Реферат По дисциплине Экология Тема «Информационные технологии и экологическая безопасность». Реферат По дисциплине Экология Тема Информационные технологии и экологическая безопасность
 Скачать 113.63 Kb.
|
ОглавлениеВведение 3 Экологический мониторинг 4 Охрана окружающей среды 10 Охрана здоровья человека при взаимодействии с ИТ. 12 Заключение 15 Список литературы 16 Введение Компьютерная техника развивается сегодня особенно стремительно, с необычайной быстротой появляются, и также быстро устаревают и отмирают различные технические решения и стандарты. По прогнозам различных экономико-социологических организаций компьютерная техника и телекоммуникации будут оставаться одной из наиболее развивающихся отраслей мировой индустрии еще, по крайней мере, в течение 10 - 20 лет. Так что уменьшения числа людей, работающих за компьютерами ждать не приходиться. Наоборот, повальная компьютеризация, уже давно охватившая бизнес-сектор, сегодня все больше захватывает массового потребителя. Следовательно, именно в настоящее время стало необходимо формирование экологической культуры с использованием информационных технологий в сфере безопасности. Как всякий новый этап в развитии общества, компьютеризация несет с собой новые проблемы и возможности. В данной работе будут рассмотрено как применение информационных технологий в экономии ресурсов путем поиска и последующего использования информации для повышения эффективности человеческой деятельности, так и явление создания современными средствами коммуникации и информации повышенного электромагнитного, визуального и звукового фона, не свойственного биологической основе человека, и мощного информационного загрязнения, воздействующего на все основные органы чувств и оказывающего вредное влияние на здоровье человека – одной из наиболее важных проблем компьютеризации. Много слов в печати и в других СМИ сказано о важности экологической информации, многолетних наблюдений, исследований, новейших разработок для решения задач экологического мониторинга за использованием природных ресурсов, рациональным ведением хозяйственной деятельности, охраной природы и здоровья человека, принятием важных практических решений, связанных с окружающей средой. Всё перечисленное невозможно без прочного информационного обеспечения, так как большие объемы данных разбросаны по различным информационным базам или даже находятся на бумажных носителях в архивах, что не только затрудняет их поиск, использование, но и приводит к сомнению в их достоверности. Экологический мониторинг Без преувеличения можно утверждать, что наличие достоверной информации будет содействовать повышению научной обоснованности прогнозов и комплексной оценки состояния окружающей среды, рациональному использованию природных ресурсов. Для полноценного выбора программного инструментария и использования технологий проектирования базы данных, адекватных потребностям конкретной разработки, необходимы глубокий анализ и классификация имеющихся средств проектирования. Первым этапом проектирования базы данных любого типа является анализ предметной области, который заканчивается построением информационной структуры (концептуальной схемы). На данном этапе анализируются запросы пользователей, выбираются информационные объекты и их характеристики, и на основе проведенного анализа структурируется предметная область. Анализ предметной области является общезначимым этапом, не зависящим от программной и технической сред, в которых будет реализовываться база данных. После беседы с различными пользователями, просмотра нормативно – технической и иной документации было выявлено, что интерес представляют три информационных объекта: точка отбора; количественное содержание в ней токсичных элементов; нормативно установленные эталонные содержания токсичных элементов. Рассмотрим наиболее существенные характеристики каждого информационного объекта: Точка отбора – координаты, природная среда. Содержание токсичных элементов – точка отбора, дата отбора, кем осуществлен отбор проб, наименование исследуемого элемента, результаты испытаний. Эталонное содержание – наименование элемента, нормативно – установленный количественный показатель, единица измерений, нормативный документ. Между разными информационными объектами, а также между информационным объектом и его характеристиками возникают определенные ассоциации, называемые связями. При этом связи могут быть различных свойств, характера избирательности. При проектировании базы данных принято рассматривать взаимосвязи между  информационными объектами трех типов (рис. 1).Рис. 1. Взаимосвязь между информационными объектами Заключительная фаза анализа предметной области состоит в проектировании ее информационной структуры (или концептуальной схемы). Описывать предметную область или проектировать концептуальную схему можно средствами достаточно большого количества моделей, созданных специально для этих целей. В простых случаях для построения концептуальной схемы используют традиционные методы агрегации и обобщений. При агрегации информационные объекты (элементы данных) объединяются в один в соответствии с семантическими связями между объектами.  Например, при проведении экологического мониторинга создаем информационный объект (сущность) – объект контроля со следующими атрибутами: место и среда отбора (воздух, подземные воды, поверхностные воды, почва и др.), норма (ПДК, ПДС и др.), показанные на рис. 2.Рис. 2. Схема контроля среды Концептуальная модель применяется для структурирования предметной области с учетом не только информационных интересов пользователей системы, но и информационных потребностей самой предметной области. В рамках каждой базы данных концептуальные требования обобщаются в концептуальную модель, выраженную абстрактными средствами, позволяющими увидеть всё информационное содержание предметной области. Концептуальная модель позволяет как бы «подняться вверх» над предметной областью и увидеть ее отдельные элементы. При этом подробность, детальность и глубина предметной области зависит от выбранной модели. Модель с минимальными возможностями должна обеспечивать способность задания данных и их взаимосвязь. Соответственно семантическая мощь концептуальной модели увеличивается с возрастанием дополнительного числа характеристик, которые она позволяет определить. Выбирая модель для концептуального проектирования желательно учитывать то обстоятельство, что любым моделям свойственны определенные ограничения, поэтому поиск идеальной модели, полностью отражающей реальный мир, весьма проблематичен. Выбор модели диктуется, прежде всего, характером предметной области и требованиями к базе данных. Другим немаловажным обстоятельством является независимость концептуальной модели от конкретной системы управления базой данных, которая должна быть выбрана после построения концептуальной схемы. Одним из наиболее информационно – насыщенных моделей является окружающая среда. Она многокомпонентная по своей сути и испытывает постоянное воздействие хозяйственной деятельности человека. Появление серьезных глобальных экологических изменений вызвало необходимость анализа, оценки и прогнозирования их динамики с целью принятия возможных решений для выработки стратегии дальнейшего развития общества. В свою очередь эти обстоятельства вызвали необходимость создания новой научной дисциплины – экоинформатики, изучающей закономерности получения, передачи, преобразования и применения, отбора, хранения информации при изучении процессов, протекающих в окружающей среде. Поэтому создание географических информационных систем (ГИС) – одна из актуальных задач, решением которой в настоящее время занимаются многие научные и производственные организации. Географическая информационная система представляет собой совокупность технологических средств, информационных ресурсов и персонала, позволяющих на единой географической основе поддерживать в оперативном состоянии информационную модель территории, моделировать протекающие региональные процессы и решать задачи регионального управления. Разработка ГИС – это та сфера научно-технического прогресса, развитие которой невозможно без опоры на картографирование и аэрокосмическое зондирование. Пространственные географические данные – весьма ценный информационный продукт. Кто ими владеет, тот владеет ситуацией и имеет шансы избежать ошибок при принятии экономических, экологических решений, улаживании конфликтов, реализации долгосрочных проектов и программ. Источники пространственной информации многочисленны и различны по качеству и точности. Это карты, воздушные и космические снимки, материалы статистической отчетности и кадастры (регистры), данные гидрометеорологических наблюдений, экологического мониторинга и т.д. Сбор, хранение, увязку и обработку всех этих данных в цифровой компьютерной форме осуществляют географические информационные системы. Они и выдают информацию пользователю по запросу в наиболее удобной для него форме – обычно, в виде карт, схем, таблиц. ГИС носит межотраслевой характер и призвана обеспечивать широкий круг задач регионального управления: задачи учета, регистрации и оценки природного и экономического потенциала территории; задачи мониторинга и моделирования экономической и социальной обстановки; задачи комплексного развития территории, размещения производительных сил; обеспечение экологической безопасности и охраны природы. Технологии в системе ГИС используются практически во всех сферах хозяйства страны и незаменимы в случаях, где требуются пространственно-координатные данные объекта или данные для построения информационной модели территории. Модель формируется послойно, где каждый информационный слой объединяет группу объектов одного типа (например, леса, реки, озера, здания, сооружения и т. п.). Однотипные объекты описаны словами, цифрами, формулами и формируют так называемые атрибутивные данные слоя. Принципиальным моментом является то, что создаваемые и существующие информационные слои привязываются к единой пространственной основе, т. е. формируются в рамках единой картографической системы. Отличительной особенностью начального этапа развития технического обеспечения ГИС является ориентация на территориальные вычислительные комплексы. Необходимо найти возможности для интеграции в них, что предполагает методическое и информационно - программное единство методов и моделей реализации однотипных функций управления на различных уровнях системы. При этом при разработке эколого-математических моделей должно быть обеспечено согласование системы критериев и ограничений, а также единство методов, средств агрегирования и дезагрегирования необходимой информации. В современных условиях создание ГИС реализуется на новых принципах в виде межведомственного территориально-распределительного вычислительного комплекса коллективного пользования (МТВК). Основные цели создания МТВК: - оперативность и качество обслуживания пользователей за счет децентрализованных методов обработки данных, использования на всех уровнях управления локальных вычислительных устройств для первичной обработки экологической информации в местах её возникновения; - повышение эффективности использования вычислительных ресурсов в цен-трах обработки данных, возможности оперативного распределения и перераспределения свободных вычислительных мощностей, специализации отдельных вычислительных центров по сопровождению (эксплуатации) проблемно-ориентированных функциональных программных комплексов, унификации технологии обработки данных; - оперативность решения межведомственных управления и информационного обслуживания пользователей за счет комплексирования средств вычислительной техники различных предприятий и организаций. Требования адекватности построения генеральной схемы управления ГИС определяют выделение следующих уровней организации комплекса: - вычислительную сеть для обслуживания экологических организаций; - ведомственную (отраслевую) вычислительную сеть; - межведомственную вычислительную сеть. Взаимодействие между уровнями связано с обменом информацией при решении функциональных задач ГИС и осуществляется на уровне обмена информацией через внешние носители и по выделенным каналам связи. При этом технология взаимодействия определяется системой территориальных стандартов. В системе ГИС в качестве оконечных вычислительных устройств целесообразно использовать проблемно-ориентированные автоматизированные места (АРМ). Одной из подсистем ГИС должна быть экспертная система, как часть искусственного интеллекта. Она включает базу данных с набором правил и механизмом вывода, позволяющим на основе представляемых фактов распознать экологическую ситуацию, поставить диагноз, формулировать решение или дать рекомендации персоналу для выбора плана действий. Экспертные системы (ЭС) предназначены для воссоздания опыта, знаний профессионалов высокого уровня и использования этих знаний при управлении экологическими процессами. В общем виде ЭС содержат двумерный массив: область запросов и базу знаний (рис.3).  Рис.3. Схема база данных и область запросов Область запросов – основной элемент ЭС. Если в область запросов попали какие-то данные, то систему можно запросить об этом. База знаний содержит все знания ЭС по данному вопросу. Если запрос соответствует конкретным знаниям экологической обстановки ЭС, то ответ может быть получен немедленно. Если вопрос касается конкретного примера экологической обстановки (рис.1.3) с элементами экологических знаний общего характера, то ЭС вступает в диалог с пользователем до тех пор, пока не уточнит детали обстановки. После этого ЭС может выдать то или иное решение по данному вопросу. ЭС могут быть более сложными, чем те, которые были рассмотрены. Например, машинно-обучающие экспертные системы. Охрана окружающей среды Современные информационные технологии широко внедрились в различные области человеческой деятельности, и в частности в охране окружающей среды. В настоящее время исследования по охране окружающей среды ведутся во всех областях науки и техники различными организациями и на различных уровнях. Проблема взаимоотношения человеческого общества с окружающей средой приобрела острый характер. За последние десятилетия возрос риск возникновения крупных экологических катастроф, вызываемых человеком и возникающих вследствие защитной реакции природы. Деятельность человека постоянно связана с накоплением информации об окружающей среде, ее отбором и хранением. Информационные системы, основное назначение которых — информационное обеспечение пользователя, то есть предоставление ему необходимых сведений по конкретной проблеме или вопросу, помогают человеку решать задачи быстрее и качественнее. При этом одни и те же данные могут использоваться при решении разных задач и наоборот. Любая информационная система предназначена для решения некоторого класса задач и включает в себя как хранилище данных, так и средства для реализации различных процедур. В настоящее время научно-технический прогресс в этой области связан с перевооружением производства на основе наукоемких технологий. Так как, например, в Италии создан робот, основной задачей которого заключается в том, чтобы убирать мусор и следить за чистотой воздуха. Группа европейских ученых разработала и представила миру устройство Dustbot – колесного робота-мусорщика, который, как предполагается, будет патрулировать городские улицы, собирать мусор и проводить мониторинг загрязнения воздуха. Успешное внедрение Dustbot в мусороуборочную инфраструктуру больших городов, особенно в Европе, в городах которой очень много тесных улочек, позволит городским властям хотя бы частично отказаться от использования стандартных мусоровозов, которые из-за своих габаритов создают затруднения на городских дорогах и загрязняют окружающую среду вредными выхлопами. Wall-E. Проект «Синтетическое дерево». Ученые из США разрабатывают необычный проект «синтетического дерева», способного поглощать в 1000 раз больше углекислого газа, чем обычные деревья. Дерево обладает пластиковыми «листьями», которые захватывают молекулы СО2 в моменты дуновения ветра. В дальнейшем поглощенный СО2 сжимается, охлаждается и хранится в сжиженном виде. В основе работы «синтетического дерева» находятся методы улавливания газов, аналогичные тем, что сейчас применяются на некоторых химических производствах, а также на станциях по сжиганию угля. Метод разложения пластика. Наша планета с космической скоростью зарастает пластиковым мусором. Сжигать его нельзя, поскольку при этом образуются токсичные соединения, а просто закапывать в землю – бесполезно: тот же пластиковый пакет может пролежать там нетронутым более века. Ученые давно искали ускоренный и безвредный способ утилизации отслуживших свое изделий из пластика. В результате был изобретен пластик, способный сгнить всего за пару-тройку лет. Для этого в его состав добавили так называемые аддитивы. По заверению ученых, эти вещества, действующие на полимерные материалы, как жучок-древоточец на старую мебель, разлагают их на компоненты, безвредные как для окружающей среды, так и для человека. Экологические технологии Hyundai. Вопрос выпуска «зеленых» автомобилей становится актуальней с каждым годом. В планах Hyundai стать главным игроком на мировом рынке по производству таких автомобилей. Компания Hyundai вкладывает большие средства в разработку экологичного и экономичного автомобиля. Более чем десятилетний опыт разработок компании свидетельствует об этом. Это подтверждают и последние премьеры концепт-каров Hyundai на различных международных автосалонах. Разработка экологически безопасных автомобилей, с низким выбросом токсичных выхлопных газов позволит: уменьшить объем используемых нефтепродуктов и снизить выбросы CO2. Hyundai Getz является одним из первых таких автомобилей. Дорожное покрытие. Голландские исследователи из университета в г. Твенте разработали материал для дорожного покрытия, способный очищать воздух от автомобильных выхлопов, сообщает The Engineer. В скором времени этим материалом будет покрыта мостовая в одном из городов Голландии для проведения сравнительных испытаний. Новый материал представляет собой бетон с добавками диоксида титана, являющимся фотокатализатором, который способен превращать токсичные оксиды азота из автомобильных выхлопов в безвредные нитраты. Оксиды азота являются основным компонентом городского смога, они в конечном итоге превращаются в азотную кислоту. Необходимо также учитывать, что влияние информационных технологий на человека и окружающую среду носит двунаправленный характер. С одной стороны, информационные технологии — это один из наиболее перспективных инструментов сбора данных и научного познания, в том числе в медицине и экологии. С другой — это важный фактор, влияющий на здоровье человека и окружающую среду. Охрана здоровья человека при взаимодействии с ИТ. У данной проблемы компьютеризации две составляющие. Первая определяется физиологическими особенностями работы человека за компьютером. Вторая – техническим параметрам средств компьютеризации. Эти составляющие – «человеческая» и «техническая» - тесно переплетены и взаимозависимы. По данным исследований, труд операторов, работающих с компьютерами, следует отнести к психическим формам труда с высокой нагрузкой. Деятельность оператора связана с восприятием изображения на экране, постоянным слежением за динамикой изображения, различением картин, схем, чтение текста рукописных и печатных материалов. Особенностью труда операторов является повышенное зрительное напряжение, связанное со слежением за информацией, а также рядом других неблагоприятно влияющих на зрение факторов. Оператор утомляется из-за эффекта мелькания, неустойчивости и нечеткости изображения, необходимости частой адаптации глаз к освещенности экрана дисплея и общей освещенности помещения. На орган зрения воздействуют появление ярких пятен за счет отражения светового потока на клавиатуре и экране, различие в освещенности рабочей поверхности и ее окружения. Наряду с перечисленными факторами на операторов оказывают влияние и другие физические явления в процессе труда: шум машин, тепловыделения, вредные вещества, ионизирующие и неионизирующие излучения, особенности технологического оборудования и организации рабочего места. Труд операторов, работающих с компьютерами и видеотерминалами, характеризуется повышенными уровнями психического напряжения. Реакция психического напряжения связана со сложностью трудовой деятельностью, необходимость постоянно поддерживать активное внимание, высокой ответственностью за свою деятельность и высокой ценой ошибки, ведущей к крупным экономическим потерям, а в ряде случаев – к авариям и гибели людей. Эргономическую проблему представляет гипокинезия и гиподинамия операторов. Отсутствие физической нагрузки и неподвижность - явления не соответствующие естественному, физиологическому состоянию человека. При этом снижается тонус мышц, не стимулируется деятельность внутренних органов, что ведет к застойным явлениям, атонии кишечника и многим другим явлениям, неблагоприятно отражающимся на общем тонусе организма и психической деятельности. Литературные данные и результаты наших исследований позволяют сделать выводы о неблагоприятном влиянии на человека этих видов работы, если они осуществляются без учета эргономических и гигиенических требований. Исследования показывают, что труд программистов и операторов, сопровождающийся высокими уровнями психического напряжения, ведет к тяжелым формам утомления, развитию у операторов после многолетней работы неврозов в 30-40%. Дети являются наиболее ранимыми при различных видах неблагоприятных воздействий, даже видеоигровая деятельность с компьютерами при перегрузках отрицательно сказывается на их здоровье: каждый второй обнаруживает психические расстройства в виде рассеянности, раздражительности, ухудшение памяти. Японские и английские специалисты наблюдали у детей и подростков появление расстройств в виде синдрома видеоигровой эпилепсии. Имеются данные о провоцировании работой с видеотерминалами приступов эпилептического расстройства сознания (припадок). А также в виде характерологических изменений у детей по типу повышенной раздражительности и вялости (апатии). Проводимыми специалистами исследованиями установлено, что профессиональные специалисты в 64% жаловались на боли в спине и шее, 56 на утомляемость и изменение зрения, у 57% отмечались общие невротические расстройства, а у 40,3% выявлялись стойкие нервно-психические нарушения и периодические депрессивные состояния. Среди операторов женщин выявлено до 30% употребляющих транквилизирующие средства в целях снятия чувства тревожности и напряженности после трудового дня. В связи с длительной и тяжелой нагрузкой на зрение, обследуемые раньше всего предъявляют жалобу на утомляемость зрения, рези и пелену в глазах, а в последующем на снижение зрения. У людей, которые работают восемь часов, воспаление глаз регистрируется в 72% чаще, чем у обычных специалистов. По данным американских исследователей, в результате ограничения физических движений и длительных статических нагрузок наблюдается заболевание опорно-двигательного аппарата, невриты, остеохондрозы, радикулиты до 400 000 в год. Имеются данные, что рассматриваемые виды труда способствуют ожирению и неблагоприятно влияют на течение и исход беременности (выкидыши на 80% чаще). На фоне неврозов у этой группы лиц легче развиваются и соматические заболевания в форме гипертонической болезни, язвенной болезни, болезни кожи и других. Напряженный характер труда, высокая цена ошибки оператора, пребывание в состоянии тревожно-томительном ожидании при отсутствии эмоциональной разрядки в процессе труда ведет к невротизации личности. Затяжные формы неврозов ведут не только к невротическому развитию личности, но и могут неблагоприятно отражаться на наследственности в виде невротизации потомства. Все эти данные ставят задачу научно-эргономической разработки мероприятий по снижению отрицательного влияния этих видов труда на здоровье. Не менее важной проблемой является и внедрение этих разработок в практику организации рабочего места, динамики трудового процесса и обеспечения гигиены жизни этих людей. В числе основных профилактических мероприятий, следует отметить профессиональную ориентацию и профотбор, динамический принцип организации труда, создание аппаратуры и оборудования рабочего места с учетом требований гигиены и эргономики, профилактику переутомлений на работе. Для предупреждения влияния неблагоприятных условий труда на этих видах работ можно осуществлять мероприятия не требующие особых затрат: необходимо исключить неудобные позы и длительную психическую и физическую нагрузку, через 45 минут работы оператору следует на 10-15 минут изменить характер труда или производить движение по типу физической зарядки и периодического массажа частей (органов) тела, подверженных однообразной нагрузке ли находящихся в состоянии напряжения. Для профилактики хронических заболеваний: неврозов, зрения, опорно-двигательного аппарата, следует на производстве организовать динамический контроль над состоянием здоровья операторов, осуществлять своевременное лечение. Заключение Среди множества мероприятий, осуществляющихся среди информационных технологий, были рассмотрены три основных: -Экологический мониторинг -Охрана окружающей среды -Охрана здоровья человека при взаимодействии с ИТ. Каждое из этих создаёт отдельную задачу, находящуюся в рамках необходимости соблюдения экологической целей мониторинга, диагностики и обеспечения сохранности здоровья человека и окружающей среды. Но только комплексное их применение способно привести к правильному и своевременному результату. На данном этапе развития перед обществом как никогда остро стоит проблема информатизации. Всеобщая компьютеризация и информатизация достигли столь высокого уровня, влияние компьютера на человека настолько сильно, что может привести к тяжёлым последствиям. Уже сейчас наблюдаются первые симптомы этой болезни. Однако необходимо признать также и то огромное положительное влияние компьютеризации и информатизации на общество. Наше общество становится информационным, а отсюда следует, что оно становится более цивилизованным, более развитым, любой индивид может получить доступ к практически неограниченным объёмам информации. Наше общество становится всё более и более образованным. Во всех случаях информационные технологии активно используются как при прямом воздействии, так и для обеспечения обратной связи. И существование системы возможно только при наличии и корректном функционировании обоих связей. Очень важна своевременность и точность полученной информации и управляющих сигналов. И в области использования информационных технологий для решения задач многие функции следует возложить на информационные технологии и компьютерную технику, но только не во вред себе. Список литературыГИМС — технологии, базирующейся на данных дистанционного зондирования. // Солдатов, В.Ю.; Потапов, И.И. — 2011г. Информационные системы экологического мониторинга / В.Ф. Крапивин и др. // Проблемы окружающей среды и природных ресурсов: Обзорная информация / ВИНИТИ — 2010г. Создание комплексов программно-алгоритмических средств для анализа и прогноза состояния окружающей среды / В.А. Бабешенко, О.М. Бабешенко, М.В. Зарецкая и др. — 2008г. Экология математическая. // Г.Ю. Ризниченко — 2013г. Экономическая роль информационных технологий в экологии / Д.А. Кузьмина // Проблемы окружающей среды и природных ресурсов: Обзорная информация / ВИНИТИ. – 2009 г. Барабаш В.И. Охрана труда специалистов, работающих с видеотерминалами/Л. ЛПИ., 2000.- 250с. Громов Г.Р. Очерки информационной технологии/М., 2003. - 19с. Охрана труда/ Учебное пособие (в 4-х частях) для специалистов и руководителей служб охраны труда организаций/ Коллектив авторов М., 2005. - 368с. Гринин А.С. Математическое моделирование в экологии. Учебное пособие для вузов / А.С. Гринин, Н.А. Орехов, В.Н. Новиков. – М.; Юнита – дана, 2003. – 269 с. Эколого-информационные технологии. Учебное пособие [под редакцией А.С. Гринина. – Калуга: ГУП «Облиздат», 2001 – 480 с. Глухов В.В. Экономические основы экологии / В.В. Глухов, Т.В Лисочкина и др. – М.: Высшая школа, 1994. – 279 с. Адлер Ю. И., Маркова Е.В., и др. Планирование эксперимента при поиске оптимальных условий.-М.- Наука., 1971. – 280 с. | ||||||||||