лекция 2-3
.pdfЛЕКЦИЯ 2 ОСНОВНЫЕ ИНФОРМАЦИОННЫЕ ПРОЦЕССЫ. ХРАНЕНИЕ,
ПЕРЕДАЧА И ОБРАБОТКА ИНФОРМАЦИИ Любая деятельность человека представляет собой процесс сбора и
переработки информации, принятия решений на ее основе и их выполнения. Информация содержится в человеческой речи, текстах книг, журналов, газет, сообщениях радио и телевидения, показаниях приборов и т.д. Человек воспринимает информацию с помощью органов чувств, хранит и перерабатывает ее с помощью мозга и центральной нервной системы. Процесс решения в уме математической задачи, процесс перевода текста с одного языка на другой - все это обработка информации. Процессы обработки информации составляют суть умственной деятельности человека. Человек думает, вычисляет, говорит, слушает, читает, пишет. При этом он всегда имеет дело с информацией. Все перечисленные в примерах действия и процессы можно объединить под общим названием - информационные процессы.
Информационный процесс - это совокупность последовательных действий, производимых над информацией с целью получения результата. Среди всех информационных процессов можно выделить наиболее общие.
1. Поиск.
Поиск информации — это извлечение хранимой информации. Методы поиска информации: непосредственное наблюдение; общение со специалистами по интересующему вас вопросу; чтение соответствующей литературы; просмотр видео, телепрограмм; прослушивание радиопередач, аудиокассет; работа в библиотеках и архивах; запрос к информационным системам, базам и банкам компьютерных данных; другие методы. Понять, что искать, столкнувшись с той или иной жизненной ситуацией, осуществить процесс поиска — вот умения, которые становятся решающими на пороге третьего тысячелетия.
2. Сбор и хранение.
Сбор информации не является самоцелью. Чтобы полученная информация могла использоваться, причем многократно, необходимо ее хранить. В процессе сбора информация может поступать в информационные системы в следующих видах:
-аналоговом, т.е. в виде некоторой непрерывной функции времени, отображающей изменение информации;
-дискретной, в виде «Да», «Нет», 1, 0, и т.п., т.е. изменение состояния скачком;
-кодовой или цифровой, когда информация представляется в форме сочетаний «0» и «1», соответствующих определенным символам.
Хранение информации — это способ распространения информации в пространстве и времени. Способ хранения информации зависит от ее носителя
(книгабиблиотека, картинамузей, фотографияальбом). Носитель информации – это физическая среда, непосредственно хранящая информацию. ЭВМ предназначена для компактного хранения информации с возможностью быстрого доступа к ней.
При хранении информации различают два основных метода:
1.долговременное хранение;
2.кратковременное хранение.
Различают память: внутреннюю и внешнюю. Память человека можно назвать оперативной памятью. Заученные знания воспроизводятся человеком мгновенно. Собственную память мы еще можем назвать внутренней памятью, поскольку ее носитель – мозг – находится внутри нас. Все прочие виды носителей информации можно назвать внешними (по отношению к человеку) : дерево, папирус, бумага и т. д.
В обществе хранение носителей с информацией организуется в специальных хранилищах. Хранилище информации - это определенным образом организованная информация на внешних носителях, предназначенная для длительного хранения и постоянного использования (например, архивы документов, библиотеки, картотеки). Основной информационной единицей хранилища является определенный физический документ: анкета, книга и др. Под организацией хранилища понимается наличие определенной структуры, т. е. упорядоченность, классификация хранимых документов для удобства работы с ними. Основные свойства хранилища информации: объем хранимой информации, надежность хранения, время доступа (т. е. время поиска нужных сведений), наличие защиты информации. Вычислительная техника дает огромные возможности для организованного хранения информации в компактной форм: электронные, магнитные, оптические носители. Информацию, хранимую на устройствах компьютерной памяти, принято называть данными. Организованные хранилища данных на устройствах внешней памяти компьютера принято называть базами и банками данных.
3. Передача.
Информация представляется и передается в форме последовательности сигналов, символов. В процессе передачи информации обязательно участвуют источник и приемник информации: первый передает информацию, второй ее получает. От источника к приёмнику сообщение передается через некоторую материальную среду. Если в процессе передачи используются технические средства связи, то их называют каналами связи (информационными каналами).
Канал связи — совокупность технических устройств, обеспечивающих передачу сигнала от источника к получателю. К ним относятся телефон, радио, ТВ. Органы чувств человека исполняют роль биологических информационных каналов.
Информация передается в виде последовательности сигналов, составляющих информационное сообщение. Физический смысл сигнала, с помощью которого передается информация, может не совпадать со смыслом передаваемой информации. Восприятие информации немыслимо без определенных предварительных соглашений и знаний, без которых сигнал будет восприниматься лишь как сообщение о некотором факте, который непонятно как интерпретировать. В одном случае воздетые вверх руки выражают эмоциональный всплеск по поводу одержанной победы, а в другом - обозначают капитуляцию противника. Для достижения взаимопонимания необходима предварительная договоренность о значениях сигналов. Поэтому и существуют алфавиты различных языков, правила движения, азбука Морзе, шрифт Брайля и т.д.
Кодирующее устройство — устройство, предназначенное для преобразования исходного сообщения источника к виду, удобному для передачи.
Декодирующее устройство — устройство для преобразования кодированного сообщения в исходное.
Каналы передачи сообщений характеризуются пропускной способностью и помехозащищенностью. Каналы передачи данных делятся на симплексные (с передачей информации только в одну сторону (телевидение)) и дуплексные (по которым возможно передавать информацию в оба направления (телефон, телеграф)). По каналу могут одновременно передаваться несколько сообщений. Каждое из этих сообщений выделяется (отделяется от других) с помощью специальных фильтров. Например, возможна фильтрация по частоте передаваемых сообщений, как это делается в радиоканалах. Пропускная способность канала определяется максимальным количеством символов, передаваемых ему в отсутствии помех. Эта характеристика зависит от физических свойств канала.
В процессе передачи информация может теряться, искажаться изза помех и вредных воздействий. Причины таких воздействий могут быть как технического характера - перегрузки, вибрации, электрические и магнитные поля, перепады температур, давления, влажности окружающей среды, так и следствием человеческого вмешательства. Для нейтрализации помех применяются устойчивые материалы и средства связи, программируются избыточные коды, позволяющие восстановить исходную информацию. Развитие цифровых каналов связи открывает новые возможности пользователям компьютерных сетей.
Информация распространяется не только в пространстве, но и во времени. Древние рукописи, книги, наскальные рисунки, археологические находки - источники информации из глубины времен. Геологические отложения - свидетели исторических процессов развития земли. Благодаря генетической информации, которая хранится в закодированном виде в молекуле ДНК и передается следующим поколениям, существует непрерываемая смена поколений каждого вида живых существ.
Реализация процедур передачи информации определяется типом носителя информации, структурой и задачами информационной системы, требованиями к надежности (помехозащищенности). Этими требованиями и определяется предельно допустимая пропускная способность информационной системы. Очевидно, что наименьшей скоростью передачи обладает информационные системы с носителями информации на бумаге, а наибольшей
— информационные системы с оптическими линиями связи. Наиболее распространенным типом носителя является электромагнитное колебание (сигнал). Задачи, решаемые информационной системой, и ее структура тесно связаны. Передача внутри ЭВМ, при связи 2-х ЭВМ, сеть ЭВМ. Помехозащищенность реализуется путем избыточного кодирования. Здесь используются коды, указывающие на ошибки, исправляющие ошибки.
4. Обработка.
Обработка информации - процесс получения новой информации на базе уже имеющейся. Преобразование информации может быть связано с изменением ее содержания или формы представления. В последнем случае говорят о кодировании информации. Например, шифрование информации или перевод текстов на другой язык. В процессе обработки информации решается некоторая информационная задача, которая предварительно может быть поставлена в традиционной форме: дан некоторый набор исходных данных, требуется получить некоторые результаты. Сам процесс перехода от исходных данных к результату и есть процесс обработки. Объект или субъект, осуществляющий обработку, называют исполнителем обработки. Для успешного выполнения обработки информации исполнителю (человеку или устройству) должен быть известен алгоритм обработки, т. е. последовательность действий, которую нужно выполнить, чтобы достичь нужного результата. Обработка информации по принципу «черного ящика» — процесс, в котором пользователю важна и необходима лишь входная и выходная информация, но правила, по которым происходит преобразование, его не интересуют и не принимаются во внимание. «Черный ящик» — это система, в которой внешнему наблюдателю доступны лишь информация на входе и на выходе этой системы, а строение и внутренние процессы неизвестны.
Обработка информации в информационный системах распадается на ряд этапов и осуществляется непосредственно после реализации процесса сбора информации.
Первый этап – это преобразование информации (кодирование) в вид, свойственный данной информационной системе. Человек, как информационная система, не способен воспринимать информацию в виде электромагнитных колебаний, и, следовательно, электромагнитные колебания необходимо представить в акустические (звуковые) колебания или оптические образы. Для информационных систем – это представление символов в формате данного типа.
Второй этап (наиболее важный) является идентификация, распознавание информации. Распознавание информации может осуществляться:
-по признакам,
-по идентифицирующим ключам (время, сопроводительные сигналы и
т.п.).
Наиболее распространенный метод распознавания по признакам. В этом случае в системе фиксируется набор признаков (например, набор сочетаний «0» и «1» в коде). Затем полученная информация сравнивается с фиксированными признаками и выносится решение о принадлежности информации к тому или иному типу. Проще всего подобный метод реализуется в виде дешифрации кодов и используется для распознавания символов.
Для идентификации речевых сигналов разработана специальная система признаков: частота основного тона, число формат и их расположение по частоте, нестационарность и т.д. Здесь идентификация не однозначная. Намного более сложной проблемой является идентификация графических образов. Если для идентификации используется ключ (кодовое слово, бит признака и т.п.), то используется только один признак – ключ и идентификация однозначна.
Третий этап – целенаправленное изменение информации. Сюда относят:
-выполнение арифметических операций — расчетов;
-дополнение и объединение информации с уже имеющейся в системе;
-реализация процедур принятия решения при оценке информации от различных источников (моделирования ситуаций, экспертные оценки и т.п.);
-представление информации в удобном для потребителя виде (изображение, звук и т.п.).
Различают два типа обработки информации.
Первый тип обработки: обработка, связанная с получением новой информации, нового содержания знаний (решение математических задач, анализ ситуации и др.).
Второй тип обработки: обработка, связанная с изменением формы, но не изменяющая содержания (например, перевод текста с одного языка на другой).
Важным видом обработки информации является кодирование – преобразование информации в символьную форму, удобную для ее хранения, передачи, обработки. Кодирование активно используется в технических средствах работы с информацией (телеграф, радио, компьютеры). Другой вид обработки
информации – структурирование данных (внесение определенного порядка в хранилище информации, классификация, каталогизация данных). Ещё один вид обработки информации – поиск в некотором хранилище информации нужных данных, удовлетворяющих определенным условиям поиска (запросу). Алгоритм поиска зависит от способа организации информации
5. Использование.
Информация используется при принятии решений. Достоверность, полнота, объективность полученной информации обеспечат вам возможность принять правильное решение. Ваша способность ясно и доступно излагать информацию пригодится в общении с окружающими. Умение общаться, то есть обмениваться информацией, становится одним главных умений человека в современном мире. Компьютерная грамотность предполагает: знание назначения и пользовательских характеристик основных устройств компьютера; Знание основных видов программного обеспечения и типов пользовательских интерфейсов; умение производить поиск, хранение, обработку текстовой, графической, числовой информации с помощью соответствующего программного обеспечения. Информационная культура пользователя включает в себя: понимание закономерностей информационных процессов; знание основ компьютерной грамотности; технические навыки взаимодействия с компьютером; эффективное применение компьютера как инструмента; привычку своевременно обращаться к компьютеру при решении задач из любой области, основанную на владении компьютерными технологиями; применение полученной информации в практической деятельности.
6. Защита.
Защитой информации называется предотвращение: доступа к информации лицам, не имеющим соответствующего разрешения (несанкционированный, нелегальный доступ); непредумышленного или недозволенного использования, изменения или разрушения информации. Более подробно о защите информации мы остановимся далее. Под защитой информации, в более широком смысле, понимают комплекс организационных, правовых и технических мер по предотвращению угроз информационной безопасности и устранению их последствий. Для защиты информации от несанкционированного вмешательства возникает необходимость ее засекречивания. На бытовом уровне иногда подменяются понятия кодирования и шифрования. Шифром называют секретный код преобразования информации с целью ее защиты от незаконных пользователей. Защита информации – важный компонент процессов хранения, обработки, передачи и использования информации в системах любого типа, особенно социальных и технических. Изобретением и использованием шифров занимается наука криптография.
ЛЕКЦИЯ 3
ИНФОРМАЦИОННЫЕ СИСТЕМЫ И ТЕХНОЛОГИИ
Информационная техника представляет собой материальную основу информационной технологии, с помощью которой осуществляется сбор, хранение, передача и обработка информации. До середины XIX века, когда доминирующими были процессы сбора и накопления информации, основу информационной техники составляли перо, чернильница и бумага. Коммуникация (связь) осуществлялась путем направления пакетов (депеш). На смену "ручной" информационной технике в конце XIX века пришла "механическая" (пишущая машинка, телефон, телеграф и др.), что послужило базой для принципиальных изменений в технологии обработки информации. Понадобилось еще много лет, чтобы перейти от запоминания и передачи информации к ее переработке. Это стало возможно с появлением во второй половине нашего столетия такой информационной техники, как электронные вычислительные машины, положившие начало "компьютерной технологии".
Информационные технологии рассматриваются как система, включающая базовые технологические процессы, базовые и специализированные информационные технологии, инструментальную базу.
Информационная технология - это совокупность методов,
производственных процессов и программно-технических средств, объединенных в технологическую цепочку, обеспечивающую сбор, обработку, хранение, распространение и отображение информации с целью снижения трудоемкости процессов использования информационного ресурса, а также повышения их надежности и оперативности
Для информационных технологий естественным является то, что они устаревают и заменяются новыми. В связи с этим при внедрении новой информационной технологии необходимо учитывать, что информационные продукты имеют чрезвычайно высокую скорость сменяемости новыми видами или версиями. Периоды сменяемости колеблются от нескольких месяцев до одного года. Поэтому для эффективного использования информационных технологий их необходимо регулярно модернизировать.
Информационные технологии характеризуются следующими основными свойствами:
1.Предметом (объектом) обработки (процесса) являются
данные;
2.Целью процесса является получение информации;
3.Средствами осуществления процесса являются программные, аппаратные и программно-аппаратные вычислительные комплексы;
4.Процессы обработки данных разделяются на операции в соответствии с данной предметной областью;
5.Выбор управляющих воздействий на процессы должен осуществляться лицами, принимающими решение;
6.Критериями оптимизации процесса являются своевременность доставки информации пользователю, ее надежность, достоверность, полнота.
Выделяются три основных принципа информационной технологии:
•интерактивный (диалоговый) режим работы с компьютером;
•интегрированность с другими программными продуктами;
•гибкость процесса изменения как данных, так и постановок задач
Классификация информационных технологий:
В зависимости от конкретных прикладных задач, которые необходимо
решить, можно использовать различные методы обработки данных, технические средства, поэтому выделяют три класса информационных технологий, которые позволяют работать с различными предметными областями:
глобальные информационные технологии, которые включают модели, методы и средства, формализующие и позволяющие использовать информационные ресурсы общества целом;
базовые информационные технологии, предназначенные для определенной области применения;
конкретные информационные технологии, реализующие обработку конкретных данных при решении конкретных функциональных задач пользователя (планирования, учета, учета, анализа и т.д.)
Этапы эволюции информационных технологий
В управлении данными, объединяющем задачи их получения, хранения, обработки, анализа и визуализации, выделяют шесть временных фаз (поколений). Сначала данные обрабатывали вручную. На следующем шаге использовали оборудование с перфокартами и электромеханические машины для сортировки и табулирования миллионов записей. В третьей фазе данные хранились на магнитных лентах, и сохраняемые программы выполняли пакетную обработку последовательных файлов. Четвертая фаза связана с введением понятия схемы базы данных и оперативного навигационного доступа к ним. В пятой фазе был обеспечен автоматический доступ к реляционным базам данных и была внедрена распределенная и клиентсерверная обработка. Теперь мы находимся в начале шестого поколения систем, которые хранят более разнообразные типы данных (документы, графические, звуковые и видеообразы). Эти системы шестого поколения представляют собой базовые средства хранения для появляющихся приложений Интернета и Интранета.
Информационные системы.
Информационная система – это организованная, упорядоченная совокупность документов, информационных технологий, в том числе с использованием средств вычислительной техники и связи, реализующих
информационные процессы (т.е. передачу информации) для достижения поставленной цели.
Информационная технология тесно связана с ИС, которые являются для нее основной средой.
Реализация функций ИС невозможна без знания ориентированной на нее информационной технологии. Однако информационная технология может существовать и вне сферы ИС.
Первые информационные системы появились в 1950-х гг. В эти годы они были предназначены для обработки счетов и расчета заработной платы и реализовывались на электромеханических бухгалтерских счетных машинах. Это приводило к некоторому сокращению затрат и времени на подготовку бумажных документов.
1960-е гг. знаменуются изменением отношения к ИС. Информация, обработанная с помощью подобных систем, стала применяться для периодической отчетности по многим параметрам. Для этого организациям требовалось компьютерное оборудование широкого назначения, способное обслуживать множество функций.
В 1970-х — начале 1980-х гг. информационные системы начинают широко использоваться в качестве средства управленческого контроля, поддерживающего и ускоряющего процесс принятия решений.
К концу 1980-х гг. концепция использования ИС вновь изменяется. Они становятся стратегическим источником информации и используются на всех уровнях в организациях любого профиля. ИС этого периода, предоставляя вовремя нужную информацию, помогают компаниям в достижении коммерческого успеха, создании новых товаров и услуг, поиске рынков сбыта и достойных партнеров, организации выпуска продукции по низкой цене и др.
Винформационной системе протекают следующие процессы:
ввод информации из внешних или внутренних источников;
обработка входной информации и представление ее в удобном для пользователя виде;
вывод информации для представления пользователям или передачи в другую систему;
процесс обратной связи, т.е. обработка данных специалистами
организации с целью коррекции новой входной информации. Информационная система характеризуется определенными свойствами:
любая ИС может быть подвергнута анализу, построена и управляема на основе общих принципов построения систем;
ИС является динамичной и развивающейся системой;
при построении ИС необходимо использовать системный подход;
выходной продукцией ИС является информация, на основе которой принимаются решения.
На современном этапе развития информационных систем их внедрение может способствовать:
получению наиболее оптимальных вариантов решения управленческих задач за счет внедрения математических методов, интеллектуальных систем и т.д.;
освобождению работников от рутинной работы за счет ее автоматизации;
обеспечению достоверности и доступности информации;
замене бумажных носителей данных на магнитные диски, что приводит к более рациональной организации переработки информации на компьютере и снижению объемов документов на бумаге; и др.
Структура любой информационной системы может быть определена совокупностью обеспечивающих подсистем.
Среди обеспечивающих подсистем обычно выделяют информационное, техническое, математическое, программное, организационное и правовое обеспечение.
Информационное обеспечение — совокупность единой системы классификации и кодирования информации, унифицированных систем документации, схем информационных потоков, циркулирующих в организации, а также методология построения баз данных.
Техническое обеспечение — комплекс технических средств, предназначенных для работы ИС, а также соответствующая документация на эти средства и технологические процессы.
Математическое и программное обеспечение — совокупность математических методов, моделей, алгоритмов и программ для реализации целей и задач ИС, а также нормального функционирования комплекса технических средств.
Организационное обеспечение — совокупность методов и средств, регламентирующих взаимодействие работников с техническими средствами и между собой в процессе разработки и эксплуатации ИС.
Правовое обеспечение — совокупность правовых норм, определяющих создание, юридический статус ИС и функционирование ИС, регламентирующих порядок получения, преобразования и использования информации.
Выделяют несколько признаков, по которым можно классифицировать информационные системы.
1. Классификация ИС по признаку структурированности задач.