>>>

• предприятие любая деловая деятельность (банк, больница)

• операционные данные – данные, которые отображают деятельность объектов, которые хранятся, обновляются, корректируются и т.п.

• входные данные – могут вызывать изменения ОД, но не являются частью БД

• выходные данные – отчеты, соображения и т.п. – получены на основе ОД – тоже не являются частью БД

1. Традиционные технологии решения задач.

ТТ: процесс решения задачи начинается с её первоначальной постановки. Обычно это делает системный аналитик вместе с конечным пользователем. На основе этой постановки прикладной программист разрабатывает программу. Вместе с системным программистом, программа проходит отладку и сдается в эксплуатацию. По мере изменения постановки задачи в нее вносятся корректировки.

Физические данные  Программа = логическая структура + методы доступа к данным + логика конкретного приложения  Пользователь

Традиционная обработка данных имеет следующие недостатки:

1. зависимость данных

2. дублирование данных

3. невозможность обработки нетипичных запросов

достоинства:

1. такая технология позволяет ставить оптимальные задачи управления

2. Современные технологии решения задач.

Идеи:

1. привлечение конечных пользователей-управленцев – к процессам решения задачи, разработке ПО, сопровождению.

2. отказ от универсальных программных средств (ПС)

3. система понятий предметной области и формальной модели, положенной в основу программ, должны совпадать

4. интерфейс пользователя – на естественном языке (или на ограниченном языке)

5. стиль общения – таблица, анкета, метод "приказ-инструкция"

Программа = логика конкретного приложения, написанного на языке программных средств + логическая концептуальная модель предметной области + физическая модель

>>> Основные идеи новой информационной технологии воплощаются в следующих направлениях:

1. разработка автоматизированных банков данных (АБД), где основным элементом, т.е. хранилищем для коллективного пользователя является БД (такие системы можно создать для фирм, банков и т.п.)

2. разработка распределенных автоматизированных БД, типа Инета, т.е. система коллективного пользователя, где всемирные знания распределяются в виде распределенных БД.

3. разработка автоматизированных банков знаний (АБЗ), систем искусственного интеллекта (ИИ).

4. Разработка распределенных систем коллективного пользователя: АБД и БЗ.

3. Автоматизированные банки данных. Определение, структура, функции.

Автоматизированный банк данных (АБД) – система искусственного интеллекта, которая предназначена для решения интеллектуальных задач.

Структура абд

База знаний

Механизм логических выводов

Модуль преобразования знаний

Пользовательский интерфейс

Диалоговый процессор

Блок обучения

Блок объяснений

Блок чего-то

Эксперт

Пользователь

Структура

5 основных компонентов:

1. Интеллектуальный интерфейс

2. Подсистема логического вывода

3. База знаний

4. Модуль преобразования знаний

5. Модуль отображения и объяснения решений

1) В интерфейсе идет преобразование запросов пользователя на естественном языке на внутренний язык БиЗ.

В современных системах используют несколько языков обучения пользователей с конкретными системами:

а ) языки ограничено-естественного плана (формализованные естественные языки)

• Язык меню

• Язык анкета

• Язык инструкций

б ) языки естественные (специализированные- язык художника, юриста, экономиста и т.д.)

2) Из БЗ эта подсистема получает рекомендации по решению задачи. В данной подсистеме реализуется стратегия выбора решения задачи в соответствии с параметрами заложенными в базе.

3) В развитых системах выделяют 4 типа знаний:

1. Фактуальные знания- база фактов

2. Процедурные знания- некоторые правила использования тех или иных фактов либо на основе жестких алгоритмов, либо на основе опыта специалистов.

3. Упрощающие знания- набор стратегий решений тех или иных задач

4. Метазнания-знания о знаниях . Собирает статистику о работе, о структуре системы, о функциях, о схемах рассуждений.

Режимы функционирования абд

1. Удовлетворение любого запроса пользователя

2. 1-й +функции по изменению и дополнению БЗ

3. 2-й + функции объяснения

4. Система управления базой данных (СУБД).Определение, структура, функции.

СУБД – программный продукт, который организует систему хранения, обеспечивает средства общения с БД (запись, систематизация, упорядочивание, обновление, выборка и т.д.)

Любая СУБД состоит из:

1. системы управления данными

• подготовка данных

• запоминание данных в базе

• структуризация данных

• добавление данных

• стирание данных

• изменение данных

• реорганизация структур данных

• восстановление структур данных

• целостность структур данных

2. системы доступа к данным

• поисковая система, которая реализует поиск данных по поисковым признакам – первичным ключам

а – поиск;

б – селекция по дополнительным признакам;

в – представление данных пользователю в форме, удобной для дальнейшей обработки

3. системы связи с юзером

а – таблицы

б – анкеты

в – "приказ – инструкция"

 все это на формализованном естественном языке.

Функции СУБД:

1 – справочная

процесс поиска и извлечения данных из базы, но осуществляется промежуточная обработка и отобранные данные формируются в виде отчетов и других форм

2 – создание БД

создание БД идет не на основе алгоритмов, а на основе смысла, т.е. семантического содержания

3 – обновление БД

м.б. корректировка всей записи, части записи, отдельных логических полей, стирание и т.п.

4 – хранение БД

основано на принципах интеграции данных, которые говорят о том, что каждая единица информации описывается 1 раз, но многократно используется различными пользователями.

5 – восстановление БД

копии БД

6 – обеспечение секретности, безопасности, целостности данных

пароли

Реализация только с помощью языковых средств:

1. язык описания данных

описание логической структуры – полей, записей, связей между ними по правилам СУБД;

2. язык манипулирования данными

обеспечение непосредственным доступом к данным; с помощью операторов языка можно разработать любую программу; можно открыть и закрыть базу, запомнить, найти и выдать ответ;

3. язык пользователя

любой алгоритмический язык высокого уровня;

4. внутренний язык

предназначен для конкретной обработки извлекаемых из базы данных в соответствии с информационными потребностями пользователя;

5. Отдел администратора БД.

Отдел АБД

Начальник ОАБД

Подотдел проектировщиков

Подотдел словарей данных

Подотдел сопровождения и эксплуатации

1) Руководитель 5) Руководитель 8) Руководитель

2) Проектировщик АБД 6) Специалист по словарям данных 9) Инженер

3) Системный аналитик 7) Техник 10) Оператор

4) Системный программист

Рис. 2

АБД реализует управление базой. Глобальная функция АБД – обеспечение структур данных и взаимосвязей между ними, эффективных для обслуживания всего коллектива пользователей.

Функции АБД:

1. организовывать данные, связи между ними

2. координировать все действия по проектированию, реализации и ведению БД; обновлять БД, учитывать требования юзеров

3. расширять БД

4. обеспечивать защиту информации от несанкционированного доступа, сбоев

5. контролировать правильность данных, чтобы не было противоречивых данных

6. следить чтобы обработка запросов занимала мало времени

7. изменять если надо методы хранения, путь доступа к ним

8. заниматься техническим обеспечением

9. разрабатывать дополнительные программа для более удобной работы

6. Автоматизированные банки знаний (АБнЗ).

АБнЗ – система ИИ, которая предназначена для решения интеллектуальных задач, т.е. задач, где всегда есть выбор между различными альтернативами.

 

эксперт

управленец

Пользовательский интерфейс – диалоговый процессор

Блок обуч. юзера

Блок помощи

Блок объясн.

• интеллектуальный интерфейс

В интерфейсе идет преобразование запросов юзера, написанных на естественном языке на внутренний язык БнЗ. При этом в качестве внутреннего языка м.б. и логические языки, языки программирования и т.д. В современных системах используется несколько языков общения юзеров с системой:

1. языки ограниченно-естественного плана (формализованные естественные языки) это "меню", "анкета", "приказ-инструкия"

2. естественные языки (специализированные – язык художника, экономиста, юриста)

• подсистема логического вывода

Из базы знаний эта подсистема получает рекомендации по решению задачи. В данной подсистеме реализуются стратегии выбора решения задачи в соответствии с правилами, заложенными в базе

• модуль приобретния знаний

Здесь происходит отображение промежуточных и окончательных решений, и объяснение как и почему были получены эти решения

• модуль отображения и объяснения решений

Посредством данного модуля опытные специалисты – эксперты – могут пополнять знания или же использовать узкоспециализированные знания в своих предметных областях

>>> В развитых системах различают четыре типа знаний:

1. фактуальные знания (база фактов/данных)

2. процедурные знания – некоторые правила использования тех или иных фактов либо на основе алгоритмов, либо на основе опыта специалистов

3. управляющие знания – набор стратегий решений тех или иных задач

4. метазнания – знания о знания – собирается статистика о работе, структуре, функциях своей системы + схемы рассуждения и т.д.

Режимы функционирования АбнЗ

1. удовлетворение любого запроса юзера

2. 1 + функции по изменению и дополнению БЗ

3. 2 + функции объяснения

7. БД: определение, принципы организации.

"БД – совокупность операционных данных, используемых прикладными системами некоторого предприятия", К. Дэйт

БД – модель предметной области в виде семантически взаимосвязанной совокупности файлов, которые предназначены для использования любыми потребителями.

Принципы организации БД.

1. независимость

независимость складывается из двух понятий:

• независимость данных от программ (при изменении данных не требуется менять ПО)

• независимость логической от физической организации данных (при изменении носителя, схемы расположения данных на физическом носителе структура не меняется, и наоборот.

2. внутренняя интеграция данных

каждое данное, хранимое в базе описывается только 1 раз с 1 именем вне зависимости от того, сколько и какие юзеры, на каком языке они бы не общались с системой

3. информативность данных

в БД хранится оптимальный минимум, т.е. необходимое и достаточное количество базовых данных, необходимых для расчета любых производственных данных и для удовлетворения любых запросов пользователя.

4. удобство доступа к данным

в БД должна быть система, позволяющая юзеру, даже непрофессионалу, работать с БД

5. поддержка БД в целостном состоянии

в БД должна быть система, которая бы проверяла значения данных на несоответствие некоторым критериям, например, диапазон значений или связь данных

6. достоверность данных

достоверность обеспечивается за счет обновления БД

7. безотказность и секретность

пароли

8. открытость БД

БД должна создаваться как открытая система, по отношению к широкому классу семантических корректировок, пополнению данных, обеспечению взаимодействия различных юзеров. БД – система коллективного пользования.

9. обеспечение взаимодействия различных пользователей

10. перемещение данных

те данные, которые редко используются должны храниться на внешних ЗУ, а которые часто – в ОЗУ

11. выбор рациональной системы кодирования и формализованного описания данных

созданная система должна быть закодирована, но при этом проектировщик должен выбрать такую систему кодирования, чтобы потом БД можно было рационально разместить на внешних носителях

12. структуризация данных

в БД информация не хранимая в базе целых документов, текстов – эта информация должна быть разбита на отдельные элементы, которые затем соответствуют логическим полям. Такой подход позволяет 1) без изменения всего документа менять только некоторые данные 2) позволяет изменять запросы пользователя, которые заранее не запрограммированы

8. Архитектура БД. Взаимодействие уровней.

Верхний уровень занимают пользователи, информационным потребностям которых должна удовлетворять БД. Эта группа неоднородна. Различают пользователи-люди и пользователи-задачи.

Среди пользователей-людей различают управленцев, различных руководителей подразделений, прикладных программистов, системных программистов, различный технический персонал, работ. С ЭВМ. Эта группа пользователей м.б. классифицирована по уровням компетенции:

• пользователи, имеющие неограниченный доступ ко всем файлам;

• …к некоторым файлам;

По признаку постоянства общения с БД можно разделить эту группу на:

• постоянных пользователей, оращающиеся к базе с регламентными запросами;

• пользователи с разовыми запросами;

• пользователи с заранее нерегламентированными запросами;

Пользователи-задачи:

• задачи управления, постоянный список которых имеется и к реализации этих задач готовы;

• сообщения по корректировке БД

• сообщения необходимые для статистике о работе БД (для проведения реструктуризации)

Пользователи работают с удаленных терминалов или на ПК. Для реализации своих инфор-х потребностей каждый из групп пользователей имеет свой язык общения и рабочую область. Для пользователей-непрофессионалов по схемам обработки. Это м.б. естественный язык или формализованный. Для профи это м.б. язык программирования.

Рабочая область, которая выделяется каждому пользователю для пользования. Каждый пол-ль представляет свои инфор-ые потребности в виде так называемой внешней модели, которая состоит из совокупности внешних записей, каждая из которых состоит из совокупности логических моделей (сов-ти реквизитов). Каждая внешняя модель содержит внешнюю схему (подсхему) . Эта схема включает описание всех полей и логических записей, кот. составляют информационные потребности пользователя. Реализовать эти информационные потребности в структуре систем БД и тогда, когда построена концептуальная модель, кот. представляет полное информационное содержание всей базы, т.е. учмтывает все информационные потребности всех пользователей БД.

Концептуальная модель имеет свою схему, где описывается сколько файлов входит в базу, их имена, имена их полей, какие из полей ключи, не ключи…

Для того, чтобы удовлетворять информационные потребности пользователя в системе БД предусмотрено 2 вида отображения:

• внешняя концептуальная;

• концепт. внутр.

1-й вид проверяет соответствие м\у внешней частной моделью и концептуальной общей моделью.

2-й вид определяет, как концептуальные записи отображаются в хранимые (внутренние) записи, т.е. с помощью этого вида сведения, необходимые для удовл. ин-х потребностей, отыскиваются во внутренней модели.

Для функционирования БД необходим еще и третий уровень (физический), в кот. хранятся все необходимые сведения. Такой уровень организации в системе БД предполагает, что проектировщик создает 3 варианта структур БД.

1. проект внешней модели (совокупность реквизитов для каждого отдельного поль-ля)

2. проект концептуальной модели (сов-ть файлов, семантическая модель предметной области)

3. прект физической структуры (внутрення модель)

Для обеспечения независимости прикладных программ от данных необходимо ввести модель данных, которая будет отражать для пользователей информационное содержание БД, но подробности организации физического хранения данных в ней будут отсутствовать. Модель должна иметь свою схему, в которой отражена структура ее данных, имена записей, имена и форматы полей. Для работы с данными модели разрабатывается конкретный ЯОД и ЯМД. Запросы к данным из БД должны выражаться в прикладных программах юзеров с помощью этих языков и терминов принятой МД, т.е. прикладная программа работает только с записями модели.

Записи модели создаются системой на момент, когда они затребованы ПП, либо формируются в прикладной программе, а затем данные из этих записей переносятся в БД в хранимые записи. Для образования записей модели СУБД должна располагать информацией о том, как записи, их поля строятся соответственно из хранимых в физической базе данных (ФБД) записей и полей (и аналогично обратные преобразования при вводе данных в БД). Эта информация может быть задана АБД в виде специального описания отображения (преобразования) данных из физической базы данных в данные для принятой модели, т.е. на СУБД возлагается задача реализации отображения (прямого и обратного):

Модель  ФБД

В описании отображения кроме указания соответствий между полями записей модели и полями хранимых записей будут указаны все необходимые сведения о хранимых данных: в каком коде они представлены, как упорядочены, какие существуют индексы, где расположены те или иные данные, с какими данными они связаны, какие методы доступа необходимо использовать для манипулирования хранимыми данными и т.д.

Т.к. СУБД функционирует в среде развитых ЭВМ с мощными ОС целесообразно часть задач возложить на ОС. Обычно используют программы методов доступа ОС, а не разрабатывают отдельно.