Базовые информационные технологии

1. Мультимедиа – технологии

Основными характерными особенностями этих технологий являются:

· объединение многокомпонентной информационной среды (текста, звука, графики, фото, видео) в однородном цифровом представлении;

· обеспечение надежного (отсутствие искажений при копировании) и долговечного хранения (гарантийный срок хранения – десятки лет) больших объемов информации;

· простота переработки информации (от рутинных до творческих операций).

Многокомпонентную мультимедиа – среду целесообразно разделить на три группы: аудиоряд, видеоряд, текстовая информация.

Аудиоряд может включать речь, музыку, эффекты (звуки типа шума, грома, скрипа и т.д., объединяемые обозначением WAVE (волна). Главной проблемой при использовании этой группы мультисреды является информационная емкость. Для записи одной минуты WAVE – звука высшего качества необходима память порядка 10 Мбайт, поэтому стандартный объем CD (до 640 Мбайт) позволяет записать не более часа WAVE.

Другим направлением является использование в мультисреде звуков (одноголосая и многоголосая музыка, вплоть до оркестра, звуковые эффекты) MIDI. Главным преимуществом MIDI является малый объем требуемой памяти – 1 минута MIDI – звука занимает в среднем 10 Кбайт.

Видеоряд по сравнению с аудиорядом характеризуется большим числом элементов. Выделяют статический и динамический видеоряды (для самостоятельного изучения).

При размещении текстовой информации на CD – ROM нет ни каких сложностей и ограничений ввиду большого информационного объема оптического диска.

2. Геоинформационные технологии

Геоинформационные технологии предназначены для широкого внедрения в практику методов и средств работы с пространственно – временными данными, представляемыми в виде системы электронных карт, и предметно – ориентированных сред обработки информации для различных категорий пользователей.

Основным классом данных геоинформационных систем являются координатные данные, содержащие геометрическую информацию и отражающие пространственный аспект.

3. Технология защиты информации

Наряду с позитивным влиянием на все стороны человеческой деятельности широкое внедрение информационных технологий привело к появлению новых угроз безопасности людей.

Все виды информационных угроз можно разделить на две большие группы:

· отказы и нарушения работоспособности программных и технических средств;

· преднамеренные угрозы, заранее планируемые злоумышленниками для нанесения вреда.

Защита от некорректного использования информационных ресурсов заключается в корректном функционировании программного обеспечения с позиции использования ресурсов вычислительной системы.

Выявление и устранение ошибок при разработке программно – аппаратных средств достигается путем качественного выполнения базовых стадий разработки на основе системного анализа проектирования и реализации проекта.

Выделяют три уровня защиты от компьютерных вирусов:

· защита от проникновения в вычислительную систему вирусов известных типов;

· углубленный анализ на наличие вирусов известных и неизвестных типов, преодолевших первый уровень защиты;

· защита от деструктивных действий и размножения вирусов, преодолевших первых два уровня.

4. CASE – технологии

CASE – технология – это комплекс программных средств, поддерживающих процессы создания и сопровождения программного обеспечения, включая анализ и формулировку требований, проектирование, генерацию кода, тестирование, документирование, обеспечение качества, конфигурационное управление и управление проектом.

Современные CASE – средства поддерживают процессы инжиниринга (классическая постановка задачи разработки программной системы) и атоматизированного реинжиниринга (исходная модель программной системы восстанавливается путем анализа текстов уже внедренных программ).

Идеальное объектно – ориентированное CASE – средство должно содержать четыре основных блока: анализ, проектирование, разработка и инфраструктура.

Выделим основные критерии оценки и выбора CASE – средств.

1. Функциональные характеристики:

· среда функционирования: проектная среда, программное обеспечение/технические средства, технологическая среда;

· функции, ориентированные на фазы жизненного цикла: моделирование, реализация, тестирование;

· общие функции: документирование, управление конфигурацией, управление проектом;

2. Надежность;

3. Простота использования;

4. Эффективность;

5. Сопровождаемость;

6. Переносимость;

7. Общие критерии (стоимость, затраты, эффект внедрения, характеристики поставщика).

5. Технологии искусственного интеллекта

Современная информационная система — это набор информационных технологий, направленных на поддержку жизненного цикла информации и включающего три основные процесса: обработку данных, управление информацией и управление знаниями. В условиях резкого увеличения объемов информации переход к работе со знаниями на основе искусственного интеллекта является, по всей вероятности, единственной альтернативой информационного общества.

Воспользуемся определением «интеллектуальной системы» проф. Д.А. Поспелова: «Система называется интеллектуальной, если в ней реализованы следующие основные функции:

• накапливать знания об окружающем систему мире, классифицировать и оценивать их с точки зрения прагматической полезности и непротиворечивости, инициировать процессы получения новых знаний, осуществлять соотнесение новых знаний с ранее хранимыми;

• пополнять поступившие знания с помощью логического вывода, отражающего закономерности в окружающем систему мире или в накопленных ею ранее знаниях, получать обобщенные знания на основе более частных знаний и логически планировать свою деятельность;

• общаться с человеком на языке, максимально приближенном к естественному человеческому языку, и получать информацию от каналов, аналогичных тем, которые использует человек при восприятии окружающего мира, уметь формировать для себя или по просьбе человека (пользователя) объяснение собственной деятельности, оказывать пользователю помощь за счет тех знаний, которые хранятся в памяти, и тех логических средств рассуждений, которые присущи системе».

Перечисленные функции можно назвать функциями представления и обработки знаний, рассуждения и общения. Наряду с обязательными компонентами, в зависимости от решаемых задач и области применения в конкретной системе эти функции могут быть реализованы в различной степени, что определяет индивидуальность архитектуры.

База знаний представляет собой совокупность сред, хранящих знания различных типов. Рассмотрим кратко их назначение.

База фактов (данных) хранит конкретные данные, а база правил — элементарные выражения, называемые в теории искусственного интеллекта продукциями. База процедур содержит прикладные программы, с помощью которых выполняются все необходимые преобразования и вычисления. База закономерностей включает различные сведения, относящиеся к особенностям той среды, в которой действует система. База метазнаний (база знаний о себе) содержит описание самой системы и способов ее функционирования: сведения о том, как внутри системы представляются единицы информации различного типа, как взаимодействуют различные компоненты системы, как было получено решение задачи.

База целей содержит целевые структуры, называемые сценариями, позволяющие организовать процессы движения от исходных фактов, правил, процедур к достижению той цели, которая поступила в систему от пользователя, либо была сформулирована самой системой в процессе ее деятельности в проблемной среде.

Управление всеми базами, входящими в базу знаний, и организацию их взаимодействия осуществляет система управления базами знаний. С ее же помощью реализуются связи баз знаний с внешней средой. Таким образом, машина базы знаний осуществляет первую функцию интеллектуальной системы.

Выполнение второй функции обеспечивает часть интеллектуальной системы, называемая решателем и состоящая из ряда блоков, управляемых системой управления решателя. Часть из блоков; реализует логический вывод. Блок дедуктивного вывода осуществляет в решателе дедуктивные рассуждения, с помощью которых из закономерностей из базы знаний, фактов из базы фактов и правил из базы правил выводятся новые факты. Кроме этого данный блок реализует эвристические процедуры поиска решений задач, как поиск путей решения задачи по сценариям при заданной конечной цели. Для реализации рассуждений, которые не носят дедуктивного характера, т.е. для поиска по аналогии, по прецеденту и пр., используются блоки индуктивного и правдоподобного выводов. Блок планирования используется в задачах планирования решений совместно с блоком дедуктивного вывода. Назначение блока функциональных преобразований состоит в решении задач расчетно-логического и алгоритмического типов.

Третья функция — функция общения — реализуется как с помощью компоненты естественно-языкового интерфейса, так и с помощью рецепторов и эффекторов, которые осуществляют так называемое невербальное общение и используются в интеллектуальных роботах.

Для самостоятельного изучения:

Что подчеркнуто, было рассмотрено выше.

6. Технология искусственного интеллекта

7. Объектно-ориентированный подход в ИТ (объект, атрибуты, экземпляр объекта, класс, элемент класса).

8. Понятия инкапсуляции, полиморфизма и наследования.

9. Процедуры обработки данных.

10. Информационная технология построения систем.

Обобщить теорию пунктов:19-22.

11. Системный подход к построению информационных систем.

Системный подход оперирует рядом категориальных понятий:

система – это совокупность объектов, свойства которой определяются отношением между этими объектами.

Объекты - называют подсистемами или элементами системы.

Каждый объект при самостоятельном исследовании может рассматриваться как система.

Функции объекта определяются его внутренним устройством. Функции системы проявляются в процессе ее взаимодействия с внешней средой. При этом важно определить границу между внешней средой и создаваемой системой.

Любая техническая система создается заранее известной целью. Цель такой системы обычно является субъективной, поскольку она предлагается разработчиком, но эта цель должна исходить из объективных потребностей общества. Таким образом, можно считать, что цель формируется в процессе взаимодействия между явлениями окружающей нас действительности. При этом возникает ситуация, которая заставляет строить новую систему. Ситуация может стать проблемной, если она не разрешается имеющимися средствами. Могут создаваться новые недостающие средства, и в этом смысле ярким примером является информационная технология.

Информационная технология обладает единой целью, а именно – необходимостью формирования информационного ресурса в обществе, характеризуется тенденцией развития в связи с интенсивным обновлением средств вычислительной техники и техники связи. Анализ информационных технологий как системы следует выполнять на основе дескриптивного определения, разработка информационных технологий должна базироваться на конструктивном подходе. Такой подход предполагает необходимость возникновения проблемной ситуации для разработки системы. Возникающая проблема порождает будущую систему. Прежде всего разработчик должен определить границы системы, полагая, что цель ее функционирования известна.

В процессе взаимодействия с внешней средой реализуются основные функции информационной технологии. Функции как проявление свойств системы во времени тесно связаны с ее структурой. Дескриптивный подход реализуется путем изучения функции либо структуры системы. В соответствии с этим в теории систем получили применение функциональный и структурный подходы.

Структурный подход есть развитие дескриптивного подхода. Он служит для изучения (познания) какой – то существующей системы. Функциональный подход отображает функции системы, реализуемые в соответствии с поставленной перед ней целью. Поэтому функциональной подход есть развитие конструктивного подхода. Функции системы должны быть заданы при ее построении и должны реализовываться при функционировании системы.

12. Концептуальный, логический и физический уровни описания предметной области.

Концептуальный уровень связан с частным представление данных группы пользователей, объединяемых общностью используемой информации.

Логический – обобщенное представление данных всех пользователей в абстрактной форме. Используются три вида Моделей: иерархические, сетевые и реляционные.

Физический (внутренний) уровень связан со способом фактического хранения данных в физической памяти ЭВМ. Во многом определяется конкретным методом управления. Основными компонентами физического уровня являются хранимые записи, указатели, служебная информация.

13. Принципы использования информационных технологий в системном аспекте:

1. Наличие сформулированной единой цели у информационных технологий в рамках разрабатываемой системы.

2. Согласование информационных технологий по входам и выходам с окружающей средой.

3. Типизация структур информационных технологий.

4. Стандартизация и взаимная увязка средств информационной технологии.

5. Открытость информационных технологий как системы.

14. Прикладные информационные технологии.

Обобщить пункты: 15-18.

15. Информационные технологии организационного управления.

Корпоративное управление и создание корпоративных информационных систем опираются на различные информационные технологии. Выделяют три группы методов управления: ресурсами, процессами, корпоративными знаниями (коммуникациями).

16. Информационные технологии в промышленности и экономике.

Использовать при ответе накопленные знания за пройденный период работы и учебы.

17. Информационные технологии в образовании.

Использовать при ответе накопленные знания за пройденный период работы и учебы.

18. Информационные технологии автоматизированного проектирования.

Автоматизация проектирования традиционно является одной из эффективных задач в сфере любого производства. С другой стороны сложность решения задачи автоматизированного проектирования связана с многообразием и спецификой конкретных предметных областей.

Создание САПР – продуктов происходит в следующих направлениях:

v универсальный графический пакет для плоского черчения, объемного моделирования;

v открытая среда конструкторского проектирования;

v САПР для непрофессионалов(домашнего использования).

19. Информационная технология построения систем.

20. Системный подход к построению информационных систем.

21. Стадии разработки информационных систем.

Определяют в наиболее общей форме состав действий по проектированию ИС, их последовательность и требования к составу и содержанию проектной документации. Стадии разработки регламентируются ГОСТами и отраслевыми стандартами.

Определяют совокупность понятий, привлекаемых для описания проектных решений в рамках конкретной предметной области на определенной стадии разработки.

22. Формирование модели предметной области.

Современный уровень инструментальных средств позволяет работать на компьютере на определенном уровне, например, при использовании редакторов, многим пользователям. Однако при углубленной работе с информацией, связанной с ее сбором, созданием базы данных, обработкой информацией, представлением для дальнейшего использования возникают значительные трудности. Это связано с невозможностью работы в компьютерной среде на естественном языке. Вся информация, описывающая конкретную предметную область должна быть определенным образом абстрагирована и формализована.

23. Построение систем с использованием информационных технологий.

Существует два основных подхода к разработке ИС: функционально-модульный или структурный и объектно-ориентированный.

Вспомнить лекции по информатике.

24. Оценка качества информационных систем(ИС):

1)функциональные критерии качества информационных систем;

2)конструктивные критерии качества информационных систем:

2.1 критерии этапа проектирования ИС:

2.1.1 сложность,

2.1.2 корректность,

2.1.3 трудоемкость.

2.2 критерии этапа эксплуатации ИС:

2.2.1 сложность,

2.2.2 надежность,

2.2.3 эффективность,

2.2.4 размер.

2.3 критерии этапа сопровождения ИС:

2.3.1 модифицируемость,

2.3.2 мобильность,

2.3.3 трудоемкость.

3) факторы и параметры, влияющие на основные критерии качества.

25. Инструментальная база информационных технологий.

Обобщить пункты: 26-28.

26. Программные средства информационных технологий.

Можно разделить на две большие группы: базовые и прикладные.

Базовые: операционные системы, языки программирования, программные среды, системы управления базами данных.

Прикладные см. пункт 14.

27. Технические средства информационных технологий.

Основу составляют компьютеры, являющиеся ядром любой информационной системы. Рассказать про монитор, процессор, клавиатуру, мышь и т.д.

28. Методические средства информационных технологий.

Для большинства технологий характерной чертой их развития является стандартизация и унификация.

Стандартизация – нахождение решений для повторяющихся задач и достижение оптимальной степени упорядоченности.

Унификация – относительное сокращение разнообразия элементов по сравнению с разнообразием систем, в которых они используются.

Главная задача стандартизации – создание системы нормативно – справочной документации, определяющей требования к разработке, внедрению и использованию всех компонентов информационных технологий.

29. Перспективы развития и использования информационных технологий.

Характерной чертой развития ИТ является активная поддержка других научных дисциплин, в частности математики и физики.

Наиболее важные факторы для дальнейшего развития ИТ:

1. создание полноценного промышленного информационного производства.

2. развитие методов, технологий и т.п. для создания качественных продуктов ИТ.

3. качество и надежность информационных продуктов.

4. опережающее развитие интеллектуальных технологий, основанных на извлечении знаний и управление ими.

5. подготовка высококвалифицированных профессиональных кадров.

Список рекомендуемой литературы:

1. Специальная информатика: Учеб. пособие/С.В. Симонович, ком –Пресс, Г.А. Евсеев, А.Г. Алексеев. – М.: АСТ – Пресс книга; Инфорком – Пресс, 2002г.

2. Информатика: Учебник/Под ред. проф. Н.В. Макаровой. – М.: Финансы и статистика, 1997.- 768с.: ил.

3. Советов Б.Я. Информационная технология. – М.: Высшая школа,1994

4. Симонович С. Информатика. Базовый курс. –СПб: Питер,1999.