close

Вход

Забыли?

вход по аккаунту

- kafedra

код для вставкиСкачать
МИНИСТЕРСТВО ОБРАЗОВАНИЯ И НАУКИ РФ
ФГБОУ ВПО «СЕВЕРО-КАВКАЗСКИЙ
ГОРНО-МЕТАЛЛУРГИЧЕСКИЙ ИНСТИТУТ»
(ГОСУДАРСТВЕННЫЙ ТЕХНОЛОГИЧЕСКИЙ УНИВЕРСИТЕТ)
Кафедра автоматизированной обработки информации
Конспекты лекций
дисциплина:
«Информационные технологии»
для направления подготовки:
230100 – Информатика и вычислительная техника
квалификация (степень) выпускника:
бакалавр
Составитель:
к.т.н. Даурова А.А.
Владикавказ, 2013 г.
1
2
СОДЕРЖАНИЕ
Лекция 1
Лекция 2
Лекция 3
Лекция 4
Лекция 5
Лекция 6
Лекция 7
Лекция 8
Лекция 9
Лекция 10
Лекция 11-12
Лекция 13-14
Лекция 15-16
Лекция 17-18
Понятие информации и информационных технологий
Технологии сбора, хранения, передачи, обработки и представления информации
Классификация ИТ по сферам применения: обработка текстовой и числовой информации
Текстовые процессоры и электронные таблицы
Компьютерная графика
Организация и поиск информации
Особенности обработки экономической статистической информации
Гипертекстовые способы хранения и представления информации
Мультимедийные технологии обработки и представления информации
Автоматизированные информационные системы, его типы и назначение
Общественные механизмы в сфере информации
Экспертные системы
Структура экспертных систем
Экономические аспекты применения ИТ, экономическая эффективность
информационных систем
.
3
Лекция 1. Понятие информации и информационных технологий
1.ПОНЯТИЕ ИНФОРМАЦИИ
Термин информация происходит от латинского слова informatio, что означает «сведения, разъяснения, изложение».
Информация - это настолько общее и глубокое понятие, что его нельзя объяснить одной фразой. В это слово вкладывается различный смысл в технике, науке и в житейских ситуациях.
В обиходе информацией называют любые данные или сведения, которые кого-либо интересуют, например сообщение о каких-либо событиях, о чьей-либо деятельности и т. п. «Информировать» в этом смысле означает «сообщить нечто,
неизвестное раньше». Информация — сведения об объектах и явлениях окружающей среды, их параметрах, свойствах и
состоянии, которые воспринимают информационные системы (живые организмы, управляющие машины и др.) в процессе
жизнедеятельности и работы.
Одно и то же информационное сообщение (статья в газете, объявление, письмо, телеграмма, справка, рассказ, чертеж, радиопередача и т. п.) может содержать разное количество информации для разных людей в зависимости от их накопленных знаний, от уровня понимания этого сообщения и интереса к нему. Так, сообщение, составленное на японском языке,
не несет никакой новой информации человеку, не знающему этого языка, но может быть высокоинформативным для человека, владеющего японским. Никакой новой информации не содержит и сообщение, изложенное на знакомом языке, если его
содержание непонятно или уже известно.
Информация есть характеристика не сообщения, а соотношения между сообщением и его потребителем. Без наличия
потребителя, хотя бы потенциального, говорить об информации бессмысленно.
В случаях, когда говорят об автоматизированной работе с информацией посредством каких-либо технических устройств, обычно в первую очередь интересуются не содержанием сообщения, а тем, сколько символов это сообщение содержит.
Применительно к компьютерной обработке данных под информацией понимают некоторую последовательность
символических обозначений (букв, цифр, закодированных графических образов и звуков и т. п.), несущую смысловую нагрузку и представленную в понятном компьютеру виде. Каждый новый символ в такой последовательности символов увеличивает информационный объем сообщения.
2. ВИДЫ ИНФОРМАЦИИ
Основные виды информации по ее форме представления, способам ее кодирования и хранения, что имеет наибольшее значение для информатики, это:
1.
Графическая или изобразительная — первый вид, для которого был реализован способ хранения информации об
окружающем мире в виде наскальных рисунков, а позднее в виде картин, фотографий, схем, чертежей на бумаге, холсте,
мраморе и др. материалах, изображающих картины реального мира;
2.
Звуковая — мир вокруг нас полон звуков и задача их хранения и тиражирования была решена с изобретение звукозаписывающих устройств в 1877 г. ее разновидностью является музыкальная информация — для этого вида был изобретен
способ кодирования с использованием специальных символов, что делает возможным хранение ее аналогично графической
информации;
3.
Текстовая — способ кодирования речи человека специальными символами — буквами, причем разные народы имеют разные языки и используют различные наборы букв для отображения речи; особенно большое значение этот способ приобрел после изобретения бумаги и книгопечатания;
4.
Числовая — количественная мера объектов и их свойств в окружающем мире; особенно большое значение приобрела с развитием торговли, экономики и денежного обмена; аналогично текстовой информации для ее отображения используется метод кодирования специальными символами — цифрами, причем сис-темы кодирования (счисления) могут быть разными;
5.
Видеоинформация — способ сохранения «живых» картин окружающего мира, появившийся с изобретением кино.
Существуют также виды информации, для которых до сих пор не изобретено способов их кодирования и хранения
— это тактильная информация, передаваемая ощущениями, органолептическая, передаваемая запахами и вкусами и др.
Для передачи информации на большие расстояния первоначально использовались кодированные световые сигналы,
с изобретением электричества — передача закодированного определенным образом сигнала по проводам, позднее — с использованием радиоволн.
Создателем общей теории информации и основоположником цифровой связи считается Клод Шеннон (Claude
Shannon). Всемирную известность ему принес фундаментальный труд 1948 года — «Математическая теория связи» (A
Mathematical Theory of Communication), в котором впервые обосновывается возможность применения двоичного кода для
передачи информации.
С появлением компьютеров (или, как их вначале называли в нашей стране, ЭВМ — электронные вычислительные
машины) вначале появилось средство для обработки числовой информации. Однако в дальнейшем, особенно после широкого распространения персональных компьютеров (ПК), компьютеры стали использоваться для хранения, обработки, передачи
и поиска текстовой, числовой, изобразительной, звуковой и видеоинформации. С момента появления первых персональных
компьютеров — ПК (80-е годы 20 века) — до 80 % их рабочего времени посвящено работе с текстовой информацией.
Хранение информации при использовании компьютеров осуществляется на магнитных дисках или лентах, на лазерных дисках (CD и DVD), специальных устройствах энергонезависимой памяти (флэш-память и пр.). Эти методы постоянно
совершенствуются, изобретаются новые устройства и носители информации. Обработку информации (воспроизведение,
преобразование, передача, запись на внешние но-сители) выполняет процессор компьютера. С помощью компьютера воз-
4
можно создание и хранение новой информации любых видов, для чего служат специальные программы, используемые на
компьютерах, и устройства ввода информации.
Особым видом информации в настоящее время можно считать информацию, представленную в глобальной сети Интернет. Здесь используются особые приемы хранения, обработки, поиска и передачи распределенной информации больших
объемов и особые способы работы с различными видами информации. Постоянно совершенствуется программное обеспечение, обеспечивающее коллективную работу с информацией всех видов
Предметы, процессы, явления материального или нематериального свойства, рассматриваемые с точки зрения их
информационных свойств, называются информационными объектами.
Что можно делать с информацией:
создавать
принимать
комбинировать
хранить
передавать
копировать
обрабатывать
искать
воспринимать
формализовать
делить на части
измерять
использовать
распространять
упрощать
разрушать
запоминать
преобразовывать
собирать и т. д.
Все эти процессы, связанные с определенными операциями над информацией, называются информационными процессами.
3.СВОЙСТВА ИНФОРМАЦИИ
Как и всякий объект, информация обладает свойствами. Характерной отличительной особенностью информации от
других объектов природы и общества, является дуализм: на свойства информации влияют как свойства исходных данных,
составляющих ее содержательную часть, так и свойства методов, фиксирующих эту информацию.
С точки зрения информатики наиболее важными представляются следующие общие качественные свойства: объективность, достоверность, полнота, точность, актуальность, полезность, ценность, своевременность, понятность, доступность,
краткость и пр.
Объективность информации. Объективный – существующий вне и независимо от человеческого сознания. Информация – это отражение внешнего объективного мира.
Информация объективна, если она не зависит от методов ее фиксации, чьего-либо мнения, суждения.
Пример. Сообщение «На улице тепло» несет субъективную информацию, а сообщение «На улице 22°С» – объективную, но с точностью, зависящей от погрешности средства измерения.
Объективную информацию можно получить с помощью исправных датчиков, измерительных приборов. Отражаясь
в сознании конкретного человека, информация перестает быть объективной, так как, преобразовывается (в большей или
меньшей степени) в зависимости от мнения, суждения, опыта, знаний конкретного субъекта.
Достоверность информации. Информация достоверна, если она отражает истинное положение дел. Объективная информация
всегда достоверна, но достоверная информация может быть как объективной, так и субъективной. Достоверная информация
помогает принять нам правильное решение. Недостоверной информация может быть по следующим причинам:
преднамеренное искажение (дезинформация) или непреднамеренное искажение субъективного свойства;
искажение в результате воздействия помех («испорченный телефон») и недостаточно точных средств ее фиксации.
Полнота информации. Информацию можно назвать полной, если ее достаточно для понимания и принятия решений.
Неполная информация может привести к ошибочному выводу или решению.
Точность информации определяется степенью ее близости к реальному состоянию объекта, процесса, явления и т. п.
Актуальность информации – важность для настоящего времени, злободневность, насущность. Только вовремя полученная информация может быть полезна.
Полезность (ценность) информации. Полезность может быть оценена применительно к нуждам конкретных ее потребителей и оценивается по тем задачам, которые можно решить с ее помощью.
Самая ценная информация – объективная, достоверная, полная, и актуальная. При этом следует учитывать, что и
необъективная, недостоверная информация (например, художественная литература), имеет большую значимость для человека. Социальная (общественная) информация обладает еще и дополнительными свойствами:
имеет семантический (смысловой) характер, т. е. понятийный, так как именно в понятиях обобщаются наиболее существенные признаки предметов, процессов и явлений окружающего мира имеет языковую природу (кроме некоторых видов эстети-
5
ческой информации, например изобразительного искусства). Одно и то же содержание может быть выражено на разных естественных (разговорных) языках, записано в виде математических формул и т. д.
С течением времени количество информации растет, информация накапливается, происходит ее систематизация,
оценка и обобщение. Это свойство назвали ростом и кумулированием информации. (Кумуляция – от лат. cumulatio – увеличение, скопление).
Старение информации заключается в уменьшении ее ценности с течением времени. Старит информацию не само
время, а появление новой информации, которая уточняет, дополняет или отвергает полностью или частично более раннюю.
Научно-техническая информация стареет быстрее, эстетическая (произведения искусства) – медленнее.
Логичность, компактность, удобная форма представления облегчает понимание и усвоение информации.
4. ПОНЯТИЕ ИНФОРМАЦИОННЫХ ТЕХНОЛОГИЙ
Информационные технологии (ИТ, от англ. information technology, IT) — широкий класс дисциплин и областей деятельности, относящихся к технологиям управления и обработки данных, в том числе, с применением вычислительной техники.
В последнее время под информационными технологиями чаще всего понимают компьютерные технологии. В частности, ИТ имеют дело с использованием компьютеров и программного обеспечения для хранения, преобразования, защиты,
обработки, передачи и получения информации. Спецов по компьютерной технике и программированию часто называют ИТспециалистами.
Информационные технологии во всём мире всё чаще становятся средствами, используемые человечеством для расширения и развития своих способностей.
Следует заметить: существительное “технология”, выражающее существо данного учебного предмета, ныне столь
часто употребляется, что оно практически превратилось в прилагательное, в большей степени связанное с различными предметными областями и средствами. При этом технология – это всегда метод или способ выполнением определённых операций и процессов, связанных с изменением качества или первоначального состояния материала, объекта и т.п. Так например,
технология материального производства подразумевает процесс, заключающийся в изготовлении, обработке, изменении состояния, свойств и формы сырья или материала.
Особенностью информационных технологий (ИТ) является то, что они связаны с одним или несколькими информационными процессами: создания, получения (сбора), хранения, обработки, передачи и распространения информации.
Кроме того, они не могут рассматриваться изолированно, вне материальной сферы. Информация является неотъемлемой и, часто, определяющей компонентой практически всех материальных процессов, инициируемых человеком или в
которых он участвует. Такое соотношение материальной и информационной составляющих определяет эффективность использования информационных технологий, включающих вычислительную компьютерную технику, телекоммуникации, программное и информационное обеспечение, проявляющихся и оцениваемых только в сфере материального производства.
Сбор данных (информации) представляет процесс регистрации, фиксации, записи данных о событиях, объектах (реальных и абстрактных), связях, признаках и соответствующих действиях. Более сложным является понятие “сбор информации” – это процесс отбора из различных источников данных, необходимых для решения целевой задачи основной деятельности, их идентификации и представления в форме, необходимой для ввода в ЭВМ, последующего поиска и функциональной
обработки.
Обработка данных включает взаимосвязанные операции поиска, выборки, сортировки, слияния, проведения расчётов и т. д. Она представляет процесс управления данными, по возможности без учёта смысла, заложенного в эти данные.
Обработка информации представляет процессы переработки данных, реализующие содержательное (функциональное) преобразование информации какого-либо определённого типа (текстовой, цифровой, графической и др.). Причём, зачастую тип данных (как форма существования информации) определяется характером содержания, т. е., обработка информации – это преобразование данных с учётом их содержания.
Хотя информационные технологии в значительной степени ориентированы на решение индустриальных задач, их
следует рассматривать не только как инструмент, умножающий возможности человека, но в концептуальном плане, как методологическую платформу, обладающую универсальными парадигмами, моделями, методами, языками для представления,
формализации, моделирования, систематизации, обработки прикладных знаний.
Другая важная особенность ИТ предопределена естественным, особенно для больших систем, требованием надёжности и устойчивости их функционирования и развития, а также возможности интеллектуального (человеческого) контроля
в условиях большой сложности. Это означает, что сфера информационных технологий распространяется практически на все
этапы жизненного цикла различных продуктов и услуг.
Третья особенность – это непосредственное или опосредованное участие человека в технологических процессах.
Любой автоматизированный и даже автоматический процесс связан с необходимостью представления (или получения) информации в форме, удобной для человека.
Современные индивиды должны знать возможности применения ИТ в повседневной жизни, а значит и основы информатики с тем, чтобы успешно использовать свои знания при решении личностных и производственных задач.
Структура отрасли:
1. Информатика
2. Программирование
3. Интернет и Всемирная паутина
4. Веб-разработка
5. Управление данными
6. Обработка данных
7. RFID
6
8.
9.
10.
11.
12.
13.
14.
15.
Добыча данных
Хранение данных
Базы данных
Информационная архитектура
Информационная безопасность
Криптография
Системная интеграция
Искусственный интеллект
5. НОВАЯ ИНФОРМАЦИОННАЯ ТЕХНОЛОГИЯ
В связи с этим в последнее время много пишут о «новой информационной технологии». Иногда отмечается, что новая информационная технология — это, прежде всего компьютеризированная технология.
Новая информационная технология — информационная технология с «дружественным» интерфейсом работы пользователя, использующая персональные компьютеры и телекоммуникационные средства.
Современные мировые тенденции развития информационных технологий свидетельствуют о переходе от совершенствования отдельных операций и процедур сбора, передачи, накопления, хранения, поиска и обработки информации и выдачи ее для использования к комплексной автоматизации информационных процессов.
Укажем некоторые прогнозируемые результаты внедрения новой информационной технологии:
а) сокращение времени, исчисляемого от момента возникновения информации до момента ее потребления;
б) увеличение доли автоматизированных информационных процедур в информационных процессах;
в) усложнение режимов функционирования технических средств информационных систем;
г) накопление и долговременное хранение на технических носителях значительных объемов информации (например,
массивы адресного бюро);
д) интенсивная циркуляция информации между компонентами информационных систем, в т. ч. территориально распределенными;
е) комплексная обработка всех видов документальной и фактографической информации, необходимой для решения
совокупности предметных задач организации;
ж) рост стоимости ресурсов информационных систем;
з) непосредственный и одновременный доступ к информационным ресурсам большого числа пользователей;
и) снижение непосредственного участия пользователя в информационном процессе;
к) приближение пользователя к вычислительным информационным ресурсам;
л) комфортность работы с информацией и др.
Высокие технологии - это технологии качественного изменения состава, характера, методов решаемых задач, технологии
эволюции, а не функционирования.
Пример. Обычная ("старая") технология вычислений ставит основную цель - найти решение задачи за приемлемое время и
стоимость. Новая технология использования математических компьютерных пакетов ставит новую цель - найти решение
достаточно быстро, точно и экономично. Высокая технология распределенных, квантовых вычислений ставит цель - найти
решение задачи, не решаемой (труднорешаемой) обычными технологиями.
В узком понимании, новая информационная технология - использование вычислительной техники и систем связи для создания, сбора, передачи, хранения, обработки информации; она - часть информационного бизнеса.
Любая технология базируется на научно-теоретическом, инженерно-техническом, программном обеспечении. Само по себе
это ядро еще не образует технологию. Для этого оно должно быть интегрировано и поддерживаемо сетевыми пространственно-временными, оранизационно-людскими связями и отношениями. Должна быть система, сеть поддержки технологических отношений (TSN).
Пример. TSN системы дистанционного обучения состоит из инфраструктуры - компьютерных сетей, протоколов их взаимодействия и т.д. Хаб (маршрутизатор) - элемент этой системы, но он управляется своим программным обеспечением (например, программа переключения), своим электрическим обеспечением. Хаб сам по себе - не технология. Программа Word сама по себе не технология (хотя ее часто называют технологией подготовки и редактирования документов), а элемент технологии, определяемой как MS Office - технологии автоматизированого, компьютеризованного делопроизводства, автоматизации работ в офисе.
Традиционная (классическая) информационная технология, как правило, строится на базе хорошо формализуемых, структурируемых интеллектуальных процедур. Новая информационная технология, как правило, строится на основе плохо формализованных и структурированных интеллектуальных процедур.
Цивилизация возможна только при наличии информации, информационных потоков и обменов в обществе.
Информация делает народы человечеством.
7
Сначала информационные технологии использовались, из-за их сложности, уникальности и дороговизны, только в научных
центрах и крупных промышленных компаниях. По мере совершенствования, распространения и удешевления, информационные технологии проникли в разные отрасли и стали развивать их и развиваться сами, что привело к развитию потребностей общества.
Новые информационные технологии бывают следующих базовых типов:
когнитивные технологии, направленные большей частью на получение, хранение и актуализацию знаний, принятие интеллектуальных решений;
инструментальные технологии, направленные большей частью на использование в качестве инструментария, среды для построения других технологий и для обслуживания их;
прикладные технологии, направленные большей частью на решение проблем некоторой проблемной области (или областей);
коммуникативные технологии, направленные большей частью на решение проблем связи, коммуникаций, общения.
Отметим, что такое деление - весьма условное - и технология может с успехом быть и прикладной, и когнитивной, и инструментальной, и коммуникативной.
Пример. Такова, например, технология компьютерного моделирования, гипермедиа.
8
Лекция 2. ТЕХНОЛОГИИ СБОРА, ХРАНЕНИЯ, ПЕРЕДАЧИ, ОБРАБОТКИ И ОБРАБОТКИ И ПРЕДСТАВЛЕНИЯ
ИНФОРМАЦИИ
1. ИНФОРМАЦИОННЫЕ ПРОЦЕССЫ
Процессы получения, передачи, обработки и хранения являются общими для вещества, энергии и информации. Они
называются информационными процессами
Информационные процессы характерны для живой природы, человека, общества, техники.
Является ли информационным процессом выплавка стали? (Нет)
Таким образом, понятие информации – базовое понятие. Поэтому дать точное определение информации невозможно. Содержание основных базовых понятий в каждой науке должно быть пояснено на примерах или выявлено путём его сопоставления с содержанием других понятий. Понятие информации используется в различных науках: информатике, биологии, социологии, кибернетике. В каждой науке понятие “информация” связано с различными системами понятий.
Понятие информации в биологии связано с понятиями “ген”, “наследственность” и “поведение”.
Понятие информации в кибернетике связано с понятиями “управление”, “прямая связь”, “обратная связь”.
Понятие информации в обществе связано с понятиями “сведения”, “сообщения” “осведомлённость о положении
дел”.
Информация с точки зрения науки – это знания.
С информацией можно производить следующие действия:
обмен (передача и получение);
хранение;
обработка.
Обмен информацией может происходить в образной (образное восприятие при непосредственном контакте человека
с окружающим миром с помощью зрения, слуха, обоняния, осязания и вкуса и знаковой( знаковая система представления
информации - это язык) формах. Языки бывают разговорными( русский, немецкий, и т.д.), причем в устной форме( фонетика) и в письменной( грамматика) и формальные( в математике - язык формул, в музыке - язык нот, в медицине - латынь).
Хранение информации происходит или в памяти человека, или на внешних носителях. В памяти человека информация может храниться как в образной форме ( я помню, как пахнет роза), так и в знаковой ( словесной, формульной). Информацию, хранимую в памяти, называют оперативной. Информацию, хранимую на внешних носителях( листе бумаги, диске,
пластинке и т.д.), называют внешней. Она может быть переведена в разряд оперативной, если будет "прочитана" человеком.
Таким образом, внешние носители выполняют роль “дополнительной” памяти человека. На них могут храниться
звук, тексты, изображения.
Обработка информации производится человеком или в уме, или с помощью каких-либо вспомогательных средств
(счеты, калькулятор, компьютер и др.). В результате обработки получается новая информация, которая каким-то образом
сохраняется ( запоминается, записывается). Обработка информации производится по каким-то определенным правилам (алгоритмам). Сами эти правила могут также подвергаться обработке (дополняться, исправляться, уточняться).
2.СТРУКТУРА ИНФОРМАЦИОННОГО ПРОЦЕССА
При переносе информации в виде сигнала от источника к потребителю
9
она проходит последовательно следующие фазы (говорят – фазы обращения), составляющие информационный процесс:
Восприятие (если фаза реализуется технической системой) или сбор (если фаза реализуется человеком) – осуществляет отображение источника информации в сигнал. Здесь определяются качественные и количественные характеристики
источника, существенные для решения задач потребителя информации, для чего и собирается или воспринимается информация. Совокупность этих характеристик создает образ источника, который фиксируется в виде сигнала на носителе той или
иной природы (бумажном, электронном и т.п.).
Передача – перенос информации в виде сигнала в пространстве посредством физических сред любой природы.
Включается в информационный процесс, если места выполнения других фаз информационного процесса территориально
разобщены.
Обработка – любое преобразование информации с целью решения определенных функциональных задач (они определяются потребителем информации). Данная фаза может включать хранение информации как перенос ее во времени.
Представление (если потребителем информации является человек) или воздействие (если потребителем является
техническая система). В первом случае выполняется подготовка информации к виду, удобному для потребителя (графики,
тексты, диаграммы, таблицы и т.д.). Во втором случае вырабатываются управляющие воздействия на технические средства.
Этот случай характерен для выпускников специальности "Автоматизация управления технологическими процессами", а потому здесь не рассматривается
Схематично информационный процесс изображен на рисунке:
Прямоугольниками изображены процедуры (фазы), другие фигуры обозначают объекты. Пунктирные прямоугольники показывают, что эти фазы могут отсутствовать.
Как видно из рисунка, каждая фаза в общем случае преобразует (или отображает) входной сигнал в выходной. Например, при обработке сигнал S3 преобразуется в сигнал S4. Это делается для удобства проведения следующей процедуры
или, в последнем случае, для удобства потребителя.
Пример 1. Рассмотрим информационный процесс, имеющий место при приеме в ВУЗ абитуриентов, к числу которых в недавнем времени относился и наш читатель (при этом отметим, что подобный информационный процесс, когда решается некоторая задача преобразования информации из конкретной предметной области, называется предметным). Названные на рисунке элементы представлены ниже:
источник информации – абитуриент, сведения о знаниях и других достоинствах которого являются основанием для
зачисления в ВУЗ. Сигнал S1 – это документы (например, аттестат о среднем образовании), которые сдаются в приемную комиссию;
сбор информации выполняется работниками приемной комиссии, куда стекаются сведения о прошлых успехах абитуриента и результатах вступительных испытаний. Очевидны качественные и количественные характеристики источника-абитуриента: это баллы в аттестате, различные квалификации, которые он приобрел в результате обучения
на дополнительных курсах и факультативах, медицинские справки и т.д. При этом собираемые данные регистрируются, например, записываются в сводные ведомости, где по каждому студенту фиксируются данные о нем. Формируется сигнал S2 (в этом случае он носит бумажный характер). Возможно также использование технических систем
для регистрации собранных данных. Если приемная комиссия снабжена компьютерной техникой, сигнал S2 носит
электронный характер. В любом случае, как правило, применяется фиксация информации на бумажном носителе;
передача информации. В простейшем случае это передача данных курьером (работником приемной комиссии) тому
лицу, который занимается их обработкой. При этом, очевидно, никаких изменений с данными не происходит (если
только курьер их не потеряет), т.е. сигналы S2 и S3 равны. Если возможно использование технических систем для
передачи информации, этот процесс механизирован или автоматизирован (в случае применения ЭВМ). При автоматизации передачи возможно несовпадение сигналов S2 и S3 по их синтаксическим характеристикам, что связано с
особенностями этой процедуры и подробнее рассматривается далее;
обработка сводится к упорядочению списка абитуриентов в зависимости от качественных и количественных параметров (они назывались выше). Тогда самые достойные на зачисление оказываются в начале списка и первыми
включаются затем в приказ. Эту работу выполняют в приемной комиссии (такая задача в несколько упрощенном виде использована ранее). Тогда сигнал S4 – это упорядоченный список абитуриентов, разбитый на группы по специ-
10
альностям. Очевидно, эта фаза может выполняться вручную, но именно для подобных задач используются средства
вычислительной техники, и в первую очередь - компьютеры;
передача упорядоченного списка абитуриентов в деканат, занимающийся формированием учебных групп по каждой
специальности, аналогично первой процедуре передачи может выполняться как человеком, так и техническими системами. Как отмечалось выше, в первом случае сигналы S4 и S5 могут совпадать, во втором - могут различаться;
представление списков абитуриентов, разбитых на группы, выполняется деканатами. Сигнал S6 имеет вид таблиц,
включающих фамилии и инициалы абитуриентов. Каждая из таблиц соотнесена с той или иной учебной группой;
потребитель информации – ректор ВУЗа, который готовит и визирует приказ о зачислении в ВУЗ.
Пример 2. Сформируем схему обращения информации при сдаче студентами сессии:
Сигнал S1 - это ответы студентов на экзаменах, которые анализируются преподавателем и оцениваются, как правило, по пятибалльной системе (фаза Сбор). В результате формируется ведомость сдачи экзамена (сигнал S2), которая секретарем кафедры (или самим преподавателем) передается в деканат того факультета, к которому "приписаны" студенты (фаза
Передача). Очевидно, если по дороге не случается фальсификации, сигналы S2 и S3 совпадают. В деканате ведомость попадает методисту, который выполняет ее обработку - заполняет специальный журнал успеваемости, где собираются данные об
успеваемости каждого студента за все время обучения в Вузе (фаза Обработка). Можно сказать, что сам журнал (сигнал
S4)выполняет функцию хранения информации (на рисунке эта фаза не показана). По окончании срока сессии методист готовит для декана справку о результатах сессии по всем учебным группам студентов: списки неуспевающих, списки студентов,
претендующих на стипендию, списки тех, кто может получать повышенную (именную) стипендию и т.д. (фаза Представление). Эта справка и есть сигнал S6, который поступает декану для решения типичных для деканата задач: отчисление студентов, перевод на следующий курс или на другую специальность (другое учебное заведение), восстановление и т.п. Следует
отметить, что некоторые фазы, в свою очередь, могут рассматриваться как совокупность последовательных операций, среди
которых можно выделить операции, аналогичные рассмотренным фазам. Например, в фазе Обработка, как будет показано
далее, имеет место сбор информации. Это говорит о том, что детализация информационных процессов определяется уровнем
их рассмотрения с целью последующей автоматизации, т.е. решения соответствующих задач с помощью компьютера.
Для реализации большинства рассмотренных выше процедур, составляющих информационный процесс, используется компьютер. Однако и сам компьютер можно рассматривать как устройство переноса информации от источника к потребителю. Такая постановка вопроса позволяет лучше понять происходящие внутри компьютера информационные процессы,
направленные на решение поставленных перед ним задач; она рассматривается далее.
3. ОБРАБОТКА ИНФОРМАЦИИ
Эта фаза в современной информатике выполняется компьютером и часто включает хранение данных с использованием внешней памяти. Вследствие принципа программного управления обработка информации осуществляется в соответствии с программой, предварительно размещенной в памяти компьютера.
Рассмотрим процесс обработки информации на примере программы:
var CHISLO: integer;
input (CHISLO);
CHISLO:=CHISLO+1;
write (CHISLO);
.
Пусть для этого исходного модуля сформирован загрузочный модуль, выполненный в условных машинных командах и размещенный в ОЗУ:
11
Пусть начальным значением переменной CHISLO, вводимым с клавиатуры, является целое число 20. Тогда содержимое адресов и регистров, участвующих в обработке в соответствии с указанной программой, приведено в таблице (при
этом учитывались структура и принципы функционирования УУ и АЛУ, рассмотренные ранее):
Будучи одной из фаз предметного информационного процесса, обработка информации компьютером, в свою очередь, сама является информационным процессом, в реализации которого принимают участие структурные элементы компьютера:
источником информации является программист, если выполняется отладка программы, или пользователь, если программа эксплуатируется. В качестве сигнала S1 выступают входные данные, например, значения переменной CHISLO. Носитель информации произволен;
восприятие сигнала S1 инициируется при выполнении команды, соответствующей оператору input (CHISLO). Введенная с клавиатуры информация размещается в промежуточной буферной памяти УВв. Носитель сигнала S2 носит электронный характер;
передача – введенная информация передается из буферной памяти по адресу основной памяти, указанному в загрузочном модуле для размещения соответствующей переменной. Например, для переменной CHISLO отведена область памяти
размером 2 байта по адресу 0002:0008. Сигнал S3 носит электронный характер;
обработка – выполняется процессором и заключается в выполнении оператора присваивания из приведенной программы. Этому оператору соответствует код, по которому выполняются следующие действия:
в регистр АХ помещается 1;
в регистр СХ помещаются данные, расположенные по адресу 0002:0008, – это введенное при восприятии значение
переменной CHISLO;
содержимое регистров АХ и СХ складывается, результат помещается в регистр АХ;
содержимое регистра АХ помещается по адресу 0002:0008, т.е. присваивается переменной CHISLO. При этом отведенная под переменную память может быть недостаточна для размещения результата, если, например, введенное значение
было слишком большим. Тогда возникает ситуация переполнения. Таким образом, семантика сигнала S4 различается в зависимости от результатов вычислений:
если вычисления корректны, то это значение переменной CHISLO, которое размещено по адресу 0002:0008, а потому носит электронный характер;
если вычисления некорректны, тогда сигнал S4 – это диагностические сообщения о недостатке памяти для переменной. Также носит электронный характер;
12
хранение – не выполняется, поскольку в программе отсутствуют команды по привлечению внешней памяти;
передача – это перенос сигнала S4 от основной памяти компьютера к промежуточной буферной памяти УВыв, в
роли которого выступает для нашей программы монитор. Инициируется оператором write (CHISLO), если обработка прошла
корректно, или средствами ОС при наличии ошибки в программе. В любом случае выполняется средствами ОС и каналами
сопряжения УВыв и других устройств компьютера. Сигналы S4 и S5 в таком случае тождественны по синтаксису и носителю, а различаются лишь местом нахождения;
представление заключается в преобразовании сигнала S5 к виду, понятному и удобному потребителю. Выполняется
УВыв, в роли которого в данном случае выступает монитор; тогда сигнал S6 – электронный;
Потребителем информации является:
программист - в случае отладки. В роли сигнала S6 выступают:
1. диагностические сообщения о наличии ошибок в тексте программы, если обнаружены ошибки. Назначение программиста в этом случае – исправить исходный текст программы и заново отладить программу;
2. результирующие данные;
3. конечный пользователь – в случае эксплуатации программного продукта. Сигнал S6 - это результирующие данные.
4. ХРАНЕНИЕ ИНФОРМАЦИИ
Хранение информации (данных) не является самостоятельной фазой в информационном процессе, а входит в состав
фазы обработки. Однако, в силу важности организации хранения, данный материал вынесен в отдельный раздел.
Различают структурированные данные, в которых отражаются отдельные факты предметной области (это основная
форма представления данных в СУБД), и неструктурированные, произвольные по форме, включающие и тексты, и графику,
и прочие данные. Эта форма представления данных широко используется, например, в Интернет-технологиях, а сами данные
предоставляются пользователю в виде отклика поисковыми системами.
Организация того или иного вида хранения данных (структурированных или неструктурированных) связана с обеспечением доступа к самим данным. Под доступом понимается возможность выделения элемента данных (или множества
элементов) среди других элементов по каким-либо признакам с целью выполнения некоторых действий над элементом. При
этом под элементом понимается как запись файла (в случае структурированных данных), так и сам файл (в случае неструктурированных данных).
Для данных любого вида доступ осуществляется с помощью специальных данных, которые называются ключевыми
(ключами). Для структурированных данных такие ключи входят в состав записей файлов в качестве отдельных полей записей. Для неструктурированных поисковые слова или выражения входят, как правило, в искомый текст. С помощью ключей
выполняется идентификация требуемых элементов в информационном массиве (массиве хранения данных).
Дальнейшее изложение фазы хранения информации относится к структурированным данным.
Модели структурированных данных и технологии их обработки основаны на одном из трех способов организации
хранения данных: в виде линейного списка (или табличном), иерархическом (или древовидном), сетевом.
Линейный список (далее – список) – это множество элементов хранения (далее – элементов) с заданным отношением строгого порядка, определяющим следование элементов в множестве. Требование строгого порядка вызвано тем, что с каждым
элементом линейного списка при хранении связан конкретный физический адрес. Примером линейного списка может быть
состав студентов учебной группы или расписание экзаменов во время сессии. В зависимости от места нахождения списка
(внутренняя или внешняя память компьютера) он может быть организован как одномерный массив (в первом случае) или как
файл (во втором случае). Тогда элементом списка может быть элемент массива или запись файла.
Элемент списка может иметь структуру. В таком случае он состоит из отдельных полей (это составляющие элемента). Например, элемент списка, соответствующего составу учебной группы, может состоять из следующих полей: фамилия,
имя, отчество студента, номер зачетной книжки, домашний адрес:
Иерархическая структура — многоуровневая форма организации объектов со строгой соотнесенностью объектов
нижнего уровня определенному объекту верхнего уровня. «У подчиненного может быть только один руководитель». Графически представляется в виде дерева.
Сеть (или сетевая структура) – это два множества Т и R, между которыми задано отображение Г: Т → R, где Т –
множество элементов сети, R – множество бинарных отношений между ними, Г – отображение, показывающее, какие элементы какими отношениями связаны.
5. ОПЕРАЦИИ НАД ДАННЫМИ
Процедура доступа к данным может быть инициирована как самим компьютером (для решения каких-либо своих
технических задач), так и конечным пользователем. В последнем случае пользователь формирует запрос, куда включает, в
частности, обозначение требуемого вида доступа, или действия, и указание на то, над какими данными это действие надо
выполнить. Как отмечалось ранее, идентификация данных осуществляется с помощью ключей. В качестве же требуемого
13
действия может быть одно из следующих: добавление, удаление, изменение, просмотр элемента или обработка данных из
элемента.
При добавлении элемента информационный массив пополняется новыми данными в виде записи файла или файла в
целом, соответственно, для структурированных и неструктурированных данных. В запросе в этом случае, помимо указанной
выше информации, приводится и сам новый элемент. При этом объем информационного массива увеличивается;
Удаление, наоборот, является обратным действием, вызывающим исключение упомянутых данных. Это действие
приводит к уменьшению объема информационного массива;
Изменение относится не к элементу, а к его составляющим – полям записи файла или тексту, хранящемуся в файле,
и означает, в свою очередь, удаление прежних значений полей или строк текста и/или добавление новых. В запрос включается дополнительная информация, указывающая на требуемые составляющие изменяемого элемента, а также сами новые
значения этих составляющих. Объем информационного массива при этом не меняется для структурированных данных и,
возможно, меняется для неструктурированных;
Просмотр связан с предоставлением данных пользователю на устройстве вывода компьютера, как правило, на дисплее. В запросе в этом случае дополнительно указывается, какие составляющие элемента требуется просмотреть (по умолчанию просматривается весь элемент);
Обработка предусматривает выполнение некоторых арифметических операций над данными элемента, например,
накопление суммы и т.д., и относится только к структурированным данным, а потому далее не рассматривается.
Таким образом, запрос q в общем случае имеет структуру:
q = (<действие>, <ключ> [{,<указание на составляющую элемента>[=<значение составляющей элемента>]}] ), где скобки <>
означают, что они и их содержимое в конкретных случаях заменяются некоторыми значениями; скобки [] свидетельствуют о
возможном отсутствии их содержимого; скобки {} представляют возможное повторение их содержимого.
Тогда для указанных ранее действий можно определить следующие структуры запросов:
добавление = (<ключ> {,<указание на составляющую элемента> = <значение составляющей элемента>}),
удаление = (<ключ>),
изменение = (<ключ> {,<указание на составляющую элемента> = <значение составляющей элемента>}),
просмотр = (<ключ> [{,<указание на составляющую элемента>}]).
Чтобы выполнить любое их указанных выше действий, нужный элемент должен быть предварительно найден в информационном массиве, для чего выполняется его поиск (для добавления нового элемента тоже делается попытка его поиска, которая заканчивается неудачно, и тогда элемент добавляется). Под поиском элемента понимается определение его местонахождения в информационном массиве. Таким образом, любой доступ включает поиск, что делает эту фазу доступа
наиболее значимой.
Технологии доступа при выполнении действий изменения элемента показано на рисунке1:
Здесь и далее сплошные линии означают управляющие связи, пунктирные - информационные связи.
Технологии доступа при выполнении действий добавления элемента показана на рисунке 2:
14
Технология удаления изображена на рисунке 3:
Технология просмотра элемента приведена на рисунке 4:
Различие в схемах состоит в том, что по технологии рисунков 1 и 2 выполняется воздействие на информационный
массив с целью его изменения, для чего в него передаются данные, по технологии рисунка 3 воздействие не связано с передачей данных, а по схеме рисунка 4 данные выводятся из информационного массива без его изменения.
При выполнении рассмотренных действий над элементами информационного массива на практике важны два фактора, противоречащие друг другу: временной фактор, в соответствии с которым запрос пользователя должен обрабатываться
в минимальные сроки, и фактор минимизации требуемого объема памяти для хранения данных. Для уменьшения времени
обработки запроса особые усилия прилагаются к применению таких структур хранения данных, которые бы позволяли оптимизировать поисковые операции, возможно, за счет дополнительных описаний данных. Это, очевидно, повышает расход
памяти. Поэтому при проектировании моделей данных учитывается предполагаемый режим эксплуатации информационного массива: если это интерактивный режим, то основное внимание уделяется минимизации времени доступа к данным, если
режим пакетный, то минимизируют требуемую память. Кроме того, на выбор модели влияют особенности той предметной
области, которая отражается в структурах хранения.
В силу вышесказанного, основное внимание в данном разделе уделено задачам организации хранения данных разных видов и поиска по ключам, входящим в запросы пользователей, поскольку поисковые операции и определяют, в основном, продолжительность различных действий над информационный массивом. Из приведенных типов действий в рассмотрение включены добавление и просмотр элемента данных, поскольку добавление связано с воздействием на информационный массив и изменением его объема (напомним, что удаление является обратным действием по отношению к добавлению),
а просмотр является наиболее часто выполняемым действием на практике. При этом рассматриваются общие вопросы работы с текстовой и структурированной информацией, методы и модели, используемые при организации хранения, поиска и
добавления данных.
Излагаемые модели данных и алгоритмы доступа к ним составляют “brainware” современной информатики, носят
универсальный характер и применяются в большинстве систем, связанных с хранением и обработкой информационных массивов.
6. ПРЕДСТАВЛЕНИЕ ИНФОРМАЦИИ В КОМПЬЮТЕРЕ
Для представления информации потребителю используются устройства вывода, называемые периферийными устройствами (или периферией), которые в зависимости от вида сигнала-носителя информации делятся на устройства вывода на
бумажный носитель и устройства вывода на электронный носитель.
Когда человек воспринимает информацию с помощью органов чувств, то стремится зафиксировать ее в такой форме, чтобы она была понятна другим людям, например, записать ее. Для этого применяются специальные символы. Напри-
15
мер, для представления текстовой информации используют буквы какого-либо языка (русского, английского, немецкого и
т.д.). Не всегда эти буквы относятся к естественному языку. Для представления текстовой информации также можно использовать искусственные языки, например, эсперанто. При обработке информации человек дает инструкции компьютеру на искусственном языке – языке программирования. музыка звучит с помощью нот, числа записывают с помощью цифр. Все это
примеры кодирования информации.
Кодирование – процесс представления данных последовательностью символов.
Имеются и такие системы знаков, для которых нет какого-то общепринятого порядка, то есть, нет алфавита. К таким
системам, например, относятся азбука Брайля (для слепых), язык жестов, язык цветов, знаки генетического кода и т.д.
В отличие от человека, компьютер может обрабатывать информацию, представленную только в цифровой форме в
виде последовательности цифр. Причем «компьютерный алфавит» состоит только из двух символов 0 и 1. Это связано с тем,
что устройства, которые могут принимать только два устойчивых состояния: намагничено (1) – не намагничено (0), высокое
напряжение (1) – низкое напряжение (0) и т.д., являются самыми надежными и дешевыми. В современной электронике развитие аппаратной базы компьютеров идет именно в этом направлении. Поэтому предварительно вся информация, представленная в компьютере, и текстовая, и графическая, и звуковая должна пройти оцифровку.
Оцифровка – приведение чего-либо к числовому виду или кодирование чего-либо с помощью чисел.
16
Лекция 3. Классификация ИТ по сферам применения: обработка текстовой и числовой информации
1. ОБРАБОТКА ТЕКСТОВОЙ ИНФОРМАЦИИ
Известно, что "встречают - по одежке". Внешний вид определяет многое. В полной мере это можно отнести к документам. Помимо того, что документ обязан быть правильным по содержанию, он еще должен быть хорошо оформлен.
Именно поэтому текстовый редактор MS Word давно и безвозвратно вытеснил печатные машинки.
Что же может текстовый редактор? Текстовый редактор MS Word является весьма популярным и мощным редактором. Он предназначен для подготовки как простых документов, деловых писем, профессиональной документации, так и документов большого объема с таблицами, формулами, графиками, рисунками. Сейчас в ходу ряд версий этого редактора:
Word 6.0, Word 7.0 (он же Word-95), Word-97 (он же 8.0), Word-2000 (он же 9.0), Word-XP (он же 10.0). Эти версии программы очень схожи между собой, просто обладатели Windоws-95 пользуются шестой или седьмой версией, а счастливые обладатели мощных и быстрых компьютеров - последними версиями Word.
С появлением каждой новой версии офисного пакета, текстовый редактор MS Word становится проще в использовании. Так, Word-97 предоставляет более гибкие и удобные средства, чем Word-95. Совершенно аналогично Word-2000 является улучшенным вариантом Word-97. Но основные (базовые) приемы работы в редакторах едины, поэтому на начальном
этапе знакомства с приложениями Windows не очень важно, какая версия MS Office установлена на вашем персональном
компьютере.
Что мы хотим от текстовых редакторов? Перечислим по порядку:
1) набрать текст на русском или иностранном языках;
2) сохранить текст на диске в виде файла или загрузить его с диска тогда, когда он понадобится для работы;
3) отредактировать текст и проверить правописание;
4) оформить текст соответствующим образом;
5) напечатать текст или отправить его по электронной почте.
Как набирают текст более или менее понятно, главное - привыкнуть к расположению клавиш на клавиатуре. Зачем
сохранять текст на диске тоже понятно: чтобы можно было им воспользоваться еще раз. Печать тоже не вызывает особых
вопросов.
А вот редактирование - что это такое? Ну конечно, это возможность вносить различные изменения и поправки любого рода в текст. Скажем, убирать или добавлять отдельные слова, или целые предложения, проверять орфографию встроенными программами (такие программы называются спеллерами или спелл-чекерами), не выходя из редактора.
Ну, а что же понимается под оформлением текста? Это задание на странице полей для печати текста, оформление
каждого абзаца определенным образом, выбор шрифта для заголовков и основного текста, задание колонтитулов или колонок и многое другое.
Рассмотрим основные приемы работы в текстовом редакторе на примере MS Word-2000, предполагая, что у вас есть
определенный опыт общения с текстовыми редакторами.
2. ОБРАБОТКА ЧИСЛОВОЙ ИНФОРМАЦИИ
Одной из самых продуктивных идей в области компьютерных информационных технологий стала идея электронной
таблицы.
Табличные процессоры (ТП) позволяют создавать таблицы, которые (в отличие от реляционных баз данных) являются
динамическими.
Среда табличного процессора
Рабочим полем табличного процессора является экран дисплея, на котором электронная таблица представляется в виде
матрицы. ЭТ, подобно шахматной доске, разделена на клетки, которые принято называть ячейками таблицы.
Строки и столбцы таблицы имеют обозначения. Чаще всего строки имеют числовую нумерацию, а столбцы — буквенные
(буквы латинского алфавита) обозначения. Как и на шахматной доске, каждая клетка имеет свое имя (адрес), состоящее из
имени столбца и номера строки, например: А1, С13, Р24ит. п. Но если на шахматной доске всего 8x8=64 клетки, то в электронной таблице ячеек значительно больше.
Документом Excel является файл с произвольным именем и расширением XLS. Такой файл *.xls называется рабочей книгой (Work Book). В каждом файле *.xls может размещаться от 1 до 255 электронных таблиц, каждая из которых называется
рабочим листом (Sheet). Одна электронная таблица состоит из 16384 строк (row) и 256 столбцов (column), размещенных в
памяти компьютера. Строки пронумерованы целыми числами от 1 до 16384, а столбцы обозначены буквами латинского алфавита A,B,C,.,Z,AA,AB,AC,.,IY.
На пересечении столбца и строки располагается основной элемент таблицы — ячейка (cell). В любую ячейку можно ввести исходные данные — число, текст, а также формулу для расчета производной информации.
Ширину столбца или строки можно менять при помощи мыши. При вводе данных в ячейку это происходит автоматически,
т.е. электронные таблицы являются «резиновыми». Для указания конкретной ячейки используется адрес, который составляется из обозначения столбца и номера строки, на пересечении которых находится ячейка, например: А1, В2, F8, С24, АА2 и
т.д.
Чтобы сделать ячейку активной, надо указать в нее мышью и нажать левую клавишу мыши. Ячейка при этом будет выделена прямоугольной рамкой.
При вводе формулы надо сперва вводить знак -, поскольку знак = является признаком формулы.
Прямоугольная группа ячеек, заданная первой и последней ячейкой, разделяемых двоеточием, называется интервалом.
17
Выделение группы ячеек производится мышью. Адресация, не требующая абсолютного указания адресов ячеек, входящих в формулу, называется относительной адресацией. По умолчанию программа Excel рассматривает адреса ячеек как относительные. Это позволяет копировать формулы методом заполнения.
Для того чтобы задать ссылку на ячейку как абсолютную, надо задать перед обозначением номера столбца или номера
строки символ «$». Таким образом, ссылка на ячейку, например А10, может быть записана в формуле четырьмя способами:
А10, $А10, А$10и$А$10.
Электронные таблицы Excel можно использовать для создания баз данных. Программа Excel является многооконной.
Окнами являются рабочие листы Excel.
3. КЛАССИФИКАЦИЯ ПО ОБЛАСТИ ПРИМЕНЕНИЯ И ПО СТЕПЕНИ ИСПОЛЬЗОВАНИЯ В НИХ КОМПЬЮТЕРОВ
Информационные технологии следует классифицировать прежде всего по области применения и по степени использования в них компьютеров. Различают такие области применения информационных технологий, как наука, образование,
культура, экономика, производство, военное дело и т. п.
По степени использования в информационных технологиях компьютеров различают компьютерные и бескомпьютерные технологии. В области образования информационные технологии применяются для решения двух основных задач:
обучения и управления. Соответственно paзличают компьютерные и бескомпьютерные технологии обучения, компьютерные
и бескомпьютерные технологии управления образованием.
В обучении информационные технологии могут быть использованы, во-первых, для предъявления учебной информации обучающимся, во-вторых, для контроля успешности ее усвоения. С этой точки зрения информационные; технологии,
используемые в обучении, делятся на две группы: технологии предъявления учебной информации и технологии контроля
знаний.
К числу бескомпьютерных информационных технологий предъявления учебной информации относятся бумажные,
оптотехнические, электроннотехнические технологии. Они отличаются друг от друга средствами предъявления учебной информации и соответственно делятся на бумажные, оптические и электронные. К бумажным средствам обучения относятся
учебники, учебные и учебно-методические пособия; к оптическим - эпипроекторы, диапроекторы, графопроекторы, кинопроекторы, лазерные указки; к электронным телевизоры и проигрыватели лазерных дисков.
К числу компьютерных информационных технологий предъявления учебной информации относятся:
- технологии, использующие компьютерные обучающие программы;
- мультимедия технологии;
- технологии дистанционного обучения.
18
Лекция 4. Текстовые процессоры и электронные таблицы
1. ПРОГРАММНОЕ ОБЕСПЕЧЕНИЕ ДЛЯ СОЗДАНИЯ ДОКУМЕНТОВ НА ЭВМ. ТЕКСТОВЫЕ ПРОЦЕССОРЫ.
В настоящее время работа с текстовыми документами производится при помощи персональных компьютеров, что
является удобным и надежным методом. Программное обеспечение, предназначенное для обработки документов с помощью
компьютера, условно разделяют на текстовые редакторы и текстовые процессоры.
Текстовые редакторы представляют собой простейшие программы, предназначенные для самого примитивного редактирования текста. Как правило, они не имеют развитых средств форматирования.
При подготовке на компьютере различных деловых документов, отчетов и т.п. необходимо использовать текстовые
редакторы, занимающие промежуточное положение между простейшими редакторами и издательскими системами. Эти редакторы, с одной стороны, достаточно доступны в изучении и не требуют сложной и дорогостоящей техники, с другой –
имеют все средства, необходимые для создания сложных документов. Такие программные средства называются текстовыми
процессорами.
Наиболее часто используемым текстовым процессором в нашей стране является Word, входящий в пакет MS Office.
Данный редактор достаточно прост для освоения и позволяет выполнять многие операции, присущие издательским системам.
Подготовка текста на ПК в любом текстовом редакторе состоит из двух частей: ввод текста и редактирование текста.
Ввод текста, как правило, осуществляется с помощью клавиатуры, хотя возможны и другие варианты, например
ввод текста с помощью сканера, преобразование его в текстовый файл и редактирование с помощью редактора.
Word позволяет работать с большим количеством шрифтов, поэтому прежде всего следует подобрать шрифт, удовлетворяющий по своему виду, размеру, стилю. Под шрифтом понимают совокупность букв, цифр, специальных знаков,
оформленных в соответствии с едиными требованиями. Различают шрифты и по начертанию - прямой, курсивный, полужирный, подчеркнутый и др. Правильный выбор типа шрифта и его номера во многом определяется характером вводимого
текста.
Инсталляция шрифтов осуществляется для Windows. Поддерживается процедура выбора шрифтов большинством
приложений Windows, в том числе и Word.
После выбора шрифта желательно задать размеры листа бумаги, на котором предполагается печатать текст. В закладке «Размер бумаги» (меню «Параметры страницы») указываются размер бумаги и его ориентация. Отметьте, что при
любой ориентации текста лист бумаги при печати вставляется в принтер обычным образом.
Следующий этап работы в текстовом редакторе - редактирование набранного текста. Под редактированием понимаются оформление заголовков, задание красной строки в абзацах, вставка рисунков, графиков и другого графического материала в текст, создание гиперссылок, изменение шрифта, копирование и перемещение информации.
Все действия по редактированию текста в текстовом процессоре производятся над выделенными фрагментами. Для
того чтобы отметить полную строку, достаточно передвигать указатель мыши к левой границе строки до тех пор, пока он не
превратится в стрелку, направленную в правый верхний угол. После этого надо нажать левую кнопку. Для выделения слова
достаточно подвести к нему указатель мыши и дважды нажать левую кнопку. Выделить абзац можно, поставив курсор внутри него и трижды нажав левую кнопку мыши.
Действия по редактированию текста можно осуществить и с помощью контекстно-зависимого меню.
Текстовый редактор Word имеет средства, позволяющие редактировать документы нескольким пользователям и затем объединить сделанные исправления в исходном документе. К таким средствам относятся примечания, исправления и
рассылка документов.
Для того чтобы разрешить пользователям комментировать текст без внесения изменений в документ, его нужно защитить с правом ввода примечаний. Возможность вносить изменения в документ позволит защита с правом ввода исправлений. Для максимальной эффективности защиты используется пароль.
Если в редактировании документа принимают участие несколько пользователей, то имеется возможность объединить все исправления и примечания в исходный документ для просмотра сразу всех изменений. В качестве исходного файла
задается документ, в котором предполагается объединить исправления. Исправления, сделанные в документе, не могут быть
объединены, если они не были помечены.
Пользователь имеет возможность принять или отклонить сделанные исправления.
Часто при редактировании текста необходимо перемещаться по нему из начала в конец и наоборот. Если текст достаточно велик и притом содержит много графических образов, эта процедура занимает много времени. Для перемещения
можно использовать опцию «Правка/Перейти». Также удобным средством поиска является Закладка.
После набора и редактирования текста необходимо его сохранить и/или распечатать.
Текстовый редактор Word обладает широкими возможностями для печати текстов на принтере.
Меню печати позволяет:
•
задать число копий текста в соответствующем поле;
•
указать количество страниц для печати (все страницы, только отмеченные, отдельные страницы или последовательность страниц);
• если необходимо распечатать тексты не сразу или на другой машине, то полезно выдать весь текст в специальный
файл печати (Печать в файл). После этой операции можно распечатать данный файл на любом принтере.
• настройку дополнительных параметров, выбор принтера, просмотр и изменение его свойств.
Конечно, возможности Word не ограничиваются отмеченными выше, а значительно шире. В частности, редактор позволяет
оформлять текстовые фрагменты в виде списков; оформлять сноски; создавать автоматически оглавления; использовать стили и шаблоны для оформления документов; автоматически проверять орфографию; вставлять в текст графические объекты,
электронные таблицы; делить текст на колонки и многое другое.
19
2. ТАБЛИЧНЫЙ ПРОЦЕССОР MS EXCEL
Табличный процессор Excel – самый популярный на сегодняшний день табличный редактор. Он позволяет легко
оперировать с цифрами, обладает удобным интерфейсом – это как компьютер "общается" с пользователем, позволяет строить различные графики, множество диаграмм, которые способствуют более полному способу представления информации и
усвоения материала.
Табличный процессор обеспечивает работу с большими таблицами чисел. При работе с табличным процессором на
экран выводится прямоугольная таблица, в клетках которой могут находиться числа, пояснительные тексты и формулы для
расчета значений в клетке по имеющимся данным.
Табличный процессор - программное средство для проектирования электронных таблиц. Они позволяют не только создавать
таблицы, но и автоматизировать обработку табличных данных. С помощью электронных таблиц можно выполнять различные экономические, бухгалтерские и инженерные расчеты, а также строить разного рода диаграммы, проводить сложный
экономический анализ, моделировать и оптимизировать решение различных хозяйственных ситуаций и т. д.
Функции табличных процессоров весьма разнообразны:
• создание и редактирование электронных таблиц;
• создание многотабличных документов;
• оформление и печать электронных таблиц;
• построение диаграмм, их модификация и решение экономических задач графическими методами;
• создание многотабличных документов, объединенных формулами;
• работа с электронными таблицами как с базами данных: сортировка таблиц, выборка данных по запросам;
• создание итоговых и сводных таблиц;
• использование при построении таблиц информации из внешних баз данных;
• создание слайд-шоу;
• решение оптимизационных задач;
• решение экономических задач типа “что – если” путем подбора параметров;
• разработка макрокоманд, настройка среды под потребности пользователя и т. д.
Наиболее популярными электронными таблицами для персональных компьютеров являются табличные процессоры Microsoft Excel, Lotus 1-2-3, Quattro Pro и SuperCalc. И если после своего появления в 1982 году Lotus 1-2-3 был фактически эталоном для разработчиков электронных таблиц, то в настоящее время он утратил свои лидирующие позиции. Результаты тестирования продемонстрировали явное преимущество Excel по многим параметрам.
3. КЛАССИФИКАЦИЯ ЭЛЕМЕНТОВ ОБЪЕКТА
MS Excel – одна из самых популярных сегодня программ электронных таблиц. Ею пользуются ученые и деловые люди бухгалтеры и журналисты, с ее помощью ведут разнообразные таблицы, списки и каталоги, составляют финансовые и статистические отчеты, подсчитывают состояние торгового предприятия, обрабатывают результаты научного эксперимента, ведут
учет, готовят презентационные материалы. Возможности Excel очень высоки. Обработка текста, управление базами данных
– программа настолько мощна, что во многих случаях превосходит специализированные программы-редакторы или программы баз данных. Такое многообразие функций может поначалу запутать, чем заставить применять на практике. Но по
мере приобретения опыта начинаешь по достоинству ценить то, что границ возможностей Excel тяжело достичь.
За многолетнюю историю табличных расчётов с применением персональных компьютеров требования пользователей к подобным программам существенно изменились. В начале основной акцент в такой программе, как, например, VisiCalc, ставился на счётные функции. Сегодня наряду с инженерными и бухгалтерскими расчетами организация и графическое изображение данных приобретают все возрастающее значение. Кроме того, многообразие функций, предлагаемое такой расчетной и графической программой, не должно осложнять работу пользователя. Программы для Windows создают для этого идеальные предпосылки. В последнее время многие как раз перешли на использование Windows в качестве своей пользовательской среды. Как следствие, многие фирмы, создающие программное обеспечение, начали предлагать большое количество
программ под Windows.
Программа Excel обеспечивает как легкость при обращении с данными, так и их сохранность. Excel позволяет быстро выполнить работу для которой не нужно затрачивать много бумаги и времени, а также привлекать профессиональных бухгалтеров и финансистов.
Данная программа сумеет вычислить суммы по строкам и столбцам таблиц, посчитать среднее арифметическое, банковский
процент или дисперсию, здесь вообще можно использовать множество стандартных функций: финансовых, математических,
логических, статистических.
У Excel есть еще масса преимуществ. Это очень гибкая система "растет" вместе с вашими потребностями, меняет свой вид и
подстраивается под Вас. Основу Excel составляет поле клеток и меню в верхней части экрана. Кроме этого на экране могут
быть расположены до 10 панелей инструментов с кнопками и другими элементами управления. Вы можете не только использовать стандартные панели инструментов. но и создавать свои собственные.
Рассмотрим основные пункты меню Excel 7.0 При открытии или создании новой рабочей книги в верхней части экрана располагается основное меню Excel. Оно состоит из 9 раскрывающихся подменю которые в свою очередь содержат пункты меню или раскрывающиеся подменю второго порядка.
Основное меню имеет следующие подменю сгруппированные по типам работы.
Файл - Подменю для работы с файлами, их открытия закрытия и сохранения.
Правка - Подменю для работы с клетками таблицы.
20
Вид - Подменю для изменения внешнего вида таблицы и представления данных.
Вставка - Подменю для добавления ячеек, строк, столбцов и других элементов.
Формат - Подменю для изменения вида представляемых данных в таблице.
Сервис - Подменю проверок и изменения настроек системы.
Данные - Подменю обработки данных таблицы их сортировки и группировки.
Окно - Подменю изменения вида окна и переходов между окнами.
? - Подменю помощи
Подробная характеристика элементов объекта
Табличный процессор Excel фирмы Microsoft предназначен для ввода хранения обсчета и выдачи больших объемов данных в
виде удобном для анализа и восприятия информации. Все данные хранятся и обрабатываются в виде отдельных или связанных таблиц. Одна или несколько таблиц составляет "рабочую книгу", в этом случае таблицы называются рабочими листами
этой книги. Листы можно удалять добавлять или перемещать из одной рабочей книги в другую. Физически на диске сохраняется вся книга в виде отдельного файла с расширением "xls".
Так как Excel – табличный редактор, то и основную информацию я буду отображать в таблицах. Файл:
Создать
Создать новую рабочую книгу.
Открыть
Открыть существующую рабочую книгу.
Закрыть
Закрыть рабочую книгу.
Сохранить
Сохранить изменения в файле на диске.
Сохранить как
Сохранить рабочую книгу под новым именем.
Сохранить рабочую область
Сохранить измененные документы и состояние рабочей области.
Свойства
Вывод сведений о данном документе
Доступ
Совместное использование одного документа несколькими пользователями
Параметры страницы
Изменение параметров страницы для документа
Область печати
- Задать
Определение области листа для распечатки
- Убрать
Удаление определения
Предварительный просмотр
Просмотр документа перед печатью
Печать
Вывод документа или его части на печать
1
Список последних файлов которые вы открывали. Можно повторно от2
крыть указанный в списке файл.
3
4
Выход
Выход из программы Excel
Правка:
Отменить
Отменить последнее произведенное действие
Повторить
Вернуть отмененное действие
Вырезать
Вырезать выделенный обьект в буфер
Копировать
Скопировать выделенный обьект в буфер
Вставить
Вставить обьект из буфера
Специальная вставка
Позволяет выбрать, что вставлять данные или формулы
Заполнить
Заполнить выделенный интервал значениями расположенными в
- Вниз
первой ячейке. Или скопировать формулу из первой ячейки со сме- Вправо
ной ее аргументов для каждой строки или столбца.
- Вверх
- Влево...
Очистить
Очистка
- Все
Всего содержимого ячеек
- Форматы
Форматов данных в ячейках
- Содержимое
Формул или значений ячеек
- Примечания
Примечаний к ячейкам
Удалить
Удалить строку, столбец или ячейки
Удалить лист
Удаление рабочего листа
Переместить/скопировать
Перемещение или копирование выделенных листов по книге или в
другую книгу
Найти
Поиск текста в выделенных ячейках
Заменить
Поиск текста и замена его новым текстом
Перейти
Быстрый переход на ячейку или область
Строка формул
Строка состояния
Панели инструментов
Во весь экран
Вид:
Показать или скрыть панель формул
Показать или скрыть строку состояния
Выбрать стандартные панели инструментов
Вывести на экран только таблицу и Основное меню
21
Масштаб
Диспетчер отчетов
Диспетчер видов
Ячейки
Строка
Столбец
Лист
Диаграмма
- На этом листе
- На новом листе
Макрос
- Модуль
- Диалоговое окно
- Макрос MS Excel 4.0
Разрыв страницы
Функция
Имя
- Присвоить
- Вставить
- Создать
- Применить
Примечание
Рисунок
Объект
Ячейки
Строка
- Высота
- Автоподбор высоты
- Скрыть
- Показать
Столбец
- Ширина
- Автоподбор ширины
- Стандартная ширина
- Скрыть
- Показать
Лист
- Переименовать
- Скрыть
- Показать
- Подложка
Автоформат
Стиль
Размещение
- На передний план
- На задний план
- Сгруппировать
Орфография
Зависимости
- Влияющие ячейки
- Зависимые ячейки
- Источник ошибки
- Убрать все стрелки
- Панель зависимостей
Автозамена
Подбор параметра
Изменение масштаба таблицы от 10% до 400%
Печатать или определить вид отчета
Определить поименованный Вид
Вставка:
Вставить новую ячейку
Вставить новую строку.
Вставить новый столбец.
Вставить новый рабочий лист.
Вставить вновь создаваемую диаграмму.
Создание нового программного модуля.
Вставка в книгу нового листа диалога.
Вставка в книгу нового листа макросов
Вставить символ обозначающий переход на новую страницу при печати.
Вызов мастера функций для создания или редактирования существующей в клетке функции.
Присвоение или удаление имени выделенному интервалу
Вставить имя из листа существующих имен в формулу.
Создать автоматически имя выделенному интервалу.
Замена ссылок в формуле на имена.
Создание, редактирование и удаление примечания
Вставка рисунка из внешнего файла
Одного из объектов стандартизированных Microsoft
Формат
Изменение шрифта, границ и других параметров ячейки
Изменение параметров строки
Скрыть строку из вида
Сделать видимой скрытую строку
Изменение параметров столбца
Скрыть столбец из виду
Сделать видимым скрытый столбец
Переименовать рабочий лист
Скрыть рабочий лист
Показать скрытый рабочий лист
Изменить фон рабочего листа
Автоматическое форматирование рабочего листа
Выбор стиля для форматирования листа
Размещение видимых объектов
Сервис:
Проверка орфографии
Показать зависимости при помощи стрелок
Показать стрелками ячейки которые влияют на результат
Показать ячейки, чей результат зависит от данной ячейки
Указать источник ошибки для данной ячейки
Удалить все указатели
Вывод панели трассировки зависимостей
Добавление или удаление списка элементов автозамены
Решение задачи с одним параметром
22
Сценарии
Поиск решения
Защита
- Защитить лист
- Защитить книгу
Надстройки
Макрос
Запись макроса
Назначить макрос
Параметры
Сортировка
Фильтр
- Автофильтр
- Показать все
- Расширенный фильтр
Форма
Итоги
Таблица подстановки
Текст по столбцам
Мастер шаблонов
Консолидация
Структура
- Скрыть детали
- Показать детали
- Сгруппировать
- Разгруппировать
- Автоструктура
- Удалить структуры
- Параметры
Сводная таблица
Поле сводной таблицы
Обновить данные
Получить внешние данные
Новое
Расположить
Скрыть
Показать
Закрепить области
1 Активное окно
2 Активное окно
Вызов справки
О программе
Создание и проверка условных сценариев
Поиск решения по заданной модели
Защитить рабочий лист от изменений
Защитить от изменений всю книгу
Добавить удалить необходимые шаблоны и мастера
Работа по созданию, записи и назначению клавишам макросов.
Изменение и установка параметров системы
Данные:
Сортировка выделенных ячеек
Отбор записей с помощью раскрывающихся списков
Показать все записи
Отбор записей с указанием условий в отдельном диапазоне
Поиск, изменение и удаление записей базы данных
Добавление итогов к списку
Создание в выделенном диапазоне таблицы подстановки значений в
формулу
Разбор текста в выделенном диапазоне по столбцам
Средство создания шаблонов документов
Объединение диапазонов в указанный диапазон
Подменю по созданию, изменению и удалению параметров структуры
документа
Создание и изменение сводной таблицы
Установка свойств поля сводной таблицы
Обновление сводной таблицы
Вставка данных из внешнего источника
Окно:
Открыть новое окно
Изменение расположения окон
Убрать с экрана текущее окно
Показать скрытые окна
Строки выше и столбцы левее курсора больше не прокручиваются.
Перейти в одно из открытых окон
?
Справочная система с подробным описанием всех функциональных
возможностей.
Данные о версии, номере продукта и параметрах системы.
23
Лекция 5. Компьютерная графика
1. ПИКСЕЛИ, РАЗРЕШЕНИЕ, РАЗМЕР ИЗОБРАЖЕНИЯ
Компьютерная графика имеет дело с изображениями. Ее основное назначение визуализация построение изображения графического объекта по его описанию (прикладной модели). Другими видами обработки графической информации являются преобразование изображений и распознавание изображений.
В зависимости от области применения к визуализации предъявляются различные требования: скорость построения,
качество изображения, реалистичность, эстетические характеристики, достоверность и другие, которые должны учитываться
графической программой Яхонтов В.Н. Компьютерная графика. - М.: ТИСБИ, 2003. С.3..
Изображение строится на основе прикладной модели, являющейся внутренним (программным) представлением графического объекта, задаваемого в пространстве той или иной размерности. Для его лучшего рассмотрения производятся видовые преобразования объекта, позволяющие смотреть на него с требуемой точки зрения.
Обычно объект задается в трехмерном пространстве, а его изображение двумерно. Для перехода от трехмерного
пространства к двумерному изображению используются проекции. Экранные изображения, как правило, являются проекциями объектов.
Компьютерная графика существует уже длительное время, за которое было создано большое число разнообразных
графических программ.
Изображение на экране состоит из маленьких ячеек. Каждая из них может иметь определенный цвет. Такая ячейка
получила название пикселя (pixel). Совокупность пикселов составляет матрицу и образует изображение на экране. В зависимости от модели монитора параметры матрицы в пикселях могут изменяться: 640х480, 800х600, 1024х768, 1600х1200...
Величина матрицы не влияет на физический размер экрана и не зависит от него. Чем больше матрица на одном и
том же экране, тем размер ячейки меньше, а, стало быть, качество изображения лучше.
Следует четко различать:
· разрешение экрана
· разрешение печатающего устройства
· разрешение изображения http://www.junior.ru/students/sumerkina/point.htm.
Все эти понятия относятся к разным объектам. Друг с другом эти виды разрешения никак не связаны, пока не потребуется узнать, какой физический размер будет иметь картинка на экране монитора, отпечаток на бумаге или файл на жестком диске.
Разрешение экрана - это свойство компьютерной системы (зависит от монитора и видеокарты) и операционной системы (зависит от настроек Windows). Разрешение экрана измеряется в пикселях и определяет размер изображения, которое
может поместиться на экране целиком.
Разрешение принтера - это свойство принтера, выражающее количество отдельных точек, которые могут быть напечатаны на участке единичной длины. Оно измеряется в единицах dpi (точки на дюйм) и определяет размер изображения при
заданном качестве или, наоборот, качество изображения при заданном размере.
Разрешение изображения - это свойство самого изображения. Оно тоже измеряется в точках на дюйм и задается при
создании изображения в графическом редакторе или с помощью сканера. Значение разрешения изображения хранится в
файле изображения и неразрывно связано с другим свойством изображения - его физическим размером.
Физический размер изображения может измеряться как в пикселях, так и в единицах длины (миллиметрах, сантиметрах, дюймах). Он задается при создании изображения и хранится вместе с файлом.
Если изображение готовят для демонстрации на экране, то его ширину и высоту задают в пикселях, чтобы знать,
какую часть экрана оно занимает.
Если изображение готовят для печати, то его размер задают в единицах длины, чтобы знать, какую часть листа бумаги оно займет.
2. ТИПЫ ИЗОБРАЖЕНИЙ
Изображение характеризуется максимальным числом цветов, которые могут быть в нем использованы, то есть иметь
различную глубину цвета. Существуют типы изображений с различной глубиной цвета - черно-белые штриховые, в оттенках
серого, с индексированным цветом, полноцветные. Некоторые типы изображений имеют одинаковую глубину цвета, но различаются по цветовой модели.
Черно-белые штриховые изображения
На каждый пиксел такого изображения отводится один бит информации. Одним битом кодируются два состояния, в
данном случае это два цвета: черный и белый. Этот тип изображения называется Bitmap (Битовый). Глубина цвета такого
изображения - один бит.
Конвертирование тонального изображения в штриховое - процесс творческий, связанный с содержанием, смыслом и
красотой изображения. Это дело художника, поручать его компьютеру бесполезно. Хотя и такая работа частично автоматизирована.
Полутоновые изображения
Пиксель полутонового изображения (grayscale) кодируется 8 битами (8 бит составляют 1 байт). Глубина цвета изображения данного типа составляет, таким образом, восемь бит, а каждый его пиксель может принимать 256 различных значений. Значения, принимаемые пикселями, называются серой шкалой. Серая шкала имеет 256 градаций серого цвета, каждая
24
из которых характеризуется значением яркости в диапазоне от 0 (черный) до 255 (белый). Этого вполне достаточно, чтобы
правильно отобразить черно-белое полутоновое изображение, например, черно-белую фотографию.
В Photoshop 4.0 появилась поддержка изображений с 16-битными каналами, позволяющими увеличить количество
передаваемых цветов или оттенков серого. Так, в режиме с 16-битными каналами полутоновое изображение может содержать не 256, а 65 536 оттенков серого. С другой стороны, размер файла с 16-битными каналами в два раза больше, чем с традиционными, 8-битными. Размер файла и место в оперативной памяти - дорогая плата за глубину цвета.
Любое изображение можно превратить в полутоновое. Если исходный материал, например, цветная фотография, то
она станет черно-белой.
Индексированные цвета
Первые цветные мониторы работали с ограниченной цветовой гаммой: сначала 16, затем 256 цветов. Они кодировались 4 битами (16 цветов) или 8 битами (256 цветов). Такие цвета называются индексированными (indexed color). Разумеется,
16 (и даже 256) цветами невозможно убедительно передать цветовую гамму фотоизображений.
Применение индексированных цветов снизилось с распространением высококачественных мониторов, однако с ними работают до сих пор, например, Web-мастера. Кроме того, ограничение числа цветов можно использовать для получения
интересных эффектов.
Индексированные цвета кодируются обычно четырьмя или восемью битами в виде так называемых цветовых таблиц. Глубина индексированного цвета может составлять 2-8 бит. Например, графическая среда Windows 95 поддерживает
цветовую таблицу из восьми бит на пиксель, она называется системной палитрой (system palette). В этой таблице цвета уже
предопределены, как мелки в коробке пастели, и вам остается только использовать то, что есть в коробке, то есть в таблице.
Полноцветные изображения
К полноцветным (true color) относятся типы изображений с глубиной цвета не менее 24 бит, то есть каждый пиксель
такого изображения кодируется как минимум 24 битами, что дает возможность отобразить не менее 16,7 миллиона оттенков.
Поэтому иногда полноцветные типы изображение называют True Color (истинный цвет).
Битовый объем каждого пикселя распределяется по цветовым составляющим: каждый цвет кодируется 8 битами.
Цветовые составляющие в программе организуются в виде каналов, совмещенное отображение каналов и определяет цвет
изображения.
Полноцветные изображения являются многоканальными. К изображениям этого класса относятся RGB, CMYK,
L*a*b и другие. Они отличаются по глубине цвета и по способу математического описания цветов, то есть по цветовой модели.
3. ФОРМАТЫ ФАЙЛОВ
Формат (format) в определенной степени понятие бюрократическое, каждому приходилось заполнять всевозможные
анкеты. Анкета - это и есть формат для организации данных, ее нудно заполнять, зато потом легко обрабатывать.
Без формата информации не существует. Ее нельзя сохранить и передать. Соответствие форматов -- это как разговор
на одном языке. Форматов файлов очень много. Для каждого вида компьютерной деятельности существуют стандартные
форматы, то есть самые удобные, или часто применяемые. Для текстов такими форматами является DOC, ТХТ, для полиграфической продукции - TIFF, Р1СТ, для графики в Интернет - GIF, JPEC и т. д.
Для того чтобы программы понимали файлы различных форматов, существуют конверторы. Они переводят информацию из собственного формата файла в формат, понятный данной программе. Чем больше конверторов есть в программе,
тем больше различных форматов файлов она может распознать http://www.junior.ru/students/sumerkina/form_file.htm.
4. ЦВЕТ И ЕГО МОДЕЛИ
Мир, окружающий человека, - это океан цвета. Цвет имеет не только информационную, но и эмоциональную составляющую. Для многих отраслей производства, в том числе для полиграфии и компьютерных технологий, необходимы
объективные способы описания и обработки цвета.
Цвета в природе редко являются простыми. Большинство цветовых оттенков образуется смешением основных цветов. Если смешать желтую и голубую краски, получится зеленая. Из двух цветов получен третий. Путем смешивания из небольшого числа базовых или основных цветов можно получить остальные цвета, называемые составными. Таким образом,
цвет можно математически описать как соотношение базовых компонентов (создать модель цвета). Способ разделения цветового оттенка на составляющие компоненты называется цветовой моделью.
Объект, имеющий цвет, может излучать свет или поглощать его. В первом и во втором случае цвет объекта описывается по-разному, то есть для его описания применяются разные модели цвета.
Параметры цвета могут быть выражены с помощью многих цветовых моделей. Наиболее часто в графических пакетах используются три цветовые модели: RGB, CMYK, HSB.
Заключение
Необходимость широкого использования графических программных средств стала особенно ощутимой в связи с
развитием Интернет и, в первую очередь, благодаря службе World Wide Web, связавшей в единую «паутину» миллионы отдельных «домашних страниц». Даже беглого путешествия по этим страницам достаточно, чтобы понять, что страница,
оформленная без компьютерной графики, не имеет шансов выделиться на фоне широчайшего круга конкурентов и привлечь
к себе массовое внимание.
Подавляющее большинство веб-страниц наряду с текстовой информацией содержат графические изображения.
Львиная доля картинок, загружаемых в окне браузера, создана в форматах GIF или JPEG.
25
Лекция 6. Организация и поиск информации
1. ИНФОРМАЦИИ НАКОПЛЕНИЕ И ПОИСК
Информация является одной из основных потребностей современного человека; она нужна для работы, путешествий, приобретения товаров, принятия решений, выполнения школьных заданий, заботы о здоровье и многочисленных других
видов деятельности. Человеческий мозг наделен удивительной эффективностью в отношении накопления и поиска информации. Однако в 20 в. информация накапливается человечеством такими темпами, что без специальных технических средств
человеку и даже организации становится все труднее справиться с поиском необходимых данных.
Системы накопления и поиска информации собирают, анализируют, организуют, хранят, отыскивают и распространяют информацию. Традиционно много существующей информации было записано на бумаге, накапливалось в библиотеках
и информационных центрах и отыскивалось вручную. С середины 1960-х годов для автоматического накопления и поиска
информации начали использоваться различные механические и электронные помощники. Такие системы могут обрабатывать сотни миллионов элементов информации и отыскивать отдельные элементы практически мгновенно.
Компьютер и электронные средства связи составляют ядро современных систем накопления и поиска информации.
Например, через настольный компьютер или другой терминал можно получить по телефону доступ к файлам местного или
удаленного информационного центра и автоматически найти нужную информацию. Виды деятельности, требующие использования бумаги, такие, как чтение газет, написание писем и банковское дело, со временем будут заменены их электронными
эквивалентами.
2. ТИПЫ ИНФОРМАЦИОННЫХ СИСТЕМ
Существуют три основных типа информационных систем: системы управления базами данных, системы поиска
библиографических ссылок и запросно-ответные системы.
Системы управления базами данных. Управление базой данных имеет дело с обработкой простых файлов (типа
обычно используемых в бизнесе). Каждый файл содержит записи того или иного вида, например, информацию о служащих
или о различных товарах на складе. Каждая запись, в свою очередь, хранит конкретную информацию; например, служащий
может идентифицироваться по имени, адресу, специальности и зарплате. Таким образом, файл базы данных может быть
представлен таблицей, строки которой содержат индивидуальные записи, а столбцы – конкретные данные, относящиеся к
ним. Тогда управление базой данных состоит в установлении связей таблиц и записей для конкретных целей. Например, системы управления базами данных могут определять, сколько служащих, имеющих возраст 35 и более лет, выполняет определенные виды работ.
Системы поиска библиографических ссылок. Эти системы обычно имеют дело с текстом, например названиями и
аннотациями книг и статей, и осуществляют поиск ссылок на элементы конкретной предметной области, хранимой в библиотечном файле. Например, пользователь мог бы запросить все библиографические ссылки по теме «Проектирование современных систем поиска информации». Чтобы идентифицировать отдельные ссылки, сначала должно быть задано содержание упомянутых элементов в файле. Следовательно, анализ содержания, или индексация, играет важную роль в системах
поиска ссылки. Кроме того, поскольку библиографические файлы могут содержать миллионы элементов, обязательно должен быть обеспечен быстрый доступ к каждому из них. Поэтому особую важность приобретают эффективные методы поиска файлов. Запросы и ответы во многих случаях выражаются на естественном, а не на машинном (компьютерном) языке.
Запросно-ответные системы. Эти системы дают прямой ответ на запрос, формулируемый обычно на естественном
языке. Запросно-ответные системы соединяют в себе характеристики как систем управления базами данных, так и систем
библиографического поиска. Поскольку ответ на запрос, относящийся к фактам, дается напрямую, то запросно-ответная система нуждается в знании соответствующих приемов и методов лингвистики, в подробной информации о конкретных областях деятельности, а также в запасе общих знаний. По этой причине такие системы используются только в особых обстоятельствах и в определенных предметных областях.
3. ПРОЦЕСС НАКОПЛЕНИЯ И ПОИСКА ИНФОРМАЦИИ
В принципе запрос на информацию можно было бы сравнить с содержимым файлов и выявить наилучшее соответствие. На практике, однако, содержание как запроса, так и элементов хранимой информации надо сначала определить более
четко. Таким образом, в управлении базой данных содержание каждой записи оценивается согласно некоторому масштабу
значений; в системе поиска ссылки документ представляется набором терминов, каждый из которых имеет значение (вес),
зависящее от важности термина в документе.
Процесс накопления и поиска информации состоит из некоторого вида индексации, записи в файл, формулирования
запроса и операций просмотра и выборки, выполняемых над хранимыми записями при ответе на запрос об информации.
Индексация. Обычно индексация осуществляется вручную. Индекс (предметный указатель, словарь) может содержать много терминов, взятых из естественного языка, или может быть ограничен некоторыми специальными терминами.
Словарь специальных терминов может определять термины с более широкими границами применимости, чем некоторый
заданный термин, а также более узкие термины, синонимы и т.д. Документу назначается от 6 до 20 терминов. Ручная индексация представляет собой своего рода искусство, и не следует ожидать какой-либо согласованности между результатами
действий отдельных индексаторов.
Были разработаны разнообразные методы автоматической индексации. В простейшем случае для индексации используется каждое слово отрывка из документа, за исключением союзов и предлогов. В более сложных системах выбираются термины, и им назначается вес по частоте появления в отдельных документах: чем выше частота появления данного слова, тем больше назначаемый ему вес. Слова, часто появляющиеся на протяжении всего собрания данных, не представляются
подходящими для индексации, поскольку при осуществлении поиска они могут создать ложное представление относительно
26
предпочтительности одних элементов перед другими. В случае автоматической индексации содержание документа может
быть представлено не более чем сотней терминов.
Формулирование запроса. В запросах должны использоваться термины, имеющие вероятность совпасть с терминами-индексами, назначенными отыскиваемому документу. Формулировки запросов зачастую сложны. Так, запрос «А и В»
означает, что должны отыскиваться документы, содержащие как термин А, так и термин В; запрос «А или В» относится к
документам, содержащим либо термин А, либо термин В. В обычных системах поиска отыскиваются только те документы, в
которых термины точно совпадают с терминами соответствующего запроса. В более совершенных системах формулировки
запросов автоматически конструируются из формулировок, предъявляемых пользователем на естественном языке. Затем эти
формулировки используются для идентификации документов на основе сходства терминов.
Организация и поиск файлов. Последовательный просмотр, при котором запрос сравнивается с каждым хранимым
элементом по очереди, является неприемлемо медленным, исключая случай малых файлов. Если бы файл состоял из терминов в алфавитном порядке, по одному на элемент, его можно было бы использовать как телефонную книгу, и поиск был бы
быстрым. Когда каждому документу назначается много поисковых терминов, документы можно разбить на группы сходных
терминов. Этот способ известен как кластерная организация файла. Затем каждой группе, или кластеру, может быть присвоена метка, и термины запроса сравниваются только с подходящей меткой.
Быстрый поиск можно осуществить путем использования справочных файлов, которые содержат список идентификаторов документов для каждого термина-индекса. Тогда выполняется просмотр справочных файлов на предмет обнаружения идентификаторов, соответствующих данному термину. Например, списки идентификаторов документов для терминовиндексов «ЯБЛОНЯ» и «ГРУША» могли бы выглядеть как
ЯБЛОНЯ : 23,25,27,31,38
ГРУША : 22,25,26,31
В ответ на запрос «ЯБЛОНЯ и ГРУША» были бы выданы документы 25 и 31, а на запрос «ЯБЛОНЯ или ГРУША» –
документы 22, 23, 25, 26, 27, 31 и 38. Существует несколько методов для сравнения и слияния списков в файле этого типа,
который известен как инвертированный файл.
Многие поисковые системы предлагают процедуры переформулировки запроса после первоначальной операции поиска. Переформулированный запрос включает некоторые релевантные термины, извлеченные из документов, найденных в
ответ на первоначальный запрос.
4. АППАРАТНЫЕ СРЕДСТВА ПОИСКА ИНФОРМАЦИИ
Оборудование, используемое для автоматического накопления и поиска информации, включает устройства, которые
хранят файлы, и терминалы, которые печатают или изображают запрашиваемую информацию.
Устройства хранения. В прошлом для хранения файлов использовались перфокарты, перфоленты или магнитные
ленты. Сегодня файлы можно хранить на магнитных дисках, магнитных картах или полосках, в виде микрофильма или на
оптических дисках.
Магнитные диски являются высоконадежным средством хранения больших файлов. Информация записывается на
дорожках поверхности диска с помощью магнитных импульсов, представляющих нули и единицы. Запись или считывание
информации осуществляется при вращении диска на оси. Поскольку с помощью различных комбинаций нулей и единиц
можно легко представить буквы и числа, на них можно записать и обычный текст. Информация на магнитных дисках поддается стиранию, и поэтому они могут использоваться там, где содержимое файлов время от времени необходимо изменять.
Для больших файлов на одну ось можно как бы нанизать несколько дисков, образующих дисковый пакет. Дисковый
пакет обеспечивает произвольный доступ к миллиардам символов. «Произвольный доступ» означает немедленный доступ к
любой дорожке на любом диске без необходимости последовательно просматривать весь файл.
Магнитные карты и полоски также предоставляют произвольный доступ к большим файлам. Однако оборудование
для них не так надежно, как для дисков.
Микрофильмы используются для воспроизведения текстов или изображений в уменьшенном виде. Микрофиша
(лист микрофильма) размером 10ґ15 см может хранить 98 обычных страниц данных или картинок. Хранение на микрофильмах обходится недорого и обеспечивает быстрый и надежный доступ к отдельным страницам, или фреймам. Однако с пленки нельзя стереть информацию, произвольный доступ дается нелегко, а технология трудна для комбинирования с магнитными запоминающими устройствами, используемыми в существующих компьютерах.
Для хранения больших файлов все чаще используются оптические диски. Одиночный оптический диск, аналогичный компакт-диску, используемому для записи классической или популярной музыки, может хранить до одного миллиарда
символов информации. Информация регистрируется посредством мелких углублений, выгравированных лазерным лучом на
поверхности диска. Записанные данные считываются путем обработки лазерного луча, отраженного от диска. Оптические
диски недороги и могут использоваться для хранения огромных баз данных. Поэтому в сфере поиска и хранения больших
файлов информации оптические диски быстро заменяют магнитные. Однако записанная на оптических дисках информация,
как правило, не поддается стиранию, а по скорости считывания они уступают магнитным.
Терминалы. Терминал представляет собой устройство, обычно оборудованное клавиатурой и средствами изображения и способное посылать и получать информацию. Различают терминалы консольные (простые) и интеллектуальные.
Для доступа к хранимой информации используются консольные терминалы двух типов. В обоих запросы обычно
вводятся с помощью клавиатуры, аналогичной клавиатуре пишущей машинки. Терминал типа пишущей машинки запрошенную информацию распечатывает, графический же выводит ее на дисплей, похожий на экран телевизора.
Интеллектуальный, или программируемый, терминал может сохранять и обрабатывать информацию сам. Такие терминалы генерируют ответы и изображают их на экране в графической форме.
27
5. ПРИМЕНЕНИЕ СРЕДСТВ ПОИСКА ИНФОРМАЦИИ
Современные средства накопления и поиска информации могут использоваться для широкого класса задач обработки данных. Системы управления базами данных в сфере бизнеса обрабатывают простые структурированные файлы разных
видов: файлы управления запасами на складах; бухгалтерские файлы в банках; файлы полисов в страховых компаниях;
школьные регистрационные работы; записи о пациентах в больницах и т.д. С другой стороны, при хранении и обработке
текстовых файлов приобретают важное значение процедуры поиска ссылок. Это относится к учреждениям, где архивируется
и отыскивается корреспонденция; школам, где учебные материалы представляются в виде записей или книг; больницам, где
краткие медицинские записи оформляются на естественном языке.
Многие библиотеки предлагают прямой доступ (через терминал) к услугам автоматического поиска. Обеспечивается
автоматический просмотр многих библиотечных каталогов и указателей, входят в жизнь сети, предлагающие доступ к механически считываемым собраниям общенационального значения. Библиотека будущего будет содержать меньше бумаги –
книг, каталожных карточек, журналов – и больше информации, просматриваемой электронным способом.
Услуги автоматизированного накопления и поиска данных все больше используются для индексации, классификации и поиска файлов и корреспонденции в современных учреждениях, которые могут быть оборудованы также компьютерами, помогающими составлять и исправлять текст, а также средствами автоматической обработки сообщений и электронной
почты.
28
Лекция 7. Особенности обработки экономической статистической информации
1. ОСНОВНЫЕ ПОНЯТИЯ СТАТИСТИЧЕСКОЙ ИНФОРМАЦИИ
Многочисленные определения статистики как науки о количественной характеристике общественных и естественных явлений и процессов можно свести к двум вариантам определений: узкому и широкому.
В широком смысле статистика является наукой, изучающей массовые явления протекающие в совокупностях некоторых факторов или явлений определенного свойства и между взаимодействующими совокупностями. Сама же совокупность, как сумма фактов, признаков, явлений состоит из элементов, исчезновение одного из которых не уничтожает качественную характеристику этой совокупности. Так, население города остается его населением и после того, как одно из составляющих его содержания - физическое лицо переехало в другой город или другую местность или вообще покинуло данную
страну. Или сельское хозяйство, транспорт и промышленность остаются определенными совокупностями соответствующими их характеристиками даже тогда, когда отраслевая структура или значимость их в производстве валового национального
продукта претерпевает заметные изменения.
Разные совокупности как некоторое целое состоит из единиц, которое в свою очередь могут характеризоваться
своими параметрами, свойствами, своим содержанием, что оказывает влияние на содержание всей совокупности, которая
объединяет эти единицы в единицах. Если мы говорим о промышленности, то статистика рассматривает ее как совокупность
(сумму) предприятий. А каждое предприятие, образуя одну из входящих в нее единицу, в свою очередь характеризуется своим содержанием по количеству рабочих мест, оборудования, выпуску соответствующей статистике.
Специфическая черта статистики состоит в том, что во всех случаях ее данные относятся к сумме факторов, т.е. ко
всей совокупности. Характеристика отдельных индивидуальных данных имеет смысл только лишь как основание, база для
получения общих и сводных характеристик изучаемой совокупности.
Таким образом статистика как наука в широком смысле изучает все массовые явления, к какой бы области они не
относились. Изучая массовое явление, статистика характеризует его не только количественно. С помощью числовых величин, но и качественно, выявляя его содержание и динамику развития.
Статистика в узком смысле представляет собой количественную совокупность связанную с обработкой данных индивидуальных наблюдений, свойственных предметам, явлениям, составляющим отдельные параметры единицы совокупности.
Статистика как наука представляет собой вид общественной и государственной деятельности, направленной на получение, обработку и анализ информации, характеризующей количественные закономерности жизни общества во всем его
многообразии и неразрывной связи с ее количественным содержанием. В этом смысле понятие "статистика" совпадает с понятием "статистический учет". Учет, во всяком обществе является средством с помощью которого общество обладает необходимой информацией о состоянии экономики, социальных и других сторонах жизнедеятельности общества в целом или
отдельных его структур. Этот учет дает возможность осуществлять соответствующую организацию и управление экономическими процессами.
Под статистикой также понимают процесс ее "ведения", осуществления, т.е. собирания и обработки данных, фактов,
необходимых для получения статистической информации в ранее указанных смыслах содержания предмета статистики (в
широком и узком понимании предмета).
Необходимые сведения могут собираться с целью получения обобщенных характеристик для массы случаев данного рода
информации. Таковые, например, сведения собираемые для проведения переписей населения, когда периодически статистические службы проводят общенациональные компании по учету на определенную дату количественный и качественный состав населения.
В других случаях статистика (как определенный вид деятельности) использует сведения, фиксируемые в процессе
выполнения учетных функций по основному виду деятельности, соответствующих служб. Так формируется статистика рождений, смертей, браков, разводов, дорожных происшествий, количество обучающихся в школах, вузах и т.д. и т.п. Сюда же
относятся использование статистической информации полученной из отчетов работы предприятий, данных бухгалтерами и
т.д.
Статистика как особый вид деятельности с указанным выше содержанием позволяет на основе научного исследования выявить статистические закономерности. Так спрос на какой-либо товар есть по своей природе явление, определяемое
различными факторами: доходами, вкусами населения, модой, сезоном и т.д. Можно утверждать, что всякий раз при снижении цен имеет место рост спроса на соответствующие товары. Но мера снижения цен и мера роста спроса может быть определена только на основе статистической обработки данных о продажах товаров по тем же или иным ценам. В этом случае
пользуются показателями так называемой эластичности спроса и предложения товаров, что находит широкое применение в
маркетинговых службах различных фирм.
2. ОСНОВНЫЕ ЗАДАЧИ
Главной задачей статистики является получение и соответствующая обработка статистической информации для
принятия решений направленных на достижение желаемого результата в хозяйственной, социально-экономической, научной, культурной и других видах творческой деятельности государства, общественных организаций, экономических структур
общества и т.д. и т.п.
Статистика призвана способствовать выявлению наиболее острых проблем экономического и социально-политического содержания, а также обоснованию путей достижения многообразных целей развития общества и в первую очередь таких как
активное участие населения в реализации крупных экономических задач, связанных с развитием рыночных отношений в
нашей стране.
В задачи статистики конкретных направлений статистической деятельности входят все те вопросы, которые решаются соответствующей экономической или социальной структурой.
29
Например, задачами статистики промышленности в основном сводятся к следующему:
1. Всесторонне и объективно с помощью статистической информации характеризовать кардинальные изменения в
отраслевой структуре связанные с освоением инструментов рыночной экономики на пути преодоления негативных
явлений и создания предпосылок для перехода к эффективному использованию имеющихся ресурсов производства.
2. Своевременно выявляет внутрипроизводственные резервы дальнейшего увеличения производства продукции на
основе улучшения использования производственного потенциала промышленности и каждого промышленного
предприятия.
3. Оценивать рост интенсификации и эффективности производства на основе использования научно-технического
прогресса в условиях рыночной конкуренции внутри и за пределами национального рынка.
4. Проводить обследование предприятий по актуальным проблемам совершенствования хозяйственного механизма с
целью выявления и пропагандирования передового отечественного опыта в достижении высокой рентабельности
предприятий, отраслей и других структур производственной сферы.
В условиях становления рыночных отношений в экономических структурах нашей страны возникают новые вопросы, проблемы, которые не были предметом внимания административно-командной экономики. К таким вопросам можно отнести
проблемы вынужденной безработицы, банкротства и остановки предприятий, забастовки, количественная характеристика
соглашений и договоров, заключенных между администрацией и рабочими в лице профсоюзных организаций, цена и прожиточный уровень, размеры заработной платы работающих в различных структурах промышленного производства и т.д. и т.п.
Все эти вопросы и проблемы существуют объективно. Количественную характеристику этих вопросов и проблем призвана
дать статистика, на базе которой и возможны адекватные меры по преодолению имеющихся трудностей в развитии промышленного или любого другого производства или вида общественной полезной деятельности.
3. СТРУКТУРА СТАТИСТИЧЕСКОЙ НАУКИ
Об Структура статистической науки щая теоЭкономическая статистика
Социальная статистика
Отраслевые
статистики
Задача общей теории статистики – разработка общих принципов и методов статистического исследования.
Задача экономической статистики – разработка и анализ показателей, отражающих состояние экономики в целом,
взаимосвязь отраслей, наличие и особенности размещения материальных, трудовых и финансовых ресурсов, достигнутый
уровень их использования.
Задача отраслевой экономической статистики (статистики промышленности, сельского хозяйства, строительства,
транспорта, связи, труда, природных ресурсов и др.) – разработка и анализ статистических показателей развития соответствующей отрасли экономики.
Задача социальной статистики – формирование системы показателей для характеристики образа жизни населения и
различных аспектов социальных отношений, статистика народонаселения, политики, культуры, здравоохранения, права и
т.д.).
Отраслевые статистики формируются на базе показателей экономической и социальной статистики, которые основываются на категориях и методах анализа, разработанных общей теории статистики.
4. СБОР, ОБРАБОТКА И АНАЛИЗ СТАТИСТИЧЕСКОЙ ИНФОРМАЦИИ
Сбор, обработка и анализ статистической информации по всей стране осуществляются по единым принципам, общей программе и методологии органами государственной С. во главе с Центральным статистическим управлением при Совете Министров СССР, созданным по инициативе В. И. Ленина. Статистические данные публикуются в статистических
сборниках.
Главная задача сов. С. — получение и своевременное представление государственным органам достоверных, научно обоснованных данных, показывающих ход выполнения государственных планов, рост социалистического народного хозяйства и культуры, наличие материальных резервов в народном хозяйстве и их использование, соотношение в развитии различных отраслей народного хозяйства. Коммунистической партией поставлены задачи дальнейшего совершенствования С. и
активного её участия в анализе крупных экономических проблем, таких, как всемерная интенсификация общественного производства, повышение его эффективности, ускорение научно-технического прогресса, подъём благосостояния советского
народа.
Техническая база современной С. — сеть вычислительных центров, информационно-вычислительных и машинносчётных станций государственной С. Быстрое развитие кибернетики и применение электронно-вычислительной техники
оказывают всё возрастающее влияние на организацию С. и методы статистического анализа. Создание автоматизированной
системы государственной С. (АСГС) не только увеличит объём статистической информации, оперативность её подготовки и
представления в государственные органы, но и позволит значительно усилить познавательные функции С., многократно увеличить и углубить её аналитические возможности.
30
Важное теоретическое и практическое значение С., широкое использование её в различных областях жизни и во
многих научных дисциплинах вытекает из особенностей её как науки и метода. По определению В. И. Ленина, асоциальноэкономическая статистика — одно из самых могущественных орудий социального познания...» (Полн. собр. соч., 5 изд., т.
19, с. 334). Познание качественных законов развития явлений невозможно без анализа их количественной стороны. Специфика и сила С. заключаются, в частности, в том, что количественные отношения объективной действительности она рассматривает в неразрывной связи с качественными особенностями явлений и процессов. Благодаря С. единство качественной
и количественной стороны анализа проявляется с наибольшей силой.
Точное описание и измерение общественных закономерностей — одна из важных, но не единственная функция С.
Статистическая методология позволяет исследовать совокупность факторов, изобразить процесс в целом, учесть тенденции
развития и разнообразие форм явлений — это особенно ценил В. И. Ленин. Она помогает также открывать и анализировать
причинные зависимости и закономерности явлений. При этом С. имеет дело с такими закономерностями, которые свойственны массе явлений (объектов), различающихся между собой множеством индивидуальных признаков. Для С. важное значение имеет больших чисел закон, в соответствии с которым в массе явлений взаимопогашаются случайные отклонения от
основной линии развития.
Для выполнения указанных функций в распоряжении С. имеются такие средства, как массовое статистическое наблюдение (см. Выборочное наблюдение, Наблюдение сплошное, Отчётность), система показателей, всесторонне характеризующих явление, объект и совокупность в целом (включая и систему показателей народного хозяйства), сводные, групповые
и комбинационные таблицы, представляющие результаты статистических группировок, обобщающие показатели (средние,
индексы и т.д.), обобщающие методы анализа народно-хозяйственных процессов в целом.
Своеобразное положение С. в системе наук определяет её органическая связь с научными дисциплинами, изучающими основные закономерности и качественные особенности в той или иной области явлений. С одной стороны, сов. С.
опирается на положения исторического материализма и марксистско-ленинской политической экономии при анализе статистических закономерностей; с другой — имеет дело с количественной стороной явлений, тесно связана с математикой.
Современная С. представляет собой не одну научную дисциплину, а серию отраслевых С. и комплексных разделов.
31
Лекция 8. Гипертекстовые способы хранения и представления информации
1. ОСНОВЫ ЯЗЫКА РАЗМЕТКИ ГИПЕРТЕКСТА (HTML). БАЗОВЫЕ ПОНЯТИЯ
Hyper Text Markup Language (HTML) является стандартным языком, предназначенным для создания гипертекстовых
документов в среде Web. HTML-документы могут просматриваться различными типами браузеров (специальными программами, интерпретирующими такого рода гипертекстовые документы), наиболее известным из которых является Internet Explorer. В отличие от документов, например текстового процессора Microsoft Word, документы в формате HTML не организованы по принципу WYSIWYG (What You See Is What You Get — что видишь, то и получишь [при выводе на печать или
монитор] ). Когда документ создан с использованием HTML, браузер должен интерпретировать HTML для выделения различных элементов документа и первичной их обработки с целью их дальнейшего отображения в виде, задуманном автором.
Большинство документов имеют стандартные элементы, такие, как заголовки, параграфы или списки. Используя тэги (команды) HTML, можно обозначать данные элементы, обеспечивая браузеры минимальной информацией для их отображения, сохраняя в целом общую структуру и информационную полноту документов. В большинстве случаев автор документа строго определяет внешний вид документа. В случае HTML читатель (основываясь на возможностях браузера) может в
определенной степени управлять внешним видом документа (но не его содержимым). HTML позволяет отметить, где в документе должен быть заголовок или абзац, при помощи тэга HTML, а затем предоставляет браузеру интерпретировать эти
тэги.
Общая структура тэга и его содержимого такова: <тэг параметр_1=значение_1 параметр_2=значение_2 ... параметр_К=значение_К>содержимое элемента</тэг>
Любой HTML-документ имеет следующую структуру:
<HTML> <HEAD>
<!-- заголовок документа --> </HEAD> <BODY>
<!-- содержание документа --> </BODY> </HTML>
Заголовок содержит служебную информацию, в частности, предназначенную для поисковых систем.
Все тэги, которые предназначены для оформления документа, могут быть условно разделены на несколько групп:
• форматирование;
• верстка таблиц;
• верстка списков;
• формирование гиперссылок;
• вставка изображений.
Тэт верстки, таблиц позволяют формировать и отображать таблицы произвольной сложности. Вообще дизайнеры
довольно часто используют таблицы для оформления страниц, помещая в них меню, текст, рисунки и т.д.
Тэги верстки списков позволяют формировать маркированные и нумерованные списки.
Гипертекстовый документ невозможно представить себе без ссылок на другие документы (внутренние или внешние). Ссылки формирует тэг <А>...</А> -с обязательным параметром HREF.
Тэг для отображения рисунков — <IMG>. Он не имеет закрывающегося тэга и содержит обязательный параметр
SRC, значением которого является адрес файла с рисунком {относительный, т.е. на данном сайте, но, например, в другом
каталоге, или абсолютный, если рисунок, например изображение счетчика, подгружается с другого сайта).
Современные web-конструкторы и дизайнеры пользуются не только HTML, но и рядом его расширений, например,
каскадными таблицами стилей (CSS), управляют содержанием страниц средствами программирования.
Желательно изложить
Примеры других программных продуктов для разметки документов, принцип их действия.
Заголовок HTML-документа и назначение его элементов.
Тэги форматирования текста и примеры их использования.
Тэги верстки таблиц и примеры их использования.
Тэги верстки списков и примеры их использования.
Графические форматы для web. Правила сохранения изображений для web, требования к изображениям. Параметры
тэга IMG.
Понятие о CSS, языках программирования для web. Исполнение программ и скриптов на стороне сервера и клиента.
Примечания для учителей
Вопрос билета является в достаточной мере объемным, , поэтому наилучшее запоминание и усвоение материала
может быть достигнуто хорошей его структуризацией.
Следует отметить, что учащиеся, занимавшиеся версткой web-страниц без использования визуальных редакторов
(Front Page и др.), окажутся в гораздо более выигрышном положении перед учащимися, выполнявшими такого рода работу
только с помощью указанных редакторов.
2. ПОНЯТИЕ И ОСНОВНЫЕ ЭЛЕМЕНТЫ ГИПЕРТЕКСТОВОЙ ТЕХНОЛОГИИ
К 1989 году гипертекст представлял новую, многообещающую технологию, которая имела относительно большое
число реализаций с одной стороны, а с другой стороны делались попытки построить формальные модели гипертекстовых
систем, которые носили скорее описательный характер и были навеяны успехом реляционного подхода описания данных.
Идея Т.Бернерс-Ли заключалась в том, чтобы применить гипертекстовую модель к информационным ресурсам, распределенным в сети, и сделать это максимально простым способом. Он заложил три краеугольных камня системы из четырех существующих ныне, разработав:
язык гипертекстовой разметки документов HTML (HyperText Markup Language);
универсальный способ адресации ресурсов в сети URL (Universal Resource Locator);
32
протокол обмена гипертекстовой информацией HTTP (HyperText Transfer Protocol).
Позже команда NCSA добавила к этим трем компонентам четвертый:
универсальный интерфейс шлюзов CGI (Common Gateway Interface).
Идея HTML - пример чрезвычайно удачного решения проблемы построения гипертекстовой системы при помощи специального средства управления отображением. На разработку языка гипертекстовой разметки существенное влияние оказали два
фактора: исследования в области интерфейсов гипертекстовых систем и желание обеспечить простой и быстрый способ создания гипертекстовой базы данных, распределенной на сети.
В 1989 году активно обсуждалась проблема интерфейса гипертекстовых систем, т.е. способов отображения гипертекстовой информации и навигации в гипертекстовой сети. Значение гипертекстовой технологии сравнивали со значением
книгопечатания. Утверждалось, что лист бумаги и компьютерные средства отображения/воспроизведения серьезно отличаются друг от друга, и поэтому форма представления информации тоже должна отличаться. Наиболее эффективной формой
организации гипертекста были признаны контекстные гипертекстовые ссылки, а кроме того было признано деление на ссылки, ассоциированные со всем документом в целом и отдельными его частями.
Самым простым способом создания любого документа является его набивка в текстовом редакторе. Опыт создания
хорошо размеченных для последующего отображения документов в CERN-е был - трудно найти физика, который не пользовался бы системой TeX или LaTeX. Кроме того к тому времени существовал стандарт языка разметки - Standard Generalised
Markup Language (SGML).
Следует также принять во внимание, что согласно своим предложениям Т.Бернерс-Ли предполагал объединить в
единую систему имеющиеся информационные ресурсы CERN, и первыми демонстрационными системами должны были
стать системы для NeXT и VAX/VMS.
Обычно гипертекстовые системы имеют специальные программные средства построения гипертекстовых связей.
Сами гипертекстовые ссылки хранятся в специальных форматах или даже составляют специальные файлы. Такой подход
хорош для локальной системы, но не для распределенной на множестве различных компьютерных платформ. В HTML гипертекстовые ссылки встроены в тело документа и хранятся как его часть. Часто в системах применяют специальные форматы хранения данных для повышения эффективности доступа. В WWW документы - это обычные ASCII- файлы, которые
можно подготовить в любом текстовом редакторе. Таким образом, проблема создания гипертекстовой базы данных была
решена чрезвычайно просто.
В качестве базы для разработки языка гипертекстовой разметки был
выбран SGML (Standard Generalised Markup Language). Следуя академическим традициям, Бернерс-Ли описал HTML в терминах SGML (как описывают язык программирования в терминах формы Бекуса-Наура). Естественно, что в HTML были
реализованы все разметки, связанные с выделением параграфов, шрифтов, стилей и т. п., т.к. реализация для NeXT подразумевала графический интерфейс. Важным компонентом языка стало описание встроенных и ассоциированных гипертекстовых ссылок, встроенной графики и обеспечение возможности поиска по ключевым словам.
С момента разработки первой версии языка (HTML 1.0) прошло уже пять лет. За это время произошло довольно
серьезное развитие языка. Почти вдвое увеличилось число элементов разметки, оформление документов все больше приближается к оформлению качественных печатных изданий, развиваются средства описания не текстовых информационных
ресурсов и способы взаимодействия с прикладным программным обеспечением. Совершенствуется механизм разработки
типовых стилей. Фактически, в настоящее время HTML развивается в сторону создания стандартного языка разработки интерфейсов как локальных, так и распределенных систем.
Вторым краеугольным камнем WWW стала универсальная форма адресации информационных ресурсов. Universal
Resource Identification (URI)
представляет собой довольно стройную систему, учитывающую опыт адресации и идентификации e-mail, Gopher, WAIS,
telnet, ftp и т. п.
E-mail (Electronic mail) - электронная почта (простонародн. - электронный аналог обычной почты).
Gopher - это интегратор возможностей Internet. Он в удобной форме позволяет пользоваться всеми услугами, предоставляемыми Internet.
WAIS - диалоговая система с оконным интерфейсом для поиска данных по ключевым словам в контексте.
Telnet имеет и свой собственный набор команд, которые управляют собственно этой программой, т.е. сеансом связи,
его параметрами, открытием
новых, закрытием и т.д.; эти команды подаются из командного режима telnet,
в который можно перейти, нажав так называемую escape-последовательность
клавиш, которая вам сообщается при достижении удаленной машины.
Ftp (File Transfer Protocol) - протокол передачи файлов - протокол, определяющий правила передачи файлов с одного
компьютера на другой. ftp - также название программы из прикладного обеспечения. Использует протокол ftp для того, чтобы пересылать файлы.
Но реально из всего, что описано в URI, для организации баз данных в WWW требуется только Universal Resource
Locator (URL). Без наличия этой спецификации вся мощь HTML оказалась бы бесполезной. URL используется в гипертекстовых ссылках и обеспечивает доступ к распределенным ресурсам сети. В URL можно адресовать как другие гипертекстовые документы формата HTML, так и ресурсы e-mail, telnet, ftp, Gopher, WAIS, например. Различные интерфейсные программы по разному осуществляют доступ к этим ресурсам. Одни, как например Netscape, сами способны поддерживать
взаимодействие по протоколам, отличным от протокола HTTP, базового для WWW, другие, как например Chimera, вызывают для этой цели внешние программы. Однако, даже в первом случае, базовой формой представления отображаемой информации является HTML, а ссылки на другие ресурсы имеют форму URL. Следует отметить, что программы обработки электронной почты в формате MIME также имеют возможность отображать документы, представленные в формате HTML. Для
этой цели в MIME зарезервирован тип "text/html".
Третьим в списке стоит протокол обмена данными в World Wide Web - HyperText Transfer Protocol. Данный протокол предназначен для обмена гипертекстовыми документами и учитывает специфику такого обмена. Так в процессе взаимо-
33
действия, клиент может получить новый адрес ресурса на сети (relocation), запросить встроенную графику, принять и передать параметры и т. п. Управление в HTTP реализовано в виде ASCII-команд. Реально разработчик гипертекстовой базы
данных сталкивается с элементами протокола только при использовании внешних расчетных программ или при доступе к
внешним относительно WWW информационным ресурсам, например базам данных.
Последняя составляющая технологии WWW - это уже плод работы группы NCSA - спецификация Common Gateway
Interface. CGI была специально разработана для расширения возможностей WWW за счет подключения всевозможного
внешнего программного обеспечения. Такой подход логично продолжал принцип публичности и простоты разработки и наращивания возможностей WWW. Если команда CERN предложила простой и быстрый способ разработки баз данных, то
NCSA развила этот принцип на разработку программных средств. Надо заметить, что в общедоступной библиотеке CERN
были модули, позволяющие программистам подключать свои программы к серверу HTTP, но это требовало использования
этой библиотеки. Предложенный и описанный в CGI способ подключения не требовал дополнительных библиотек и буквально ошеломлял своей простотой. Сервер взаимодействовал с программами через стандартные потоки ввода/вывода, что
упрощает программирование до предела. При реализации CGI чрезвычайно важное место заняли методы доступа, описанные
в HTTP. И хотя реально используются только два из них (GET и POST), опыт развития HTML показывает, что сообщество
WWW ждет развития и CGI по мере усложнения задач, в которых будет использоваться WWW- технология.
3. ШИРОТА ПРИМЕНЕНИЯ ГИПЕРТЕКСТА
Идея HTML - пример чрезвычайно удачного решения проблемы построения гипертекстовой системы при помощи
специального средства управления отображением. На разработку языка гипертекстовой разметки существенное влияние оказали два фактора: исследования в области интерфейсов гипертекстовых систем и желание обеспечить простой и быстрый
способ создания гипертекстовой базы данных, распределенной на сети.
В 1989 году активно обсуждалась проблема интерфейса гипертекстовых систем, т.е. способов отображения гипертекстовой информации и навигации в гипертекстовой сети. Значение гипертекстовой технологии сравнивали со значением
книгопечатания. Утверждалось, что лист бумаги и компьютерные средства отображения/воспроизведения серьезно отличаются друг от друга, и поэтому форма представления информации тоже должна отличаться.
Наиболее эффективной формой организации гипертекста были признаны контекстные гипертекстовые ссылки, а
кроме того было признано деление на ссылки, ассоциированные со всем документом в целом и отдельными его частями.
Гипертекст широко используется при написании страниц WWW в службе глобального соединения. Здесь с помощью языка разметки в текстах страниц в местах ассоциированных связей делаются гипертекстовые ссылки. Они не видны на
экране, но благодаря им компьютер находит следующую страницу, требуемую пользователем.
Выделяют две группы гипертекстов. Открытый, в который можно включать объекты, не предусмотренные его автором, и динамический, увеличение которого является нормальным способом его существования.
Большой гипертекст может быть расположен в нескольких абонентских системах сети. В этих случаях взаимодействие компонентов определяется протоколом. Так, в сети Internet им является гипертекстовый протокол передачи.
Создается гипертекст в три этапа: идеи (их сбор), план (связь идей) и реализация ветвящейся структуры гипертекста.
В свою очередь, созданный гипертекст может развиваться и далее, обеспечивая основу для базы знаний.
Гипертекст используется в обучающих системах и дистанционном обучении. В тех случаях, когда к блокам текста
добавляется большое число изображений и записи звука, гипертекст превращается в гиперсреду.
Простейший пример гипертекста - это любой словарь или энциклопедия, где каждая статья имеет гиперссылки к
другим статьям этого же словаря. В результате читать такой текст можно по-разному: от одной статьи к другой, игнорируя
гипертекстовые ссылки; читать статьи подряд, периодически просматривая другие статьи, руководствуясь гиперссылками;
наконец, пуститься в гипертекстовое "плавание", т.е. от одной гиперссылки переходить к другой и при помощи слов и словосочетаний осуществить навигацию через все остальные статьи, образующие гипертекст.
34
Лекция 9. Мультимедийные технологии обработки и представления информации
1.
МУЛЬТИМЕДИЙНЫЕ ТЕХНОЛОГИИ: ОСНОВНЫЕ ПОНЯТИЯ И ОПРЕДЕЛЕНИЯ
Мультимедиа – это компьютерная информационная технолог позволяющая объединить в компьютерной системе
текст, звук, видео и графические изображения, анимацию.
Мультимедиа – это сумма технологий, позволяющая компьютеру вводить, выводить, обрабатывать, хранить, передавать и отображать такие типы данных как текст, графика, анимация, оцифрованные изображения, видео, звук, речь.
К мультимедиа можно отнести:
• неподвижное изображение на экране дисплея сопровождаемое звуковыми эффектами;
• графическое изображение со звуком;
• движущиеся изображение;
• анимацию.
Большинство мультимедиа приложений включают заранее определенные ассоциации известные как гиперсвязи, которые дают возможность пользователю переключаться между элементами медиа и темами.
Связанность обеспечиваемая гиперсвязями превращает мультимедиа из статических представлений с картинками и
звуком в бесконечно разнообразный, информативный, диалоговый эксперимент.
В настоящее время сложилось 3 различных понимания слова мультимедиа:
1. Мультимедиа как идея, т. е. это новый подход к хранению информации различного типа. По мере развития компьютерных технологий становилась возможна обработка все более разнообразной информации. Начав с чисел компьютер
освоил работу с текстом, затем звук и изображение, сегодня озвучивание и фрагменты видео.
2. Мультимедиа – это оборудование, которое позволяет работать с информацией различной природы. Это мультимедиа платы, комплексы и мультимедиа центры.
3. Мультимедиа продукт – это продукт, составленный из указания всевозможных типов.
2. ТЕХНИЧЕСКИЕ СРЕДСТВА МУЛЬТИМЕДИА
Технические средства мультимедиа включают в себя, как правило, звуковую карту (sound card), микрофон, акустические системы и устройство видеозахвата. Еще недавно эти компоненты нужно было приобретать отдельно, но уже сегодня большинство новых компьютеров "умеют" воспроизводить и воспринимать звук.
Возможности технологии мультимедиа безграничны. В бизнес-приложениях мультимедиа в основном применяются
для обучения и проведения презентаций. Благодаря наличию обратной связи и живой среде общения, системы обучения на
базе мультимедиа обладают потрясающей эффективностью и существенно повышают мотивацию обучения. Уже давно появились программы, обучающие пользователя иностранным языкам, которые в интерактивной форме предлагают пользователю пройти несколько уроков, от изучения фонетики и алфавита до пополнения словарного запаса и написания диктанта.
Благодаря встроенной системе распознавания речи, осуществляется контроль произношения обучаемого. Пожалуй, самая
главная особенность таких обучающих программ – их ненавязчивость, ведь пользователь сам определяет место, время и
продолжительность занятия.
Один из наиболее трудно реализуемых элементов мультимедиа – полноэкранное видео (full-motion video). При работе с видео компьютеру приходится оцифровывать и обрабатывать огромное количество данных. Процесс создания мультимедийных приложений, содержащих видеофрагменты, пока достаточно сложен и требует специального аппаратного и программного обеспечения. Кроме того, видеоинформация занимает много места, поэтому ее сжимают. Сжатие и распаковка
видео загружают центральный процессор, что вынуждает применять видеоускорители (video accelerators) – специальные видеокарты с мощными микропроцессорами, ориентированными на обработку видео и графики.
3. ПРОГРАММЫ ДЛЯ РАБОТЫ С УСТРОЙСТВАМИ МУЛЬТИМЕДИА
Windows'95 содержит встроенную программную поддержку для широкого диапазона аппаратуры мультимедиа,
такой, например, как звуковые платы, а также для воспроизведения файлов Video для Windows (с расширением AVI).
Для работы с устройствами мультимедиа и специальными типами мультимедиа файлов в Windows'95 должен
быть установлен соответствующий драйвер устройства. Для проигрывания, например, звукового компакт-диска должны
быть установлены драйвер звукового компакт-диска и драйвер накопителя на компакт-диске. Для проигрывания файлов типа WAV должен быть установлен соответствующий звуковой драйвер. Если в компьютере, где установлен
Windows'95 имеются устройства мультимедиа, то все необходимые драйверы должны быть уже установлены, поскольку
в процессе своей инсталляции Windows'95 просматривает установленное в персональный компьютер оборудование и
автоматически устанавливает необходимые драйверы, если оборудование ей "знакомо" (так называемая система PLUG
AND PLAY).
Windows'95 включает ряд вспомогательных мультимедийных программ, называемых стандартными, которые
позволяют удовлетворить лишь самые минимальные потребности пользователя. Перечислим основные, самые важные
стандартные программы Windows'95 для работы с устройствами мультимедиа и специальными типами мультимедиа файлов.
1. Лазерный проигрыватель. Лазерный проигрыватель предназначен для
воспроизведения музыкальных (аудио)
компакт-дисков с помощью
специального устройства для чтения компакт-дисков (CD-ROM).
Прослушать
компакт-диск можно через наушники, подключенные к
дисководу компакт-дисков. Если установлена звуковая
плата,
становится возможным воспроизведение компакт-диска через динамики.
35
2. Универсальный проигрыватель. Универсальный проигрыватель
предназначен для воспроизведения аудио- и видеозаписей и
мультипликации, а также для управления настройкой устройств
мультимедиа.
3. Фонограф (звукозапись). Программа "Фонограф" используется для
записи, воспроизведения и редактирования
файлов звукозаписи. Для
работы этой программы требуется наличие звуковой платы и
подключенных к
компьютеру динамиков. Для записи живого звука
требуется также микрофон.
Лазерный проигрыватель.
Для того чтобы начать воспроизведение аудио компакт-диска необходимо
открыть программу "Лазерный проигрыватель", вставить в привод CD-ROM'а диск и нажать кнопку "Play". Во время проигрывания в окне программы отображается информация касающаяся протяженности записи всего компакт-диска, длины
воспроизводимого трека в минутах (нижняя строка). Также в окне "Лазерного проигрывателя" имеется черное табло, на
котором (по умолчанию) показывается выбранный трек и какое время он проигрывается. Есть три режима работы данного циферблата. Эти режимы можно изменять путем клика левой кнопки мышки в области данного табло. При первом
нажатии кнопки мышки, данное табло будет отображать время оставшееся до конца воспроизводимого трека; при втором
– время оставшееся до конца воспроизведения всех треков, т.е. всего компакт-диска; при третьем – табло программы возвращается в исходное состояние.
Существует также несколько параметров воспроизведения аудио компакт- диска:
1. Произвольное воспроизведение (при включении этого параметра треки
будут воспроизводиться в произвольном порядке);
2. Непрерывное воспроизведение (при включении этого параметра компакт- диск будет проигрываться бесконечное число
раз, до тех пор пока пользователь сам не остановит воспроизведение);
3. Режим ознакомления (в этом режиме каждый трек будет воспроизводиться столько несколько секунд).
Универсальный проигрыватель.
Универсальный проигрыватель позволяет работать с различными
устройствами и файлами мультимедиа. Например, можно проигрывать звуковой компакт-диск, используя накопитель на
компакт-дисках и универсальный проигрыватель. Можно, также проигрывать видеоклипы, аудиоклипы и другие типы
мультимедиа файлов.
Для работы с файлами мультимедиа или звуковыми компакт-дисками нужно открыть "Универсальный проигрыватель" и
выбрать из меню команду Устройство, затем выбрать из открывшегося подменю устройство мультимедиа или тип файла.
Для проигрывания видеоклипов, следует выбрать устройство Видео для Windows. Для того, чтобы проигрывать звуковые
компакт-диски, нужно выбрать устройство Аудио компакт-диск.
Параметры, которые можно установить для "Универсального проигрывателя", зависят от типа объекта мультимедиа. Для установки параметров объекта или устройства мультимедиа нужно выбрать из меню команды Правка, затем
Параметры для файла Видео для Windows.
В добавление к установке опций воспроизведения информации, может так же понадобиться сконфигурировать "Универсальный проигрыватель" для конкретного типа файла. Чтобы сделать это, надо выбрать тип устройства. Затем последовательно выбрать команды Устройство, Свойства.
Фонограф (звукозапись).
Фонограф, являясь простым звуковым редактором, все же имеет некоторые функции, позволяющие делать со звуком
несложные звуковые эффекты, такие как, уменьшение (увеличение) громкости звука, увеличение (уменьшение) скорости воспроизведения звука, а также добавления эха и реверс звука. Все эти эффекты можно выполнить только в том случае, если файл звукозаписи несжатый. Если зеленая линия не отображается, то файл сжат и применять специальные
эффекты можно только после изменения качества звукозаписи. Для осуществления звуковых эффектов нужно выбрать
из меню Эффекты нужное действие над звуком.
Так же "Фонограф" имеет и другие возможности, например, в нем предусмотрено микширование звука с буфером,
вставка звукового файла, а также наложение звукового файла поверх имеющегося звука. Еще "Фонограф" может изменять качество звука и преобразовывать звук в различные форматы: PCM, Microsoft ADPCM, IMA ADPCM, GSM 6.10 и
др. Для преобразования или изменения качества звука необходимо в меню Файл выбрать команду Свойства.
4. МУЛЬТИМЕДИА ПРЕЗЕНТАЦИЯ
Мультимедиа презентация - это уникальный и самый современный на сегодняшний день способ представления информации. Это программный продукт, который может содержать текстовые материалы, фотографии, рисунки, слайд-шоу,
звуковое оформление и дикторское сопровождение, видеофрагменты и анимацию, трехмерную графику. Основным отличием презентаций от остальных способов представления информации является их особая насыщенность содержанием и интерактивность, т.е. способность определенным образом изменяться и реагировать на действия пользователя. Кроме того, презентация может быть ключом к Вашему сайту. Т.е. при наличии доступа к сети Интернет во время просмотра презентации
одним щелчком мыши можно получить самую свежую информацию с сайта компании. Вариант презентации может быть
размещен в сети Интернет.
Мультимедиа технология.
Multimedia технология (multi – много, media – среда) позволяет одновременно использовать различные способы
представления информации: числа, текст, графику, анимацию, видео и звук.
Важнейшей особенностью мультимедиа технологии является интерактивность – способность пользователя влиять на
работу информационного средства.
36
В последнее время создано много мультимедийных программных продуктов: энциклопедии, обучающие программы,
компьютерные презентации и т.д.
Компьютерные презентации.
Во время лекции, доклада или на иных выступлениях, как правило, используют средства наглядной демонстрации:
плакаты, пособия, лабораторные опыты. Для этой же цели применяют диапроекторы, кодоскопы, демонстрирующие слайды
графических рисунков на экран. Появление компьютера и мультимедийного проектора позволило перейти к подготовке и
показу иллюстративного материала в виде презентации, которая сочетает все необходимые моменты по организации качественного сопровождения выступления докладчика, включая звук, видео и анимацию.
ПОЧЕМУ ПРЕЗЕНТАЦИИ ЭФФЕКТИВНЫ
За последнее десятилетие в мире произошла компьютерная революция. Компьютеры основательно вошли в нашу
жизнь. Многие сферы деятельности человека невозможно представить без помощи компьютера. Бизнес, как одна из самых
динамичных областей деятельности, тоже не остался в стороне от этого процесса. В этой ситуации возникает вопрос, как на
компьютере максимально удобно и эффективно представить нужную вам информацию для другого человека, чтобы облегчить его общение с компьютером, привлечь его внимание, заинтересовать. Здесь очень большую помощь могут оказать современные мультимедиа технологии.
Известно, что человек большую часть информации воспринимает органами зрения (~80%), и органами слуха (~15%)
(это давно замечено и эффективно используется в кино и на телевидении). Мультимедиа технологии позволяют воздействовать одновременно на эти важнейшие органы чувств человека. Сопровождая динамический визуальный ряд (слайд-шоу,
анимацию, видео) звуком, мы можем рассчитывать на большее внимание со стороны человека. Следовательно, мультимедиа
технологии позволяют представлять информацию в максимально эффективном виде.
В отличие от видео, мультимедиа технологии позволяют управлять потоком информации, т.е. могут быть интерактивны. Мультимедиа презентации дают прямой доступ к информации. Пользователь может сразу видеть все содержание и
переходить к тому, что его заинтересовало. Извлечение информации не будет связано с большими затратами труда и времени.
В отличие от других видов представления информации мультимедиа презентации могут содержать десятки тысяч
страниц текста и тысячи рисунков и фотографий, несколько часов видео и аудио записей, анимацию и трехмерную графику,
при этом обеспечивая низкую стоимость тиражирования и длительный срок хранения.
Среди имеющихся в настоящее время инструментальных систем можно найти различные по спектру предоставляемых возможностей и сложности освоения, но обладающие одним общим недостатком: это коммерческие программные продукты, которые нужно где-то найти в продаже и заплатить за них достаточно «весомые» деньги. Однако, в большинстве случаев, учителю требуется разрабатывать сравнительно несложные мультимедиа-приложения, «презентационного» характера,
интерактивность которых сводится лишь к реализации произвольной (нелинейной) траектории просмотра карточек. В этом
случае вполне достаточно более простых средств, например, входящего в комплект общераспространенного сегодня пакета
Microsoft Office стандартного приложения Power Point, рассматриваемого в этом случае уже не просто как система для подготовки коммерческих и др. презентаций, а как хотя и простая, но полноценная инструментальная среда.
37
Лекция 10. Автоматизированные информационные системы, его типы и назначение
1. КЛАССИФИКАЦИЯ АВТОМАТИЗИРОВАННЫХ ИНФОРМАЦИОННЫХ
СИСТЕМ.
Предлагается использовать следующую классификацию систем и подсистем КИС. В зависимости от уровня обслуживания производственных процессов на предприятии сама КИС или его составная часть (подсистемы) могут быть отнесены к
различным
классам:
Класс
A:
системы
(подсистемы)
управления
технологическими
объектами
и/или
процессами.
Класс
B:
системы
(подсистемы)
подготовки
и
учета
производственной
деятельности
предприятия.
Класс C: системы (подсистемы) планирования и анализа производственной деятельности предприятия.
Системы (подсистемы) класса A - системы (подсистемы) контроля и управления технологическими объектами и/или
процессами. Эти системы, как правило, характеризуются следующими свойствами:
• достаточно высоким уровнем автоматизации выполняемых функций;
• наличием явно выраженной функции контроля за текущим состоянием объекта управления;
• наличием контура обратной связи;
• объектами
контроля
и
управления
такой
системы
выступают:
технологическое
оборудования;
датчики;
- исполнительные устройства и механизмы.
• малым временным интервалом обработки данных (т.е. интервалом времени между получением данных о текущем состоянии объекта управления и выдачей управляющего воздействия на него);
• слабой (несущественной) временной зависимостью (корреляцией) между динамически изменяющимися состояниями
объектов управления и системы (подсистемы) управления.
В качестве классических примеров систем класса A можно считать:
• SCADA - Supervisory Control And Data Acquisition (диспетчерский контроль и накопление данных);
• DCS - Distributed Control Systems (распределенные системы управления);
• Batch Control - системы последовательного управления;
• АСУ ТП - Автоматизированные Системы Управления Технологическими Процессами.
Системы класса B - это системы (подсистемы) подготовки и учета производственной деятельности предприятия. Системы класса B предназначены для выполнения класса задач, требующих непосредственного участия человека для принятия
оперативных (тактических) решений, оказывающих влияние на ограниченный круг видов деятельности или небольшой период работы предприятия.
В некотором смысле к таким системам принято относить те, которые находятся на уровне технологического процесса, но с
технологией напрямую не связаны.
В перечень основных функций систем (подсистем) данного класса можно включить:
•
•
выполнение учетных задач, возникающих в деятельности предприятия;
сбор, предварительную подготовку данных, поступающих в КИС из систем класса A, и их передачу в системы класса C;
• подготовку данных и заданий для автоматического исполнения задач системами класса A.
С учетом прикладных функций этот список можно продолжить следующими пунктами:
• управление производственными и человеческими ресурсами в рамках принятого технологического процесса;
• планирование и контроль последовательности операций единого технологического процесса;
• управление качеством продукции;
• управление хранением исходных материалов и произведенной продукции по технологическим подразделениям;
• управление техническим обслуживанием и ремонтом.
Эти системы, как правило, имеют следующие характерные признаки и свойства:
• наличие взаимодействия с управляющим субъектом (персоналом), при выполнении стоящих перед ними задач;
• интерактивность обработки информации;
• небольшой длительностью обработки данных, колеблющейся от нескольких минут до несколько часов или суток;
• наличием существенных временной и параметрической зависимостей (корреляций) между обрабатываемыми данными;
• система оказывает влияние на ограниченный круг работ и видов деятельности предприятия;
• система оказывает влияние на небольшой период работы предприятия (в пределах от месяца до полугода);
• наличием сопряжения с системами класса A и/или C.
Классическими примерами систем класса B можно считать:
• MES - Manufacturing Execution Systems (системы управления производством);
• MRP - Material Requirements Planning (системы планирования потребностей в материалах);
• MRP II - Manufacturing Resource Planning (системы планирования ресурсов производства);
• CRP - C Resource Planning (система планирования производственных мощностей);
38
•
•
•
•
•
•
CAD - Computing Aided Design (автоматизированные системы проектирования - САПР);
CAM - Computing Aided Manufacturing (автоматизированные системы поддержки производства);
CAE - Computing Aided Engineering (автоматизированные системы инженерного проектирования - САПР);
PDM - Product Data Management (автоматизированные системы управления данными);
SRM - Customer Relationship Management (системы управления взаимоотношениями с клиентами);
всевозможные учетные системы и т.п.
Одна из причин возникновения подобных систем - необходимость выделить отдельные задачи управления на уровне
технологического
подразделения
предприятия.
Системы класса C - это системы (подсистемы) планирования и анализа производственной деятельности предприятия.
Системы класса C предназначены для выполнения класса задач, требующих непосредственного участия человека для принятия
стратегических
решений,
оказывающих
влияние
на
деятельность
предприятия
в
целом.
В круг задач решаемых системами (подсистемами) данного класса можно включить:
•
•
•
•
•
•
•
•
•
•
анализ деятельности предприятия на основе данных и информации, поступающей из систем класса B;
планирование деятельности предприятия;
регулирование глобальных параметров работы предприятия;
планирование и распределение ресурсов предприятия;
подготовку производственных заданий и контроль их исполнения.
наличие взаимодействия с управляющим субъектом (персоналом), при выполнении стоящих перед ними задач;
интерактивность обработки информации;
повышенной длительностью обработки данных, колеблющейся от нескольких минут до несколько часов или суток;
длительным периодом принятия управляющего решения;
наличием существенных временной и параметрической зависимостей (корреляций) между обрабатываемыми данными;
• система оказывает влияние на деятельность предприятия в целом;
• система оказывает влияние на значительный период работы предприятия (от полугода до нескольких лет);
• наличием непосредственного сопряжения с системами класса B.
Классическими названиями системы класса B можно считать:
• ERP - Enterprise Resource Planning (Планирование Ресурсов Предприятия);
• IRP - Intelligent Resource Planning (системами интеллектуального планирования);
• АСУП;
EIS.
2. ПРОБЛЕМЫ И ЭФФЕКТЫ ОТ ВНЕДРЕНИЯ АВТОМАТИЗИРОВАННЫХ ИНФОРМАЦИОННЫХ СИСТЕМ.
Уже давно наступило время, когда под автоматизацией предприятий стало подразумеваться не просто приобретение
компьютеров и создание корпоративной сети, но создание информационной системы, включающей в себя и компьютеры, и
сети, и программное обеспечение, а главное - организацию информационных потоков. Проанализировав опыт внедрения
информационных систем (ИС) на российских предприятиях, можно заметить, что время от времени ИС на базе какого-либо
интегрированного продукта либо внедряются не до конца, либо руководство компаний ими практически не пользуется.
Анализ внедрений, осуществленных на сегодняшний день, выявляет несколько причин неудач при создании ИС:
1. Первая состоит в том, что готовые западные системы ориентированы на некие идеальные бизнес-процессы, оторванные от реальной структуры конкретной компании. А реальные учреждения, компании и корпорации вовсе не идеальны,
а наоборот, очень сложны с точки зрения иерархии управления. Более того, зачастую формальная иерархия причудливо переплетается с реальной.
2. Вторая причина - в том, что исторически разработкой систем занимались программисты, в силу чего они строились
согласно теории автоматизированных систем. Получался замкнутый автоматизированный процесс, по возможности исключающий человека. В результате весь средний менеджмент такой системой отторгался. Поэтому руководители среднего звена
противятся внедрению таких систем и сознательно, и бессознательно.
3. Третье - это недостаточный анализ существующих задач на этапе проектирования. Например, на Западе, в частности, в США, у компаний-заказчиков, как правило, есть специальные отделы, которые планируют работы по автоматизации и
анализируют: что надо автоматизировать, что не надо, что выгодно, а что убыточно, и как вообще должна быть построена
система, какие функции она должна выполнять. У отечественных компаний подобные структуры, как правило, отсутствуют.
Опыт показывает, что успешны, бывают те проекты, в результате внедрения которых клиент полностью владеет своей
системой, понимает, как она работает. Этот, труднодостижимый при традиционных способах, результат получается тогда,
когда руководство предприятия уделяет значительное внимание проекту, вникает во все его тонкости, детально разбирается
в организации всех бизнес-процессов на предприятии. В противном случае руководитель с недоверием относится к цифрам,
выдаваемым системой, так как не знает, откуда они берутся, и кто за них несет ответственность. Но много ли найдется руководителей, способных не только возглавить, но и, по сути, самим выполнить проект? И разве в этом функция руководителя?
Конечно же, нет!
Сегодня необходим новый подход к созданию информационных систем. Новизна заключается не в создании системы
на базе какого-либо интегрированного продукта, а в тщательном проектировании системы и лишь потом реализации ее с
помощью адекватных программных средств.
39
Не секрет, что зачастую подход к автоматизации бывает таким: нужно автоматизировать все, а поэтому покупаем могучую интегрированную систему и модуль за модулем всю ее внедряем. Но уже потом выясняется, что полученный эффект
весьма далек от ожидаемого и деньги потрачены впустую. На практике для решения конкретной проблемы компании бывает
достаточно иметь электронную почту и Excel. Иногда бывает нужно внедрить всего лишь несколько специализированных и
недорогих приложений и связать их на базе интеграционной платформы или там, где это необходимо, использовать функциональность ERP-системы. Все эти вопросы можно и нужно решать на этапе проектирования, т. е. осознанно подходить к
выбору средств автоматизации, сравнивая затраты с ожидаемым эффектом.
Нынешних огрехов проектирования можно избежать, используя принцип, который называется синархическим проектированием. Этот новый принцип является проявлением "закона синархии", который описал в начале ХХ века российский
философ Владимир Шмаков. Если кратко, то это органичное сочетание определенной иерархии и аналогии в построении
мироздания.
Синархическое проектирование - это технология, которая позволяет создавать ИС для конкретного предприятия, холдинга или концерна с учетом реальной иерархии управления, поэтапно ее внедрять, реально планировать и получать эффект
от внедрения на каждом этапе, органично встраивать в систему стандартные компоненты и оригинальные разработки. Более
того, синархическое проектирование позволяет овладеть системой как инструментом управления на всех уровнях - от исполнителя до директора. При этом ответственность не перекладывается на систему, и руководителю понятно происхождение
информации, в ней циркулирующей.
В заключение необходимо подчеркнуть, что и заказчику, и поставщику решения еще до выбора того или иного ПО для создания ИС необходимо, прежде всего, провести анализ, что им действительно необходимо автоматизировать, после чего заняться проектированием. Другими словами, только тщательное предпроектное обследование, а затем проектирование с учетом всех особенностей реальной структуры управления конкретной компании дадут в итоге действительный эффект от внедрения автоматизированной информационной системы, к которому в конечном итоге стремятся и заказчики, и системные
интеграторы.
3. ТИПЫ АИС
Какая-либо однозначная и общепринятая классификация АИС отсутствует, однако в науке и индустрии по крайней
мере выделяют следующие типы систем по назначению:
АСУ — Автоматизированные системы управления
АСУП — Автоматизированные системы управления предприятия
АСКУЭ— Автоматизированная система контроля и учёта энергоресурсов
АСУ ТП — Автоматизированные системы управления технологическими процессами
ГИС — Геоинформационные системы
ИУС — Информационно-управляющие системы
ИИС — Информационно-измерительные системы
ИИС — Интеллектуальные информационные системы
ИПС — Информационно-поисковые системы
ИСС — Информационно-справочные системы;
ЛИС — Лабораторная информационная система
РИС — Распределенная информационная система
САПР — Системы автоматизированного проектирования
СИИ — Системы искусственного интеллекта
СКД, СКУД — Система контроля (и управления) доступом
СПД — Системы передачи данных
4.
НАЗНАЧЕНИЕ АИС ПО ЭТАПАМ РАЗВИТИЯ
1 этап. Первые информационные системы появились в 50-х гг. В эти годы они были предназначены для обработки
счетов и расчета зарплаты, а реализовывались на электромеханических бухгалтерских счетных машинах. Это приводило к
некоторому сокращению затрат и времени на подготовку бумажных документов.
2 этап. 60-е гг. знаменуются изменением отношения к информационным системам. Информация, полученная из них,
стала применяться для периодической отчетности по многим параметрам. Для этого организациям требовалось компьютерное оборудование широкого назначения, способное обслуживать множество функций, а не только обрабатывать счета и считать зарплату, как было ранее.
3 этап. В 70-х - начале 80-х гг. информационные системы начинают широко использоваться в качестве средства
управленческого контроля, поддерживающего и ускоряющего процесс принятия решений.
4 этап. К концу 80-х гг. концепция использования информационных систем вновь изменяется. Они становятся стратегическим источником информации и используются на всех уровнях организации любого профиля. Информационные системы этого периода, предоставляя вовремя нужную информацию, помогают организации достичь успеха в своей деятельности, создавать новые товары и услуги, находить новые рынки сбыта, обеспечивать себе достойных партнеров, организовывать выпуск продукции по низкой цене и многое другое.
40
Лекция 11-12. Общественные механизмы в сфере информации
1. ПРАВОВОЙ АНАЛИЗ ПРЕСТУПЛЕНИЯ В СФЕРЕ КОМПЬЮТЕРНОЙ ИНФОРМАЦИИ
В настоящее время все меры противодействия компьютерным преступлениям можно подразделить на: технические,
организационные и правовые. К техническим мерам можно отнести защиту от несанкционированного доступа к компьютерной системе, резервирование важных компьютерных систем, принятие конструкционных мер защиты от хищений и диверсий, обеспечение резервным электропитанием, разработку и реализацию специальных программных и аппаратных комплексов безопасности и многое другое. К организационным мерам относятся охрана компьютерных систем, подбор персонала,
исключение случаев ведения особо важных работ только одним человеком, наличие плана восстановления работоспособности центра после выхода его из строя, организацию обслуживания вычислительного центра посторонней организацией или
лицами, незаинтересованными в сокрытии фактов нарушения работы центра, универсальность средств защиты от всех пользователей (включая высшее руководство), возложение ответственности на лиц, которые должны обеспечить безопасность
центра, выбор места расположения центра и т.п.. К правовым мерам следует отнести разработку норм, устанавливающих
ответственность за компьютерные преступления, защиту авторских прав программистов, совершенствование уголовного и
гражданского законодательства, а также судопроизводства. К правовым мерам относятся также вопросы общественного контроля над разработчиками компьютерных систем и принятие соответствующих международных.
До 1 января 1997 года, даты вступления в действие нового Уголовного Кодекса Российской Федерации (УК РФ), в
России отсутствовала возможность эффективно бороться с компьютерными преступлениями. Несмотря на явную общественную опасность, данные посягательства не были противозаконными, т.е. они не упоминались уголовным законодательством. Хотя, еще до принятия нового УК в России была осознана необходимость правовой борьбы с компьютерной преступностью. Был принят ряд законов, которые внесли правовую определенность в явление компьютеризации нашего общества вообще и проблему компьютерной преступности в частности и вместе с другими правовыми актами сформировали пласт, именуемый «законодательством в сфере информатизации», охватывающий в настоящее время несколько сотен нормативноправовых актов. Непосредственно законодательство России в области информатизации начало формироваться с 1991 года.
Общая характеристика преступлений в сфере компьютерной информации
Развитие современного общества, основанного на использовании огромного количества самой разнообразной информации, немыслимо без широкого внедрения во все сферы жизни общества электронно-вычислительной техники. Она
служит не только для хранения и обработки соответствующей информации на уровне отдельных управленческих или хозяйственных единиц или использования как средства связи между гражданами, но и широко внедряется в целях обеспечения
внутренней и внешней безопасности государства. Но развертывание научно-технической революции обусловливает не только коренные прогрессивные изменения в составе факторов экономического развития России, но и негативные тенденции
развития преступного мира, приводит к появлению новых форм и видов преступных посягательств. Это ярко проявляется в
том, что преступные группы и сообщества начинают активно использовать в своей деятельности новейшие достижения науки и техники. Особую тревогу в этом плане вызывает факт появления и развития в России нового вида преступных посягательств, ранее неизвестных отечественной юридической науке и практике и связанный с использованием средств компьютерной техники и информационно-обрабатывающих технологий, компьютерных преступлений.
Последние потребовали от российского законодателя принятия срочных адекватных правовых мер противодействия
этому новому виду преступности. Первыми шагами в этом направлении были: принятие Закона РФ «О правовой охране программ для ЭВМ и баз данных» от 23.09.1992; Федерального закона «Об информации, информатизации и защите информации» от 20.02.1995. Следующим шагом является включение в новый Уголовный кодекс 1996 года специальной главы 28
«Преступления в сфере компьютерной информации».
Преступления, содержащиеся в этой главе, представляют собой деяния, сущность которых заключается отнюдь не в
использовании самой по себе электронно-вычислительной техники в качестве средства для совершения преступлений. Эта
глава включает общественно-опасные деяния, посягающие на безопасность информации и систем обработки информации с
использованием ЭВМ.
Объект компьютерных преступлений достаточно сложен. В обществе существуют определенные ценностные отношения по поводу использования автоматизированных систем обработки данных. Содержанием этих отношений являются
права и интересы лиц, общества и государства относительно компьютерных систем, которые понимаются в качестве подлежащего правовой охране блага. Компьютерные преступления посягают на эти права и интересы, которые и являются видовым (групповым) объектом преступлений в сфере компьютерной информации.
Таким образом, видовым объектом преступлений в сфере компьютерной информации являются общественные отношения, нарушающие формирование и использование автоматизированных информационных ресурсов и средств их обеспечения. Видовой объект является сложным. В него входят в свою очередь другие объекты, направленные на права и законные интересы: а) владельцев (собственников) и пользователей информации, компьютеров, их систем и сетей, средств обеспечения; б) физических и юридических лиц, сведения о которых имеются в автоматизированных информационных ресурсах;
в) общества и государства, в том числе и интересов национальной безопасности.
Родовым же объектом является общественная безопасность. Предметом компьютерных преступлений является автоматизированная система обработки данных, которая включает как телесный элемент (ЭВМ и сетевое оборудование), так и
элемент не телесный (программы и иная информация).
Объективная сторона компьютерных преступлений характеризуется как действием, так и бездействием. Действие
(бездействие) сопряжено с нарушением прав и интересов по поводу пользования компьютерными системами и сетями и,
кроме того, совершается во вред иным, более конкретным частным, общественным или государственным благам (личным
41
правам и неприкосновенности частной сферы, имущественным правам и интересам, общественной и государственной безопасности и конституционному строю).
Компьютерные преступления имеют материальные составы. Действие (бездействие) должно причинить значительный вред правам и интересам личности, общества или государства (исключением является преступление с формальным составом, предусмотренное ч. 1 ст. 273 УК РФ: создание, использование и распространение вредоносных программ для ЭВМ).
Преступные последствия конкретизируются в законе применительно к конкретным видам компьютерных преступлений.
Между деянием и последствием должна быть установлена причинная связь.
Субъективная сторона компьютерных преступлений в соответствии с буквой закона характеризуется умышленной
виной. В ч. 2 ст. 24 УК РФ указано, что деяние, совершенное по неосторожности, признается преступлением только в том
случае, когда это специально предусмотрено соответствующей статьей Особенной части УК. Неосторожная форма вины названа в Особенной части лишь применительно к квалифицированным видам компьютерных преступлений, предусмотренным в ч. 2 ст. 273 УК РФ и ч. 2 ст. 274 УК РФ. Эти преступления имеют две формы вины и согласно ст. 27 УК РФ в целом
тоже являются умышленными.
Субъект компьютерного преступления общий - лицо, достигшее 16 лет. В ст. 274 УК РФ и в ч. 2 ст. 272 УК РФ формулируются признаки специального субъекта: лицо, имеющее доступ к ЭВМ, системе ЭВМ или их сети.
Под компьютерной информацией понимается записанные в электронном виде и хранящиеся на машинном носителе
или электронно-вычислительной машине сведения о лицах, предметах, фактах, событиях, явлениях и процессах независимо
от формы их представления.
Преступление в сфере компьютерной информации (компьютерное преступление) - это предусмотренное уголовным
законом виновное нарушение чужих прав и интересов в отношении автоматизированных систем обработки данных. Которые
совершаются во вред подлежащим правовой охране правам и интересам физических и юридических лиц, общества и государства (личным правам и неприкосновенности частной сферы, имущественным правам и интересам, общественной и государственной безопасности и конституционному строю).
Информация и информационная безопасность как предмет уголовно-правовой защиты.
Сегодня нормы, регламентирующие правовые аспекты деятельности электронно-вычислительной техники,
предусматриваются в различных отраслях права.
Происходящая компьютеризация на просторах бывшего СССР, в том числе и в России достигла такого уровня,
когда общественные отношения в этой сфере объективно требуют надлежащего уголовно-правового регулирования, так
как наряду с позитивными она порождает и негативные явления, связанные со злоупотреблениями возможностями и
средствами электронно-вычислительной техники.
По свидетельству экспертов из правоохранительных органов, самым лакомым сектором российской экономики для
преступников является кредитно-банковская сфера. Анализ совершенных здесь за последнее время преступных деяний с
использованием компьютерных технологий, а также неоднократные опросы представителей банковских учреждений позволяют выделить следующие наиболее типичные способы совершения компьютерных преступлений против банков и других
финансовых учреждений.
Во-первых, все более распространенными становятся компьютерные преступления, совершаемые путем несанкционированного доступа к банковским базам данных посредством телекоммуникационных сетей.
Во-вторых, за последнее время не отмечено практически ни одного компьютерного преступления, которое было бы
совершено одиночкой. Более того, известны случаи, когда организованными преступными группировками нанимались бригады из десятков хакеров, которым предоставлялось отдельное охраняемое помещение, оборудованное по последнему слову
вычислительной техники, с тем, чтобы они осуществляли хищение крупных денежных средств путем нелегального проникновения в компьютерные сети крупных коммерческих банков.
В-третьих, большинство компьютерных преступлений в банковской сфере совершается при непосредственном участии самих служащих коммерческих банков.
В-четвертых, все большее число компьютерных преступлений совершается в России с использованием возможностей, которые предоставляет своим пользователям глобальная компьютерная сеть Internet.
Таким образом, проблемы ответственности за преступления в сфере компьютерной информации порождены
научно-техническим прогрессом, который и создал основу для возникновения отношений в области использования
электронно-вычислительной техники.
Следует отметить, что «В современном мире информация уже давно приобрела товарный характер и выступает в
качестве особого объекта договорных отношений, связанных с ее сбором, хранением, поиском, переработкой, распространением и использованием в различных сферах человеческой деятельности».
Существует довольно много критериев классификации информации.
В 1991 году была предложена следующая классификация коммерческой информации, которую можно «условно
разделить на два укрупненных блока:
—
научно-техническая, технологическая информация;
—
деловая информация.
Каждый из них имеет свои разновидности.
Научно-техническая, технологическая информация включает:
—
сведения о конструкции машин и оборудования (в том числе схемы и чертежи отдельных узлов, изделий),
используемых материалах, их составах (химических и т.п.), методах и способах производства, дизайне и другие сведения о
вновь разрабатываемых или производимых изделиях, технологиях, о путях и направлениях модернизации известных технологий, процессов и оборудования;
—
программное обеспечение для ЭВМ и др.
Деловая информация включает:
42
—
сведения о финансовой стороне деятельности предприятия (финансовая отчетность, состояние расчетов с
клиентами, задолженность, кредиты, платежеспособность), о размере прибыли, себестоимости производимой продукции и
др.;
—
стратегические и тактические планы развития производства, в том числе с применением новых технологий,
изобретений, ноу-хау и т.п.;
—
планы и объемы реализации произведений продукции (планы маркетинга, данные о характере и объемах
торговых операций, уровнях предельных цен, наличии товаров на складах и т.п.);
—
анализ конкурентоспособности производимой продукции, эффективности экспорта и импорта, предполагаемое время выхода на рынок;
—
планы рекламной деятельности;
—
списки торговых и других клиентов, представителей, посредников, конкурентов; сведения о взаимоотношениях с ними, их финансовом положении, проводимых операциях и объемах, условиях действующих контрактов и др.)».
Известно большое количество разноплановых угроз безопасности информации различного происхождения. В качестве критериев деления множества угроз на классы могут использоваться виды порождаемых опасностей, степень злого
умысла, источники проявления угроз и т.д. Все многообразие существующих классификаций может быть сведено к некоторой системной классификации.
Немаловажную роль играет политика информационной политики безопасности.
Политика информационной безопасности (ПИБ) – совокупность законов, правил, практических рекомендаций и
практического опыта, определяющих управленческие и проектные решения в области защиты информации. На основе ПИБ
строится управление, защита и распределение критичной информации в системе. Она должна охватывать все особенности
процесса обработки информации, определяя поведение ИС в различных ситуациях.
Для конкретной информационной системы политика безопасности должна быть индивидуальной. Она зависит от
технологии обработки информации, используемых программных и технических средств, структуры организации и т.д. При
разработке и проведении политики безопасности в жизнь целесообразно соблюдать следующие принципы:
1) невозможность миновать защитные средства (все информационные потоки в защищаемую сеть и из нее должны
проходить через систему защиты информации (СЗИ). Не должно быть «тайных» модемных входов или тестовых линий,
идущих в обход экрана);
2) усиление самого слабого звена (надежность любой СЗИ определяется самым слабым звеном. Часто таким звеном
оказывается не компьютер или программа, а человек, и тогда проблема обеспечения информационной безопасности приобретает нетехнический характер);
3) недопустимость перехода в открытое состояние (при любых обстоятельствах (в том числе нештатных) СЗИ либо
полностью выполняет свои функции, либо должна полностью блокировать доступ);
4) минимизация привилегий (предписывает выделять пользователям и администраторам только те права доступа,
которые необходимы им для выполнения служебных обязанностей);
5) разделение обязанностей (предполагает такое распределение ролей и ответственности, при котором один человек
не может нарушить критически важный для организации процесс. Это имеет особое значение для предотвращения злонамеренных или неквалифицированных действий системного администратора);
6) многоуровневая защита (предписывает не полагаться на один защитный рубеж, каким бы надежным он ни казался. За средствами физической защиты должны следовать программно-технические средства, за идентификацией и аутентификацией – управление доступом и, как последний рубеж, – протоколирование и аудит. Эшелонированная оборона способна
по крайней мере, задержать злоумышленника, а наличие такого рубежа, как протоколирование и аудит, существенно затрудняет незаметное выполнение злоумышленных действий);
7) разнообразие защитных средств (рекомендует организовывать различные по своему характеру оборонительные
рубежи, чтобы от потенциального злоумышленника требовалось овладение разнообразными и, по возможности, несовместимыми между собой навыками преодоления СЗИ);
8) Принцип простоты и управляемости информационной системы в целом и СЗИ в особенности определяет возможность формального или неформального доказательства корректности реализации механизмов защиты. Только в простой и
управляемой системе можно проверить согласованность конфигурации разных компонентов и осуществить централизованное администрирование;
9) обеспечение всеобщей поддержки мер безопасности (носит нетехнический характер. Рекомендуется с самого начала предусмотреть комплекс мер, направленных на обеспечение лояльности персонала, на постоянное обучение, теоретическое и, главное, практическое).
Основу политики безопасности составляет способ управления доступом, определяющий порядок доступа субъектов
системы к объектам системы. Название этого способа, как правило, определяет название политики безопасности.
В настоящее время лучше всего изучены два вида политики безопасности: избирательная и полномочная (мандатная), основанные соответственно на избирательном и полномочном способах управления доступом. Избирательное управление доступом – метод управления доступом субъектов системы к объектам, основанный на идентификации и опознавании
пользователя, процесса и/или группы, к которой он принадлежит. Мандатное управление доступом – концепция доступа
субъектов к информационным ресурсам по грифу секретности разрешенной к пользованию информации, определяемому
меткой секретности. Кроме того, существует набор требований, усиливающий действие этих политик и предназначенный
для управления информационными потоками в системе.
Следует отметить, что средства защиты, предназначенные для реализации какого-либо из названных способов управления
доступом, только предоставляют возможности надежного управления доступом или информационными потоками. Определение прав доступа субъектов к объектам и/или информационным потокам (полномочий субъектов и атрибутов объектов,
присвоение меток критичности и т.д.) входит в компетенцию администрации системы.
3. ИНФОРМАЦИОННЫЕ ТЕХНОЛОГИИ: ОСНОВНЫЕ ЭТАПЫ СТАНОВЛЕНИЯ И РАЗВИТИЯ
43
Трудно назвать другую сферу человеческой деятельности, которая развивалась бы столь стремительно и порождала
бы такое разнообразие проблем, как информатизация и компьютеризация общества. История развития информационных
технологий характеризуется быстрым изменением концептуальных представлений, технических средств, методов и сфер
применения.
Еще десять лет назад бесспорным казался лозунг «Программирование – вторая грамотность», под которым подразумевалось умение каждого образованного человека создавать алгоритмы и программировать в своей предметной области на
языках FORTRAN, BASIC и т.д. В современных реалиях весьма актуальным для большинства людей стало не столько программирование (в старом смысле слова), сколько умение пользоваться информационными технологиями. Проникновение
компьютеров во все сферы жизни общества убеждает в том, что культура общения с компьютером становится частью общей
культуры человека – термины «Word», «Excel», «Internet» стали такими же обыденными, как «телефон» или «шахматы» Информационные технологии имеют свои фундаментальные разделы: архитектура персонального компьютера, операционные
системы, теоретическое программирование и др.
Мир меняется так быстро, что многие не успевают приспосабливаться к переменам. Люди, жившие в начале ХХ века, вряд ли могли себе представить нынешние технологические достижения, воспринимаемые нами как должное: самолеты,
роботы, спутниковые телефоны, телевизоры и т.д. Технологии действительно могут изменять общество глубже и быстрее,
чем можно себе вообразить. Всякая деятельность осуществляется по технологии, определяемой целью, предметом, средствами, характером операций и результатами.
Существует множество определений информации и информационных технологий.
Информация – совокупность знаний о различных объектах и взаимосвязях между ними. У большинства людей слово
«информация» ассоциируется, прежде всего, с компьютером
Информационные технологии – система методов и способов сбора, регистрации, хранения, накопления, поиска, обработки и выдачи документальной информации по запросам пользователей
Информационные технологии – использование компьютеров для хранения, обработки и передачи знаний, а также
способы создания, фиксации, переработки и распространения информации. В постмодернистских обществах использование
информационных технологий является центральным фактором экономики, основой информационной революции, в рамках
которой возможность переработки информации сама по себе является богатством
Информационные технологии в своем развитии прошли несколько этапов:
1.
ручной – основу информационных технологий на этом этапе составляло перо, чернильница и бухгалтерская
книга. Связь осуществлялась путем направления пакетов получателю;
2.
механический – для обработки информации использовались пишущие машинки со съемными элементами.
Связь осуществлялась по общественной почте;
3.
электрическая обработка информации. Для ее обработки использовались электрические пишущие машинки
со съемными элементами;
4.
компьютерные технологии – для обработки информации используют автоматизированные системы управления (АСУ), затем происходит переход от вычислительных центров к распределенному вычислительному потенциалу и
новым информационным технологиям, основу которых составляют: распределенная компьютерная техника, программное
обеспечение и развитые коммуникации
5.
сетевые технологии – обработка, хранение и обмен информации осуществляется в сети.
Как и всякая технология, информационные технологии, предполагающие технологическое применение вычислительной техники, других технических средств, включает определенный набор материальных средств (носители информации,
технические средства измерения ее состояний, обработки, передачи и т.д.) и способы их взаимодействия, специалистов и
совокупность определенных методов организации работы. Целью создания и широкого распространения информационных
технологий является решение проблемы информатизации общества (внедрения комплекса мер, направленных на обеспечение полного и своевременного использования достоверной информации, обобщенных знаний во всех социально значимых
видах человеческой деятельности).
Информатизация является реакцией общества на существенный рост информационных ресурсов и потребность в
значительном увеличении производительности труда в информационном секторе общественного производства. Как показывает практика промышленно развитых стран (США, Англии, Японии), решение проблемы информатизации общества является глобальной целью развития и связывается с выходом страны в третьем тысячелетии на новый уровень цивилизации.
Компьютерные информационные технологии предполагают:
1.
коллективную подготовку документов;
2.
возможность оперативной работы с графической информацией;
3.
представление числовых данных с помощью графических пакетов в виде различных видов графиков и диаграмм;
4.
оформление и тиражирование, рассылку и передачу информации с помощью электронной почты;
5.
использование различных устройств ввода/вывода информации;
6.
использование пакетов прикладных программ (ППП) для решения различных экономических задач: прогноза, балансовых и т.д.
Таким образом, информационные технологии прошли длительный эволюционный путь, начиная от пера и заканчивая новейшими компьютерными технологиями.
В процессе развития информационные технологии избавляют людей от тяжелого физического труда и выводят их на более
качественный уровень. Считается, что широкомасштабное внедрение новых информационных технологий повысит результативность решений, принимаемых на всех уровнях управления. Это обеспечит, в свою очередь, не только рост экономических показателей развития народного хозяйства, но и достижение качественно нового уровня открытий в фундаментальных
и прикладных науках, направленных на развитие производства, создание новых рабочих мест, повышение жизненного уровня населения, защиту окружающей среды.
44
4. МЕСТО И РОЛЬ ИНФОРМАЦИОННЫХ ТЕХНОЛОГИЙ В СОВРЕМЕННОМ МИРЕ
На современном этапе выделяют компьютерные информационные технологии – это система методов и способов
сбора, хранения, накопления, поиска, обработки и выдачи информации по запросам пользователей с помощью средств вычислительной техники.
Для информационных технологий наших дней этапа характерны:
1)
работа пользователя в режиме манипулирования данными (не нужно «помнить и знать», а достаточно выбрать из «предлагаемого меню»);
2)
безбумажный процесс обработки документов (на бумагу фиксируется только окончательный вариант документа);
3)
диалоговый режим решения задач с широкими возможностями для пользователей;
4)
возможность коллективного использования документов на основе группы компьютеров, объединенными
средствами коммуникаций;
5)
возможность адаптивной перестройки формы и способа представления информации в процессе решения задач
Для обработки информации используют автоматизированные системы управления (АСУ).
АСУ – система «человек-машина», обеспечивающая эффективное функционирование объекта управления, в которой
сбор и переработка информации, необходимой для реализации функций управления, осуществляется с применением средств
автоматизации и вычислительной техники
Главным направлением совершенствования системы управления на всех уровнях в современных условиях стало
массовое использование новейшей компьютерной и телекоммуникационной техники, формирование на ее основе высокоэффективных информационно-управленческих технологий. Новые информационные технологии, основанные на компьютерной
технике, требуют радикальных изменений организационных структур управления, его регламента, кадрового потенциала,
системы документации, фиксирования и передачи информации. Особое значение имеет внедрение информационного управления, значительно расширяющее возможности использования информационных ресурсов. Развитие информационного
управления связано с организацией системы обработки знаний и данных, последовательного ее развития до уровня интегрированных автоматизированных систем управления, охватывающих по вертикали и горизонтали все уровни и звенья деятельности организации.
В последние десятилетия системы управления в высокоразвитых странах, в частности, в США и Японии, ориентируются на творческие информационные технологии так называемого третьего уровня. Они охватывают полный информационный цикл – выработку информации (новых знаний), их передачу, переработку, использование для преобразования нового
объекта, достижения новых высших целей.
Информационные технологии третьего уровня означают высший этап компьютеризации системы управления, позволяют задействовать ПК в творческом процессе, соединить силу человеческого ума и мощь электронной техники. Полная
интегрированная информатизация системы управления предполагает охват следующих информационно-управленческих
процессов: связь, сбор, хранение и доступ к необходимой информации, анализ информации, поддержка индивидуальной
деятельности, программирование и решение специальных задач
Таким образом, современные информационные технологии в своем развитии прошли длительный путь и еще многое необходимо совершенствовать. В перспективе предусматривается привлечение для принятия решений технологий искусственного интеллекта и более широкое применение средств мультимедиа (комплексное представление информации). Считается, что
именно Интернет как разновидность информационных технологий станет основой ХХІ века как века информационных технологий.
5. ИНТЕРНЕТ КАК РАЗНОВИДНОСТЬ ИНФОРМАЦИОННЫХ ТЕХНОЛОГИЙ
Internet – гигантская компьютерная сеть, состоящая из множества соединенных друг с другом меньших по размеру
сетей и покрывающая весь земной шар. Выделяют такие информационные службы Интернет, как E-mail, Ftp, Telnet, WWW,
Gopher и др.
Intranet – корпоративная сеть, использующая продукты и технологии Интернета для хранения, связи и доступа к информации. Intranet создают ведомственные (корпоративные) системы на базе Internet-технологий.
Системы управления базами данных (СУБД) – предназначены для хранения и обеспечения эффективного доступа к
массивам информации.
История Всемирной Паутины уходит своими корнями в 1962 г. Тогда Дж. Ликлайдер стал первым руководителем
исследовательского компьютерного проекта в DARPA (Defence Advanced Research Project Agency – Управление перспективных исследований и разработок Министерства обороны США). Он сумел убедить своих преемников в важности создания
глобальной сети взаимосвязанных компьютеров, с помощью которой каждый сможет быстро получать доступ к данным и
программам любого компьютера
Впервые такая связь компьютеров, находящихся в разных штатах, осуществилась в 1965 году благодаря Лоуренсу
Робертсу и Томасу Мерилу. Она происходила по низкоскоростной коммутируемой телефонной линии. Но это была первая в
мире нелокальная компьютерная сеть.
Идея создания Интернет возникла в связи с необходимостью построения отказоустойчивой сети, которая могла бы
продолжать работу, даже если бы большая часть ее стала неработоспособной. Одновременно сеть должна быть достаточно
устойчивой к возможным ошибкам при передачи пакетов, т.е. обладать механизмом контроля пакетов и обеспечить наблюдение за доставкой информации. Таким образом, основной принцип Интернет – независимость отдельного узла (компьютера) сети от разрушений и неполадок в тех участках сети, которые не связаны непосредственно с данным узлом.
45
Рост популярности сети Интернет в коммерческом секторе привел к тому, что Интернет отошел от первоначальных
исследовательских корней. Это в сочетании с осознанием необходимости общественной поддержки Интернета привело к
формированию в 1991 году Сообщества Интернет под руководством Винта Серфа. В 1992 году Совет по развитию Интернета был превращен в Совет по архитектуре Интернета, функционирующий под покровительством Сообщества Интернет.
В сеть Интернет входят миллионы компьютеров и сетей компьютеров, работающих под управлением разных операционных систем, с разными форматами данных, на разных аппаратных платформах. Однако при обмене информацией все
компьютеры должны пользоваться едиными соглашениями (протоколами) о способах формирования и передачи сообщений.
Основой сети Интернет является стек протоколов TCP/IP. TCP обеспечивает на передающем компьютере разбивку
отправляемого сообщения на куски, так называемые дейтаграммы, восстановление на принимающем компьютере сообщения
из поступающих дейтаграмм в нужном порядке, повторную отправку не доставленных или поврежденных дейтаграмм. IP
выполняет функции маршрутизации и доставки по адресу отдельных дейтаграмм.
Каждый компьютер, подключенный к Интернет, имеет уникальный физический адрес (IP-адрес). IP-адрес назначается администратором сети во время конфигурации компьютеров и маршрутизаторов. IP-адрес состоит из двух частей: номера
локальной сети и номера хоста в ней. Хост представляет собой объект сети, который может передавать и принимать IPадреса.
Электронная почта (e-mail). Торговая марка Electronic Mail была зарегистрирована в 1974 году. До тех пор использовалось название «Система передачи сообщений с помощью компьютеров»
Электронная почта позволяет обмениваться сообщениями с пользователями на других компьютерах. Для обеспечения данного сервера созданы специальные почтовые серверы, которые хранят сообщения для своих пользователей. После
подключения к компьютеру теоретически можно соединяться с любым другим компьютером в Интернете – для этого необходимо иметь разрешение, и удаленный компьютер должен программно поддерживать это соединение.
World Wide Web (WWW) – гипертекстовая информационно-поисковая система в Интернет. Блоки данных WWW
(«страницы») размещаются на отдельных компьютерах, называемых WWW-серверами и принадлежащих отдельным организациям или частным лицам. С помощью гипертекстовых ссылок, встроенных в документы WWW, пользователь может переходить от одного документа к другому. Сервис WWW предназначен для размещения рекламной, образовательной и другой
информации. WWW используют протокол HTTP. Последний обеспечивает навигацию по WWW, формирует информационные запросы и передает запрошенную информацию пользователю.
Основным поставщиком услуг Интернета в РБ является национальный провайдер БелПак Министерства связи РБ.
Указанный провайдер продает сервисы Интернет непосредственно пользователям, а также другим провайдерам, расположенным на территории республики. Среди наиболее крупных провайдеров можно выделить Unibel Министерства образования, Basnet Национальной академии наук РБ, а также некоторые частные компании, такие, как Соло, Открытый контакт и
другие. В настоящее время в республике ведут работы по созданию опорной сети НИКС, которая будет включать в себя
Unibel, Basnet, а также сеть БГУ и БГЭУ
За последние годы сотни изготовителей создали огромное количество программ, процедур и инструментальных
средств для работы с Интернетом. Сформировавшиеся в результате мощные технологии, в частности Web-браузеры, Webсерверы, протокол передачи гипертекстовых сообщений (HTTP), упростили совместное использование всех видов информации множеством узлов глобальной мировой сети. Все больше организаций начинают сознавать, что технологии, вызванные к
жизни глобальной сетью, пригодны для создания мощных корпоративных информационных систем и систем обеспечения
коллективной работы, которые часто называют «Интранет».
Интранет – это корпоративная сеть (возможно – сеть офиса, предприятия, лаборатории и кафедры), использующая
продукты и технологии Интернета для хранения, связи и доступа к информации. Интернет-сети, как правило, состоят из
внутрикорпоративных Web-серверов, доступ персонала к которым организован через локальные вычислительные сети или
собственные коммутируемые телефонные каналы. Благодаря связям с корпоративными базами данных, файл-серверами и
хранилищами документов Web-серверы предоставляют сотрудникам компании различные виды информации через единый
интерфейс – Web-браузер. Персонал через свои браузеры получает доступ к наборам корпоративных Web-страниц, содержащих связи с корпоративными документами и данными в формате HTML (язык разметки гипертекста)
Сеть дает любому человеку практически бесплатную возможность оповестить миллионную аудиторию о предлагаемых им услугах или продукции. Интернет уравнивает частных лиц, крупные корпорации: у всех есть одинаковые возможности для привлечения покупателей. Не надо платить тысячи и даже миллионы долларов за мгновения рекламы на телевидении – ваша страничка в Интернет будет функционировать круглосуточно, без перерывов
И все же следует не забывать, что информационные технологии (в том числе, Интернет) – это всего лишь способы
сбора, хранения, переработки и передачи информации, создаваемой человеком. Волшебными возможностями, которые могли бы радикально изменить жизнь человечества к лучшему, эти технологии пока не обладают. Как и многие другие достижения науки и техники (например, электричество, автомобиль и т.д.), Интернет решает многие задачи общества, но одновременно порождает и новые проблемы.
Сеть не может заменить или имитировать духовный мир человека. Более того, многие психологи уже высказывают
тревогу по поводу отрицательного влияния компьютера, игр и коммуникаций на психологию, интеллектуальное развитие и
поведение человека.
Виртуальная реальность – это не всегда благо. Иногда она может породить виртуальные знания, виртуальное образование, виртуальные чувства. Едва ли не самая главная опасность Сети состоит в том, что она незаметно вытесняет из жизни человека живое общение, которое сближает и обогащает людей, заставляет их думать, приучает к ответственности перед
партнером. В сети есть не только океаны важной и полезной для общества информации, не только сайты талантливых и интересных людей, но и множество «островков» ненужных, вздорных и даже вредных «произведений», которые могут дезориентировать малоопытного человека.
Таким образом, процесс развития информационных технологий происходит не быстрыми темпами, но уверенно. Сегодня наиболее распространенной разновидностью информационных технологий является Интернет. Интернет – самый массовый и оперативный источник информации.
46
С каждым годом значительно увеличивается число пользователей услугами Интернет, в том числе и в нашей республике. Интернет имеет как положительную, так и отрицательную сторону своего содержания. Многие психологи считают,
что Интернет дезорганизует личность, препятствует социализации личности, непосредственное общение заменяется виртуальным.
Для информационного общества такое явление, как информационная перегруженность, при которой на индивидов
обрушивается поток зачастую противоречивых мнений и фактов о мире, возникает как следствие глобализации средств массовой информации, в результате которой люди подвергаются массированному воздействию со стороны наступающих с огромной скоростью новостей и их интеграции. Темпы наступления информационной революции не оставляют надежды на то,
что человек сможет сколь-нибудь рационально использовать всю получаемую информацию. Происходит все большее нарушение (или даже разрушение) частной жизни людей или организаций посредством информационных технологий .
Таким образом, информационные технологии в своем развитии вышли на более качественный уровень. Информационные технологии на основе новейшей компьютерной техники способствуют высокоэффективной организации управления
на предприятии, в учебном заведении; помогают снизить временные затраты на различные операции.
Развитие информационных технологий происходит во всем мире. И, несмотря на то, что информационные технологии помогают решить многие проблемы, в частности, Интернет, оказывают деморализующее влияние на индивида, на его
поведение и интеллект.
Для уменьшения отрицательного влияния информационных технологий необходимо уменьшить разрыв между разработчиками и потребителями информационных технологий, создать благоприятные условия адаптации части людей к среде информационного общества.
47
Лекция 13-14. Экспертные системы
1.
ВВЕДЕНИЕ В СУЩНОСТЬ ЭКСПЕРТНЫХ СИСТЕМ
Технология экспертных систем является одним из направлений новой области исследования, которая получила наименование искусственного интеллекта. Исследования в этой области сконцентрированы на разработке и внедрении компьютерных программ, способных имитировать, воспроизводить те области деятельности человека, которые требуют мышления, определенного мастерства и накопленного опыта. К ним относятся задачи принятия решений, распознавания образов и
понимания человеческого языка. Эта технология уже успешно применяется в некоторых областях техники и жизни общества
— органической химии, поиске полезных ископаемых, медицинской диагностике. Вот в этом заключается актуальность. А
точнее актуальность темы моей работы заключается в том что, именно интеллектуальные информационные технологии и
экспертные системы являются последними прогрессами науки в области информатики и информационного общества. Именно над этим направлением трудятся многие ученые информатики, именная эта тема у всех на слуху, над ней трудятся ее развивают. Степень разработанности темы довольна весомая. Работ по теме и изданий много, я бы хотела выделить последние на мой взгляд хорошие и качественные. Разработку темы поддерживал Вильямс В. Г. Джердан Р.Ш. , Донценко Н. А.
Рубаков Ш.А.
Цель- написание курсовой работы по данной дисциплине с последующем его усвоении. Для достижения поставленной цели поставлены следующие вопросы:
- с какой стороны подойти к изучению темы;
- на практическую или теоретическую часть делать акцент;
- качественный подбор литературы по данной теме.
И решены следующие задачи:
- изучение и анализ основ интеллектуальных систем;
- изучение и выявление сущности экспертных систем;
- разбор технологии проектирования экспертных систем;
- изучить, проанализировать, и высказать свою точку зрения по вопросу;
- разработка предложений.
Объект исследования - интеллектуальные и экспертные системы. Предмет исследования- разработка экспертной
системы. Основой для написания работы стала книга Д. Джарратано, Г. Райли. Экспертные системы. Принципы разработки и программирование. Изд. Вильямс, 2006., именно в ней подробно и понятно рассмотрены все основные аспекты интеллектуальных систем с учетом последних прогрессов и продвижений в области информатики и программирования.
В результате проделанной работы были выявлены, и изучены и проанализированы:
-технология разработки экспертных систем;
-прототип программирования;
- сущность и определение интеллектуальных систем.
А также высказана своя точка зрения с предложениями по данной теме.
История развития экспертных систем.
Наиболее известные ЭС, разработанные в 60-70-х годах, стали в своих областях уже классическими. По происхождению, предметным областям и по преемственности применяемых идей, методов и инструментальных программных средств
их можно разделить на несколько семейств.
1. META-DENDRAL.Система DENDRAL позволяет определить наиболее вероятную структуру химического соединения по экспериментальным данным (маспектрографии, данным ядерном магнитного резонанса и др.).M-D автоматизирует
процесс приобретения знаний для DENDRAL. Она генерирует правила построения фрагментов химических структур.
2. MYCIN-EMYCIN-TEIREIAS-PUFF-NEOMYCIN. Это семейство медицинских ЭС и сервисных программных
средств для их построения.
3. PROSPECTOR-KAS. PROSPECTOR- предназначена для поиска (предсказания) месторождений на основе геологических анализов. KAS- система приобретения знаний для PROSPECTOR.
4. CASNET-EXPERT. Система CASNET- медицинская ЭС для диагностики выдачи рекомендаций по лечению глазных заболеваний. На ее основе разработан язык инженерии знаний EXPERT, с помощью которой создан ряд других медицинских диагностических систем.
5. HEARSAY-HEARSAY-2-HEARSAY-3-AGE. Первые две системы этого ряда являются развитием интеллектуальной системы распознавания слитной человеческой речи, слова которой берутся из заданного словаря. Эти системы отличаются оригинальной структурой, основанной на использовании доски объявлений - глобальной базы данных, содержащей
текущие результаты работы системы. В дальнейшем на основе этих систем были созданы инструментальные системы
HEARSAY-3 и AGE (Attempt to Generalize- попытка общения) для построения ЭС.
6. Системы AM (Artifical Mathematician- искусственный математик) и EURISCO были разработаны в Станфордском
университете доктором Д. Ленатом для исследовательских и учебных целей. Ленат считает, что эффективность любой ЭС
определяется закладываемыми в нее знаниями. По его мнению, чтобы система была способна к обучению, в нее должно
быть введено около миллиона сведений общего характера. Это примерно соответствует объему информации, каким располагает четырехлетний ребенок со средними способностями. Ленат также считает, что путь создания узкоспециализированных
ЭС с уменьшенным объемом знаний ведет к тупику.
В систему AM первоначально было заложено около 100 правил вывода и более 200 эвристических алгоритмов обучения, позволяющих строить произвольные математические теории и представления. Сначала результаты работы системы
были весьма многообещающими. Она могла сформулировать понятия натурального ряда и простых чисел. Кроме того, она
синтезировала вариант гипотезы Гольдбаха о том, что каждое четное число, большее двух, можно представить в виде суммы
двух простых чисел. До сих пор не удалось ни найти доказательства данной гипотезы, ни опровергнуть ее. Дальнейшее раз-
48
витие системы замедлилось и было отмечено, что, несмотря на проявленные, на первых порах “математические способности”, система не может синтезировать новых эвристических правил, т.е. ее возможности определяются только теми эвристиками, что были в нее изначально заложены.
При разработке системы EURISCO была предпринята попытка преодолеть указанные недостатки системы AM. Как
и в начале эксплуатации AM, первые результаты, полученные с помощью EURISCO, были эффективными. Сообщалось, что
система EURISCO может успешно участвовать в очень сложных играх. С ее помощью в военно-стратегической игре, проводимой ВМФ США, была разработана стратегия, содержащая ряд оригинальных тактических ходов. Согласно одному из них,
например, предлагалось взрывать свои корабли, получившие повреждения. При этом корабли, оставшиеся неповрежденными, получает необходимое пространство для выполнения маневра.
Однако через некоторое время обнаружилось, что система не всегда корректно переопределяет первоначально заложенные в нее правила. Так, например, она стала нарушать строгое предписание обращаться к программистам с вопросами
только в определенное время суток. Т.о., система EURISCO, так же как и ее предшественница, остановилась в своем развитии, достигнув предела, определенного, в конечном счете, ее разработчиком.
С 1990 года доктор Ленат во главе исследовательской группы занят кодированием и вводом нескольких сот тысяч
элементов знаний, необходимых, по его мнению, для создания “интеллектуальной” системы. Этот проект назван Cyc (“Цик”,
от английского слова enciklopaedia).
Далее рассмотрим проблемы, возникающие при создании ЭС и. перспективы разработки.
С 70-х годов ЭС стали ведущим направлением в области искусственного интеллекта. При их разработке нашли применение методы ИИ, разработанные ранее: методы представления знаний, логического вывода, эвристического поиска, распознавания предложений на естественном языке и др. Можно утверждать, что именно ЭС позволили получить очень большой коммерческий эффект от применения таких мощных методов. В этом - их особая роль.
Каталог ЭС и инструментальных программных средств для их разработки, опубликованный в США в 1987 году, содержит более 1000 систем (сейчас их уже значительно больше). В развитых зарубежных странах сотни фирм занимаются их
разработкой и внедрением. Имеются и отечественные разработки ЭС, в том числе - нашедший промышленное применение.
Однако уже на начальных этапах выявились серьезные принципиальные трудности, препятствующие более широкому распространению ЭС и серьезно замедляющие и осложняющие их разработку. Они вполне естественных и вытекают из
самих принципов разработки ЭС.
Первая трудность возникает в связи с постановкой задач. Большинство заказчиков, планируя разработку ЭС, вследствие недостаточной компетентности в вопросах применения методов ИИ, склонна значительно преувеличивать ожидаемые
возможности системы. Заказчик желает увидеть в ней самостоятельно мыслящего эксперта в исследуемой области, способного решать широкий круг задач. Отсюда и типичные первоначальные постановки задачи по созданию ЭС: “Разработать ЭС
по обработке изображения”; “Создать медицинские ЭС по лечению заболеваний опорно-двигательного аппарата у детей”.
Однако, как уже отмечалось, мощность эвристических методов решения задач при увеличении общности их постановки резко уменьшается. Поэтому наиболее целесообразно (особенно при попытке создания ЭС в области, для которой у разработчиков еще нет опыта создания подобных систем) ограничиться для начала не слишком сложной обозримой задачей в рассматриваемой области, для решения которой нет простого алгоритмического способа (то есть неочевидно, как написать программу для решения этой задачи, не используя методы обработки знаний). Кроме того, важно, чтобы уже существовала сложившаяся методика решения этой задачи “вручную” или какими-либо расчетными методами. Для успешной разработки ЭС
необходимы не только четкая и конкретная постановка задач, но и разработка подробного (хотя бы словесного) описания
“ручного” (или расчетного) метода ее решения. Если это сделать затруднительно, дальнейшая работа по построению ЭС теряет смысл.
Вторая и основная трудность - проблема приобретения (усвоения) знаний. Эта проблема возникает при “передаче”
знаний, которыми обладают эксперты-люди, ЭС. Разумеется, для того, чтобы “обучить” им компьютерную систему, прежде
всего, требуется сформулировать, систематизировать и формализовать эти знания “на бумаге”. Это может показаться парадоксальным, но большинство экспертов (за исключением, может быть, математиков), успешно используя в повседневной
деятельности свои обширные знания, испытывают большие затруднения при попытке сформулировать и представить в системном виде хотя бы основную часть этих знаний: иерархию используемых понятий, эвристики, алгоритмы, связи между
ними. Оказывается, что для подобной формализации знаний необходим определенный систематический стиль мышления,
более близкий математикам и программистам, чем, например, юристам и медикам. Кроме того, необходимы, с одной стороны, знания в области математической логики и методов представления знаний, с другой - знания возможности ЭВМ, из программного обеспечения, в частности, языков и систем программирования.
Таким образом, выясняется, что для разработки ЭС необходимо участие в ней особого рода специалистов, обладающих указанной совокупностью знаний и выполняющих функции “посредников” между экспертами в предметной области и
компьютерными (экспертными) системами. Они получили название инженеры знаний (в оригинале - knowledge engineers), а
сам процесс разработки ЭС и других интеллектуальных программ, основанных на представлении и обработке знаний - инженерией знаний (knowledge engineering). В развитых зарубежных странах специальность “инженер знаний” введена во многих вузах, в нашей стране основы инженерии знаний изучаются пока в рамках специализаций по системному программированию. Функции эксперта и инженера знаний редко совмещаются в одном лице. Чаще функции инженера знаний выполняет
разработчик ЭС. Как показал опыт многих разработок, для первоначального приобретения знаний, в которых участвуют эксперты, инженеры знаний и разработчики ЭС, требуется активная работа всех трех категорий специалистов. Она может
длиться от нескольких недель до нескольких месяцев.
На этапе приобретения знаний могут возникнуть трудности и психологического порядка: эксперт может препятствовать передаче своих знаний ЭС, полагая, что это снизит его престиж как специалиста и создаст предпосылки для замены его
“машиной”. Однако эти опасения лишены оснований: ЭС “уверенно” работает лишь в типовых ситуациях, а также удобна в
случаях, когда человек находится в состоянии стресса, в наиболее сложных ситуациях, требующих нестандартных рассуждений и оценок, эксперт- человек незаменим.
49
Третья серьезная трудность - в очень большой трудоемкости создания ЭС: требуется разработать средства управления базой знаний, логического вывода, диалогового взаимодействия с пользователем и т.д. Объем программирования столь
велик, а программы столь сложны и нетрадиционны, что имеет смысл, как это принято сейчас при разработке больших программ, на первом этапе создать демонстрационный прототип системы - предварительный вариант, в котором в упрощенном
виде реализованы лишь ее основные планируемые возможности и которая будет служить для заказчика подтверждниением
того, что разработка ЭС для решения данной задачи принципиально возможна, а для разработчиков - основой для последующего улучшения и развития системы.
Одной из причин неудач в создании ЭС стала недооценка авторами ЭС объемов и роли неявных знаний. Системы,
базы знаний которых создавались на основе справочников, в лучшем случае так справочниками и остались. Большинство же
таких систем оказывались даже хуже справочников, так как сковывали исследовательскую мысль пользователя. Вторым
“узким местом” ЭС оказалась модель, на которой были основаны их первые экземпляры, и лишь модель знаний, принимающая вид пороговой направленной иерархической сети с возможностью выбора в конечном из логических узлов (где каждая
отдельная ситуация похожа на дерево с листьями), может стать базой для построения ЭС.
Когда стала очевидной полная непригодность этих систем и созданного для них специализированного аппаратного
оборудования, многие обозреватели пришли к выводу, что существующая технология создания ЭС была тупиковым направлением в развитии информационных технологий. В последнее десятилетие ЭС возродились в виде систем с базой знаний,
которые тесно переплетались с существующими деловыми системами. Их используют в здравоохранении, страховании, банковском деле и других областях, чтобы с помощью правил и объектов накапливать опыт, повысить качество принимаемых
решений. Базы знаний встроены сегодня в наиболее современные крупные системы. Они находятся в самой сердцевине программ- агентов, осуществляющих поиск в сети Internet, и помогают коллективам пользователей справиться с потоками информации.
Рассмотрим факторы, стимулировавшие развитие систем с базами знаний:
- компании, добившиеся значительной экономии денежных средств благодаря технологии баз знаний, развивают и
выстраивают ее в специальные бизнес - процессы, которые были бы просто невозможны без компьютерной экспертизы;
- разработаны новые технологии создания баз знаний, является необходимым средством, которое может изменить
бизнес - процесс;
- современные системы реализованы не на специализированном, а на стандартном оборудовании.
Объединение всех видов программных продуктов и их отдельных компонентов в единую ЭС признано экономически выгодным, так как применение ЭС позволяет существенно сократить расходы на подготовку квалифицированного персонала, дальнейшую проверку работоспособности и надежности, разрабатываемых и исследовательских систем, а также
уменьшить время проектирования и (или) исследования.
Объектная технология, на основе которой могут создаваться и развиваться современные ЭС,- значительный шаг
вперед по сравнению с CASE- средствами, т.к. она похожа на наше восприятие окружающей действительности. Наше представление о моделировании меняется, то же самое происходит и с объектами, поэтому сопровождение программируемых
объектов может, выполнятся аналогично приспособлению наших умозрительных образов к изменению окружающих условий. Данная технология прекрасно подходит аналитикам и программистам т.к. очень напоминает стратегию решения проблем и соответствует мыслительным процессам людей, считающихся экспертами в своей области.
Чтобы стать экспертом, специалисту нужен инструментарий, имитирующий мышление эксперта. Разработка парадигмы превращается из задачи, чуждой мышлению человека, в знакомое, привычное и легко выполняемое задание.
Как работают эксперты? Следуя принципам, заложенным в объектно-ориентированные технологии, они подразумевают проблемы на объекты или классы объектов. По мере накопления знаний в определенной области они делают обобщения, ориентируясь на выделенные объекты или классы объектов. Некоторые обобщения имеют иерархическую структуру,
где свойства высших объектов наследуются объектами низшего уровня. Сущность может соответствовать нескольким классам объектов и взаимодействовать с различными объектами или классами. По мере того как знания эксперта углубляются, на
их основе формируются новые ассоциации, а отдельные уровни иерархии пропадают или расширяются.
Методика объектно-ориентированного программирования основана на модели, напоминающей образы, возникающие в мозгу аналитика, которая представляет предметы и процессы в виде объектов и связей между ними. Наблюдая событие, эксперт легко выделяет знакомые образы. Для решения проблем он испытывает конкретные правила, рассматривая при
этом исследуемую проблему под определенным ракурсом.
При разработке систем автоматизированного проектирования (САПР) уже нельзя обойтись без ЭС; их использование признано экономически выгодным.
С середины 80-х годов наиболее популярные системы с базами знаний создавались с ориентацией на стандартное
оборудование. В этом ключ к пониманию причин успеха современной технологии баз знаний. Опыт показывает, что системы
с базами знаний необходимо встраивать в самые важные бизнес-с - процессы и организовывать работу персонала так, чтобы
он мог максимально использовать их преимущества для достижения наилучших результатов.
Определение экспертных систем. Главное достоинство и назначение.
Экспертные системы (ЭС)- это яркое и быстро прогрессирующее направление в области искусственного интеллекта
(ИИ). Причиной повышенного интереса, который ЭС вызывают к себе на протяжении всего своего существования является
возможность их применения к решению задач из самых различных областей человеческой деятельности. Пожалуй, не найдется такой проблемной области, в которой не было бы создано ни одной ЭС или, по крайней мере, такие попытки не предпринимались бы.
ЭС - это набор программ или программное обеспечение, которое выполняет функции эксперта при решении какойлибо задачи в области его компетенции. ЭС, как и эксперт-человек, в процессе своей работы оперирует со знаниями. Знания
о предметной области, необходимые для работы ЭС, определенным образом формализованы и представлены в памяти ЭВМ
в виде базы знаний, которая может изменяться и дополняться в процессе развития системы.
50
ЭС выдают советы, проводят анализ, выполняют классификацию, дают консультации и ставят диагноз. Они ориентированы на решение задач, обычно требующих проведения экспертизы человеком-специалистом. В отличие от машинных
программ, использующий процедурный анализ, ЭС решают задачи в узкой предметной области (конкретной области экспертизы) на основе дедуктивных рассуждений. Такие системы часто оказываются способными найти решение задач, которые
неструктурированны и плохо определены. Они справляются с отсутствием структурированности путем привлечения эвристик, т. е. правил, взятых “с потолка”, что может быть полезным в тех системах, когда недостаток необходимых знаний или
времени исключает возможность проведения полного анализа.
Главное достоинство ЭС - возможность накапливать знания, сохранять их длительное время, обновлять и тем самым
обеспечивать относительную независимость конкретной организации от наличия в ней квалифицированных специалистов.
Накопление знаний позволяет повышать квалификацию специалистов, работающих на предприятии, используя наилучшие,
проверенные решения.
Практическое применение искусственного интеллекта на машиностроительных предприятиях и в экономике основано на ЭС, позволяющих повысить качество и сохранить время принятия решений, а также способствующих росту эффективности работы и повышению квалификации специалистов.
Типичная статическая ЭС состоит из следующих основных компонентов (рис. 1.):
- решателя (интерпретатора);
- рабочей памяти (РП), называемой также базой данных (БД);
- базы знаний (БЗ);
- компонентов приобретения знаний;
- объяснительного компонента;
- диалогового компонента.
База данных (рабочая память) предназначена для хранения исходных и промежуточных данных решаемой в текущий
момент задачи. Этот термин совпадает по названию, но не по смыслу с термином, используемым в информационнопоисковых системах (ИПС) и системах управления базами данных (СУБД) для обозначения всех данных (в первую очередь
долгосрочных), хранимых в системе.
База знаний (БЗ) в ЭС предназначена для хранения долгосрочных данных, описывающих рассматриваемую область
(а не текущих данных), и правил, описывающих целесообразные преобразования данных этой области.
Решатель, используя исходные данные из рабочей памяти и знания из БЗ, формирует такую последовательность
правил, которые, будучи примененными, к исходным данным, приводят к решению задачи.
Компонент приобретения знаний автоматизирует процесс наполнения ЭС знаниями, осуществляемый пользователем-экспертом.
Объяснительный компонент объясняет, как система получила решение задачи (или почему она не получила решение) и какие знания она при этом использовала, что облегчает эксперту тестирование системы и повышает доверие пользователя к полученному результату.
Диалоговый компонент ориентирован на организацию дружественного общения с пользователем, как в ходе решения задач, так и в процессе приобретения знаний и объяснения результатов работы. В разработке ЭС участвуют представители следующих специальностей:
- эксперт в проблемной области, задачи которой будет решать ЭС;
- инженер по знаниям - специалист по разработке ЭС (используемые им технологию, методы называют технологией
(методами) инженерии знаний);
- программист по разработке инструментальных средств (ИС), предназначенных для ускорения разработки ЭС.
Необходимо отметить, что отсутствие среди участников разработки инженеров по знаниям (т. е. их замена программистами) либо приводит к неудаче процесс создания ЭС, либо значительно удлиняет его.
Эксперт определяет знания (данные и правила), характеризующие проблемную область, обеспечивает полноту и
правильность введенных в ЭС знаний.
Инженер по знаниям помогает эксперту выявить и структурировать знания, необходимые для работы ЭС; осуществляет выбор того ИС, которое наиболее подходит для данной проблемной области, и определяет способ представления знаний
в этом ИС; выделяет и программирует (традиционными средствами) стандартные функции (типичные для данной проблемной области), которые будут использоваться в правилах, вводимых экспертом.
Программист разрабатывает ИС (если ИС разрабатывается заново), содержащее в пределе все основные компоненты
ЭС, и осуществляет его сопряжение с той средой, в которой оно будет использовано. Экспертная система работает в двух
51
режимах: режиме приобретения знаний и в режиме решения задачи (называемом также режимом консультации или режимом
использования ЭС).
В режиме приобретения знаний общение с ЭС осуществляет (через посредничество инженера по знаниям) эксперт.
В этом режиме эксперт, используя компонент приобретения знаний, наполняет систему знаниями, которые позволяют ЭС в
режиме решения самостоятельно (без эксперта) решать задачи из проблемной области. Эксперт описывает проблемную область в виде совокупности данных и правил. Данные определяют объекты, их характеристики и значения, существующие в
области экспертизы. Правила определяют способы манипулирования с данными, характерные для рассматриваемой области.
Отметим, что режиму приобретения знаний в традиционном подходе к разработке программ соответствуют этапы алгоритмизации, программирования и отладки, выполняемые программистом. Таким образом, в отличие от традиционного подхода
в случае ЭС разработку программ осуществляет не программист, а эксперт (с помощью ЭС), не владеющий программированием.
В режиме консультации общение с ЭС осуществляет конечный пользователь, которого интересует результат и (или)
способ его получения. Необходимо отметить, что в зависимости от назначения ЭС пользователь может не быть специалистом в данной проблемной области (в этом случае он обращается к ЭС за результатом, не умея получить его сам), или быть
специалистом (в этом случае пользователь может сам получить результат, но он обращается к ЭС с целью либо ускорить
процесс получения результата, либо возложить на ЭС рутинную работу). В режиме консультации данные о задаче пользователя после обработки их диалоговым компонентом поступают в рабочую память. Решатель на основе входных данных из
рабочей памяти, общих данных о проблемной области и правил из БЗ формирует решение задачи. ЭС при решении задачи не
только исполняет предписанную последовательность операции, но и предварительно формирует ее.
2. ТЕХНОЛОГИЯ РАЗРАБОТКИ ЭКСПЕРТНЫХ СИСТЕМ.
Этапа разработки экспертных систем.
Процесс разработки промышленной экспертной системы, опираясь на традиционные технологии, можно разделить
на шесть более или менее независимых этапов (рис 2.1.), практически не зависимых от предметной области.
Последовательность этапов дана для общего представления о создании идеального проекта. Конечно, последовательность эта не вполне фиксированная. В действительности каждый последующий этап разработки ЭС приносит новые
идеи, которые могут повлиять на предыдущие решения и даже привести к их переработке. Именно поэтому многие специалисты по информатике весьма критично относятся к методологии экспертных систем. Они считают, что расходы на разработку таких систем очень большие, время разработки слишком длительное, а полученные в результате программы ложатся
тяжелым бременем на вычислительные ресурсы.
В целом за разработку экспертных систем целесообразно браться организации, где накоплен опыт по автоматизации
рутинных процедур обработки информации, например:
- информационный поиск;
- сложные расчеты;
- графика;
- обработка текстов.
Решение таких задач, во-первых, подготавливает высококвалифицированных специалистов по информатике, необходимых для создания интеллектуальных систем, во-вторых, позволяет отделить от экспертных систем неэкспертные задачи.
Этап 1. Выбор подходящей проблемы. Этот этап включает деятельность, предшествующую решению начать разрабатывать конкретную ЭС. Он включает:
- определение проблемной области и задачи;
- нахождение эксперта, желающего сотрудничать при решении проблемы, и назначение коллектива разработчиков;
- определение предварительного подхода к решению проблемы;
- анализ расходов и прибыли от разработки;
- подготовку подробного плана разработки.
Рис. 2.1.. Этапы разработки ЭС
Правильный выбор проблемы представляет, наверное, самую критическую часть разработки в целом. Если выбрать
неподходящую проблему, можно очень быстро увязнуть в "болоте" проектирования задач, которые никто не знает, как решать. Неподходящая проблема может также привести к созданию экспертной системы, которая стоит намного больше, чем
52
экономит. Дело будет обстоять еще хуже, если разработать систему, которая работает, но не приемлема для пользователей.
Даже если разработка выполняется самой организацией для собственных целей, эта фаза является подходящим моментом
для получения рекомендаций извне, чтобы гарантировать удачно выбранный и осуществимый с технической точки зрения
первоначальный проект. При выборе области применения следует учитывать, что если знание, необходимое для решения
задач, постоянное, четко формулируемое, и связано с вычислительной обработкой, то обычные алгоритмические программы,
по всей вероятности, будут самым целесообразным способом решения проблем в этой области,
Экспертная система ни в коем случае не устранит потребность в реляционных базах данных, статистическом программном обеспечении, электронных таблицах и системах текстовой обработки. Но если результативность задачи зависит от
знания, которое является субъективным, изменяющимся, символьным или вытекающим частично из соображений здравого
смысла, тогда область может обоснованно выступать претендентом на экспертную систему.
Приведем некоторые факты, свидетельствующие о необходимости разработки и внедрения экспертных систем:
- нехватка специалистов, расходующих значительное время для оказания помощи другим;
- потребность в многочисленном коллективе специалистов, поскольку ни один из них не обладает достаточным знанием;
- большое расхождение между решениями самых хороших и самых плохих исполнителей;
- наличие конкурентов, имеющих преимущество в том, что они лучше справляются с поставленной задачей.
Подходящие задачи имеют следующие характеристики:
- являются узкоспециализированными;
- не зависят в значительной степени от общечеловеческих знаний или соображении здравого смысла;
- не являются для эксперта ни слишком легкими, ни слишком сложными (время, необходимое эксперту для решения
проблемы, может составлять от трех часов до трех недель);
- условия исполнения задачи определяются самим пользователем системы;
- имеет результаты, которые можно оценить.
Обычно экспертные системы разрабатываются путем получения специфических знаний от эксперта и ввода их в
систему. Некоторые системы могут содержать стратегии одного индивида. Следовательно, найти подходящего эксперта - это
ключевой шаг в создании экспертных систем.
В процессе разработки и последующего расширения системы инженер по знаниям и эксперт обычно работают вместе. Инженер по знаниям помогает эксперту структурировать знания, определять и формализовать понятия и правила, необходимые для решения проблемы.
Во время первоначальных бесед они решают, будет ли их сотрудничество успешным. Это немаловажно, поскольку
обе стороны будут работать вместе, по меньшей мере, в течение одного года. Кроме них в коллектив разработчиков целесообразно включить потенциальных пользователей и профессиональных программистов.
Предварительный подход к программной реализации задачи определяется исходя из характеристик задачи и ресурсов, выделенных на ее решение. Инженер по знаниям выдвигает обычно несколько вариантов, связанных с использованием
имеющихся на рынке программных средств. Окончательный выбор возможен лишь на этапе разработки прототипа. После
того как задача определена, необходимо подсчитать расходы и прибыли от разработки экспертной системы. В расходы
включаются затраты на оплату труда коллектива разработчиков. В дополнительные расходы приобретаемого программного
инструментария, с помощью которого разрабатывается экспертная система. Прибыль возможна за счет снижения цены продукции, повышения производительности труда, расширения номенклатуры продукции или услуг или даже разработки новых
видов продукции или услуг в этой области. Соответствующие расходы и прибыли от системы определяются относительно
времени, в течение которого возвращаются средства, вложенные в разработку. На современном этапе большая часть фирм,
развивающих крупные экспертные системы, предпочли разрабатывать дорогостоящие проекты, приносящие значительные
прибыли.
Наметились тенденции разработки менее дорогостоящих систем, хотя и с более длительным сроком возвращаемости
вложенных в них средств, так как программные средства разработки экспертных систем непрерывно совершенствуются. После того как инженер по знаниям убедился, что:
- данная задача может быть решена с помощью экспертной системы;
- экспертную систему можно создать предлагаемыми на рынке средствами;
- имеется подходящий эксперт;
- предложенные критерии производительности являются разумными;
- затраты и срок их возвращаемости приемлемы для заказчика.
Он составляет план разработки. План определяет шаги процесса разработки и необходимые затраты, а также ожидаемые результаты.
Этап 2. Разработка прототипной системы - его мы рассмотрим позже.
Этап 3. Развитие прототипа до промышленной ЭС. При неудовлетворительном функционировании прототипа эксперт и инженер по знаниям имеют возможность оценить, что именно будет включено в разработку окончательного варианта
системы. Если первоначально выбранные объекты или свойства оказываются неподходящими, их необходимо изменить.
Можно сделать оценку общего числа эвристических правил, необходимых для создания окончательного варианта экспертной системы. Иногда при разработке промышленной системы выделяют дополнительные этапы для перехода: демонстрационный прототип - исследовательский прототип - действующий прототип - промышленная система. Однако чаще реализуется
плавный переход от демонстрационного прототипа к промышленной системе, при этом, если программный инструментарий
выбран удачно, необязательна перепись другими программными средствами.
Таблица 2.1
Демонстрационный прототип ЭС
Система решает часть задач, демонстрируя жизнеспособность полхода (не-
53
сколько десятков правил или понятий)
Система решает большинство задач, но не устойчива в работе и не полностью проверена несколько сотен правил или понятий.
Система надежно решает все задачи на реальных примерах, но для сложной
задачи требует много времени и памяти
Система обеспечивает высокое качество решений при минимизации требуемого времени и памяти: переписывается с использованием более эффективных средств представления знаний
Промышленная система, пригодная к продаже, т.е. хорошо документирована
и снабжена сервисом
Переход от прототипа к промышленной экспертной системе
Исследовательский прототип ЭС
Действующий прототип ЭС
Промышленная система
Коммерческая система
Основное на третьем этапе заключается в добавлении большого числа дополнительных эвристик. После установления основной структуры ЭС инженер по знаниям приступает к разработке и адаптации интерфейсов, с помощью которых
система будет общаться с пользователем и экспертом. Необходимо обратить особое внимание на языковые возможности
интерфейсов, их простоту и удобство для управления работой ЭС. Система должна обеспечивать пользователю возможность
легким и естественным образом спрашивать непонятное, приостанавливать работу и т.д. В частности, могут оказаться полезными графические представления. На этом этапе разработки большинство экспертов узнают достаточно о вводе правил и
могут сами вводить в систему новые правила. Таким образом, начинается процесс, во время которого инженер по знаниям
передает право собственности и контроля за системой эксперту для уточнения, детальной разработки и обслуживания.
Этап 4. Оценка системы. После завершения этапа разработки промышленной экспертной системы необходимо провести ее тестирование в отношении критериев эффективности. К тестированию широко привлекаются другие эксперты с
целью апробирования работоспособности системы на различных примерах. Экспертные системы оцениваются главным образом для того, чтобы проверить точность работы программы и ее полезность. Оценку можно проводить, исходя из различных критериев, которые сгруппируем следующим образом:
- критерии пользователей (понятность и "прозрачность" работы системы, удобство интерфейсов и др.);
- критерии приглашенных экспертов (оценка советов-решений, предлагаемых системой, сравнение ее с собственными решениями, оценка подсистемы объяснений и др.);
- критерии коллектива разработчиков.
Этап 5. Стыковка системы. На этом этапе осуществляется стыковка экспертной системы с другими программными
средствами в среде, в которой она будет работать, и обучение людей, которых она будет обслуживать. Иногда это означает
внесение существенных изменений. Такое изменение требует непременного вмешательства инженера по знаниям или какого-либо другого специалиста, который сможет модифицировать систему. Под стыковкой подразумевается также разработка
связей между экспертной системой и средой, в которой она действует. Когда экспертная система уже готова, инженер по
знаниям должен убедиться в том, что эксперты, пользователи и персонал знают, как эксплуатировать и обслуживать ее. После передачи им своего опыта в области информационной технологии инженер по знаниям может полностью предоставить
ее в распоряжение пользователей. Для подтверждения полезности системы важно предоставить каждому из пользователей
возможность поставить перед ЭС реальные задачи, а затем проследить, как она выполняет эти задачи. Чтобы система была
одобрена, необходимо представить ее как помощника, освобождающего пользователей от обременительных задач, а не как
средство их замещения.
Стыковка включает обеспечение связи ЭС с существующими базами данных и другими системами на предприятии,
а также улучшение системных факторов, зависящих от времени, чтобы можно было обеспечить ее более эффективную работу и улучшить характеристики ее технических средств, если система работает в необычной среде.
Этап 6. Поддержка системы. При перекодировании системы на язык, подобный Си, повышается ее быстродействие и
увеличивается переносимость, однако гибкость при этом уменьшается. Это приемлемо лишь в том случае, если система сохраняет все знания проблемной области, и это знание не будет изменяться в ближайшем будущем. Однако если экспертная
система создана именно из-за того, что проблемная область изменяется, то необходимо поддерживать систему в инструментальной среде разработки.
Технологии быстрого прототипирования.
При разработке экспертных систем используется концепция "быстрого прототипа". Суть ее в следующем: сначала
создается не экспертная система, а ее прототип, который должен решать типичные задачи и требовать на свою разработку
незначительное время. Этот прототип должен демонстрировать пригодность методов экспертной системы для данной области. В ходе работ по созданию экспертных систем сложилась определенная технология их разработки, включающая 6 этапов:
- идентификация;
- концептуализация
- формализация;
- выполнение;
- тестирование;
- опытная эксплуатация.
Прототипная система является усеченной версией экспертной системы, спроектированной для проверки правильности кодирования фактов, связей и стратегий рассуждения эксперта. Она также дает возможность инженеру по знаниям привлечь эксперта к активному участию в разработке экспертной системы и, следовательно, к принятию им обязательства приложить все усилия для создания системы в полном объеме. Объем прототипа - несколько десятков правил, фреймов или
54
примеров. На рис. 2.2. изображены шесть стадий разработки прототипа и минимальный коллектив разработчиков, занятых
на каждой из стадий. Приведем краткую характеристику каждой из стадий, хотя эта схема представляет грубое приближение
к сложному итеративному процессу. Хотя любое теоретическое разделение бывает часто условным, осознание коллективом
разработчиков четких задач каждой стадии представляется целесообразным. Роли разработчиков (эксперт, программист,
пользователь и аналитик) являются постоянными на протяжении всей разработки. Совмещение ролей нежелательно.
Рис.2.2..Стадии разработки прототипа ЭС
Идентификация проблемы. Уточняется задача, планируется ход разработки прототипа экспертной системы, определяются: необходимые ресурсы (время, люди, ЭВМ и т.д.), источники знаний (книги, дополнительные эксперты, методики),
имеющиеся аналогичные экспертные системы, цели (распространение опыта, автоматизация рутинных действий и др.), классы решаемых задач и т.д. Идентификация проблемы - знакомство и обучение коллектива разработчиков, а также создание
неформальной формулировки проблемы. Средняя продолжительность 1 - 2 недели.
Извлечение знаний. Происходит перенос компетентности экспертов на инженеров по знаниям с использованием
различных методов: анализ текстов, диалоги, экспертные игры, лекции, дискуссии, интервью, наблюдение и другие. Извлечение знаний - получение инженером по знаниям наиболее полного представления о предметной области и способах принятия решения в ней. Средняя продолжительность 1 -3 месяца.
Структурирование или концептуализация знаний. Выявляется структура полученных знаний о предметной области,
т.е. определяются: терминология, список основных понятий и их атрибутов, отношения между понятиями, структура входной и выходной информации, стратегия принятия решений, ограничения стратегий и т.д. Концептуализация знаний - разработка неформального описания знаний о предметной области в виде графа, таблицы, диаграммы или текста, которое отражает основные концепции и взаимосвязи между понятиями предметной области. Такое описание называется полем знаний.
Средняя продолжительность этапа 2 - 4 недели.
Формализация. Строится формализованное представление концепций предметной области на основе выбранного
языка представления знаний (ЯПЗ). Традиционно на этом этапе используются: логические методы (исчисления предикатов I
порядка и др.), продукционные модели (с прямым и обратным выводом), семантические сети, фреймы, объектноориентированные языки, основанные на иерархии классов, объектов и др. Формализация знаний - разработка базы знаний на
языке, который, с одной стороны, соответствует структуре поля знаний, а с другой - позволяет реализовать прототип системы на следующей стадии программной реализации. Все чаще на этой стадии используется симбиоз языков представления
знаний, например, в системе ОМЕГА - фреймы + семантические сети + полный набор возможностей языка исчисления предикатов. Средняя продолжительность 1 - 2 месяца.
Реализация. Создается прототип экспертной системы, включающий базу знаний и остальные блоки, при помощи одного из следующих способов: программирование на традиционных языках типа Паскаль, Си и др., программирование на
специализированных языках, применяемых в задачах искусственного интеллекта: LISP , FRL , SmallTalk и др., использование инструментальных средств разработки ЭС типа СПЭИС, ПИЭС, использование "пустых" ЭС или "оболочек" типа ЭКСПЕРТ, ФИАКР и др. Реализация - разработка программного комплекса, демонстрирующего жизнеспособность подхода в
целом. Чаще всего первый прототип отбрасывается на этапе реализации действующей ЭС. Средняя продолжительность 1 - 2
месяца.
Тестирование. Оценивается и проверяется работа программ прототипа с целью приведения в соответствие с реальными запросами пользователей. Прототип проверяется на: удобство и адекватность интерфейсов ввода-вывода, эффективность стратегии управления, качество проверочных примеров, корректность базы знаний. Тестирование - выявление ошибок
в подходе и реализации прототипа и выработка рекомендаций по доводке системы до промышленного варианта. Средняя
продолжительность 1 - 2 недели.
3. АНАЛИЗ ТЕОРИИ ЭКСПЕРТНЫХ СИСТЕМ И ВЫВОДЫ
55
Выбор подходящей проблемы для разработки экспертной системы.
Этот этап включает деятельность, предшествующую решению начать разрабатывать конкретную ЭС. Он включает:
- определение проблемной области и задачи;
- нахождение эксперта, желающего сотрудничать при решении проблемы, и назначение коллектива разработчиков;
- определение предварительного подхода к решению проблемы;
- анализ расходов и прибыли от разработки;
- подготовку подробного плана разработки.
Правильный выбор проблемы представляет, наверное, самую критическую часть разработки в целом. Если выбрать
неподходящую проблему, можно очень быстро увязнуть в "болоте" проектирования задач, которые никто не знает, как решать. Неподходящая проблема может также привести к созданию экспертной системы, которая стоит намного больше, чем
экономит. Дело будет обстоять еще хуже, если разработать систему, которая работает, но не приемлема для пользователей.
Даже если разработка выполняется самой организацией для собственных целей, эта фаза является подходящим моментом
для получения рекомендаций извне, чтобы гарантировать удачно выбранный и осуществимый с технической точки зрения
первоначальный проект.
При выборе области применения следует учитывать, что если знание, необходимое для решения задач, постоянное,
четко формулируемое, и связано с вычислительной обработкой, то обычные алгоритмические программы, по всей вероятности, будут самым целесообразным способом решения проблем в этой области,
Экспертная система ни в коем случае не устранит потребность в реляционных базах данных, статистическом программном обеспечении, электронных таблицах и системах текстовой обработки. Но если результативность задачи зависит от
знания, которое является субъективным, изменяющимся, символьным или вытекающим частично из соображений здравого
смысла, тогда область может обоснованно выступать претендентом на экспертную систему.
Приведем некоторые факты, свидетельствующие о необходимости разработки и внедрения экспертных систем:
- нехватка специалистов, расходующих значительное время для оказания помощи другим;
- потребность в многочисленном коллективе специалистов, поскольку ни один из них не обладает достаточным знанием;
- сниженная производительность, поскольку задача требует полного анализа - сложное набора условий, а обычный
специалист не в состоянии просмотреть (за отведенное время) все эти условия;
- большое расхождение между решениями самых хороших и самых плохих исполнителей;
- наличие конкурентов, имеющих преимущество в том, что они лучше справляются с поставленной задачей.
Подходящие задачи имеют следующие характеристики:
1)являются узкоспециализированными;
2) не зависят в значительной степени от общечеловеческих знаний или соображении здравого смысла;
3) не являются для эксперта ни слишком легкими, ни слишком сложными (время, необходимое эксперту для решения проблемы, может составлять от трех часов до трех недель);
4) условия исполнения задачи определяются самим пользователем системы;
5) имеет результаты, которые можно оценить.
Обычно экспертные системы разрабатываются путем получения специфических знаний от эксперта и ввода их в
систему. Некоторые системы могут содержать стратегии одного индивида. Следовательно, найти подходящего эксперта - это
ключевой шаг в создании экспертных систем.
В процессе разработки и последующего расширения системы инженер по знаниям и эксперт обычно работают вместе. Инженер по знаниям помогает эксперту структурировал знания, определять и формализовать понятия и правила, необходимые для решения проблемы.
Во время первоначальных бесед они решают, будет ли их сотрудничество успешным. Это немаловажно, поскольку
обе стороны будут работать вместе, по меньшей мере, в течение одного года. Кроме них в коллектив разработчиков целесообразно включить потенциальных пользователей и профессиональных программистов.
Предварительный подход к программной реализации задачи определяется исходя из характеристик задачи и ресурсов, выделенных на ее решение. Инженер по знаниям выдвигает обычно несколько вариантов, связанных с использованием
имеющихся на рынке программных средств. Окончательный выбор возможен лишь на этапе разработки прототипа.
После того как задача определена, необходимо подсчитать расходы и прибыли от разработки экспертной системы. В
расходы включаются затраты на оплату труда коллектива разработчиков. В дополнительные расходы приобретаемого программного инструментария, с помощью которого разрабатывается экспертная система.
Прибыль возможна за счет снижения цены продукции, повышения производительности труда, расширения номенклатуры продукции или услуг или даже разработки новых видов продукции или услуг в этой области. Соответствующие расходы и прибыли от системы определяются относительно времени, в течение которого возвращаются средства, вложенные в
разработку. На современном этапе большая часть фирм, развивающих крупные экспертные системы, предпочли разрабатывать дорогостоящие проекты, приносящие значительные прибыли.
Наметились тенденции разработки менее дорогостоящих систем, хотя и с более длительным сроком возвращаемости
вложенных в них средств, так как программные средства разработки экспертных систем непрерывно совершенствуются. После того как инженер по знаниям убедился, что:
- данная задача может быть решена с помощью экспертной системы;
- экспертную систему можно создать предлагаемыми на рынке средствами;
- имеется подходящий эксперт;
- предложенные критерии производительности являются разумными;
- затраты и срок их возвращаемости приемлемы для заказчика.
Он составляет план разработки. План определяет шаги процесса разработки и необходимые затраты, а также ожидаемые результаты.
56
Преимущества экспертных систем перед человеком-экспертом.
Системы, основанные на знаниях, имеют определенные преимущества перед человеком-экспертом.
1. У них нет предубеждений.
2. Они не делают поспешных выводов.
3. Эти системы работают, систематизировано, рассматривая все детали, часто выбирая наилучшую альтернативу из
всех возможных.
4. База знаний может быть очень и очень большой. Будучи введены в машину один раз, знания сохраняются навсегда. Человек же имеет ограниченную базу знаний, и если данные долгое время не используются, то они забываются и навсегда теряются.
5. Системы, основанные на знаниях, устойчивы к “помехам”. Эксперт пользуется побочными знаниями и легко
поддается влиянию внешних факторов, которые непосредственно не связаны с решаемой задачей. ЭС, не обремененные знаниями из других областей, по своей природе менее подвержены “шумам”. Со временем системы, основанные на знаниях,
могут рассматриваться пользователями как разновидность тиражирования - новый способ записи и распространения знаний.
Подобно другим видам компьютерных программ они не могут заменить человека в решении задач, а скорее напоминают
орудия труда, которые дают ему возможность решат задачи быстрее и эффективнее.
6. Эти системы не заменяют специалиста, а являются инструментом в его руках.
57
Лекция 15-16. Структура экспертных систем
1. Классификация экспертных систем
Класс "экспертные системы" сегодня объединяет несколько тысяч различных программных комплексов, которые
можно классифицировать по различным критериям. Полезными могут оказаться следующие классификации (рис. 4.1).
4.1. Классификация экспертных систем
Классификация по решаемой задаче
Интерпретация данных. Это одна из традиционных задач для экспертных систем. Под интерпретацией понимается
определение смысла данных, результаты которого должны быть согласованными и корректными. Обычно предусматривается многовариантный анализ данных.
Диагностика. Под диагностикой понимается обнаружение неисправности в некоторой системе. Неисправность – это
отклонение от нормы. Такая трактовка позволяет с единых теоретических позиций рассматривать и неисправность оборудования в технических системах, и заболевания живых организмов, и всевозможные природные аномалии. Важной спецификой является необходимость понимания функциональной структуры ("анатомии") диагностирующей системы.
Мониторинг. Основная задача мониторинга – непрерывная интерпретация данных в реальном масштабе времени и
сигнализация о выходе тех или иных параметров за допустимые пределы. Главные проблемы - "пропуск" тревожной ситуации и инверсная задача "ложного" срабатывания. Сложность этих проблем в размытости симптомов тревожных ситуаций и
необходимость учета временного контекста.
Проектирование. Проектирование состоит в подготовке спецификаций на создание "объектов" с заранее определенными свойствами. Под спецификацией понимается весь набор необходимых документов – чертеж, пояснительная записка и
т.д. Основные проблемы здесь – получение четкого структурного описания знаний об объекте и проблема "следа". Для организации эффективного проектирования и, в еще большей степени, перепроектирования необходимо формировать не только
сами проектные решения, но и мотивы их принятия. Таким образом, в задачах проектирования тесно связываются два основных процесса, выполняемых в рамках соответствующей ЭС: процесс вывода решения и процесс объяснения.
Прогнозирование. Прогнозирующие системы логически выводят вероятные следствия из заданных ситуаций. В прогнозирующей системе обычно используется параметрическая динамическая модель, в которой значения параметров "подгоняются" под заданную ситуацию. Выводимые из этой модели следствия составляют основу для прогнозов с вероятностными
оценками.
Планирование. Под планированием понимается нахождение планов действий, относящихся к объектам, способным
выполнять некоторые функции. В таких ЭС используются модели поведения реальных объектов с тем, чтобы логически вывести последствия планируемой деятельности.
Обучение. Системы обучения диагностируют ошибки при изучении какой-либо дисциплины с помощью ЭВМ и подсказывают правильные решения. Они аккумулируют знания о гипотетическом "ученике" и его характерных ошибках, затем в
работе способны диагностировать слабости в знаниях обучаемых и находить соответствующие средства для их ликвидации.
Кроме того, они планируют акт общения с учеником в зависимости от успехов ученика с целью передачи знаний.
В общем случае все системы, основанные на знаниях, можно подразделить на системы, решающие задачи анализа,
и на системы, решающие задачи синтеза.
Основное отличие задач анализа от задач синтеза заключается в следующем: если в задачах анализа множество решений может быть перечислено и включено в систему, то в задачах синтеза множество решений потенциально строится из
58
решений компонентов или подпроблем. Задача анализа – это интерпретация данных, диагностика; к задачам синтеза относятся проектирование, планирование. Комбинированные задачи: обучение, мониторинг, прогнозирование.
Классификация по связи с реальным временем
Статические ЭС разрабатываются в предметных областях, в которых база знаний и интерпретируемые данные не
меняются во времени. Они стабильны.
Квазидинамические ЭС интерпретируют ситуацию, которая меняется с некоторым фиксированным интервалом времени.
Динамические ЭС работают в сопряжении с датчиками объектов в режиме реального времени с непрерывной интерпретацией поступаемых данных.
Классификация по типу ЭВМ
На сегодняшний день существуют:
ЭС для уникальных стратегически важных задач на суперЭВМ (Эльбрус, CRAY , CONVEX и др.);
ЭС на ЭВМ средней производительности (типа ЕС ЭВМ, mainframe );
ЭС на символьных процессорах и рабочих станциях ( SUN , APOLLO );
ЭС на мини- и супермини-ЭВМ ( VAX , micro - VAX и др.);
ЭС на персональных компьютерах ( IBM PC , MAC II и подобные).
Классификация по степени интеграции с другими программами
Автономные ЭС работают непосредственно в режиме консультаций с пользователем для специфически "экспертных" задач, для решения которых не требуется привлекать традиционные методы обработки данных (расчеты, моделирование и т.д.).
Гибридные ЭС представляют программный комплекс, агрегирующий стандартные пакеты прикладных программ
(например, математическую статистику, линейное программирование или системы управления базами данных) и средства
манипулирования знаниями. Это может быть интеллектуальная надстройка над ППП или интегрированная среда для решения сложной задачи с элементами экспертных знаний.
Несмотря на внешнюю привлекательность гибридного подхода, следует отметить, что разработка таких систем являет собой задачу, на порядок более сложную, чем разработка автономной ЭС. Стыковка не просто разных пакетов, а разных
методологий (что происходит в гибридных системах) порождает целый комплекс теоретических и практических трудностей.
2. СТРУКТУРА ЭКСПЕРТНЫХ СИСТЕМ (НА ПРИМЕРЕ СТАТИЧЕСКОЙ И ДИНАМИЧЕСКОЙ ЭС)
Типичная статическая ЭС состоит из следующих основных компонентов (рис. 4.2):
•
решателя (интерпретатора);
•
рабочей памяти (РП), называемой также базой данных (БД);
•
базы знаний (БЗ);
•
компонентов приобретения знаний;
•
объяснительного компонента;
•
диалогового компонента.
База данных (рабочая память) предназначена для хранения исходных и промежуточных данных решаемой в текущий момент задачи. Этот термин совпадает по названию, но не по смыслу с термином, используемым в информационнопоисковых системах (ИПС) и системах управления базами данных (СУБД) для обозначения всех данных (в первую очередь
долгосрочных), хранимых в системе.
База знаний (БЗ) в ЭС предназначена для хранения долгосрочных данных, описывающих рассматриваемую область
(а не текущих данных), и правил, описывающих целесообразные преобразования данных этой области.
Решатель, используя исходные данные из рабочей памяти и знания из БЗ, формирует такую последовательность
правил, которые, будучи примененными к исходным данным, приводят к решению задачи.
Компонент приобретения знаний автоматизирует процесс наполнения ЭС знаниями, осуществляемый пользователем-экспертом.
Объяснительный компонент объясняет, как система получила решение задачи (или почему она не получила решение) и какие знания она при этом использовала, что облегчает эксперту тестирование системы и повышает доверие пользователя к полученному результату.
Рис. 4.2. Структура статистической ЭС
59
Диалоговый компонент ориентирован на организацию дружественного общения с пользователем как в ходе решения
задач, так и в процессе приобретения знаний и объяснения результатов работы.
В разработке ЭС участвуют представители следующих специальностей:
эксперт в проблемной области, задачи которой будет решать ЭС;
инженер по знаниям - специалист по разработке ЭС (используемые им технологию, методы называют технологией
(методами) инженерии знаний);
программист по разработке инструментальных средств (ИС), предназначенных для ускорения разработки ЭС.
Необходимо отметить, что отсутствие среди участников разработки инженеров по знаниям (т. е. их замена программистами) либо приводит к неудаче процесс создания ЭС, либо значительно удлиняет его.
Эксперт определяет знания (данные и правила), характеризующие проблемную область, обеспечивает полноту и
правильность введенных в ЭС знаний.
Инженер по знаниям помогает эксперту выявить и структурировать знания, необходимые для работы ЭС; осуществляет выбор того ИС, которое наиболее подходит для данной проблемной области, и определяет способ представления знаний
в этом ИС; выделяет и программирует (традиционными средствами) стандартные функции (типичные для данной проблемной области), которые будут использоваться в правилах, вводимых экспертом.
Программист разрабатывает ИС (если ИС разрабатывается заново), содержащее в пределе все основные компоненты ЭС, и осуществляет его сопряжение с той средой, в которой оно будет использовано.
Экспертная система работает в двух режимах: режиме приобретения знаний и в режиме решения задачи (называемом также режимом консультации или режимом использования ЭС).
В режиме приобретения знаний общение с ЭС осуществляет (через посредничество инженера по знаниям) эксперт.
В этом режиме эксперт, используя компонент приобретения знаний, наполняет систему знаниями, которые позволяют ЭС в
режиме решения самостоятельно (без эксперта) решать задачи из проблемной области. Эксперт описывает проблемную область в виде совокупности данных и правил. Данные определяют объекты, их характеристики и значения, существующие в
области экспертизы. Правила определяют способы манипулирования с данными, характерные для рассматриваемой области.
Отметим, что режиму приобретения знаний в традиционном подходе к разработке программ соответствуют этапы
алгоритмизации, программирования и отладки, выполняемые программистом. Таким образом, в отличие от традиционного
подхода в случае ЭС разработку программ осуществляет не программист, а эксперт (с помощью ЭС), не владеющий программированием.
В режиме консультации общение с ЭС осуществляет конечный пользователь, которого интересует результат и (или)
способ его получения. Необходимо отметить, что в зависимости от назначения ЭС пользователь может не быть специалистом в данной проблемной области (в этом случае он обращается к ЭС за результатом, не умея получить его сам), или быть
специалистом (в этом случае пользователь может сам получить результат, но он обращается к ЭС с целью либо ускорить
процесс получения результата, либо возложить на ЭС рутинную работу). В режиме консультации данные о задаче пользователя после обработки их диалоговым компонентом поступают в рабочую память. Решатель на основе входных данных из
рабочей памяти, общих данных о проблемной области и правил из БЗ формирует решение задачи. ЭС при решении задачи не
только исполняет предписанную последовательность операции, но и предварительно формирует ее. Если реакция системы
не понятна пользователю, то он может потребовать объяснения:
"Почему система задает тот или иной вопрос?", "как ответ, собираемый системой, получен?".
Структуру, приведенную на рис. 4.2, называют структурой статической ЭС. ЭС данного типа используются в тех
приложениях, где можно не учитывать изменения окружающего мира, происходящие за время решения задачи. Первые ЭС,
получившие практическое использование, были статическими.
Рис. 4.3. Структура динамической ЭС
На рис. 4.3 показано, что в архитектуру динамической ЭС по сравнению со статической ЭС вводятся два компонента: подсистема моделирования внешнего мира и подсистема связи с внешним окружением. Последняя осуществляет связи с
60
внешним миром через систему датчиков и контроллеров. Кроме того, традиционные компоненты статической ЭС (база знаний и машина вывода) претерпевают существенные изменения, чтобы отразить временную логику происходящих в реальном
мире событий.
61
Лекция 17-18. Экономические аспекты применения ИТ, экономическая эффективность информационных систем
1. Экономические аспекты воздействия информационных технологий на сферы обмена и потребления весьма неоднозначны.
Появление новых информационных технологий – переворот, который потрясает сами основы традиционной экономики. Переход к Интернет – это новые возможности добиться прибыли путем повышения уже имеющейся товарности. Интернет – главное информационное средство производителей и потребителей.
► Информационные технологии в общем виде можно охарактеризовать как процесс, состоящий из четко регламентированных правил выполнения операций, действий этапов различной степени сложности над данными, хранящимися в
компьютерах. Главная цель информационных технологий – в результате целенаправленных действий по переработке первичных данных получить необходимую для пользователя информацию. Основной средой для информационных технологий
являются информационные системы.
В соответствии с определением, принятым ЮНЕСКО, информационной технологией называется совокупность
взаимосвязанных, научных, технологических и инженерных дисциплин, которые изучают методы эффективной организации
труда людей, занятых обработкой и хранением информации, а также вычислительную технику и методы организации и
взаимодействия с людьми и производственным оборудованием.
В зависимости от конкретных прикладных задач, которые требуется решить, можно применять различные методы
обработки данных и различные технические средства.
Информационные технологии в экономике – это средство виртуальной экономики.
Виртуальная экономика – это среда, особое экономическое пространство, в котором осуществляется электронный
бизнес, то есть это экономика, основанная на использовании интерактивных возможностей. Рассматриваемому пространству
присущи специфические черты, отличающие виртуальную экономику от обычной, невиртуальной, оффлайновой экономики.
Виртуальную экономику часто называют новой экономикой, чтобы подчеркнуть ее отличие от старой, традиционной
экономики.
Рассмотрим более подробно характеристики новой экономики.
Основой экономической деятельности является бизнес. В виртуальной экономике существует понятие электронного
бизнеса.
Электронный бизнес - это деятельность компании, направленная на получение прибыли, которая основывается
на цифровых технологиях и тех преимуществах, которые они предоставляют.
Сферы применения электронного бизнеса
Электронная торговля
Мобильная торговля
Финансовые операции
Купля-продажа информационного продукта
Купля-продажа через торговые автоматы
Банковские операции
Купля-продажа через виртуальный магазин
Рынок бытовых услуг
Страховые операции
Операции на фондовой бирже
Операции с иностранной валютой
Рис.1. Сферы применения электронного бизнеса.
Понятие ″электронный бизнес″ включает в себя множество различных информационных технологических понятий:
▪ технологии электронной коммерции;
▪ технологии электронных аукционов;
▪ электронные банки;
▪ IP-телефония;
▪ Интернет-телефония;
▪ технологии электронных указателей;
▪ электронные НИР и ОКР;
▪ электронный франчайзинг;
▪ электронная почта;
▪ электронный маркетинг;
▪ электронный менеджмент оперативных ресурсов (ORM);
▪ электронный менеджмент поставок;
▪ электронные брокерские услуги;
▪ информационные технологии знакомств.
Рассмотрим более подробно эти понятия.
► Технологии электронной коммерции.
Электронная коммерция (e-commerce) – это один из способов осуществления электронного бизнеса. Рассматривая
проблемы электронной коммерции, следует обратить внимание на двоякое толкование самого термина. Иногда, говоря об
электронной коммерции, имеют в виду исключительно коммерческую деятельность провайдеров Интернет-услуг (IPS –
Internet Service Providers), но гораздо чаще электронной коммерции дают более широкое толкование как совокупности всех
возможных способов использования Сети в коммерческих целях. Провайдер Интернет-услуг – это коммерческая фирма,
62
которая обеспечивает доступ в Интернет, поддерживая его за определенное вознаграждение, и оказывает некоторые сопутствующие услуги по требованию клиентов.
Термин ″электронная коммерция″ объединяет в себе множество различных технологий:
▫ EDI (протокол электронного обмена данными);
▫ электронная почта;
▫ Интернет;
▫ Интранет (обмен информацией внутри компании);
▫ Экстранет (обмен информацией с внешним миром).
Наиболее развитой информационной технологией, на которой может базироваться электронная коммерция, считается протокол электронного обмена данными – EDI (Electronic Data Interchange) – это метод кодировки последовательных
транзакций и их обработки в on-line режиме.
Любая коммерция, в том числе и электронная коммерция в Интернете, подразделяется на две большие категории:
1.
business-to-consumer – B2C – ″компания-потребитель″;
2.
business-to-business – B2B – ″компания-компания″.
Основная модель B2C-торговли – это розничные Интернет-магазины. Во всем мире система B2C является развитой
структурой удовлетворение потребительского спроса. В последние несколько лет электронная коммерция типа B2C вошла
в новый этап своего развития. Происходит слияние мелких компаний, дублирующих друг друга по ассортименту предлагаемых товаров, или их поглощение крупными конкурентами.
Рынок B2B был создан специально для организаций с целью поддержки взаимодействия между компаниями и их поставщиками, производителями и дистрибьюторами. Этот рынок открывает намного более широкие возможности, чем сектор
B2C-торговли.
Когда речь идет о коммерческом использовании возможностей Интернет-сети различными экономическими субъектами, в структуре электронной коммерции, как правило, выделяют несколько звеньев:
▫ реклама и представление товара;
▫ осуществление операций купли-продажи через каналы Сети;
▫ послепродажные услуги клиентам;
▫ построение отношений с клиентами.
Операции купли-продажи посредством Сети являются сутью электронной торговли.
Реклама в Интернете имеет огромное значение, причем сетевая реклама отличается от ее традиционных видов. Это,
прежде всего, баннерная реклама и размещение рекламной информации на наиболее часто посещаемых серверах. Для измерения эффективности рекламы в Сети можно использовать метод подсчета количества посещений и последовавших затем
заказов продукции.
Процессы послепродажных услуг клиентам и построения отношений с клиентами предполагают возможность получения клиентом необходимой информации, которая может ему понадобиться в связи с приобретением товара как в режиме
реального времени, так и по электронной почте.
► Технологии электронных аукционов.
Электронные аукционы являются частью нового типа рынков – электронных торговых площадок (ЭТП), целью которых является сведение покупателей и продавцов.
Основное средство реализации электронных аукционов – Интернет.
На электронных аукционах цена не фиксирована. Источники доходов онлайновых, то есть электронных, аукционов – комиссия за трансакции и реклама. Это достаточно перспективная сфера электронной коммерции. Многие компании используют электронные аукционы в качестве инструмента маркетинговой оценки, позволяющего определить первоначальный спрос и рыночную цену в отношении нового продукта.
На Интернет-аукционы могут быть выставлены любые товары, в наибольшей степени подходящие для аукционной торговли:
▫ компьютеры и комплектующие, а так же новые для рынка
высокотехнологичные товары;
▫ уцененные товары;
▫ неходовые товары;
▫ недавние лидеры продаж;
▫ коллекционные товары.
Интернет-аукционы классифицируются на основании их разделения по направлению роста или убывания ставок.
Ставки могут увеличиваться от минимальной до максимальной или, наоборот, уменьшаться от первоначально максимальной до определяемой неким способом выигрышной минимальной.
Классификация электронных аукционов.
1.
Обычный (абсолютный) аукцион – не имеет зарезервированной или минимальной цены, товар продается покупателю за максимальную предложенную цену.
2.
Публичный аукцион – для всех участников и посетителей доступны текущая максимальная ставка и история
ставок; никаких ограничений, кроме гарантии платежеспособности, на участников не накладывается.
3.
Приватный (salted-bid) аукцион – ставка принимается в течение строго ограниченного времени, причем участник имеет право только на одну ставку и не может узнать размер и количество ставок других участников; в конце оговоренного периода определяется победитель или победители.
4.
Тихий аукцион – это разновидность приватного аукциона, участник не знает, кто сделал ставку, но может узнать, какова текущая максимальная ставка.
5.
Аукцион с минимальной ценой – продавец выставляет товар и определяет минимальную стартовую продажную цену, покупатели же в процессе торгов знают только размет минимальной цены.
63
6.
Аукцион с зарезервированной ценой – отличается от аукциона с минимальной ценой тем, что участники аукциона знают об установленной минимальной цене, но не знают о ее величине; если в процессе тогов минимальная цена не
достигнута, то товар остается не проданным.
7.
Датский аукцион – начальная цена устанавливается преувеличенно высокой и в процессе торгов автоматически уменьшается, уменьшение цены прекращается после того, как участник-покупатель останавливает аукцион.
Ведущими мировыми электронными аукционами на сегодняшний день являются – Free Markets, Trade Out, Asse
Trade. Но самый большой в мире электронный аукцион – американский онлайновый аукцион eBay, на котором продаются
самые разнообразные товары – от самолетов и подводных лодок до автографов кинозвезд. В настоящее время это один ох
немногих крупных прибыльных порталов, который планирует активно участвовать и на рынках других стран: Германии,
Канады, Японии, Австралии, Великобритании.
Крупнейший онлайновый аукцион в России – Molotok.Ru.
В связи с перспективностью аукционной деятельности в Интернет сейчас особой популярностью пользуются различные теории аукционов, которые становятся одним из наиболее модных разделов экономический науки.
► Электронные банки.
Банковская деятельность в электронном вида осуществляется в двух формах: услуги оказываемые электронными
банками, и услуги, оказываемые традиционными банками, но в онлайновом режиме.
В основе возникновения и развития Интернет-банкинга (Internet-banking) лежат разновидности удаленного банкинга, использовавшиеся на более ранних этапах существования банковского дела:
▫ PC banking – доступ к банковскому счету с помощью персонального компьютера, осуществляемый посредством
прямого модемного соединения с банковской сетью;
▫ telephone banking – обслуживание счетов по телефону;
▫ video banking – система интерактивного общения клиента с персоналом банка.
Интернет-банкинг можно определить как управление банковскими счетами через Интернет.
Онлайновым банкам предсказывают прекрасное будущее. Эти прогнозы основываются на ряде преимуществ, которые дают своим клиентам электронные банки. Смарт-карты создают такие удобства для клиентов, которые ранее представлялись недостижимыми: круглосуточный режим работы, беспрерывную доступность услуг. Интернет-банкинг включает
обслуживание клиентов через Интернет путем предоставления им широкого спектра услуг: открытие депозитов, покупка и
продажа валюты и ценных бумаг, осуществление переводов, получение выписки по своим счетам и многое другое. Клиенты
могут проверять состояние своих счетов, не покидая офис или дом, из любой географической точки мира и в любое время
суток. Таким образом, возникает существенная экономия на обслуживании частных клиентов в результате автоматизации
данного процесса, особенно в случае комплексного подхода к использованию электронных возможностей: формирование
домашнего банка, создание ЭТП, продвижение платежных схем для электронной торговли и т.п.
Очевидно, что пока в отношении банковского сектора можно говорить не о переходе на онлайновый режим, а, скорее, о параллельном использовании использовании традиционных методов ведения бизнеса и тех возможностей, которые
дают новые информационные технологии.
Однако, необходимо учитывать, что помимо чисто коммерческого эффекта электронные услуги в банковском секторе влияют на имидж банка.
Интернет-банкинг предоставляет клиентам возможность получить полный комплекс услуг в одной системе: чисто
банковские услуги (доступ к счетам, финансовые операции и т.д.), страховые услуги, услуги по управлению корпоративными финансами и т.д.
► IP-телефония.
IP-телефония является мощнейшей коммуникативной информационной технологией.
В последние годы бурный рост числа систем передачи данных привел к тому, что многие привычные потребительские услуги предоставляются теперь по-новому: электронная почта заменила традиционную, электронная коммерция позволяет заказывать и оплачивать товары не выходя из дома и много другое.
Одно из компьютерных приложений — IP-телефония — уже начинает составлять конкуренцию традиционным
операторам телефонной связи.
IP-телефония (Internet-Phone телефония) – технология, которая используется в Интернете для передачи речевых
сигналов. При разговоре голосовые сигналы (произносимые слова) преобразуются в сжатые пакеты данных. Затем эти пакеты данных посылаются через Интернет другой стороне. Когда пакеты данных достигают адресата, они декодируются в голосовые сигналы оригинала.
IP-телефония – это способ организовать корпоративную телефонную сеть, не вкладывая значительных средств в
создание линий связи и сокращая расходы на оплату телефонных услуг.
Существуют два базовых типа телефонных запросов IP-телефонии:
1.
с компьютера на компьютер;
2.
с компьютера на телефон.
IP-телефония в качестве линий передачи телефонного трафика использует выделенные цифровые каналы.
Интернет фундаментально изменяет наши представления и о телефонии, и о способах коммуникации. Хотя телефонные сети и сети передачи даных сосуществовали в течение десятилетий, они развивались независимо друг от друга. IPтелефония объединяет их в единую коммуникационную сеть, которая предлагает мощное и экономичное средство связи.
Десятки компаний по всему миру предлагают коммерческие решения для IP-телефонии. Все крупные телекоммуникационные компании начали исследования с целью лучше понять открывающиеся перспективы. Решения IP-телефонии комбинируют голос и данные в одной сети и предлагают дешевые междугородные и международные звонки и целый набор коммуникационных услуг любому пользователю.
Общий принцип действия телефонных серверов IP-телефонии таков: с одной стороны, сервер связан с телефонными линиями и может соединиться с любым телефоном мира. С другой – сервер связан с Интернетом и может связаться с
любым компьютером в мире. Сервер принимает стандартный телефонный сигнал, оцифровывает его (если он исходно не
64
цифровой), значительно сжимает, разбивает на пакеты и отправляет через Интернет по назначению с использованием протокола Интернет (TCP/IP). Для пакетов, приходящих из Сети на телефонный сервер и уходящих в телефонную линию, операция происходит в обратном порядке. Обе составляющие операции (вход сигнала в телефонную сеть и его выход из телефонной сети) происходят практически одновременно. На основе этих базовых операций можно построить много различных
конфигураций. Поэтому на рынке телефонных услуг появилась новая категория операторов-провайдеров – ITSP (Internet
Telephone Service Provider), – предлагающих услуги по взаимодействию пользователей сети Интернет с абонентами телефонных сетей.
► Интернет-телефония.
Интернет-телефония – это частный случай IP-телефонии. В этой системе в качестве линий передачи используются обычные каналы Интернета. Интернет-телефония частично основывается на существующей сети закрепленных телефонных линий.
Концепция передачи голоса по сети с помощью персонального компьютера зародилась в Университете штата Иллинойс (США) в 1993г. Уже через год стали вполне обычными соединения через Интернет двух обычных телефонных абонентов, находящихся в совершенно разных местах планеты. И в течении всего каких-то двух лет, к 1995 году, стал на ноги
альтернативных способ телефонной связи.
► Технологии электронных указателей.
При помощи электронных указателей Интернет-клиенты получают возможность поиска товаров и услуг в Сети.
► Электронные НИР и ОКР.
НИР – научно-исследовательские работы.
ОКР – опытно-конструкторские работы.
► Электронный франчайзинг.
Электронный франчайзинг – это соглашение об условиях совместной деятельности между компанией и дилером,
согласно которому дилер получает право деятельности с использованием товарного знака компании, ее ноу-хау, маркетинговых приемов, технологий, рекламных возможностей, полуфабрикатов и т.д., расплачиваясь за это отчислением определенного процента с оборота или от прибыли.
Согласно Новому Экономическому Словарю – термин ″франчайзинг″ произошел от английского franchise – льгота,
привилегия. Франчайзинг – это форма хозяйственной интеграции крупного и малого бизнеса, которая заключается в предоставлении крупной компанией (франчайзером) права выступать под своей торговой маркой малой компании, являющейся
самостоятельным юридическим лицом. При этом франчайзер может выдать ему кредит, быть поручителем при получении
займа. Франчайзинг широко применяется в торговле, гостиничном бизнесе и сфере бытовых услуг.
Франчайзинг можно разделить на три составные части:
1.
Франчайзинг, как форма
тиражирования технологии бизнеса
(яркий пример – сеть закусочных
″Макдональдс″);
2.
электронные магазины (Porta-магазин, реализующий изделия микроэлектроники и многое другое, Ozon), использующие Интернет как средство электронных коммуникаций, в честности для передачи и оформления заказов и электронных платежей;
3.
сетевые формы товаропродвижения – сети магазинов, сети промоутеров (многоуровневые организации,
строящиеся, чтобы продвигать товары и услуги от производителя к потребителю, используя прямой контакт человека с человеком, то есть многоуровневый сетевой маркетинг).
Активным звеном электронного франчайзинга остается человек, специально обученный, владеющий компьютером,
в частности Интернет. Этот специалист становится директором виртуального электронного магазина и осуществляет функции менеджера при организации информационных потоков.
► Электронная почта.
Интернет открыл принципиально новые возможности для бизнеса. Компьютерные системы начали использоваться
как среда для связи между людьми начиная с середины 1970-х годов. В это вермя начались эксперименты по исследованию
возможностей компьютерной связи между людьми на базе электронных информационных систем обмена. Систему транспортировки сообщений между людьми с помощью компьютеров назвали системами электронной почты.
Электронная почта – это служба почтовой связи, в которой доставка сообщений осуществляется электронными
методами с помощью компьютеров.
Электронная почта – основа любого бизнеса.
Электронная почта является мощным и удобным средством коммуникации, существенно опережающим традиционную почту по оперативности и факсимильную связь по стоимости передачи информации. Электронная почта облегчает
ведение деловых переговоров.
Существенное отличие электронной почты от обычной заключается в том, что ″местное отделение связи″ здесь
очень небольшое и обслуживает лишь компьютер пользователя, оно (как личный ″почтовый ящик″ для присылаемых писем)
всегда ″под рукой″ – в компьютере.
► Электронный маркетинг.
Основной функцией электронного маркетинга является изучение спроса, вопросов ценообразования, рекламы,
стимулирования сбыта, планирование товарного ассортимента и др. Реклама, товары, стратегия, цена – все это зависит от
потребности клиентов. На данный момент начал развиваться индивидуальный маркетинг в Интернете.
Развитие Интернет-маркетинга связано с теми возможностями, которые Интернет предоставляет различного рода компаниям: проведение рекламных акций фирмы, товаров, услуг, организационных мероприятий, маркетинговых исследований рынка, анализа деятельности конкурентов, спроса на продукцию и эффективности рекламы, установление деловых
отношений с партнерами, поиск новых клиентов и партнеров.
В основе любой маркетинговой компании в Интернете лежит корпоративный Web-сайт компании или предприятия, вокруг которого выстраивается вся система маркетинга. С целью привлечения посетителей на свой Web-сервер ком-
65
пания должна разрекламировать его посредством регистрации в поисковых машинах, Web-каталогах, ссылок на других Webсайтах, баннеров, тематических списков рассылки.
Также эффективность проведения маркетинговых мероприятий в Интернете обеспечивается за счет преимуществ
электронной почты (e-mail-маркетинг):
▫ электронная почта есть практически у всех пользователей Интернета;
▫ возможность персонификации сообщений и воздействия на целевую аудиторию;
▫ современные почтовые клиенты поддерживают html-формат писем, что позволяет размещать в письмах на только
текстовую, но и графическую рекламу.
► Электронный менеджмент оперативных ресурсов (ORM).
ORM осуществляет рекламу, продажу, доставку непроизводственных товаров.
► Электронный менеджмент поставок.
Электронный менеджмент поставок – осуществляет размещение предложений, товаров, услуг, информации в
Сети.
► Электронные брокерские услуги.
Электронные брокерские услуги – услуги на рынке ценных бумаг, обеспечивающие соглашение купли-продажи
между возможными продавцом и покупателем.
Интернет дает новые возможности для осуществления брокерской деятельности. Крупные банки, фондовые дома
и инвестиционные фирмы активно участвуют на рынке онлайновых брокерских услуг, причем объемы таких услуг становится масштабнее. Брокеры также конкурируют, предоставляя клиентам банковские счета и услуги на денежном рынке в Сети.
Объем электронных брокерских операций напрямую связан с возможностью доступа в Интернет, который, в свою
очередь, зависит от многих факторов и прежде всего от уровня дохода на душу населения.
2. ЭКОНОМИЧЕСКАЯ ЭФФЕКТИВНОСТЬ ИНФОРМАЦИОННЫХ СИСТЕМ
К настоящему моменту обработка экономической информации выделилась в отдельное самостоятельное научнотехническое направление, характеризующееся огромным разнообразием идей и методов. При этом отдельные элементы
процесса обработки информации достигли высокой степени организации и взаимосвязи, что позволяет объединить все
средства обработки информации на конкретном экономическом объекте понятием ″экономическая информационная система″.
Экономическая информационная система представляет собой систему, функционирование которой во времени
заключается в сборе, хранении, обработке и распространении информации о деятельности какого-либо реального экономического объекта.
Основная роль экономической информационной системы заключается в организации хранения и передачи информации. Следовательно, реализация функций информационной системы невозможна без ориентированной на нее информационной технологии.
Экономическая информационная система имеет в своей основе два компонента: систему и информацию.
Система может быть определена как комплекс взаимосвязанных элементов, действующих как единое целое.
Информация может быть определена как различного рода новые сведения, позволяющие улучшить процессы, связанные с преобразованием вещества, энергии и самой информации.
С целью характеристики понятия ″экономическая информация″ необходимо дать определение экономических
процессов.
В наиболее общей форме экономическими процессами можно назвать процессы производства, распределения, обмена и потребления материальных благ и ресурсов. Любая информация об указанных экономических процессах называется
экономической информацией.
Информационные системы в зависимости от степени автоматизации информационных процессов в системе
управления предприятием подразделяются на следующие разновидности:
▪ ручные информационные системы, характеризующиеся полным отсутствием современных технических средств
обработки информации и выполнением всех операций исключительно только человеком;
▪ автоматические информационные системы, характеризующиеся выполнением всех операций по переработке
информации без участия человека;
▪ автоматизированные информационные системы, характеризующиеся необходимостью участия в процессе обработки информации и человека, и технических средств.
Остановимся подробнее на последнем пункте.
I. Автоматизированные информационные системы .
Главная роль в сборе, хранении, обработке и распространении информации в случае автоматизации отводится
компьютеру, так как человек осуществляет лишь управление техническим средством системы, то есть компьютером.
Автоматизированные информационные системы имеют различные модификации и могут быть классифицированы:
▫ по характеру использования информации;
▫ по сфере применения.
► По характеру использования автоматизированные информационные системы классифицируются следующим образом:
66
• информационно-поисковые системы (ИПС) , которые производят ввод, систематизацию, хранение, выдачу информации по запросу пользователя без сложных преобразований данных, например ИПС в железнодорожных кассах и
авиакассах продажи билетов;
• информационно-решающие системы (ИРС), которые осуществляют все операции переработки информации по
определенному алгоритму; они в свою очередь по степени воздействия выработанной информации на процесс принятия
решений могут быть разделены на два класса:
◦ управляющие информационные системы , которые предназначены для вырабатывания информации, на основании
которой человек принимает решения – эти системы обрабатывают большие объемы данных и решают задачи расчетного
характера;
◦ советующие информационные системы, предназначены для вырабатывания информации, которая принимается
человеком к сведению и не обязательно превращается в конкретные действия – эти системы обладают более высокой степенью интеллекта, потому что для них характерна обработка знаний, а не данных.
► По сфере применения автоматизированных информационных систем также существует весьма важная классификация:
• информационные системы организационного управления – используются для автоматизации функции управленческого персонала;
• информационные системы управления технологическими процессами – используются для автоматизации функции производственного персонала;
• информационные системы автоматизированного проектирования – (САПР) – используются для автоматизации
функций конструкторов, инженеров-проектировщиков, архитекторов, дизайнеров при создании новой техники или технологии;
• интегрированные (корпоративные) информационные системы – используются для автоматизации большинства
функций предприятия и охватывают весь цикл работ, от проектирования до сбыта продукции.
I.I. Автоматизированное проектирование (САПР).
Автоматизированное проектирование характеризуется автоматизацией основных этапов создания экономических информационных технологий, начиная от выбора состава задач и заканчивая автоматическим получением проектной
документации.
Выделяют насколько особенностей САПР:
▫ комплексный охват процесса проектирования средствами, включенными в систему;
▫ обеспечение диалогов взаимодействия в процессе проектирования и на стадии функционирования созданных экономических информационных систем;
▫ большая часть документов проекта получается при помощи ЭВМ;
▫ заметное снижение трудоемкости процесса проектирования экономических информационных систем.
I.2. Автоматизированные информационные системы класса ERP.
Сбалансированность производственных, коммерческих и финансовых целей предприятия можно достигнуть за
счет использования эффективных методик управления на этом предприятии. К таким методикам относятся концепции планирования ресурсов предприятия (ERP), ставшие мировыми стандартами управления. Внедрение методик ERP объективно
влечет за собой внедрение информационных систем класса ERP (или ERP-систем).
Основные методики ERP-стандарта:
▪ MRP(II);
▪ CSRP.
MRP(II).
► Концепция MRP(II) (Manufacturing Resources Planning) была разработана на основе модели планирования потребностей в материалах (MRP – Materials Requirements Planning).В конце 1960-х гг. в связи с бурным развитием вычислительной техники компьютерные системы стали повсеместно входить в деловую жизнь западных компаний. Автоматизация
бизнеса на тот момент преследовала следующие цели:
▫ точный расчет себестоимости продукции и ее анализ;
▫ понижение затрат в процессе производства;
▫ повышение производительности в целом.
Результатом поиска решений в области автоматизации производственных систем стала концепция планирования
потребностей в материалах (MRP). MRP-методология представляет собой алгоритм оптимального управления заказами на
готовую продукцию, производством и запасами сырья и материалов, который реализуется с помощью компьютерных технологий, MRP-методология является реализацией двух принципов: JIT (Just In Time – вовремя заказать) и KanBan (вовремя
произвести). Однако идеальная реализация концепции MRP невыполнима в реальной жизни.
В процессе дальнейшего анализа существующей ситуации в мировом бизнесе и ее развития выяснилось, что все
большую составляющую себестоимости продукции представляют собой затраты, которые напрямую не связаны с процессом и объемом производства. В ходе решения данной проблемы была создана новая концепция корпоративного планирования – MRP(II).
CSRP.
► Одной из последних тенденций в бизнес-планировании стало обращение усиленного внимания на качество обслуживания конечных потребителей продукции. Благодаря этой тенденции возникла концепция CSRP (Customer
Synchronized Resource Planning). Благодаря использованию принципа CSRP деятельность предприятия синхронизируется с
потребностями покупателей.
По своей значимости, автоматизированные информационные системы в наше время занимают одно из ведущих
мест в современной экономике. Невозможно представить ни одного современного предприятия или фирмы, которые бы не
использовали бы компьютерные технологии. В состав технических средств, обеспечивающих реализацию бесперебойной,
67
слаженной, экономически грамотной работы предприятия на равных основаниях включается организационная, коммуникационная и вычислительная техника, используемая в офисной деятельности. Человек является частью автоматизированной информационной системы, где вкупе с вычислительной техникой, то есть компьютером, реализует потребности в
информации для достижения поставленной цели.
3. ИНФОРМАЦИОННАЯ МОДЕЛЬ ПРЕДПРИЯТИЯ
Укрупнено информационная модель экономической системы, то есть предприятия, может быть представлена двухконтурной структурной схемой.
Из схемы видно, что все компоненты экономической системы взаимосвязаны между собой и с внешней средой.
Объект управления – это подсистема материальных элементов экономической деятельности предприятия, то есть
это сырье, материалы, оборудование, готовая продукция, работники и др.
Субъект управления – это совокупность взаимодействия структурных подразделений, то есть директор, финансовый
отдел, отдел планирования.
Внешняя
среда
Экономическая система
►
Объект управления
i-2
i-3
Субъект управления ◄
▲
i-1 ▼ i-4
Рис.3. Информационная модель экономической системы (предприятия).
Формируемые информационные потоки вливаются из внешней среды в экономическую систему , проходят процесс
обработки в различных подразделениях (субъект управления) предприятия (i-1), затем попадают в подсистему материальных
элементов экономической деятельности (объект управления) предприятия (i-2), и в конце процесса также через субъект
управления (i-3) вливаются обратно во внешнюю среду (i-4).
Деятельность любого предприятия связана с непрерывным движением потоков материальных и финансовых средств
между отдельными подразделениями внутри и вне предприятия. Движение потоков ставит своей задачей обеспечить наличие требуемых по объему и структуре ресурсов на всех участках деятельности предприятия в любой момент времени. Эффективность деятельности в первую очередь определяется грамотным управлением движением информационных потоков.
Планирование отвечает за постановку стратегических и оперативных задач предприятия. Оперативное управление,
то есть субъект управления, формирует непрерывное воздействие на объект управления с целью достижения запланированных показателей.
Состояние объекта управления зависит как от скрытого, так и от управляющего воздействия, поэтому состояние, в
которое переходит объект управления, не всегда соответствует плановым показателям. Достижение запланированных показателей возможно лишь при наличии обратной связи, которая обеспечивает оперативную коррекцию управляющего воздействия.
Сбор информации, то есть мониторинг, является совокупностью учетной деятельности предприятия и занимает
одно из важнейших мест в системе управления предприятием. Роль обратной связи в системе управления предприятием выполняет подсистема мониторинга, которая представляет собой комплекс работ, включающий наблюдение, измерение и регистрацию фактов хозяйственной деятельности предприятия в целях контроля и управления ими.
Отдельные функции мониторинга: учет, контроль и анализ – имеют общий этап – получение и накопление информации о финансово-хозяйственной деятельности предприятия и отличаются глубиной обработки и способом представления
накопленной информации. Ведение учета в интересах внешних пользователей (финансовый учет – бухгалтерская и налоговая отчетность, отчеты инвесторам, акционерам и т.д.) регламентируется, как правило, внешними организациями или законодательными актами. Требования к внутреннему мониторингу (управленческий учет) – его оперативность и достоверность
накопления информации. Это условие можно удовлетворить только введением электронного документооборота.
Отчетность
▼
► Документирование ► Учет
Регистрация факта
финансово-хозяйственной ▼
деятельности Агрегирование
► Контроль
▼
Анализ
Рис.4. Принципиальная схема мониторинга.
Организация эффективного мониторинга на предприятии должна основываться на единой централизованной информационной системе с применение стандартизованных электронных средств передачи и хранения информации. Центральной частью системы должна стать база данных (БД) электронных документов, отражающих все факты хозяйственной
деятельности.
Высокая плотность потока хозяйственных операций приводит к быстрому росту размеров базы данных. Решением
проблемы становится расслоение данных по хронологическому признаку на данные текущего периода и данные прошлых
периодов
При создании информационной системы на предприятиях необходимо учитывать, что некоторые подразделения
в силу своей удаленности не могут находиться в постоянной связи в реальном времени с центральной базой данных (ЦБД),
размещенной, как правило на удаленном сервере, поэтому необходимо предусматривать возможность автономного ведения
68
мониторинга подразделением средствами локальной информационной системы и периодический обмен информацией с центральной информационной системой.
Основа технической реализации информационной системы мониторинга на предприятиях – система управления
базами данных (СУБД).
Соединение удаленных подразделений с центральной информационной системой может осуществляться по выделенной линии через Интернет или с использованием модемов по телефонной линии, а также радио и спутниковой связи.
69
1/--страниц
Пожаловаться на содержимое документа