textarchive.ru

Главная > Документ


1.Информационные системы.

1.1.Понятия информации, системы, автоматизированной информационной системы.

Информация — это сведения или факты, отражающие содержание некоторых сторон действительности в тот или иной период времени. Другими словами, информация представляет собой сведения, которые уменьшают степень неопределенности нашего знания о конкретном объекте.

Система — образующая единое целое совокупность взаимодействующих объектов, объединенная некоторыми общими свойствами и условиями функционирования.

Информационная система (ИС) — система, предназначенная для получения, хранения, обработки и выдачи информации, т.е. система, основным предметом и продуктом функционирования которой является информация.

Автоматизированная информационная система(АИС) – совокупность аппаратных и программных средств определенного назначения, функционирующих на основе ЭВМ, прошедших испытания с зафиксированными показателями качества и снабженных комплектом документации, достаточной для квалифицированной эксплуатации по назначению и использования как продукции производственно-технического назначения.

Методологию разработки АИС можно разделить на две составляющие. Апрагматическая методология – конструктивная часть методологии разработки АИС, которая отвечает на вопрос «что проектируется?» или «что моделируется?». В рамках данной методологии решаются задачи параметрического синтеза и анализа. Прагматическая методология   дескриптивная часть методологии, описывающая процесс разработки АИС, как систематической процедуры, отвечающая на вопрос «как проектировать?», «какую модель (модели) представления использовать?». С прагматической методологией, как правило, связаны такие исследования как инженерное проектирование, представление моделей знаний и технология разработки. При разработке АИС обычно начинают с определения желательных характеристик (апрагматическая составляющая методологии), а затем конструируют мыслительный процесс (прагматическая составляющая методологии), необходимый для получения нужного результата. Таким образом, о желательных свойствах результата обычно известно больше, чем о самом процессе.

Основным недостатком апрагматической методологии является её направленность на решение ограниченного круга выделенных технических проблем, связанных с формальным представлением именно объекта разработки как технической системы. В противовес технической, объектной «приземленности» апрагматической методологии прагматическая парадигма уходит в другую крайность – область теоретических концепций построения системы «идеальных» планов действий. Основной системой исследования является «система технологических действий», при этом объект разработки рассматривается как инертный выходной продукт процесса разработки.

1.2.Классификация информационных систем.

Большинство ИС в действительности являются системами обработки данных (СОД). По степени механизации процедур преобразования информации выделяют следующие виды СОД.

  • Системы ручной обработки данных. В таких системах все процедуры преобразования данных осуществляются человеком вручную, без применения каких-либо технических средств.

  • Механизированные СОД. В данном случае для выполнения некоторых процедур преобразования данных используются технические средства.

  • Автоматизированные СОД. Часть процедур преобразования данных выполняется без участия человека, причем механизируются не только отдельные процедуры преобразования, но и переходы от предыдущей процедуры к последующей.

  • Системы автоматической обработки данных. В таких системах все процедуры преобразования данных и переходы между ними выполняются автоматически, без участия человека.

По характеру использования результатной информации ИС делятся на:

  • информационно-поисковые, предназначенные для сбора, хранения и выдачи информации по запросу пользователя;

  • информационно-советующие, предлагающие пользователю определенные рекомендации для принятия решений;

  • информационно-управляющие, результатная информация которых непосредственно участвует в формировании управляющих воздействий.

По функциональному назначению можно выделить производственные, коммерческие, финансовые, маркетинговые и другие виды ИС. По объектам управления ИС разделяют на ИС автоматизированного проектирования, транспортные ИС, ИС управления технологическими процессами и производствами, ИС управления предприятием/организацией и другие.

1.3.Функции информационных систем.

В контексте процесса управления выделяют следующие основные функции ИС:

  • вычислительную — своевременное и качественное выполнение обработки информации во всех интересующих систему управления аспектах;

  • коммуникационную — обеспечение оперативной передачи информации в заданные пункты;

  • информирующую — обеспечение быстрого доступа, поиск и выдача необходимой информации всех видов;

  • запоминающую — выполнение непрерывного накопления, систематизации, хранения и обновления всей необходимой информации;

  • следящую — отслеживание и формирование всей необходимой для управления внешней и внутренней информации;

  • регулирующую — осуществление информационно-управляющих воздействий на объект управления при отклонении параметров его функционирования от заданных (запланированных) значений;

  • оптимизирующую — обеспечение оптимальных плановых расчетов и перерасчетов по мере изменения целей, критериев и условий функционирования объекта;

  • самоорганизующуюся — гибкое изменение структуры и параметров ИС для достижения вновь поставленных целей;

  • самосовершенствующуюся — накопление и анализ опыта с целью обоснованного отбора лучших методов управления;

  • анализирующую — определение основных показателей функционирования объекта управления;

  • диагностическую — диагностики состояния объекта управления;

  • прогнозирующую — выявление основных тенденций, закономерностей и показателей развития объекта и окружающей среды;

  • документирующую — формирование всех необходимых видов документов.

1.4.Структура информационных систем (подсистемы обеспечения).

ИС может включать в себя различные подсистемы, состав и взаимодействие которых позволяет обеспечить реализацию её функций. Выделяют следующие виды подсистем: функциональные, обеспечивающие и организационные. Функциональные подсистемы ИС реализуют и поддерживают модели, методы и алгоритмы получения управляющей информации. Обеспечивающие подсистемы включают в себя следующие составляющие.

  • Информационное обеспечение представляет собой совокупность реализованных решений по объемам, размещению и формам организации информации, циркулирующей в системе управления.

  • Техническое обеспечение — комплекс технических средств, задействованных в технологическом процессе преобразования информации в системе.

  • Программное обеспечение включает в себя совокупность программ регулярного применения, необходимых для решения функциональных задач, и программ, позволяющих наиболее эффективно использовать вычислительную технику.

  • Математическое обеспечение — совокупность математических методов, моделей и алгоритмов обработки информации, используемых в системе.

  • Лингвистическое обеспечение — совокупность языковых средств, используемых в системе с целью повышения качества её разработки и облегчения общения человека с машиной.

Организационные подсистемы включают:

  • Кадровое обеспечение — состав специалистов, участвующих в создании и работе системы, штатное расписание и функциональные обязанности.

  • Эргономическое обеспечение — совокупность методов и средств, используемых при разработке и функционировании ИС, создающих оптимальные условия для деятельности персонала и быстрейшего освоения системы.

  • Правовое обеспечение — совокупность правовых норм, регламентирующих создание и функционирование ИС, а также порядок получения, преобразования и использования информации.

  • Организационное обеспечение — комплекс решений, регламентирующих процессы создания и функционирования как системы в целом, так и её персонала.

1.5.Энтропия как мера информации.

Объем данныхVD в сообщении измеряется количеством символов (разрядов) используемого алфавита в этом сообщении. Часто информация кодируется числовыми кодами в той или иной системе счисления. Одно и то же количество разрядов в разных системах счисления позволяет передать разное число состояний отображаемого объекта. Поэтому в различных системах счисления один разряд имеет различный вес, и соответственно, меняется единица измерения данных.

Определение количества информации на синтаксическом уровне основывается на понятии неопределенности состояния (энтропии) системы. Получение информации связано с изменением степени неосведомленности получателя о состоянии системы. До получения информации получатель мог иметь некоторые предварительные (априорные) сведения о системе α. Мера неосведомленности о системе H(α) и является для него мерой неопределенности состояния системы. После получения некоторого сообщения β получатель приобретает дополнительную информацию Iβ(α), уменьшающую его априорную неосведомленность так, что апостериорная (после получения сообщения β) неопределенность состояния системы становится H(α/β). Тогда количество информации Iβ(α) о системе α, полученное в сообщении β, определяется как Iβ(α) = H(α)   H(α/β).

Если конечная неопределенность H(α/β) обратится в нуль, то первоначальное неполное знание заменится полным знанием и количество информации станет равно Iβ(α) = H(α). Другими словами, энтропия системы H(α) может рассматриваться как мера недостающей информации. Энтропия системы H(α), имеющей N возможных состояний, согласно формуле Шеннона равна

где Pi — вероятность того, что система находится в i-м состоянии. Для случая, когда все состояния системы равновероятны, т.е. Pi=1/N, её энтропия равна

Пусть по каналу связи передается n-разрядное сообщение, использующее m различных символов, так что количество всевозможных кодовых комбинаций будет N=mn. При равновероятном появлении любой кодовой комбинации количество информации в правильном сообщении выражается формулой Хартли: Если в качестве основания логарифма принять m, то I=n. В данном случае количество информации (при условии полного априорного незнания получателем содержания сообщения) будет равно объему данных, т.е. I=VD. Для неравновероятных состояний системы всегда I=VD, VD=n.

Степень информативности сообщения Y определяется отношением количества информации к объему данных, т.е. Y=I/VD, причем 0< Y <1. Y характеризует лаконичность сообщения. С увеличением Y уменьшаются объемы работы по преобразованию информации (данных) в системе.

1.6.Знания и три типа отношений знаков.

Знание – информация, выраженная, зафиксированная и функционирующая в особых символических знаковых системах – языках. Знания можно разделить на декларативные, представляющие факты и сведения описательного характера, и процедурные, определяющие информацию о способах решения задач и получения новых знаний.

Укажем три типа отношений знаков и знаковых конструкций, фиксирующих и выражающих знания.

  1. Семантические отношения - правила установления смысла и значения знака или знаковой конструкции. Знак и знаковая конструкция обозначают некую вещь, процесс, предмет, ситуацию, действие или систему действий, каждый знак или знаковая конструкция должны иметь смысл и значение, чтобы расцениваться как средство выражения знаний.

  2. Синтаксические отношения – правила синтаксиса между знаковыми конструкциями. Они указывают, как из одних осмысленных выражений получить другие, тоже осмысленные, с более или менее определенным значением.

  3. Прагматические отношения - правила описания наборов и последовательностей действий, которые должны или могут осуществляться на базе тех или иных знаний. Все системы действий, выполняемых человеком, опираются на знания. Они образуют информационную базу деятельности.

Одна из ключевых проблем, возникающих при разработке интеллектуальных информационных систем, состоит в необходимости выбора и реализации способа представления знаний. Модель (представления) знаний определяет способ формального описания знаний. К основным моделям представления знаний относятся: логические, продукционные, фреймовые, сетевые.

В логических моделях знания представляются в виде совокупности правильно построенных формул какой-либо формальной системы (ФС), которая задается четверкой (T, P, A, R), где T — множество базовых (терминальных) элементов, из которых формируются все выражения ФС, P — множество синтаксических правил, определяющих синтаксически правильные выражения из терминальных элементов ФС, A — множество аксиом ФС, соответствующих синтаксически правильным выражениям, которые в рамках данной ФС априорно считаются истинными, R — конечное множество правил вывода, позволяющих получать из одних синтаксически правильных выражений другие.

Простейшей логической моделью является исчисление высказываний. Аксиоматический базис исчисления высказываний (множество A) составляет совокупность правильно построенных формул, являющихся тождественно истинными. В качестве правил вывода исчисления высказываний (множество R) обычно используют два: правило отделения (если X и XY — истинные формулы, то Y также истинна) и правило подстановки, разрешающее в правильно построенных формулах заменять все вхождения одного высказывания на другое. Как самостоятельная модель представления знаний логика высказываний бедна выразительными средствами: её возможностей достаточно лишь для описания связей между высказываниями, рассматриваемыми как неразделенное целое.

Развитием логики высказываний является исчисление предикатов. В его основе лежит отождествление свойств и отношений с особыми функциями, называемыми логическими или пропозиционными. Аргументами пропозиционных функций (или предикатов) являются термы, соответствующие объектам-носителям свойств и отношений, а значениями этих функций могут быть истина и ложь. В случае выражения свойства истина интерпретируется как факт принадлежности данного свойства терму-аргументу, а ложь обозначает отрицание этого факта. Алфавит исчисления предикатов образуется за счет добавления к алфавиту исчисления высказываний символов предикатов, предметных переменных и констант, а также кванторов общности и существования. Множество аксиом и правил вывода исчисления предикатов основывается на таковых для исчисления высказываний, к которым добавлены специфические аксиомы и правила. Представление знаний в рамках логики предикатов служит основой логического программирования.

1.7.Основные этапы развития программного обеспечения.

Развитие средств вычислительной техники и программного обеспечения демонстрирует тенденцию, отражающую постепенное приспособление машин к человеческим потребностям и особенностям. К основным этапам развития программного обеспечения относятся следующие.

  • Кодирование. Взаимодействие человека и ЭВМ осуществлялось посредством машинных кодов, т.е. на языке ЭВМ.

  • Машинно-ориентированные языки (ассемблеры). Первыми машинно-ориентированными языками программирования являются автокоды. Машинная ориентированность означает, что программы, написанные на автокоде, могут выполняться только на тех ЭВМ, для которых разработан соответствующий автокод. Автокоды современных ЭВМ образуют группу языков программирования, известных под общим названием ассемблеры. Ассемблеры позволяют составлять эффективные программы, реализующие все возможности, предусмотренные системой команд и конструкцией ЭВМ.

  • Машинно-независимые (процедурно-ориентированные) языки. При разработке этих языков программирования ставилась цель в возможно большей степени приблизить их к профессиональному языку пользователей ЭВМ различных прикладных областей, не являющихся специалистами в области программирования. Появилось большое число так называемых процедурно-ориентированных языков программирования, предназначенных для решения инженерных и научно-технических задач, задач обработки информации, обработки списков, моделирования и т.д. К их числу, в частности, относятся следующие языки: Бейсик, Паскаль, Си, Лисп, Пролог, Форт, Ада, Фортран, Кобол.

  • Пакеты прикладных программ. Появление пакетов прикладных программ (ППП) отражает стремление разработчиков программ обеспечить потребности специалистов некоторой предметной области и сделать пакеты программ проблемно-ориентированными. ППП представляет собой комплекс связанных между собой программ, позволяющих решать любую задачу из данной предметной области. К ППП в частности относятся системы управления базами данных и системы автоматизированного проектирования.

  • Интегрированные системы. Целью создания интегрированных систем является объединение наиболее часто используемых прикладных программ. Хорошая интегрированная система должна включать следующие прикладные системы общего назначения: пакет текстовой и графической обработки, электронные таблицы, базу данных, коммуникационный пакет.

  • Искусственный интеллект (ИИ). ИИ можно определить как область исследований, направленных на то, чтобы заставить машины выполнять функции, которые в настоящее время для них слишком трудны, и особенно такие функции, которые способны выполнять люди. К основным областям ИИ относятся: создание робототехнических систем, распознавание образов, обучающие системы, экспертные системы.

2.Дискретная математика.

2.1.Математическая логика: высказывания и алгебра высказываний, логические функции, суперпозиция функций, формулы.

Математическая логика представляет собой методику и теорию математических доказательств. Алгебра образованная множеством В={0,1} вместе со всеми возможными операциями на нем, называется алгеброй высказываний (алгеброй логики). Высказываниями называются 1) элементарные высказывания; 2) составные или сложные высказывания. Элементарным высказыванием называется символ, которому поставлено в соответствие логическое значение истина или ложь. Составные высказывания строятся с помощью логических связок Ø, Ù, Ú, ®, ~, (соответственно "не", "и", "или", "влечет", "эквивалентно", "неэквивалентно").

Логическая функция f(x1,...,xn) - это функция, принимающая значения 0 или 1, аргументы которой также принимают значения 0 или 1. Множество всех логических функций обозначается Р2. Всякая логическая функция n переменных может быть задана таблицей, в левой части которой перечислены все 2n наборов значений переменных, а в правой части - значения функции на этих наборах.

  1. Логические функции двух переменных

x1

x2

f0

f1

f2

f3

f4

f5

f6

f7

f8

f9

f10

f11

f12

f13

f14

0

0

0

1

0

0

0

1

1

1

1

0

0

0

1

1

1

0

1

0

1

0

1

1

0

1

0

1

0

1

1

0

0

1

1

0

0

1

0

1

1

0

0

0

1

1

0

0

1

1

0

1

1

0

1

1

1

0

1

1

0

0

1

0

1

0

1

0

Функции f012) и f112) - константы. Функция f212) называется конъюнкцией х1 и х2 (операция логического умножения или функция И). Её обозначения: х12, х1Ùх2, х1·х2, х1х2. Функция f312) называется дизъюнкцией х1 и х2 (операция логического сложения или функция ИЛИ). Её обозначения: х1Úх2, х12. Функция f412) - это сложение по модулю 2 (функция неравнозначности). Она равна 1, когда значения ее аргументов различны и равна 0, когда они равны. Её обозначения: х1Åх2, х12. Функция f512) называется эквивалентностью или равнозначностью. Её обозначения: х12, х1ºх2. Функция f612) - импликация. Её обозначения: х1®х2, х1Éх2. Функция f712) - стрелка Пирса. Её обозначение: х1¯х2. Функция f812) - штрих Шеффера. Её обозначение: х1ïх2. Остальные функции специальных названий не имеют и легко выражаются через перечисленные ранее функции. Приведенные выше операции над логическими значениями известны под названием булевых операций.

Суперпозицией функций f1,...,fm называется функция f, полученная с помощью подстановок этих функций друг в друга и переименованием переменных, а формулой называется выражение, описывающее эту суперпозицию. Формулы, представляющие одну и ту же функцию, называются эквивалентными или равносильными.



Скачать документ

Похожие документы:

  1. Список каталогов в которых сайт регистрировался

    Документ
  2. Учебно-методический комплекс (137)

    Учебно-методический комплекс
    ... . 4. Информационные технологические системы: понятие и структура. 5. Информация как предмет информационных технологий. Информационные ресурсы. 6. Информационные запросы как предмет информационных технологий. 7. Информационная ...
  3. Информационное обеспечение управленческой деятельности

    Документ
    ... работы информационнойсистемы, т. е. в автоматизации обработки информации. В неавтоматизированной информационнойсистеме все действия с информацией и решения исходят от человека. В автоматизированнойсистеме ...
  4. Автоматизированные информационно-поисковые системы

    Учебное пособие
    ... трудностями. В частности, с неразработанностью системыпонятий в отрасли знания, по которой разрабатывается ... входной информации, но и поток выходной информации. В автоматизированныхинформационныхсистемах интегрального типа выходной информационный ...
  5. Понятие услуг в современной экономике основные характеристики услуг

    Документ
    ... необходимость разработки механизма информационного взаимодействия конкретной автоматизированнойсистемы и подобных источников информации. Решить перечисленные выше ...
  6. Информационные технологии (5)

    Конспект
    ... схем технологических процессов. Технология автоматизированной обработки информации строится на следующих принципах ... цикла информационнойсистемыПонятие жизненного цикла является одним из базовых понятий методологии про­ектирования информационных ...

Другие похожие документы..