1. Информация. Информационные технологии Свойства, представление и измерение информации 1 Информация и ее свойства
 Скачать 0.52 Mb.
|
|
1.2. Понятие информационной технологии 1.2.1. Определение информационной и компьютерной технологии Попробуем сначала разобраться с терминами «технология», «информация», «информационные технологии» и «компьютерные информационные технологии». Термин «технология» широко употреблялся до недавнего времени только в отношении производственных процессов. Для того чтобы разобраться с этим термином, рассмотрим некоторые определения. «Технология (от греч. techne – искусство, мастерство, умение) – совокупность методов обработки, изготовления, изменения состояния, свойств, формы сырья, материала или полуфабриката, осуществляемых в процессе производства продукции». «Технология – ... наука о способах воздействия на сырье, материалы или полуфабрикаты соответствующими орудиями производств». «Технология – совокупность производственных методов и процессов отрасли производства, а также научное описание способов производства...». Несмотря на то, что все приведенные определения связаны с производственно-промышленной сферой деятельности человека, понятие «технология» со временем стало включать в себя и другие направления – социологию, культуру, педагогику, спорт, медицину и т. д. Если мы заменим материальный объект на информацию, т. е. по сути, идеальный объект, то это позволит использовать понятие технологии в области, касающейся обработки и производства информации с применением современных средств компьютерной техники. Идея включения информации в цепочку производства информационного продукта принадлежит В.М. Глушкову. В 1982 году в своей книге «Основы 10 безбумажной информатики» он дал следующее определение: «Информационные технологии – процессы, где основной перерабатываемой продукцией является информация». Отсюда вытекает вывод о том, что информационные технологии использовались всегда, так как задачи накопления, обработки и распространения информации стояли перед человечеством на всех этапах его развития. Особенно широко информационные технологии применялись и применяются для обучения. Мы же под информационными технологиями будем понимать процесс, использующий совокупность средств и методов сбора, обработки и передачи данных (первичной информации) для получения информации нового качества о состоянии объекта, процесса или явления (информационного продукта). Как и все технологии, информационные технологии находятся в постоянном развитии и совершенствовании. Но существенным отличием информационных технологий от других областей науки и производства является то, что они постоянно и быстро изменяются, что напрямую связано с бурным развитием средств компьютерной техники и современной связи, методов организации данных, их передачи, хранения и обработки, форм взаимодействия пользователей с техническими и другими компонентами информационно-вычислительных систем. 1.2.2. Инструментарий информационной технологии Техническими средствами производства информации являются аппаратное, программное и математическое обеспечение процесса. Выделим отдельно из этих средств программные продукты и назовем их программным инструментарием информационной технологии. Таким образом, инструментарий информационной технологии – это один или несколько взаимосвязанных программных продуктов для определенного типа компьютера, технология работы в котором позволяет достичь поставленную пользователем цель. В качестве базового инструментария можно использовать следующие распространенные виды программных продуктов для персонального компьютера: операционная система; текстовый процессор (редактор); настольные издательские системы; электронные таблицы; системы управления базами данных; электронные записные книжки и календари; системы передачи и получения данных (почтовые программы, браузеры, интернет-коммуникаторы и пр.); системы обработки и создания звука и видео; 11 системы защиты информации и компьютера; информационные системы функционального назначения (финансовые, бухгалтерские, юридические, для маркетинга и пр.); экспертные системы и т. д. 1.2.3. Информационная технология и информационная система Информационная технология тесно связана с информационными системами, которые являются для нее основной средой. Но в чем же разница? Информационная технология является процессом, состоящим из четко регламентированных правил выполнения операций, действий разной степени сложности над данными, хранящимися в компьютерах. Основная цель информационной технологии – получить необходимую для пользователя информацию в результате целенаправленных действий по переработке первичной информации. Информационная система представляет собой человеко-компьютерную систему, предназначенную для обработки информации. Информационная система является средой, составляющими элементами которой является компьютеры, компьютерные сети, программные продукты, базы данных, люди, различного рода технические и программные средства, связи и т. д. Основная цель информационной системы – организация хранения, обработки и передачи информации. Реализация функций информационной системы невозможна без знания соответствующей информационной технологии, хотя, информационная технология может существовать и вне информационной системы. Например, информационная технология работы в среде текстового процессора Microsoft Word, который сам по себе не является информационной системой. Таким образом, информационная технология является более емким понятием, отражающим современное представление о процессах преобразования информации в современном обществе. Обобщая всё вышесказанное, приведём более узкие определения информационной системы и технологии, реализованные средствами компьютерной техники. Информационная технология – системно-организованная последовательность операций, выполняемых над информацией с использованием средств и методов автоматизации. Информационная система – человеко-компьютерная система для поддержки принятия решений и производства информационных продуктов, использующая компьютерную информационную технологию. 12 1.2.4. Классификация видов информационных технологий На сегодняшний день существует множество подходов к проблеме классификации информационных технологий. Каждый автор предлагает свой вариант 3, 8, 13 По способу реализации информационные технологии делятся на традиционные и современные. Традиционные информационные технологии существовали в условиях централизованной обработки данных до периода массового использования персональных компьютеров. Они были ориентированы главным образом на снижение трудоемкости пользователя (например, инженерные и научные расчеты, формирование регулярной отчетности на предприятиях и др.). Современные информационные технологии связаны в первую очередь с информационным обеспечением процесса управления и взаимодействия пользователей в режиме реального времени. По степени охвата информационными технологиями задач управления выделяют: электронную обработку данных, автоматизацию функций управления, поддержку принятия решений, электронный офис, экспертную поддержку, удаленное управление посредством локальных и глобальных сетей. Технологии обработки данных предназначены для решения хорошо структурированных задач, алгоритмы решения которых хорошо известны и для решения которых имеются все необходимые входные данные. Эта технология применяется на уровне исполнительской деятельности персонала невысокой квалификации в целях автоматизации некоторых рутинных, постоянно повторяющихся операций управленческого труда. Во втором случае при автоматизации управленческой деятельности вычислительные средства используются для комплексного решения функциональных задач, формирования регулярной отчетности и работы в информационно-справочном режиме для подготовки управленческих решений. К этой же группе относятся информационные технологии поддержки принятия решений, которые предусматривают широкое использование экономико- математических методов и моделей, пакеты прикладных программ для аналитической работы и формирования прогнозов, составления бизнес-планов, обоснованных оценок и выводов по процессам и явлениям производственно- хозяйственной деятельности. К названной группе относятся и широко внедряемые в настоящее время информационные технологии, получившие название электронного офиса и экспертной поддержки принятия решений. Эти два варианта информационных технологий ориентированы на использование достижений в области новейших подходов к автоматизации работы специалистов и руководителей, создание для них наиболее благоприятных условий выполнения профессиональных функций, качественного и современного информационного 13 обслуживания за счет автоматизированного набора управленческих процедур, реализуемых в условиях конкретного рабочего места и офиса в целом. Множество взаимосвязанных компьютерных технологий, осуществляющих автоматизацию документооборота: сбора, хранения, передачи и рассылки документов называют электронным офисом. Эти технологии безбумажного делопроизводства, выполняемые прикладными программами, основаны на использовании информационных систем и сетей, позволяющих достичь важных целей: - автоматизация обработки и передачи документов; - хранение документации в памяти систем; - интеграция всех процессов документооборота; - повышение информированности руководства; - уменьшение стоимости документального обеспечения; - сокращение времени поиска документов; - создание качественно новой информационной базы документации. В результате этого, электронный офис осуществляет комплексную обработку документов, связанных с деятельностью организации или предприятия. Для электронного офиса разрабатывается и предлагается обширное программное обеспечение, которое решает множество задач, связанных с конторской деятельностью. В их число входит: - использование текстового и графического редактора; - работа с электронными таблицами; - применение систем управления базами данных и информационными хранилищами; - использование программ подготовки презентаций. Добавление к технологиям электронного офиса услуг Интернета привело к появлению понятия «интернет-офиса». В нем, кроме обычных выполняются задачи работы с банками, биржами, получение информации о состоянии банковских счетов, курсах валют и т. д. Технологии обработки информации, которые могут использоваться как инструментарий в различных предметных областях для решения разнообразных задач разной степени сложности, принято называть обеспечивающими. Примеры обеспечивающих технологий: технологии баз данных, технология клиент-сервер, технологии обработки текстов, технологии Data Mining и т.д. По обслуживаемым предметным областям информационные технологии подразделяются разнообразно. Например, только в экономике ими являются – бухгалтерский учет, банковская, налоговая и страховая деятельность и др. Кроме того, это производственная, научная, общественно-социальная и военные сферы. 14 В зависимости от формы представления обрабатываемой информации информационные технологии можно сгруппировать следующим образом: технологии обработки текстовой информации, технологии обработки числовой информации, технологии обработки графической информации, технологии обработки звуковой и видео информации (мультимедийные системы), технологии работы с базами данных, технологии работы в глобальных сетях (Интернет). 1.2.5. Особенности современных информационных технологий Информационная технология является наиболее важной составляющей процесса использования информационных ресурсов общества. К настоящему времени она прошла несколько эволюционных этапов, смена которых определялась главным образом развитием научно-технического прогресса, появлением новых технических средств переработки информации. В современном обществе основным техническим средством технологии переработки информации служит Персональный компьютер. Внедрение персонального компьютера в информационную сферу и применение телекоммуникационных средств связи определили новый этап развития информационной технологии и, как следствие, изменение ее названия за счет присоединения одного из синонимов: «новая», «компьютерная» или «современная». Сейчас все чаще добавляется термин «мобильный» к словам «персональный компьютер» и «информационная технология». Прилагательное «новая» подчеркивает новаторский, а не эволюционный характер этой технологии. Ее внедрение является новаторским актом в том смысле, что она существенно изменяет содержание различных видов деятельности в организациях. В понятие новой информационной технологии включены также коммуникационные технологии, которые обеспечивают передачу информации разными средствами, а именно – телефон, телеграф, телекоммуникации, факс, Интернет и др. Новая информационная технология – информационная технология с «дружественным» интерфейсом работы пользователя, использующая персональные компьютеры и телекоммуникационные средства. Прилагательное «компьютерная» означает, что основным техническим средством ее реализации является компьютер, а прилагательное «современная» подчеркивает, что компьютер все чаще является мобильным с быстрым доступом в Интернет. 15 Выделим основные принципы современной (компьютерной) информационной технологии: интерактивный (диалоговый) режим работы с компьютером; интегрированность с другими программными продуктами; гибкость процесса изменения данных; мобильность и возможность постоянной связи через Интернет. Для эффективного взаимодействия конечных пользователей с вычислительной системой современные информационные технологии опираются на принципиально иную организацию интерфейса пользователей с вычислительной системой (так называемого дружественного интерфейса), который выражается, прежде всего, в следующем: в обеспечении права пользователя на ошибку благодаря защите информационно-вычислительных ресурсов системы от непрофессиональных действий на компьютере; в наличии широкого набора иерархических меню, системы подсказок и обучения и т. п., облегчающих процесс взаимодействия пользователя с персональным компьютером; в наличии системы «отмены», позволяющей при выполнении регламентированного действия, последствия которого по каким-либо причинам не удовлетворили пользователя, вернуться к предыдущему состоянию системы; в возможности взаимодействовать с компьютером максимально удобным для человека образом – это и возможность взять с собой куда угодно, и непосредственно управлять им руками без каких-либо промежуточных инструментов типа клавиатуры или мыши посредством встроенных трекболов или сенсорных экранов (с технологией touchscreen и multi touch). 1.3. Основные элементы информационной технологии Выше мы уже отметили, что материальная технология состоит из следующих модулей: материаловедение, производственное проектирование, производственные процессы, инструментарий, охрана труда и техника безопасности, теория управления предприятием или организацией. Сохраняя логику построения науки, аналогичным образом определим базовые компоненты информационной технологии. Получается, что любая информационная технология состоит из следующих модулей – теория информации, информационное моделирование и формализация, информационные процессы, информационные системы, включающие в себя техническую базу 16 информационных технологий и программное обеспечение, информационная безопасность и информационное управление. Таким образом, содержание информационных технологий включает в себя технологические, общенаучные, социальные и экономические аспекты. 1.3.1. Информационное моделирование и формализация Человечество в своей деятельности (научной, образовательной, технологической, художественной, социальной) постоянно создает и использует модели окружающего мира. Несмотря на то, что человечество накопило богатый опыт моделирования различных объектов и процессов, какие-либо жёсткие правила построения моделей сформулировать невозможно. Термин «модель» в реальной жизни имеет множество значений 1 . Слово «модель» происходит от латинского «modulus», что в переводе означает «образец». Модель – это: физический или информационный аналог объекта, функционирование которого по определенным параметрам подобно функционированию реального объекта; некий объект-заместитель, который в определённых условиях может заменять объект-оригинал, воспроизводя интересующие нас свойства и характеристики объекта, причём имеет существенные преимущества или удобства; новый объект (реальный, информационный или воображаемый), отличный от исходного, который обладает существенными для целей моделирования свойствами и в рамках этих целей полностью заменяет исходный объект. Все многообразие моделей делится на три класса: материальные (натурные) модели (некие реальные предметы – макеты, муляжи, эталоны) – уменьшенные или увеличенные копии, воспроизводящие внешний вид моделируемого объекта, его структуру или поведение; воображаемые модели (геометрическая точка, математический маятник, идеальный газ, бесконечность); Информационные модели – описания моделируемого объекта на одном из языков кодирования информации (словесное описание, схемы, чертежи, карты, рисунки, научные формулы, программы и пр.). Информационная модель – это связанная совокупность информационных объектов, описывающих информационные процессы в исследуемой предметной области. Рисунки, фотографии, учебные плакаты – это образные информационные модели. 17 Идея мысленного эксперимента впервые была выдвинута Г. Галилеем. Галилей применил идею мысленного эксперимента к воображаемому телу, которое свободно от всех внешних воздействий. Такой мысленный эксперимент позволил Г. Галилею прийти к идее инерциального движения тела. Также он первым использовал телескоп для наблюдения небесных тел и сделал ряд выдающихся астрономических открытий. Галилей – основатель экспериментальной физики. Своими экспериментами он убедительно опроверг умозрительную метафизику Аристотеля и заложил фундамент классической механики. Модель «материальная точка» была придумана, чтобы абстрагироваться от размеров объекта при изучении его движения. Следовательно, с помощью модели «материальная точка» можно изучать, например, движение и слона, и Земли, и песчинки, а также множества других объектов. Идеальный (математический) маятник представляет собой механическую систему, состоящую из материальной точки, подвешенной на невесомой нерастяжимой нити или невесомом стержне в поле тяжести. Колебания математического маятника описываются обыкновенным дифференциальным уравнением. По области возможных приложений модели классифицируются на специализированные (предназначенные для использования только одной системой) и универсальные (предназначенные для использования несколькими системами). Специализированные модели более дорогие, они обычно применяются для описания уникальных систем и обладают большей точностью. По временному фактору модели подразделяются на статические и динамические. Классификация по характеру изменения модели во времени охватывает динамические модели и выделяет два типа моделей: непрерывные – изменяют свое состояние во времени за сколь угодно малое приращение времени; дискретные – изменяют свое состояние во времени дискретно, через определенный временной интервал. Классификация по отрасли представленных в модели знаний разделяет все модели на физические, биологические, социальные, экономические и т. д. Классификация по области использования модели представлена на рис. 1. 18 Рис. 1. Классификация моделей по области использования По характеру отображаемых свойств выделяют два типа моделей: структурные – отражают структуру (устройство) моделируемого объекта, существенные для целей исследования свойства и взаимосвязи компонентов этого объекта; функциональные – отражают внешне воспринимаемое поведение (функционирование) объекта. Функциональные модели часто строятся как модели чёрного ящика. «Чёрный ящик» – термин, используемый в точных науках (в частности, системотехнике, кибернетике и физике) для обозначения системы, механизм работы которой очень сложен, неизвестен или неважен в рамках данной задачи. Такие системы обычно имеют некий «вход» для ввода информации и «выход» для отображения результатов работы. Состояние выходов обычно функционально зависит от состояния входов и т. д. Понятие «черный ящик» предложено У.Р. Эшби. Использование модели «чёрный ящик» позволяет изучать поведение систем, то есть их реакций на разнообразные внешние воздействия, и в то же время абстрагироваться от их внутреннего устройства. Существуют разные формы представления информационных моделей: словесные (вербальные), графические, математические, табличные и др. Попробуем привести как можно более полную классификацию информационных моделей (табл. 1). Таблица 1 Классификация моделей |