Лекции по дисциплине ИТ_2020. Лекции по дисциплине "Информационные технологии" Лекция Понятие информационной технологии
 Скачать 1.13 Mb.
|
|
1 Лекции по дисциплине “Информационные технологии” Лекция 1. Понятие информационной технологии 1.1. Информатика и информационные технологии Результаты научных исследований показывают, что информация и научные знания в последние годы играют все большую роль в жизни общества. Об информации сегодня говорят как о стратегическом ресурсе общества, определяющем уровень развития государства, его экономический потенциал и положение в мировом сообществе. Так, по некоторым данным, объем затрат на развитие информационной сферы в США сегодня превышает затраты на развитие топливно-энергетического комплекса этой страны. Во многих развитых странах мира сегодня активно идет процесс перехода от индустриального к информационному обществу. В этих условиях средства создания и использования информационных ресурсов в любой развитой стране должны быть на уровне современных требований.Такими средствами являются: научная методология, используемая в информационной сфере общества; программно-аппаратные средства информатизации; современные информационные технологии. Указанные средства в последние годы все более широко используются практически во всех сферах социальной практики.Что же касается информационных технологий, то, повышая эффективность использования информационных ресурсов, они выступают не только как важнейший инструмент деятельности в информационной сфере общества, но также и как мощный катализатор развития научно-технического прогресса. Именно поэтому проблема развития и совершенствования информационных технологий сегодня занимает одно из приоритетных мест в стратегии научно- технического и социально-экономического развития передовых стран мира, является важным аспектомихнациональной политики. В то же время, если говорить о фундаментальных научных аспектах проблемы развития информационных технологий, то, как это ни покажется удивительным, положение здесь оставляет желать много лучшего. Ведь до сих пор информационные технологии, как научное направление исследований, так и не сформировалась. Нет объективных критериев эффективности различных видов информационных технологий и методов их количественной сопоставительной оценки. Не разработаны на необходимом уровне методы анализа и синтеза высокоэффективных информационных технологий. Нет даже общепринятой классификации информационных технологий, хотя определенные попытки во всех этих направлениях уже предпринимаются. Так, например, в работе в качестве универсального количественного критерия эффективности информационных технологий предложена экономия социальноговремени, которая достигается в результате их социального использования. Ведь давно известно, что любая экономия, в конце концов, может быть сведена к экономии времени. Однако этот подход применительно к информационным технологиям еще не получил своего необходимого развития, хотя и представляется весьма перспективным. Поэтому сегодня следует констатировать, что имеется существенное отставание теоретических разработок в области информационных технологий от потребностей социальной практики, которые быстро возрастают. Ведь мир стоит на пороге новой цивилизации, которую не без оснований называют постиндустриальным информационным обществом. Информация и научные знания получат в этом обществе приоритетное развитие, что позволит существенным образом сократить затраты других видов ресурсов и решить на этой основе многие современные глобальные проблемы развития цивилизации. Наиболее важной отличительной чертой этой цивилизации станет повсеместное и высокоэффективное использование информации и ее наиболее высокоорганизованной формы – научных знаний. Информация и научные знания будут не только стратегическими ресурсами и 2 факторами развития общества, но также и наиболее распространенными в этом обществе предметами и результатами труда. С использованием информации ученые связывают свои надежды на решение глобальных энергетических и экологических проблем развитии общества, а также проблем дальнейшего развития науки, образования и культуры, достижения нового уровня интеллектуального и духовного развития человека и общества, его переход на путь безопасного и устойчивого развития. Фундаментальной основой нового технологического уклада общества, вероятнее всего, станут высокоэффективные информационные технологии, для реализации которых будут использоваться разнообразные средства информатики, построенные на новых физических принципах. В ближайшие годы следует ожидать появления целого ряда принципиально новых научных и практических результатов. Таким образом, существующие в настоящее время прогнозы о формировании и становлении постиндустриальной информационной цивилизации являются вполне реалистичными и подтверждаются реальным ходом исторического процесса. - Следующий мощный импульс в развитии информатизации общества связывают с появлением в начале 80-х голов микропроцессорной элементной базы средств информатики. Его результатом стало появление и стремительное распространение персональных ЭВМ. а также малогабаритных микропроцессоров, встраиваемых в различные технологические и бытовые устройства, приборы и оборудование. Все это вызвало настоящий бум в области производственных технологий, существенно изменило всю окружающую человека информационную техносферу. К хорошему быстро привыкаешь. Сегодня деловой человек уже не представляет свою жизнь без мобильного телефона и персонального компьютера, а любое современное учреждение немыслимо без собственной автоматизированной информационной системы, электронной копировальной техники и выхода в международную информационно-телекоммуникационную сеть. Никого не удивит и персональная ЭВМ типа Pentium-4 на столе у обыкновенного студента и даже школьника. А ведь эта информационно-вычислительная система имеет сегодня такие функциональные возможности, которыми всего 10—15 лет назад могли обладать только системы, относившиеся в этот период к разряду суперЭВМ. Благодаря происходящему в последние годы стремительному развитию средств информатики информационная сфера общества стремительно изменяется, оказывая тем самым сильное влияние на все другие стороны жизни и деятельности людей. Условия жизни и деятельности людей в развитых странах уже в середине XXI века будут так же сильно отличаться от современных, как условия жизни нашего времени отличаются от условий жизни в России во времена правления царя Петра Первого. В новом высокоавтоматизированном информационном обществе у людей появятся не только совершенно новые возможности, но и новые проблемы - это проблема информационного неравенства людей в новой информационной среде и обеспечение информационной безопасности человека и общества, а также всей биосферы нашей планеты. Вполне возможно, что в той новой высокоавтоматизированной информационной среде, которая уже формируется в развитых странах мирового сообщества, возникнут и другие принципиально новые глобальные проблемы, о содержании которых сегодня можно только догадываться. На одну из таких проблем указал в своей обзорной лекции по физике известный английский ученый С. Хокинг. Сегодня он возглавляет в Кембридже ту самую кафедру, которой в свое время заведовал Исаак Ньютон. В этой лекции, которая была прочитана в 1998 г. в Вашингтоне для президента США Билла Клинтона и его ближайшего окружения, С. Хокинг отметил еще одну новую опасность, которую может породить никем сегодня не контролируемый процесс развития интеллектуальных возможностей кибернетических устройств и автоматизированных роботов. Он считает, что если этот процесс и далее будет продолжаться такими же темпами, как это имеет место сегодня (а никаких реальных ограничений в развитии этого процесса пока не просматривается), то уже в XXI веке вполне вероятной может оказаться ситуация, когда человечеству придется бороться за свое место под солнцем уже не только с грозными силами Природы, но и с новой высокоорганизованной искусственной цивилизацией. Основу этой цивилизации, по мнению ученого, будут составлять биороботы и системы искусственного разума на базе сверхмощных компьютерных сетей. 3 Предположения подобного рода сегодня кажутся фантастическими. Можно считать их просто шуткой, игрой ума гениального человека, который, будучи сам долгие годы прикованным к инвалидной коляске и вынужденный общаться с окружающими его людьми лишь посредством компьютера, не потерял еще не только оптимизма, но и вполне завидного чувства юмора. Однако в каждой шутке есть доля правды. Эта народная мудрость неоднократно подтверждалась практикой. Особенно в тех случаях, когда прогнозы делаются гениальными людьми, обладающими особой интуицией, своего рода "внутренним зрением". История убедительно свидетельствует о том, что когда дело касается научно-технического прогресса, объективная реальность его развития часто превосходит самые смелые и, казалось бы, фантастические прогнозы. 1.2. Понятие информационной технологии как научной дисциплины В настоящее время происходит стремительное развитие глобального процесса информатизации общества. При этом кардинальным образом изменяется вся информационная среда общества. Новые автоматизированные информационные технологии проникают практически во все сферы социальной практики и становятся неотъемлемой частью новой, информационной культуры человечества. Именно поэтому сегодня представляется исключительно актуальной и важной проблема формирования информационной технологии, как самостоятельной научной дисциплины о методах создания высокоэффективных информационных технологии (в обычном, узком понимании этого термина), т.е. своего рода теории и методологии проектирования информационных технологий. Таким образом, помимо уже широко используемого в науке и практике понятия информационной технологии, как способа рациональной организации некоторого часто повторяющегося информационного процесса, необходимо развивать и новое, более широкое представление о значении этого термина. И в этом случае он будет обозначать самостоятельный раздел науки, точно так же, как это имеет место в отношении самого понятия "технология". Объектом исследований информационной технологии, как научной дисциплины, должны являться информационные технологии (в узком понимании этого термина), т.е. способы рациональной организации информационных процессов. Предметом же исследований для информационной технологии, как науки, должны стать теоретические основы и методы создания информационных технологий, а также их проектирование и эффективная реализация. Для развития информационной технологии в таком понимании нам в ближайшие годы предстоит пройти весь цикл формирования этого нового научного направления; классифицировать различные виды информационных технологий, разработать критерии для их сравнительного анализа и количественной оценки эффективности, создать методы синтеза высокоэффективных технологий, основанные на последних достижениях фундаментальной науки, а также на применении информационных элементов и информационных систем, использующих новые физические принципы функционирования. Вполне возможно, что для успешного развития этой науки придется также создать ряд новых научных дисциплин, в том числе – теорию информационного взаимодействия в природе и обществе. При этом представляется важным уделить особое внимание не только таким традиционным и уже более или менее изученным фазам реализации информационных процессов, как кодирование, обработка и передача информации. Кроме того, предстоит разобраться и с гораздо более сложными фазами этих процессов, которые практически еще не изучаются современной наукой. Это фазы генерации информации, а также ее рецепции (восприятия) информационными системами, в том числе – такими сложными и мало изученными, как сознание и подсознание человека. Только после этого можно научиться создавать и практически использовать действительно высокоэффективные информационные системы и технологии, которые и должны будут стать технологической базой развития цивилизации в XXI веке. 1.3. Структура предметной области информационной технологии Предметную область информационной технологии, как научного направления, на начальном этапе его формирования вероятнее всего будут составлять следующие первоочередные задачи: 4 1. Разработка методов структуризации и классификации информационных технологий различного вида и назначения по их характерным признакам. 2. Разработка критериев эффективности информационных технологий, методов их оптимизации и сравнительной количественной оценки. 3. Определение перспективных направлений развития информационных технологий на ближайшие годы, а также научных методов, которые должны лежать в их основе. 4. Определение принципов построения перспективных средств для реализации высокоэффективных информационных технологий нового поколения. 1.4. Место информационной технологии в современной системе научного знания Приведенные выше определения объекта и предмета исследований информационной технологии как научной дисциплины, а также анализ содержания решаемых ею первоочередных задач дают основание сделать вывод о том, что информационная технология как наука должна войти в состав естественных наук. Причем в значительной части своих исследований, она будет характеризоваться как техническая наука, являющаяся одним из разделов фундаментальной информатики. Теоретической базой для информационной технологии как науки должны стать достижения в области теоретической информатики и, прежде всего, в области общей теории информации (ОТИ) – той новой фундаментальной научной дисциплины, которая уже активно формируется в последние годы. Принципиально важными для развития информационной технологии должны также стать и результаты исследований в области ряда других наук, таких, как когнитология, семиотика, семантика, информационная психология. Ведь для создания принципиально новых по своему качеству информационных технологий будущего нам необходимо будет хорошо знать те процессы и факторы, которые содействуют не только эффективному восприятию информации человеческим сознанием и подсознанием, но также и факторы, которые содействуют ее наилучшему запоминанию и адекватному пониманию. Другими словами, перспективные информационные технологии должны быть не только ориентированы на человека, но также и давать возможность развития у него тех или иных качеств, содействующих восприятию, запоминанию, анализу и пониманию смысла информации. В современной научной литературе такие технологии все чаще называют креативными технологиями. Таким образом, можно полагать, что для развития креативных технологий в ближайшие десятилетия откроются новые перспективы. Особенно широко эти технологии будут применяться в системе образования и специальной профессиональной подготовки кадров. 1.5. Определение информационной технологии и информационной системы Технология при переводе с греческого означает искусство, мастерство, умение, а это процессы. Под процессом следует понимать определенную совокупность действий, направленных на достижение поставленной цели. Процесс должен определяться выбранной человеком стратегией и реализовываться с помощью совокупности различных средств и методов. Информационная технология (ИТ) - 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). В толковом словаре по информатике дается следующее определение: «ИТ – совокупность методов, производственных процессов и программно-технических средств, объединенных в технологическую цепочку, обеспечивающую сбор, хранение, обработку, вывод и распространение информации для снижения трудоемкости процессов использования информационных ресурсов, повышения их надежности и оперативности». Совокупность методов и производственных процессов ИС определяет принципы, приемы, методы и мероприятия, регламентирующие проектирование и использование программно-технических средств для обработки данных в предметной области. Информационные ресурсы – совокупность 5 данных, представляющих ценность для организации (предприятия) и выступающих в качестве материальных ресурсов. К ним относятся файлы данных, документы, тексты, графики, знания, аудио- и видеоинформация. Процесс обработки данных в ИС невозможен без использования технических средств и программного обеспечения. Цель применения ИТ - производство информации для ее анализа человеком и принятия на его основе решения по выполнению какого-либо действия, а также снижение трудоемкости использования информационных ресурсов. Информационная система (ИС) - взаимосвязанная совокупность средств, методов и персонала, используемых для хранения, обработки и выдачи информации в интересах достижения поставленной цели. Информационная технология является процессом, а информационная система - средой. Таким образом, информационная технология является более емким понятием, чем информационная система, т.е. может существовать и вне сферы информационной системы. 1.6. Этапы развития информационных технологий Существует несколько точек зрения на развитие информационных технологий с использованием компьютеров, которые определяются различными признаками деления. Признак деления - вид задач и процессов обработки информации. 1 этап. (60-70 гг.) - обработка данных в вычислительных центрах в режиме коллективного пользования. Основным направлением развития информационной технологии являлась автоматизация рутинных действий человека. 2 этап (с 80-х гг.) - создание информационных технологий, направленных на решение стратегических задач (перспективных, долгосрочных). Признак деления - проблемы, стоящие на пути информатизации общества. 1 этап (до конца 60-х гг.) характеризуется проблемой обработки больших объемов данных в условиях ограниченных возможностей аппаратных средств. 2 этап (до конца 70-х гг.) связывается с распространением ЭВМ серии IBM/360/ Проблема этого этапа - отставание программного обеспечения от уровня развития аппаратных средств. 3 этап (с начала 80-х гг.) - компьютер становится инструментом непрофессионального пользователя, а информационные системы - средством поддержки принятия его решений. Проблемы - максимальное удовлетворение потребностей пользователя и создание соответствующего интерфейса работы в компьютерной среде. 4 этап (с начала 90-х гг.) - создание современной технологии межорганизационных связей и информационных систем. Проблемы этого этапа весьма многочисленны. Наиболее существенными из них являются: выработка соглашений и установления стандартов, протоколов для компьютерной связи; организация доступа к стратегической информации; организация защиты и безопасности информации. Признак деления - преимущество, которое приносит компьютерная технология 1 этап (с начала 60-х гг.) характеризуется довольно эффективной обработкой информации при выполнении рутинных операций с ориентацией на централизованное коллективное использование ресурсов вычислительных центров. Основным критерием оценки эффективности создаваемых информационных систем была разница между затраченными на разработку и сэкономленными в результате внедрения средствами. Основной проблемой на этом этапе была психологическая - плохое взаимодействие пользователей, для которых создавались информационные системы, и разработчиков из-за различия их взглядов и понимания решаемых проблем. Как следствие этой проблемы, создавались системы, которые пользователи плохо воспринимали и, несмотря на их достаточно большие возможности, не использовали в полной мере. 2 этап (с середины 70-х гг.) связан с появлением персональных компьютеров. Изменился подход к созданию информационных систем - ориентация смещается в сторону индивидуального пользователя для поддержки принимаемых им решений. Пользователь заинтересован в проводимой разработке, налаживается контакт с разработчиком, возникает взаимопонимание обеих групп специалистов. На этом этапе используется как централизованная обработка данных, характерная для 6 первого этапа, так и децентрализованная, базирующаяся на решении локальных задач и работе с локальными базами данных на рабочем месте пользователя. 3 этап (с начала 90-х гг.) связан с понятием анализа стратегических преимуществ в бизнесе и основан на достижениях телекоммуникационной технологии распределенной обработки информации. Информационные системы имеют своей целью не просто увеличение эффективности обработки данных и помощь управленцу. Соответствующие информационные технологии должны помочь достичь намеченных целей. Признак деление - виды инструментария технологии 1 этап (до второй половины XIX в) - "ручная" информационная технология, инструментарий которой составляли: перо, чернильница, книга. Коммуникация осуществлялась ручным способом путем отправки по почте писем, пакетов, депеш. Основная цель технологии - представление информации в нужной форме. 2 этап (с конца XIX в) - "механическая" технология, инструментарий которой составляли: пишущая машинка, телефон, диктофон, оснащенная более совершенными средствами доставки почта. Основная цель технологии - представление информации в нужной форме более удобными средствами. 3 этап (40 - 60 гг. ХХ в) - "электрическая" технология, инструментарий которой составляли: большие ЭВМ и соответствующее программное обеспечение, электрические пишущие машинки, ксероксы, портативные диктофоны. Изменяется цель технологии. Акцент в информационной технологии начинает перемещаться с формы представления информации на формирование ее содержания. 4 этап (с начала 70-х гг.) - "электронная" технология, основным инструментарием которой становятся большие ЭВМ и создаваемые на их базе автоматизированные системы управления (АСУ) и информационно-поисковые системы (ИПС), оснащенные широким спектром базовых и специализированных программных комплексов. Центр тяжести технологии еще более смещается на формирование содержательной стороны информации для управленческой среды различных сфер общественной жизни, особенно на организацию аналитической работы. Был приобретен опыт формирования содержательной стороны управленческой информации и подготовлена профессиональная, психологическая и социальная база для перехода на новый этап развития технологии. 5 этап (с середины 80-х гг.) - "компьютерная" ("новая") технология, основным инструментарием которой является персональный компьютер с широким спектром стандартных программных продуктов разного назначения. На этом этапе происходит процесс персонализации АСУ, который проявляется в создании систем поддержки принятия решений определенными специалистами. Подобные системы имеют встроенные элементы анализа и интеллекта для разных уровней управления, реализуются на персональном компьютере и используют телекоммуникации. В связи с переходом на микропроцессорную базу существенным изменениям подвергаются и технические средства бытового, культурного и прочего назначений. Начинают широко использоваться в различных областях глобальные и локальные компьютерные сети. |