Базовые информационные технологии и процессы. И процессы
 Скачать 2.47 Mb.
|
|
Министерство науки и высшего образования Российской Федерации ТОМСКИЙ ГОСУДАРСТВЕННЫЙ УНИВЕРСИТЕТ СИСТЕМ УПРАВЛЕНИЯ И РАДИОЭЛЕКТРОНИКИ (ТУСУР) ФАКУЛЬТЕТ ДИСТАНЦИОННОГО ОБУЧЕНИЯ (ФДО) БАЗОВЫЕ ИНФОРМАЦИОННЫЕ ТЕХНОЛОГИИ И ПРОЦЕССЫ Составитель О. И. Жуковский Учебное пособие Томск 2020 УДК 004(075.8) ББК 32.81я73 Б 177 Рецензенты: Ю. Б. Гриценко, канд. техн. наук, доцент, начальник инновационного управления Томского государственного университета систем управления и радиоэлектроники; В. И. Рюмкин, канд. физ.-мат. наук, доцент кафедры информационных технологий и бизнес-аналитики Института экономики и менеджмента Томского государственного университета Б 177 Базовые информационные технологии и процессы : учебное по- собие / сост. О. И. Жуковский. – Томск : Эль Контент, 2020. – 142 с. ISBN 978-5-4332-0287-0 В пособии представлены современные методы и средства, используемые в сфере информационных технологий; основные понятия и концепции таких на- правлений информационных технологий, как структурная разметка документов, CASE-технологии и геоинформационные системы. Пособие предназначено для студентов направления подготовки 09.03.04 «Программная инженерия» (уровень бакалавриата). ISBN 978-5-4332-0287-0 © Жуковский О. И., 2020 © Оформление. Эль Контент, 2020 3 Оглавление Введение ............................................................................................................ 5 1 Информация и сообщение .......................................................................... 7 1.1 Информатизация общества .................................................................... 7 1.2 Информация ........................................................................................... 11 1.3 Передача сообщений, кодирование ..................................................... 15 1.4 Обработка сообщений и обработка информации .............................. 21 2 Информационные технологии ................................................................. 23 2.1 Определение и задачи информационной технологии ....................... 23 2.2 Базовые информационные процессы .................................................. 27 2.2.1 Извлечение информации .............................................................. 28 2.2.2 Транспортирование информации ................................................ 30 2.2.3 Обработка информации ................................................................ 36 2.2.4 Хранение информации .................................................................. 42 2.2.5 Представление и использование информации ........................... 47 2.3 Классификация информационных технологий .................................. 52 3 Технологии обработки текстовых сообщений ..................................... 61 3.1 Текст и документ ................................................................................... 61 3.2 Разметка документа .............................................................................. 63 3.3 Стандартный обобщенный язык разметки SGML ............................. 67 3.4 Язык разметки гипертекста HTML ..................................................... 71 3.5 Расширяемый язык разметки XML ..................................................... 74 4 Автоматизированные информационные системы и CASE-технологии ................................................................................... 82 4.1 Основные классы информационных систем ...................................... 82 4.2 Истоки возникновения CASE-технологий ......................................... 87 4.3 Структурный подход к проектированию ИС ..................................... 92 4.4 Методология функционального моделирования SADT.................... 94 4.5 Моделирование потоков данных (процессов) .................................... 99 4.6 Моделирование данных ...................................................................... 104 4.7 Общая характеристика и классификация CASE-средств ................ 106 5 Геоинформационная технология .......................................................... 109 5.1 История появления ГИС ..................................................................... 109 5.2 Общие функциональные компоненты ГИС ..................................... 111 5.3 Принципы организации ГИС ............................................................. 114 5.4 Визуализация пространственных данных ........................................ 122 4 5.5 Задачи пространственного анализа, решаемые современными ГИС .......................................................... 134 Заключение ................................................................................................... 137 Литература.................................................................................................... 138 Глоссарий ...................................................................................................... 139 5 Введение Информационные технологии являются составной частью научного на- правления «Информатика» и базируются на ее достижениях. Информатизация и цифровизация как процессы перехода к информационному обществу сопровож- даются возникновением новых и интенсивным развитием существующих инфор- мационных технологий. Внедрение информационных технологий требует подготовки как пользо- вателей, так и разработчиков, но для всех обучающихся необходимо [2]: знать базовые информационные процессы, структуру, модели, методы и средства базовых и прикладных информационных технологий, мето- дику создания, проектирования и сопровождения систем на базе ин- формационной технологии; уметь применять информационные технологии при решении функцио- нальных задач в различных предметных областях, а также при разра- ботке и проектировании информационных систем; иметь представление об областях применения информационных техно- логий и их перспективах в условиях перехода к информационному об- ществу. В первой главе учебного пособия даны определения основных понятий, ис- пользуемых в сфере информационных технологий, в том числе рассмотрено по- нятие информации и особенности построения сообщений человеком. Во второй главе определены основные понятия и задачи информационной технологии. Рас- крыты базовые информационные процессы, входящие в состав любых информа- ционных технологий. Непосредственно содержанию информационных технологий, широко ис- пользуемых в настоящее время, посвящены остальные главы пособия. В третьей главе рассматриваются современные технологии обработки текстовых докумен- тов. В четвертой главе затронуты вопросы построения систем обработки и ана- лиза данных и раскрыты основные понятия CASE-технологий. Пятая глава зна- комит с основными понятиями и идеями, используемыми геоинформационными технологиями, дает представление о присущих им инструментах анализа про- странственных данных. 6 Соглашения, принятые в учебном пособии Для улучшения восприятия материала в данном учебном пособии исполь- зуются пиктограммы и специальное выделение важной информации. · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · Эта пиктограмма означает определение или новое понятие. · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · В блоке «На заметку» автор может указать дополнитель- ные сведения или другой взгляд на изучаемый предмет, чтобы по- мочь читателю лучше понять основные идеи. · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · Контрольные вопросы по главе · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · 7 1 Информация и сообщение 1.1 Информатизация общества Информация является одним из ценнейших ресурсов общества нарядус такими традиционными материальными видами ресурсов, как нефть, газ, полез- ные ископаемые и др. Понятие «информация» вышло на передний край науки сравнительно недавно. В старых словарях его не найти. Первые научные труды, составившие фундамент теории информации, появились примерно семьдесят лет назад. И чуть более пятидесяти лет назад академик А. Н. Колмогоров, один из наиболее известных российских математиков современности, отнес информа- цию к важнейшим научным понятиям и назвал ее первоосновой новых перспек- тивных отраслей науки и техники. В условиях современного рынка актуальным стало такое определение ин- формации: «Информация – это те продукты или услуги, которые предназначены их производителем для передачи знаний в максимально доступной для потенци- ального потребителя форме» 1. Понятие информации – это и более широкое, и в некотором смысле более узкое понятие, чем знание. Общий поток информации, который поступает из внешнего мира в мозг человека через его органы чувств, выражается числом 100 000 битов в секунду. Но лишь тысячная доля этого информационного массива становится фактом сознания. Один из ведущих российских философов утверждал: «...Знание противоположно незнанию, т. е. отсутствию проверенной информации о чем-либо...» 1. Знания могут появиться только после получения и переработки информации. Таким образом, знание выступает звеном в цепи: возникновение – передача – получение – переработка – дальнейшая передача трансформированной информации. Конечно, понятия «информация» и «знание» очень близки, а знание, осве- домленность играют сегодня очень важную роль в жизни людей. Для информа- тики понятие информации, однако, не может основываться на таких антропоцен- трических понятиях, как знание, и не может опираться только на объективность фактов и свидетельств. Средства вычислительной техники обладают способно- стью обрабатывать информацию автоматически, без участия человека, и ни о ка- ком знании или незнанииздесь речь идти не может. Эти средства могут работать 8 с искусственной, абстрактной и даже ложной информацией, не имеющей объек- тивного отражения ни в природе, ни в обществе. «Информация – это продукт взаимодействия данных и адекватных им методов» 1. Можно заметить, что для различных областей науки существуют свои определения понятия «информация». Идея включения информации в цепочку производства информационного продукта принадлежит известному советскому кибернетику В. М. Глушкову. В своей книге «Основы безбумажной информати- ки» он дал следующее определение: «Информационные технологии – процессы, где основной перерабатываемой продукцией является информация» 1. Отсюда вытекает положение о том, что информационные технологии использовались всегда, так как задачи накопления, обработки и распространения информации стояли перед человечеством на всех этапах его развития. В истории информационной области человеческого общества несколько раз происходили радикальные изменения, которые можно назвать информаци- онными революциями. Первая информационная революция была связана с изобретением письмен- ности. Письменность создала возможность распространения и накопления зна- ний для передачи будущим поколениям. Цивилизации, освоившие письмен- ность, развивались быстрее других, достигали более высокого культурного и экономического уровня. Примерами могут служить Древний Египет, страны Междуречья, Китай. Позднее переход от пиктографического и идеографического письма к алфавитному, сделавший письменность более доступной, в значитель- ной степени способствовал смещению центров цивилизации в Европу (Греция, Рим). Вторая информационная революция (середина XVI в.) была связана с изоб- ретением книгопечатания. Стало возможным не только сохранять информацию, но и сделать ее широкодоступной. Грамотность становится массовым явлением. Все это ускорило рост науки и техники, помогло промышленной революции. Книги перешагнули границы стран, что способствовало началу создания обще- человеческой цивилизации. Третья информационная революция (конец XIX в.) была обусловлена про- грессом средств связи. Телеграф, телефон, радио позволили оперативно переда- вать информацию на любые расстояния. Эта революция не случайно совпала с периодом бурного развития естествознания. Четвертая информационная революция (70-е гг. XX в.) связана с появле- нием микропроцессорной техники и, в частности, персональных компьютеров. 9 Вскоре после этого возникли компьютерные телекоммуникации, радикально из- менившие системы хранения и поиска информации. Были заложены основы пре- одоления информационного кризиса. Четвертая информационная революция да- ла толчок к столь существенным переменам в развитии общества, что для его характеристики появился новый термин «информационное общество». Само название «информационное общество» впервые возникло в Японии. Специалисты, предложившие этот термин, разъяснили, что он определяет обще- ство, в котором в изобилии циркулирует высокая по качеству информация, а также есть все необходимые средства для ее хранения, распределения и исполь- зования. Информация легко и быстро распространяется по требованиям заинте- ресованных людей и организаций и выдается им в привычной для них форме. Стоимость пользования информационными услугами настолько невысока, что они доступны каждому. Не существует общепринятого критерия оценки полномасштабного ин- формационного общества, однако известны его формулировки. Интересный кри- терий предложил академик А. П. Ершов: «О фазах продвижения к информаци- онному обществу следует судить по совокупным пропускным способностям ка- налов связи» [1]. За этим стоит простая мысль: развитие каналов связи отражает и уровень компьютеризации, и объективную потребность общества во всех ви- дах информационного обмена, и другие проявления информатизации. Согласно этому критерию, ранняя стадия информатизации общества наступает при дости- жении действующей в нем совокупной пропускной способности каналов связи, обеспечивающей развертывание достаточно надежной междугородной телефон- ной сети. Завершающая фаза – при возможности реализации надежного и опера- тивного информационного контакта между членами общества по принципу «каждый с каждым». На завершающей фазе пропускная способность каналов связи должна быть в миллион раз больше, чем в первой фазе. Сегодня все больше людей в обществе заняты работой с информацией. С помощью информации организуется совместный труд людей на предприятиях, образуются их профессиональные союзы и общества. Информация является ос- новой деятельности органов законодательной, исполнительной и судебной вла- сти, системы государственного управления. · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · Информационное общество – общество, в котором большин- ство работающих занято производством, хранением, переработкой и реализацией информации, особенно высшей ее формы – знаний. 10 Движущей силой развития общества должно стать производство не материального, а информационного продукта. Материальный продукт станет более информационно емким, что означает увели- чение доли инноваций, дизайна и маркетинга в его стоимости. · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · Переход к информационному обществу сопровождается переносом центра тяжести в экономике с производства материальных благ (товаров) на оказание услуг, что влечет за собой значительное снижение добычи и переработки сырья и расхода энергии. Самое главное, информатизация изменила и характер труда в традиционных отраслях промышленности. Появление робототехнических си- стем, повсеместное внедрение элементов микропроцессорной техники является основной причиной этого явления. Однако есть и негативная сторона процесса информатизации, суть которой заключается в том, что поток информации, хлынувший на человека, столь велик, что недоступен обработке в приемлемое время. Это явление, получившее назва- ние информационный кризис, имеет место и в научных исследованиях, и в тех- нических разработках, и в общественно-политической жизни. В нашем усложня- ющемся мире принятие решений становится все более ответственным делом, а оно невозможно без полноты информации. Принято считать, что информационный кризис проявляется в следующем: информационный поток превосходит ограниченные возможности че- ловека по восприятию и переработке информации; возникает большое количество избыточной информации (так называе- мый «информационный шум»), которая затрудняет восприятие полез- ной для потребителя информации; возникают экономические, политические и другие барьеры, которые препятствуют распространению информации (например, по причине секретности). Частичный выход из информационного кризиса видится в применении но- вых информационных технологий. Внедрение современных средств и методов хранения, обработки и передачи информации многократно снижают барьер до- ступа к ней и скорость поиска. Разумеется, одни лишь технологии не могут ре- шить проблему, имеющую и экономическую (информация стоит денег), и юри- дическую (информация имеет собственника), и ряд других составляющих. Эта проблема комплексная и решается усилиями как отдельных стран, так и миро- вого сообщества в целом. 11 В основе информационной революции лежит взрывное развитие информа- ционных и коммуникационных технологий. В этом процессе отчетливо наблю- дается и обратная связь: движение к информационному обществу резко ускоряет процессы развития указанных технологий, делая их широко востребованными. |