществляют отбор и анализ данных по различным характеристикам и включают средства:

• доступа к базам данных;

• извлечения данных из разнородных  источников;

• моделирования правил и стратегии  деловой деятельности;

• деловой графики для представления  результатов анализа;

• анализа «если что»;

• искусственного интеллекта на уровне экспертных систем. Системы оперативной аналитической обработки OLAP (OnLine

Analysis Processing) для принятия решений используют следующие средства:

• мощную многопроцессорную вычислительную технику в виде специальных OLAP-серверов;

• специальные методы многомерного анализа;

• специальные хранилища данных Data Warehouse.

Реализация процесса принятия решений  заключается в построении информационных приложений. Выделим в информационном приложении типовые функциональные компоненты, достаточные для формирования любого приложения на основе БД.

PS (Presentation Services) — средства представления. Обеспечиваются устройствами, принимающими ввод от пользователя и отображающими то, что сообщает ему компонент логики представления PL, плюс соответствующая программная поддержка. Может быть текстовым терминалом или X-терминалом, а также персональным компьютером или рабочей станцией в режиме программной эмуляции терминала или Х-терминала.

PL (Presentation Logic) — логика представления. Управляет взаимодействием между пользователем и ЭВМ. Обрабатывает действия пользователя по выбору альтернативы меню, по нажатию кнопки или выбору элемента из списка.

BL (Business or Application Logic) — прикладная  логика. Набор правил для принятия решений, вычислений и операций, которые должно выполнить приложение.

DL (Data Logic) — логика управления данными. Операции с базой данных (SQL-операторы SELECT, UPDATE и INSERT), которые нужно выполнить для реализации прикладной логики управления данными.

DS (Data Services) — операции с базой данных. Действия СУБД, вызываемые для выполнения логики управления данными, такие как манипулирование данными, определения данных, фиксация или откат транзакций и т.п. СУБД обычно компилирует SQL-приложения.

FS (File Services) — файловые операции. Дисковые операции чтения и записи данных для СУБД и других компонент. Обычно являются функциями ОС.

Среди средств разработки информационных приложений можно выделить следующие  основные группы:

• традиционные системы программирования;

• инструменты для создания файл-серверных  приложений;

• средства разработки приложений «клиент—сервер»;

• средства автоматизации делопроизводства и документооборота;

• средства разработки Интернет/Интранет-приложений;

• средства автоматизации проектирования приложений.

Заключение.

В заключении могу отметить что, для современного общества информационная индустрия становится важнейшим экономическим фактором. Основу этой индустрии составляют базовые информационные технологии, использующие достижения различных областей экономики. Сегодня базовые информационные технологии имеют самостоятельное научное и прикладное значение, предоставляющее широкие возможности для извлечения, формализации, моделирования, систематизации, интеграции, транспортирования, обработки и применения информации и знаний. Область информационных технологий, в том числе и базовых, стала важной сферой производственной деятельности, обладающей всеми чертами промышленного производства с устойчивой динамикой роста.

Развитие современных информационных технологий ведет к тому что, завершается век энергетики и на его смену в соответствии с прогнозом Н.Винера приходит век информатики. Первый век текущего тысячелетия войдет в историю человечества как век завершения перехода из индустриального общества в общество информационное. Процесс перехода, получивший название информатизации, интенсивно реализуется во всех странах мирового сообщества. На этот путь достаточно давно вступила и Россия. Прогнозы ученых позволяют утверждать, что большинство западно-европейских стран и с некоторым отставанием и Россия не позднее середины будущего столетия перейдут в информационное общество. Исчерпывающей характеристики информационного общества пока не существует, но предполагают, что в таком обществе будут полностью удовлетворены информационные потребности населения. В настоящее время эти потребности еще не осознаны и в значительной степени не сформированы. Будущий век будет отличаться глобальной технологизацией передовых стран, что определяется не только развитием материальной базы, но и уровнем интеллектуализации общества, его умением создавать, применять и сохранять новые знания.