Лекция 8. Потоки информации, их составные части, расчет количества информации

В основе процесса управления материальными потоками лежит обработка информации. В связи с этим понятие информационного потока является одним из ключевых понятий.

Информационный поток — это совокупность сообщений, не обходимых для управления и контроля транспортных операций. Информационный поток соответствует материальному и может существовать в виде бумажных и электронных документов.

Выделяют следующие виды информационных потоков:

— в зависимости от вида связываемых потоком систем: горизонтальный и вертикальный;

— в зависимости от места прохождения: внешний и внутренний;

— в зависимости от направления по отношению к транспортной системе: входной и выходной.

Информационный поток может опережать материальный, следовать одновременно с ним или после него. При этом ин формационный поток может быть направлен как в одну сторону с материальным, так и в противоположную. Опережающий ин формационный поток во встречном направлении содержит, как правило, сведения о заказе. Опережающий информационный по ток в прямом направлении — это предварительные сообщения о предстоящем прибытии груза.

Одновременно с материальным потоком идет информация в прямом направлении о количественных и качественных параметрах материального потока. Вслед за материальным потоком во встречном направлении может проходить информация о результатах приемки груза по количеству или по качеству, разнообразные претензии, подтверждения.

Путь, по которому движется информационный поток, в общем случае, может не совпадать с маршрутом движения материального потока.

Информационный поток характеризуется следующими показателями: источник возникновения; направление движения потока; скорость передачи и приема; интенсивность потока и др.

Формирование информационных систем, невозможно без исследования потоков в разрезе определенных показателей. На пример, решить задачу оснащения определенного рабочего места вычислительной техникой невозможно без знания объемов информации, проходящей через это рабочее место, а так же без определения необходимой скорости ее обработки.

Управлять информационным потоком можно следующим образом:

— изменяя направление потока;

— ограничивая скорость передачи до соответствующей скорости приема;

- ограничивая объем потока до величины пропускной способности отдельного узла или участка пути.

Измеряется информационный поток количеством обрабатываемой или передаваемой информации за единицу времени.

Следует иметь в виду, что помимо транспортных операций в экономических системах осуществляются и иные операции, также сопровождающиеся возникновением и передачей потоков информации. Однако транспортные информационные потоки составляют наиболее значимую часть совокупного потока информации.

Поток событий — это последовательность однородных событий, появляющихся один за другим в фиксированные или случайные моменты времени. В последнем случае поток называется случайным.

Информационный поток — это последовательность однородных сообщений, документов, запросов. Потоковые характеристики:

- интенсивностью потока — средним числом сообщений, посту­пающих в единицу времени, например, в течение одного часа. Если интенсивность потока не изменяется во времени, то поток является ста­ционарным;

- средним объемом информации (числом символов), поступающих в единицу времени, например, в течение одного часа;

- показателем неравномерности в течение заданного периода — коэф­фициентом концентрации потока — отношением среднего числа со­общений (или объема информации), поступающих в определенный пе­риод (например, в течение часа) наибольшей нагрузки к среднему числу сообщений в течение заданного периода (например, суток).

Перечисленные характеристики потока могут быть определены на ос­нове данных наблюдений (экспериментальных данных).

При аналитических расчетах характеристик информационных систем, проводимых на этапе проектирования, необходимо использовать ту или иную модель потока сообщений. Модель потока определяется следующей совокупностью свойств:

- ординарностью — события появляются поодиночке, вероятность того, что на интервале длиною ∆t появится два и более события, стремится к нулю при уменьшении ∆t;

- отсутствием последействия — поток событий называется потоком без последействия, если для любых непересекающихся интервалов времени числа событий, попадающих на эти интервалы, являются независимыми случайными величинами. Известно, что для потока без последействия, при условии, что он является ординарным и имеет на интервале ∆t интенсивность λ, число событий, попадающих на интервал ∆t имеет распределение Пуассона с параметром а = λ·∆t

(1)

- стационарностью — вероятностные характеристики не меняются во времени. Если поток ординарный и без последействия и, следовательно, числа событий на непересекающихся интервалах одной и той же длины являются независимыми случайными величинами, то в случае стацио­нарного потока все эти величины будут иметь один и тот же пуассоновский закон распределения, т.е. интенсивность потока будет по­стоянной.

Стационарный ординарный поток без последействия называется ста­ционарным пуассоновским или простейшим потоком события.

Графическая модель потока должна содержать информацию о том, куда и для каких целей направляется сообщение. Такая информация со­держится в модели типа ОСИВС, однако эта модель содержит много иных сведений (в частности, вид носителя, способ подготовки до­кумента). Поэто­му используют более простые схемы графового типа. Пример гра­фической модели, описывающей потоки сообщений, направленных к динамической модели перевозочного процесса на уровне сортировоч­ной станции, с целью корректировки этой модели или ее использова­ния при решении прикладных задач показан на рис. 1.

Рис. 1. Схема информационных потоков динамической модели перевозного процесса

Вершины графа соответствуют операциям с данными, дуги определяют направления пото­ков сообщений. Штриховые дуги указывают на длительное хранение дан­ных. Модель описывает следующую ситуацию: имеется две группы источ­ников сообщений, поступающих к динамической модели перевозочного процесса (источники сообщений, предназначенных для корректировки мо­дели, и источники запросов на данные, необходимые для решения приклад­ных задач). Сообщения после первичной обработки поступают в очередь к диспетчеру динамической модели, где хранятся в течении некоторо­го времени. Диспетчер проводит анализ сообщений, по результатам кото­рого направляет их к одной из пяти баз данных динамической модели. В базах данных информация хранится длительное время (штриховые ли­нии). При поступлении сообщения в базу данных производится коррекция базы либо поиск информации, необходимой для решения прикладной задачи. Эта информация передается для использования в прикладных задачах.

Способы измерения количества информации, содержащейся в каком-либо сообщении, изучаются в разделе кибернетики, который называется теорией информации. Согласно этой теории, за единицу количества информации принята так называемая двоичная единица — бит.

Бит (bit) - двоичное число, имеющее значение 0 или 1. Название образовано из начала и окончания английских слов binary digit (unit).

Бит также широко употребляется как синоним элемента данных, который может принимать только два взаимоисключающих состояния или одну величину из двух возможных (да -нет, включен - выключен, ноль - единица и т.п.)- Употребляемый в этом значении бит является мерой информации.

Байт (byte) - группа последовательных битов. Название образовано от английского слова bite путем замены "i" на "у". В телеграфии информационный байт включает только пять битов. Однако в подавляющем большинстве информационных и вычислительных устройств байт является группой из восьми битов. Различные восьмибитовые комбинации используют для представления символов (буквы, цифры, специальные знаки). Поэтому, например, при описании многих операций обмена данными байт и символ взаимозаменяемы.

Бит/сек (bps) - основная единица измерения скорости передачи данных, численно равная числу передаваемых бит за одну секунду. При больших скоростях передачи данных используют составные единицы, образуемые по приведенной выше схеме.

В практике хозяйственной деятельности информация может измеряться также количеством обрабатываемых или передаваемых документов, строк или символов в документах.

На железнодорожном транспорте потоки сообщений часто можно рас­сматривать как периодически нестационарные. Это означает, что количе­ственные характеристики потока (интенсивность) меняются в течение пе­риода заданной длины (например, в течение суток), а затем эта закономер­ность периодически повторяется. Суточную периодичность имеют потоки сообщений о прибытии поездов, потоки запросов в информационно-справочные системы вокзалов, потоки заявок на приобретение или резер­вирование билетов и т.д. При этом в течение суток часто можно выделить интервал времени, где поток имеет наибольшую и неизменную интенсив­ность.

Периодическое (суточное) повторение закономерностей изменения ха­рактеристик потока позволяет рассматривать реализацию, полученную в течение n суток, как n реализаций суточного процесса.

Пусть в течение n суток осуществлялось наблюдение за числом посту­пающих сообщений, причем фиксировалось число сообщений в течение каждого часа. Это означает, что всего имеется 24n наблюдений случайной величины X (число сообщений, поступающих в течение 1 часа). Полагая, что процесс обладает периодической нестационарностью, введем совокуп­ность случайных величин X₁,...X_n, где X_i — число сообщений в течение i-го часа суток. Пусть X_i^(j) — есть j-я реализация случайной величины X_i, j - 1, ..., n.

Тогда, располагая значениями X_i^(j) (j=1,...,n; i=1,...,24) для оценки коли­чественных характеристик потока, можно рассчитать:

- оценку интенсивности потока в i-й час суток, i=1,...,24

- оценку среднего объема данных (в символах), поступающих за i-и час суток (v -средний объем сообщений)

(2)

- оценку коэффициента концентрации сообщения