17464

Информация и информационные системы. Основные понятия и классификация

Лекция

Информатика, кибернетика и программирование

Лекция №1 Тема: Информация и информационные системы. Основные понятия и классификация Прежде чем перейти к рассмотрению предмета информационные системы следует разобраться как в истории вопроса так и найти его место в общем контексте процессов и задач информат

Русский

2013-07-01

156 KB

36 чел.

Лекция №1

Тема: Информация и информационные системы. Основные понятия и классификация

Прежде чем перейти к рассмотрению предмета «информационные системы», следует разобраться как в истории вопроса, так и найти его место в общем контексте процессов и задач информатизации.

Рассмотрим:

факторы информатизации и этапы развития информационных процессов и систем;

уровни информационных процессов;

классификацию информации, информационных технологий, систем и ресурсов;

функциональную структуру и обеспечение (подсистемы) информационных систем.

1.1. Информационные объекты и процессы. Классификация

Факторы информатизации и последовательность развития информационных процессов и систем

В качестве таковых могут быть определены:

а) технические средства информатизации (аппаратурный фактор);

б) программные средства и системы (программный фактор);

в) информационный фактор — собственно информация, т. е. сигналы, сообщения, массивы данных, файлы и базы данных (БД);

г) интеллектуальные усилия и человеческий труд (человеческий, гуманитарный фактор). Всегда присутствует человек-пользователь, решающий задачи какой-либо предметной области с использованием инструментария информатики.

Перечисленные компоненты информатизации не случайно названы факторами, поскольку подобно классическим экономическим факторам производства (труд, капитал, земля) они:

взаимозаменяемы (одна и та же производительность может быть достигнута при различных сочетаниях факторов — математически это описывается кривой безразличия);

эффективность производства при увеличении одного из факторов, но при фиксированном вкладе остальных, увеличивается, но все медленнее и медленнее (закон убывающей производительности), что требует гармоничного развития всех составляющих, и не последняя роль здесь отводится человеческому фактору. В частности, пользователь должен соответствовать уровню информационных технологий.

Все названные компоненты (факторы) в значительной степени взаимозаменяемы при решении задач. Это означает, что в широких пределах некоторый результат может быть получен, а задача — решена как в рамках электронных схем, так и посредством программ или информационных ресурсов (а также интеллектуальными усилиями человека).

Например, функция

У = ех

может быть вычислена:

  1.  аппаратурно (усилитель с нелинейными обратными связями);
  2.  программно (вычисление суммы ряда для ех);

на основе базы данных (в качестве таковой здесь может фигурировать сборник математических таблиц, содержащих соответствующие значения у и х).

Аналогично могут быть приведены такие примеры, как перемножение двух переменных, построение случайной последовательности чисел и т. п. Ниже будет рассмотрена конкретная аппаратурная реализация поисковых процессов в АИС (машины баз данных).

Перечисленные факторы соответствуют также исторической последовательности развития информатики (автоматизированных информационных технологий — АИТ и систем — АИС). Можно выделить следующие этапы развития, на каждом из которых доминирует какой-либо из упомянутых факторов:

технический период, в течение которого сложились основные представления о структуре универсальных электронных вычислительных машин (ЭВМ), определилась архитектура и типы устройств — с 1946 по 1964 г. (приблизительно);

программный период — выработалась современная классификация программных средств, их структур и взаимосвязей, сложились языки программирования, разработаны компиляторы и принципы процедурной обработки; с 1954 по 1970 г.;

информационный период — в центре внимания исследователей и разработчиков оказываются структуры данных, языки описания (ЯОД) и манипулирования (ЯМД) данными, непроцедурные подходы к построению систем обработки информации — с 1970 г. по настоящее время;

гуманитарный период, связанный с резким возрастанием круга пользователей АИТ и повышением роли интерфейсных и навигационных возможностей соответствующих систем (с начала 90-х гг. прошлого века). Кроме этого, основные черты новых информационных технологий связаны с усилением персонального характера компьютера и расширением возможностей пользователя. Традиционные АИТ были подчинены производителю информации и доводили одинаковое содержание до всех адресатов. Новые АИТ направлены на индивидуального пользователя, предоставляя возможность получения информации, нужной именно ему.

Заметим, что чисто аппаратурное решение задач было положено в основу аналоговых вычислительных машин (АВМ), в настоящее время практически забытых, хотя в 1950—1960-е гг. они широко применялись для имитационного моделирования сложных динамических систем, описываемых системами дифференциальных уравнений.

Здесь же надо отметить, что техническое, программное и информационное обеспечение образуют различные слои обработки информации, взаимодействие между которыми должно быть сбалансированным (в смысле отсутствия чрезмерно «толстых» или «тонких» слоев).


Уровни информационных процессов

Данное понятие характеризует степень связи информационных процессов с предметной областью: информационные технологии; информационные системы; информационные ресурсы.

а. Автоматизированную информационную технологию определим как целенаправленное и согласованное использование: технических средств информатизации (аппаратурный фактор); программных средств и систем (программный фактор); информационных массивов и баз данных (информационный фактор); интеллектуальных усилий и человеческого труда (человеческий, гуманитарный фактор), для решения задачи (задач) предметной области.

б. Информационные системы определяются как комплексы информационных технологий, ориентированных на процедуры сбора, обработки, хранения, поиска, передачи и отображения информации предметной области.

в. Информационные ресурсы — комплексы соответствующих информационных систем, рассматриваемые прежде всего на социально-экономических уровнях описания и применения.

В принципе, можно утверждать, что информационные технологии являются менее зависимыми от структуры и специфики предметной области, чем информационные системы и/или ресурсы, однако эта связь всегда существует.

Классификация информации

Понятие информации является таким же фундаментальным, как материи, энергии и других философских категорий. Это атрибут, свойство сложных систем, связанное с их развитием и самоорганизацией. Известно большое количество различных определений информации, данных, знаний и пр. Мы ограничимся только рассмотрением некоторых практически важных понятий и определений.

Основаниями (признаками) классификации информации могут быть:

а) структура данных и форма представления информации (табл. 1.1);

б) содержание, предметная область применения (получения) (табл. 1.2).

Более подробно классы информации (данных) рассмотрены ниже.

Отметим, что разделение информации на табличную (числовую), текстовую и графическую отражает последовательность, в которой эти виды «осваивались» компьютерами. Первоначальные языки программирования (ЯП) были рассчитаны прежде всего на обработку числовой (Fortran, Algol), нежели символьной информации. Раньше появляются и табличные базы данных, также преимущественно рассчитанные на обработку числовых таблиц (файлов). Затем осваиваются текстовые файлы (текстовые редакторы) и текстовые БД (автоматизированные информационно-поисковые системы — библиографические и полнотекстовые). Наконец, с существенным повышением быстродействия и емкости памяти компьютеров на сцену выходят графические и другие мультимедийные файлы (графические, аудио, видеоредакторы). Говорить о графических (мультимедиа) базах данных и АИС пока все же преждевременно.


Таблица 1.1. Основные классы информации по структуре и форме

Основание для классификации

Классы информации

По уровням сложности

Сигнал

Сообщение, документ

Информационный массив

Информационный ресурс

По типу сигнала

Аналоговая (непрерывная)

Цифровая (дискретная)

-

-

По уровням доступа и организации

Данные в регистровой памяти

Данные в оперативной памяти

Файлы данных на внешних устройствах

Базы данных

По способам кодирования и представления (данные, файлы и БД)

Цифровая (вычислительные данные,

двоичные)

Символьная (алфавитно-цифровая, строчная)

Графическая

-

По организации данных (файлы и БД)

Табличная

Текстовая

Графическая (мультимедиа)

-

Таблица 1.2. Классификация информации по содержанию (предметная область)

Тип информации

Содержание

Поставщик содержания

Биржевая и финансовая

Индексы рынка, котировки, цены, обзоры

Биржи, банки, службы финансовой информации

Экономическая: демографическая статистика

Первичная и вторичная; национальная, региональная статистика

Переписи: опросы, аналитические исследования

Коммерческая

Данные о предприятиях, товарах, услугах

Аналитические службы

Деловые новости

Состояние рынка, события в области экономики

Службы фильтрации, агентства новостей

Научно-техническая

Фундаментальные, прикладные науки

Центры НТИ, издательства, библиотеки

Правовая

Нормативно-правовые акты

Законодательные органы, Минюст

Медицинская

Медучреждения, болезни, лекарства, яды

Информационные центры, библиотеки, госпитали

Потребительская и развлекательная

Образование, музыка, музеи, библиотеки, кино

Справочные службы, учреждения

Бытовая

Погода, туризм, справочники

Информационные службы

Интересно, что эта последовательность прямо противоположна той, в которой данные виды информации осваивает человек. Действительно, сначала он знакомится с графическими образами (птички, цветочки и бабочки на шкафчиках для одежды в детском саду), затем учится читать и писать, а только потом осваивает таблицу умножения.

В то время как классификация по структуре и форме является более характерной и важной с точки зрения информационных систем и технологий, классификация по содержанию (см. табл. 1.2) более соответствует уровню информационных ресурсов.

1.2. Основные классы информационных технологий

Рассмотрим вначале некоторые из базовых (элементарных) информационных технологий, связанных в основном с обработкой документов (табл. 1.3).

Таблица 1.3. Основные информационные технологии

Тип технологии

Входная информация

Выходная информация

Пример программных средств

«Чистые технологии» — обработка одного типа данных

1

Обработка текстов (документов)

Текст .txt .doc, .rtf., .pdf

-

Lexicon, Word, Adobe Acrobat

2

Обработка таблиц

Таблица .xsl, .dbf

-

Access, Excell, Foxpro

3

Обработка статических изображений

Картинка .pix, .pcx, .bmp, .gif

-

Paint, PhotoShop

4

Обработка звукового сигнала

Оцифрованный звук .wav, .mp3

-

Magix 4 in One

5

Обработка видео

Видеосигнал .avi, .mpg, .dat, vob

-

Adobe Premier, Pinnacle Studio

«Смешанные» технологии — преобразование типов данных

6

Распознавание образов

Картинка .pix, .pcx, .bmp, .gif

Текст .txt, .doc, .rtf., .pdf

FineReader

7

Распознавание голоса

Оцифрованный звук .wav, ,mp3

Текст .txt, .doc, .rtf., .pdf

«Змей Горыныч» (Dragon Dictate)

8

Чтение текста

Текст .txt, .doc, .rtf., .pdf

Оцифрованный звук .wav, .mp3

Govorilka, Speak & Mail

Работа с текстовой информацией

Известно, что существуют различные типы текстовых файлов (плоские, размеченные, ASCII и пр. — см. ниже). Соответственно для ввода, обработки, представления информации в таких файлах требуются различные программные возможности. Для работы с текстами на компьютере используются программные средства, называемые текстовыми редакторами или процессорами. Существует большое количество разнообразных текстовых редакторов, различающихся по своим возможностям, — от очень простых учебных до мощных, многофункциональных программных средств, называемых издательскими системами, которые используются для подготовки к печати книг, журналов и газет. Эти программы обрабатывают различные типы и форматы текстовых файлов, преобразуя их друг в друга по необходимости.

Например, Word позволяет работать с текстовыми файлами в коммуникативном (тип файла .rtf), внутреннем (.doc), и текстовом (.txt) форматах. Только в текстовом формате (плоский текст — .txt) работают редактор Notepad, встроенные редакторы оболочек Norton Commander и Far Manager.

Основное назначение текстовых редакторов — создавать текстовые файлы, редактировать тексты, просматривать их на экране, изменять формат документа, распечатывать его на принтере.

Необходимо отметить, что наиболее развитые редакторы позволяют обрабатывать не просто тексты, а документы (тексты, содержащие встроенные или внедренные объекты или файлы других типов — табличные, графические, мультимедиа и пр.).

Работа с графической информацией

Общеизвестно, существует значительное разнообразие форматов представления графики в файлах растровой информации.

Для построения, коррекции, сохранения и печати рисунков и других изображений используется графический редактор.

Рисовать изображения можно как в режиме ручной прорисовки, так и с помощью базовых инструментов для создания простых фигур (отрезок, прямоугольник, круг, эллипс и т. д.), или графических примитивов. Чтобы воспользоваться инструментом, необходимо выбрать соответствующий графический примитив и установить курсор в ту точку экрана, где необходимо изобразить фигуру.

Естественно, создавая изображения на экране компьютера, можно не только рисовать их самостоятельно, но и использовать готовые, например, фотографии, рисунки из книг и т. д., полученные с помощью сканера или цифрового фотоаппарата.

Функции всех графических редакторов приблизительно одинаковы (один из простейших графических редакторов для IBM-совместимых компьютеров — PaintBrush).

Они позволяют:

создавать рисунки из графических примитивов;

применять для рисования различные цвета и «кисти» (т. е. использовать линии различной ширины и конфигурации);

«вырезать» рисунки или их части, временно хранить их в буфере («кармане») или запоминать на внешних носителях;

перемещать фрагмент рисунка по экрану;

«склеивать» один рисунок с другим;

увеличивать фрагмент рисунка для того, чтобы прорисовать мелкие детали;

масштабировать (изменять размер) изображение, выполнять его перемещение и поворот;

добавлять к рисункам текст.

Кроме простейших, в настоящее время широко распространены достаточно мощные программные продукты обработки изображений и подготовки оригинал-макетов изданий, включающих множество графических образов. Примером может служить Adobe PhotoShop, позволяющий дополнительно осуществлять следующие операции:

анализировать цветовой спектр изображения или его фрагментов;

управлять палитрой изображения, обогащая его теми или иными чистыми цветами или их композициями;

создавать многослойные изображения с управлением прозрачностью каждого слоя;

наносить спецэффекты, ретушировать в цвете изображения в различных масштабах, вплоть до увеличения в 100—1000 раз.

Табличная информация и ее обработка

Следует различать два уровня табличной информации:

электронные таблицы — размещение в оперативной памяти, сложные алгоритмы обработки, относительно небольшие объемы;

табличные базы данных — размещение на НМД, большие объемы, несложные алгоритмы обработки, базирующиеся на поиске информации в таблицах и логическом связывании последних (кратко рассматриваются в гл. 2, подробнее, например, в [6]).

Электронные таблицы (или табличные процессоры) — это прикладные программы, предназначенные для проведения табличных расчетов. Они позволяют создавать динамические таблицы, которые содержат вычисляемые поля, значения которых автоматически пересчитываются по заданным формулам при изменении значений данных, содержащихся в других полях.

Многие фирмы-разработчики программного обеспечения для ПК создали свои версии табличных процессоров — прикладных программ, предназначенных для работы с электронными таблицами. Из них наибольшую известность приобрели Lotus 1-2-3 (фирма Lotus Development), Supercalc (разработка Computer Associates), Multiplan и Excel (Microsoft).

Электронные таблицы просты в обращении, быстро осваиваются непрофессиональными пользователями и во много раз упрощают И ускоряют работу бухгалтеров, экономистов, ученых, конструкторов и людей целого ряда других профессий, деятельность которых связана с постоянными расчетами.

Технологии распознавания изображений

В то время как переход от символьной информации к графической (растровой) достаточно элементарен и без труда осуществим, например, при выводе текста на экран или печать, обратный переход (от печатного текста к текстовому файлу в машинном коде) весьма затруднителен. Именно в связи с этим для ввода информации в ЭВМ первоначально использовались перфоленты, перфокарты и др. промежуточные носители, а не исходные «бумажные» документы, что было бы гораздо удобнее. «В защиту» перфокарт скажем, что наиболее «продвинутые» устройства перфорации делали надпечатку на карте для проверки ее содержания.

В середине 70-х гг. прошлого века была предложена технология OCROptical Character Recognition (оптическое распознавание символов) для ввода информации в ЭВМ, заключающаяся в следующем:

• сходный документ печатается на бланке с помощью пишущей машинки, оборудованной стилизованным шрифтом (каждый символ комбинируется из ограниченного числа вертикальных, горизонтальных, наклонных черточек, подобно тому, как это делаем мы и сейчас, нанося на почтовый конверт цифры индекса);

полученный «машинный документ» считывается оптоэлектрическим устройством (собственно OCR), которое кодирует каждый символ и определяет его позицию на листе;

информация переносится в память ЭВМ, образуя электронный образ документа или документ во внутреннем представлении.

Очевидно, что по сравнению с перфолентами (перфокартами) OCR-документ удобнее хотя бы тем, что он без особого труда может быть прочитан и проверен человеком, и вообще представляет собой «твердую копию» соответствующего введенного документа. Было разработано несколько модификаций подобных шрифтов разной степени «удобочитаемости» (OCR-A, OCR-B и пр.).

Очевидно также, что считывающее устройство представляет собой сканер, хотя и специализированный (считывание стилизованных символов), но интеллектуальный (распознавание их).

OCR-технология в данном виде просуществовала недолго и в настоящее время приобрела следующую структуру:

считывание исходного документа осуществляется универсальным сканером, создающим растрового образ и записывающий
его в оперативную память и/или в файл;

распознавание полностью возлагается на программные продукты, которые, естественно, получили название OCR-software.

Типичным представителем данного семейства программ является ABBYY FineReader, технологический процесс которого включает следующие шаги:

сканирование исходного документа (страницы);

разметка областей (ручная или автоматическая), требующих различные виды обработки (страницы разворота книги, таблицы, рисунки, колонки текста и пр.);

распознавание — создание и вывод на экран текстового файла (с вставленными рисунками и таблицами, если это необходимо);

контроль правильности (ручной, автоматический, полуавтоматический);

вывод информации в выходной файл в заданном формате (.doc или .rtf для Word, .xls для Excell и пр.).

Данные, полученные на каждом этапе (изображение, текстовый файл), сохраняются под «общей вывеской» страницы с номером, что позволяет в любой момент вернуться и повторить разметку, распознавание и пр.

В перечень информационных технологий, кроме перечисленных выше простейших (или базовых, т. е. «беспредметных») технологий, принято включать также предметные технологии (т. е. привязанные к предметной области), или комплексы информационных процессов, по существу представляющие собой узкоспециализированные ЛИС, или позадачные системы.

Такие системы ориентированы на обработку специализированных входных и выпуск стандартных выходных форм или отчетов.

На рис. 1.1 приведены примеры структур информационных потоков подобных систем: соответственно физическое (натуральное) представление производственных процессов {а), финансовый аспект процессов управления (б).

Рис. 1.1. Примеры структур предметных технологий (процессы обработки информации, связанные с управлением производством): а — физическое представление производственных процессов; б — финансовый

PAGE  1


 

А также другие работы, которые могут Вас заинтересовать

34913. Цели, инструменты, предмет макроэкономики 25.5 KB
  Макроэкономика изучает национальную экономику в целом в отличие от микроэкономики которая изучает отдельные экономические субъекты. Макроэкономическая теория изучает: экономическое поведение подъемы и спады экономики безработицу инфляцию; экономическую политику меняющую валютные курсы и инвестиции; экономические факторы влияющие на ставку процента цены и бюджет.
34914. Экономическая эффективность, показатели эффективности, КПВ 63.5 KB
  Экономическая эффективность эффективность производства это соотношение полезного результата и затрат факторов производственного процесса.[1] Экономическая эффективность результативность экономической системы выражающаяся в отношении полезных конечных результатов ее функционирования к затраченным ресурсам. На макроэкономическом уровне экономическая эффективность равна отношению произведённого продукта ВВП к затратам труд капитал земля минус единица.
34915. Экономические законы и категории 40.5 KB
  Иначе говоря экономические законы это проявление устойчивых отношений между людьми складывающихся в процессе производства распределения обмена и потребления которые в то же время проявляются как интересы. Основные экономические законы Закон спроса и предложения Закон общего макроэкономического равновесия Закон частного экономического равновесия Закон производительной силы труда Закон конкуренции Закон стоимости Законы денежного обращения Законы экономического роста Закон возрастающих вмененных издержек Закон...
34916. Экономические потребности, блага и ресурсы 30 KB
  В их систему входят прежде всего предметные потребности материальные и духовные в продуктах питания одежде газетах книгах и т. а также социальные потребности в труде образовании охране здоровья. В условиях рыночных отношений экономические потребности опосредуются деньгами и приобретают форму спроса.
34917. Предприятия, домашние хозяйства и государство - субъекты экономического кругооборота 36.5 KB
  Предприятия производят товары покупают сохраняют и продают продукты домашним хозяйствам или бюджетным организациям повышают производительность производства используя новые капиталовложения. Государственные учреждения и домашние хозяйства потребляют используя свои доходы или экономя их получают либо предоставляют кредиты. С другой стороны каждый из нас как участник домашнего хозяйства потребляет товары и услуги.
34918. Цикличность экономического развития. Экономический цикл и его фазы 30.5 KB
  Фазы экономического цикла Цикличность экономического развития. В основе цикла лежит динамика спроса которая в свою очередь определяется доходами домашних хозяйств и фирм Выделяют три типа экономических циклов в зависимости от причин и сроков длительности. Выделяют четыре фазы цикла: пик высшая точка экономической активности спад рецессия низшая точка активности подъем экспансия. Фазы экономического цикла изображены на рис.
34919. Антиинфляционная политика государства и социально-экономические последствия инфляции 29 KB
  Социальноэкономические последствия инфляции проявляются в следующем: 1. Если номинальный доход остается стабильным или растет медленнее темпов инфляции то реальный доход падает. Именно поэтому в период инфляции в наибольшей степени страдают люди с фиксированными доходами.
34920. Безработица. Виды безработицы. Естественный уровень безработицы 28.5 KB
  Виды безработицы. Естественный уровень безработицы Безработица ее виды и причины Безработица неотъемлемое свойство рыночной системы хозяйствования. На основании данных о занятости и безработице определяется уровень безработицы. Уровень безработицы – удельный вес численности безработных в численности экономически активного населения .
34921. Бюджетные линии и кривые безразличия 56.5 KB
  Осуществление потребительского выбора характеризуется при помощи набора безразличия набора вариантов потребительского выбора каждый из которых обладает одинаковой полезностью. Графическим отображением набора безразличия является кривая безразличия. Набор кривых безразличия для одного потребителя и для одной пары благ составляет карту кривых безразличия.