Возникновение и этапы становления информационных технологий

Б.Я. Советов

В.В. Цехановский

ИНФОРМАЦИОННЫЕ ТЕХНОЛОГИИ

Издание второе, стереотипное

Допущено Министерством образования Российской Федерации в качестве учебника для студентов высших учебных заведений, по направлениям подготовки дипломированных специалистов

«Информатика и вычислительная техника» и «Информационные системы»

МОСКВА

«ВЫСШАЯ ШКОЛА»

УДК 007

ББК 32.81

С 56

Рецензент:

лауреат Государственной премии, заслуженный деятель науки РФ, д-р техн. наук, проф. В.С. Шибанов (ГУЛ НИИ «Рубин»)

Советов, Б.Я.

С 56 Информационные технологии: Учеб. для вузов/Б.Я. Сове­тов, В.В. Цехановский. — 2-е изд.,

стер. — М.: Высш. шк., 2005.- 263 с: ил.

5-06-004275-8

В учебнике изложены фундаментальные основы информатики в области информационных технологий как составляющих формирования информаци­онного общества. Рассмотрены базовые информационные процессы и их мо­дели. Раскрыты содержание, возможности и области применения базовых и прикладных информационных технологий. Предложена информационная технология разработки систем. Приведена инструментальная база с раскрыти­ем программных, технических и методических средств информационных тех­нологий.

Для студентов вузов, обучающихся по направлениям 654600 «Информатика и вычислительная техника» и 654700 «Информационные системы». Может быть полезен специалистам в области проектирования и использования информацион­ных технологий.

УДК 007

ББК 32.81

18ВК 5-06-004275-8 © ФГУП «Издательство «Высшая школа», 2005

Оригинал-макет данного издания является собственностью издательства «Выс­шая школа», и его репродуцирование (воспроизведение) любым способом без согла­сия издательства запрещается.

Предисловие

Информационные технологии являются составной частью на­учного направления «Информатика» и базируются на ее достиже­ниях. Информатизация как процесс перехода к информационному обществу сопровождается возникновением новых и интенсивным развитием существующих информационных технологий. Информа­ция превращается в коммерческий ресурс, способствуя получению прибыли при внедрении информационных технологий во многие сферы человеческой деятельности. Возникают информационная экономика, новая информационная инфраструктура промышлен­ности и социальной сферы, формируется информационная куль­тура. Достижения информатики могут позитивно воздействовать на развитие общества при приоритетном развитии образования. Су­ществует мнение, что преодоление современного кризиса мировой образовательной системы возможно на основе информатизации.

Зарубежный и российский опыт внедрения информационных технологий подтверждает их высокую экономическую эффектив­ность для многих сфер применения. Ярким примером может слу­жить организация дистанционного обучения на базе современных телекоммуникационных и информационных технологий. В на­стоящее время высшее образование США называют 100-милли­ардным бизнесом, составляющим 2,7% валового национального продукта. Являясь одним из крупнейших экспортеров образова­тельных технологий, американцы ежегодно получают в казну 7 млрд дол. В 2000 г. в США обучались 454 тыс. иностранных сту­дентов, из которых 57% представляли Азию и лишь 15% — Евро­пу. Эти результаты достигнуты в основном за счет широкого при­менения информационных технологий. Перспективными направ­лениями внедрения информационных технологий в образование можно считать: построение систем дистанционного обучения; разработку сетевых учебных курсов для всех форм обучения; раз­витие автоматизированных лабораторий удаленного доступа, ос­нованных на использовании реального оборудования; создание виртуальных лабораторий, использующих различные методы мо­делирования и численного эксперимента; разработку доступных педагогу инструментальных средств.

Для России также характерен более высокий уровень внедрения информационных технологий в социальную сферу и, в том числе, в образование, что объясняется как управляемой информатизацией сверху (со стороны Министерства образования РФ), так и неуправ­ляемой — снизу, инициатива реализации которой принадлежит педа­гогическим коллективам системы образования. На сегодня формиро­вание кадров с высшим образованием в России регламентируется Пе­речнем направлений подготовки дипломированных специалистов и специальностей высшего профессионального образования, включаю­щим 95 направлений подготовки бакалавров (магистров), 10 групп специальностей, 87 направлений подготовки дипломированных спе­циалистов. При этом из общего числа специальностей высшего про­фессионального образования 480 сформировано в области техники и технологии: 81 направление с 289 специальностями. Причем им соот­ветствует 41 направление бакалавриата (магистратуры).

Обучение кадров в области современных информационных тех­нологий осуществляется по 4 направлениям подготовки бакалавров (магистров), 8 направлениям подготовки дипломированных спе­циалистов (1 направление в области лингвистики и информациологии с 1 специальностью и 7 направлений в области техники и технологии с 15 специальностями), по группе специальностей 070000 в области информационной безопасности (4 из 6 специаль­ностей) и по 5 отдельным специальностям, отнесенным к различ­ным группам (в том числе и междисциплинарной). Следует отме­тить недостаточное число специальностей, по которым осуществ­ляется подготовка разработчиков информационных технологий по сравнению со специальностями по подготовке пользователей. Сис­темными, с этой точки зрения, можно считать направления подго­товки дипломированных специалистов 654600 «Информатика и вы­числительная техника» и 654700 «Информационные системы».

Базовой дисциплиной общепрофессиональной подготовки для этих направлений является дисциплина «Информационные техно­логии», учебник по которой авторы и предлагают вниманию чита­телей. С целью более глубокого изучения моделей, методов и средств информационных технологий читатель может обратиться к списку литературы, приведенному в книге.

Авторы благодарны заслуженному деятелю науки РФ, д-ру техн. наук, проф. В.С. Шибанову, взявшему на себя труд по рецензиро­ванию учебника и сделавшему ценные замечания, способствовав­шие улучшению его содержания.

Замечания и пожелания по содержанию книги направлять по адресу: 127994, Москва, ГСП-4, Неглинная ул., д. 29/14, издатель­ство «Высшая школа».

ВВЕДЕНИЕ

Информатика, как научное направление, приобретает в подго­товке специалистов разных уровней фундаментальный характер, являясь основой изучения ряда общепрофессиональных и специ­альных дисциплин. Наступивший век, предсказанный Р. Винером как век информатики, будет завершающим при переходе человече­ства к информационному обществу. Сфера информатики становит­ся доминирующей в деятельности человека, потребляя уже в на­стоящее время большую долю трудовых ресурсов, чем материаль­ная. Информационный ресурс приобретает коммерческий харак­тер. Получает развитие новый вид услуг — информационный. Од­нако для большинства стран, в том числе и для России, пока ха­рактерно преобладание числа телекоммуникационных услуг над информационными. В 2000 г. число пользователей Интернета в мире составило, по некоторым оценкам, 250 млн, число персональ­ных компьютеров — 560 млн, число разработанных учебных курсов — 80000, а число web-страниц в 2001 г. превысило численность на­селения Земли и составило более 6 млрд. Развивается рынок теле­коммуникационных услуг и в России: если в 2000 г. число пользо­вателей Интернета составляло 2,5 млн человек, то в 2010 г. оно возрастет до 26,1 млн. Таким образом видно, что телекоммуника­ционные услуги уже органично вписались в жизнь современного человека. Более сложные проблемы возникают с применением ин­формационных услуг, которые еще не являются востребованными обществом в полном объеме, хотя их количество и качество непре­рывно возрастают за счет интенсивного создания новых и развития существующих информационных технологий. Внедрение информа­ционных технологий требует подготовки как пользователей, так и разработчиков, но для всех обучаемых необходимо:

• знать базовые информационные процессы, структуру, моде­ли, методы и средства базовых и прикладных информационных технологий, методику создания, проектирования и сопровождения систем на базе информационной технологии;

• уметь применять информационные технологии при решении функциональных задач в различных предметных областях, а также при разработке и проектировании информационных систем;

• иметь представление об областях применения информацион­ных технологий и их перспективах в условиях перехода к информа­ционному обществу.

Следует отметить, что образование в области информационных технологий необходимо также и для специалистов других направ­лений подготовки для формирования новой информационной культуры человека будущего общества. Такое образование возмож­но лишь при наличии специалистов-профессионалов в области ин­форматики, на подготовку которых в основном и рассчитан пред­лагаемый учебник. Эти специалисты являются востребованными в России и за рубежом. Например, в Германии доля профессиона­лов, не имеющих квалификации в области информатики, снизи­лась с 95% в 1970 г. до 36% в 2000 г. Профессионалы в сфере ин­формационных технологий (специалисты-компьютерщики) в 1970 г. составляли всего 0,5% населения, занятого профессиональ­ным трудом, а в 2000 г. их доля — 4%. Профессионалы, компе­тентные в применении средств информатики в эти годы, составля­ли соответственно 3 и 40%.

В Российской высшей школе подготовка дипломированных специалистов-профессионалов в области информационных техно­логий осуществляется по ряду направлений, из которых наиболее глубоко реализуется по направлениям 654600 «Информатика и вы­числительная техника» и 654700 «Информационные системы». Сту­дентам, обучающимся по специальностям этих направлений, в ос­новном и предназначен данный учебник. Учебник соответствует программе дисциплины «Информационные технологии» и состоит из восьми глав. В первой главе последовательно раскрыты причи­ны возникновения и этапы становления информационных техно­логий, даны фундаментальные определения информации, ее коли­чественные и качественные оценки, поставлена проблема превра­щения информации в ресурс. Вторая глава посвящена стратегии перехода в информационное общество. Авторы проводят мысль о необходимости применения информационных технологий на всех этапах эволюции общества, что подтверждается современным со­стоянием и прогнозом перехода к информационному обществу. Сформулированы этапы перехода и дана их характеристика. Третья глава вводит студента в научное направление—информатику, составной частью которой являются информационные технологии, рассматриваемые авторами как система. Определены основные по­нятия и задачи информационной технологии, приведены этапы эволюции. В четвертой главе раскрыты базовые информационные процессы, входящие в состав информационных технологий. Для каждого из рассматриваемых процессов, таких как извлечение ин­формации, ее транспортирование, обработка, хранение, представ­ление и использование, дана подробная характеристика с описани­ем их моделей и современного состояния. Непосредственно содер­жанию информационных технологий посвящены пятая и шестая главы книги. В пятой главе детально раскрываются базовые инфор­мационные технологии, к которым отнесены: мультимедиа, техно­логии, геоинформационные, технологии защиты информации, СА5Е-технологии, телекоммуникационные, технологии искусст­венного интеллекта. В шестой главе авторами осуществлен анализ прикладных информационных технологий, в состав которых вклю­чены: информационные технологии организационного управления автоматизированного проектирования, информационные техноло­гии в промышленности и экономике, в образовании. Наряду с со­держанием каждой технологии рассмотрены модели, методы и средства. Особое внимание уделено современным и перспектив­ным типовым стандартным технологическим и инструментальным средствам, которые полезно применять в различных сферах дея­тельности. Седьмая глава посвящена информационной технологии построения систем, что особо актуально для обучения профессио­налов-разработчиков. Приведены основы системного подхода, адаптированные к задачам построения информационных систем. Раскрыты стадии их разработки. Особое внимание уделено наибо­лее трудно формализуемому этапу—формированию модели пред­метной области. Приведена методика построения информацион­ных систем с оценкой их качества. Непрерывное совершенствова­ние существующих и возникновение новых информационных тех­нологий невозможно без развития их инструментальной базы, чему и посвящена восьмая глава. В учебнике дан анализ и приведены рекомендации по использованию программных, технических и ме­тодических средств информационных технологий. Это позволит читателю сориентироваться на сложившемся рынке вычислитель­ной и сетевой продукции с учетом изложенных в книге мировых стандартов, а также самостоятельно выявить тенденции развития и перспективы информационных технологий и информатики в це­лом. Методически учебник включает контрольные вопросы по ка­ждой главе, что даст возможность студенту проверить качество ус­воения материала. Информационные технологии изложены в учеб­нике таким образом, что они могут быть реализованы читателем как перспективное средство поддержки конкретного вида деятель­ности, как объект разработки и как технологии разработки инфор­мационных систем. Это позволяет использовать предлагаемый учебник при подготовке дипломированных специалистов разных квалификаций в высших учебных заведениях различных профилей. Освоение информационных технологий обществом должно способствовать улучшению качества жизни каждого человека. Ин­формационное общество — очередная ступень развития человече­ства, на которой возникает новая среда обитания человека, опи­рающаяся на информационные технологии. Авторы надеются, что данный учебник будет не только способствовать повышению каче­ства подготовки специалистов, но будет также полезен всем чита­телям, интересующимся современным состоянием информацион­ного общества и перспективами перехода к нему.

Глава 1

Возникновение и этапы становления информационных технологий

В процессе своего развития человечество в любой сфере дея­тельности последовательно проходило стадии от ручного кустарного труда до высокотехнологичного промышленного производства. В первую очередь усилия были направлены на облегчение физическо­го труда, а информационная сфера долгие годы была уделом умст­венного труда человека и с каждым годом требовала большего коли­чества трудовых ресурсов. Появление ЭВМ и сетей передачи данных способствовало революционным процессам в области информатиза­ции и позволило перейти на промышленный уровень технологий и инструментальных средств.

На основе информационных технологий решается задача авто­матизации информационных процессов. Информация, как продукт информационных технологий, в значительной степени структуриру­ется и формируется в виде знаний. В любой предметной области, а также в обществе в целом, выделяется как самостоятельный компо­нент, информационный ресурс, приобретающий материальный ха­рактер.

ОБЩЕСТВО И ИНФОРМАЦИЯ

Отличительной чертой человеческого общества является то, что в течение длительного времени основным предметом труда остава­лись материальные объекты. Воздействуя на них, человек добывал себе средства к существованию, и на протяжении многих веков ре­шалась задача усиления мускульных возможностей человека с по­мощью различных инструментов, агрегатов и машин. На это была направлена механизация производства, которую стали интенсивно внедрять в начале XX в. Развитие человеческого общества практи­чески на всех этапах проходило на основе технического прогресса. Это - и овладение огнем, и использование паровых машин, и проникновение в тайны атомной энергии, и т.п. Повышению производительности труда способствовала автоматизация. В процессе формирования трудовых коллективов возникла необходимость обмена знаниями. Первоначально знания передавали устно из поколения в поколение; появление письменности позволило по-новому пока­зать накопленные знания - представить их в виде информации. Предполагают, что между первыми инструментами обработки материальных объектов и средствами отображения информацион­ных образов существовал временной интервал около миллиона лет. Таким образом, появление информации является естественным следствием развития человеческого общества.

В настоящее время информация - один из самых дорогих видов ресурсов. Это проявляется в тенденции стремительного перекачи­вания трудовых ресурсов из сферы материального производства в информационную. Например, в США в конце XIX в. свыше 95% трудоспособного населения было занято физическим трудом и только менее 5% — работой по обработке информации. Сегодня мы наблюдаем картину соотношения трудовых ресурсов с точно­стью до наоборот. В 40-х годах XX в. экстенсивный фактор как средство преодоления разрыва между потребностями и возможно­стями обработки информации себя исчерпал. Это явилось толчком к созданию новых средств обработки информации—ЭВМ и перехо­ду к интенсивному развитию информационной индустрии.

Создание информационного общества - политическая, эконо­мическая и культурная цель большинства субъектов экономики. Движение к этой цели стимулируется национальными стратегиче­скими программами, программами развития и большим числом других инициатив. Ведутся тысячи международных, националь­ных, региональных и местных проектов. Формирование информа­ционного общества является наиболее привлекательным и много­обещающим направлением деятельности в сегодняшние бурные времена.

Концепция информационного общества довольно абстрактна. Она упоминается уже более 20 лет в национальных программах, та­ких как «инфодеревни» в Японии, и 1е1ета1ю8 во Франции. Раз­личные субъекты мировой экономики уже находятся на третьей стадии развития информационного общества. Первые концепции были по своей сути футуристическими и ориентированными на технологии доставки информации. Затем быстрое развитие инфор­мационных и коммуникационных технологий коренным образом изменило различные виды бизнеса и услуг — появилось «общество информационных технологий». Темы современных дискуссий со­средоточены вокруг информационного содержания, сердца инфор­мационного общества. Теперь это не только техническая или экономическая проблема, но также культурный и социальный вопрос, часть каждодневной жизни.

В процессе движения мирового сообщества к экономике, осно­ванной на информации, телекоммуникации и информационные технологии быстро изменяются. В развитии телекоммуникаций все более полагаются на участие частных лиц и конкуренцию. Обра­ботка информации играет все большую роль во всех секторах эко­номики как развитых, так и развивающихся стран. Разработаны новые средства сжатия данных. Технологии оптоволоконной и бес­проводной связи постоянно совершенствуются. Стоимость услуг связи падает так быстро, что в пределах последующих 20 лет обмен информацией, возможно, станет практически бесплатной услугой. Переход к технологиям цифровой связи приводит к сближению служб передачи, распространения информации и других информа­ционных служб и открывает перспективы глобальных сетей, дос­тупных благодаря одному движению пальца. Для появляющихся экономических систем эти изменения открывают волнующие воз­можности. Новые технологии позволяют странам преодолевать различные препятствия на пути к развитию. Например, система дистанционного образования может стать жизнеспособным допол­нением к его традиционным методам. Современная информацион­ная инфраструктура может привести к «концу географии» и позво­лить изолированным государствам, которые зачастую являются беднейшими, принимать участие в экономических процессах. Фи­нансирование и право собственности в информационной структуре становятся привлекательными для частного сектора, снижая таким образом бремя ее финансирования для общественного сектора.

1.2. ПОНЯТИЕ ИНФОРМАЦИИ, ЕЕ ВИДЫ

В настоящее время при обсуждении проблем информации су­ществуют три точки зрения. Первая отождествляет понятие «ин­формация» со знанием. Хотя данный подход широко критикуется в отечественной литературе, во многих научных трудах он имеет место. Вторая точка зрения ограничивает предметную область по­нятия «информация» социальными и биологическими процессами, отвергая существование информационных процессов в неорганиче­ской природе. Третья точка зрения, широко используемая в на­стоящее время, связана с атрибутивным понятием информации. Впервые атрибутивное понятие информации было сформулировано Н. Винером, полагавшим, что все явления в природе охватыва­ются тремя основными понятиями: вещество, энергия, информа­ция. В отличие от Н.Винера, не рассматривавшего взаимосвязь этих компонентов, многие современные авторы тесно увязывают их и рассматривают как единую систему.

Термин «информация» происходит от латинского слова «informatio»—разъяснение, изложение, осведомленность. Понятие информации должно быть связано с определенным объектом, свойства которого она отражает. Кроме того, наблюдается относи­тельная независимость информации от носителя, поскольку воз­можны ее преобразование и передача по различным физическим средам с помощью разнообразных физических сигналов независи­мо от ее содержания, т.е. семантики, что и явилось центральным вопросом многих исследований, в том числе и в области филосо­фии. Информация о любом материальном объекте может быть по­лучена путем наблюдения, натурного либо вычислительного экспе­римента, а также на основе логического вывода. Поэтому говорят о доопытной, или априорной информации и послеопытной, т.е. апо­стериорной, полученной в итоге эксперимента.

При обмене информацией имеют место источник в виде объек­та материального мира и приемник—человек либо какой-то материальный объект. Информация возникает за счет отражения, которое является свойством всей материи, любой материальной системы. Свойство отражения совершенствуется по мере развития материи от элементарного отражения до высшей его формы—соз­нания. Процесс отражения означает взаимодействие объектов материального мира.

Информация—результат отражения. Информация отображает некоторый образ реального мира, который в дальнейшем может су­ществовать независимо от материального объекта. Действительно, для описания естественных либо искусственно созданных объектов используют информационные модели, которые далее могут быть исходным материалом для разработки систем. Очень важно, чтобы эти модели были адекватны реальным объектам. Любое исследова­ние сопровождается большим объемом информации, которая тре­бует обработки, представления и использования зачастую в реаль­ном масштабе времени. Таким образом, понятие информации предполагает наличие двух объектов - источника информации и потребителя. Важно, чтобы информация для потребителя имела смысл. Потребитель информации может ее оценивать в зависимо­сти от того, где и для какой конкретной задачи информация используется. Поэтому выделяют такие аспекты информации, как прагматический, семантический и синтаксический.

Прагматический аспект связан с возможностью достижения по­ставленной цели с использованием получаемой информации. Этот аспект информации влияет на поведение потребителя. Если ин­формация была эффективной, то поведение потребителя меняется в желаемом направлении, т.е. информация имеет прагматическое содержание. Таким образом, этот аспект характеризует поведенче­скую сторону проблемы.

Семантический аспект позволяет оценить смысл передаваемой информации и определяется семантическими связями между сло­вами или другими смысловыми элементами языка.

Синтаксический аспект информации связан со способом ее представления. В зависимости от реального процесса, в котором участвует информация (осуществляется ее сбор, передача, преобра­зование, отражение, представление, ввод или вывод), она представ­ляется в виде специальных знаков, символов.

Виды информации.Все виды деятельности человека по преобра­зованию природы и общества сопровождались получением новой информации. Логическая информация, адекватно отображающая объективные закономерности природы, общества и мышления, по­лучила название научной информации. Ее делят по областям полу­чения или использования на следующие виды: политическая, тех­ническая, биологическая, химическая, физическая и т.д.; по назна­чению—на массовую и специальную. Часть информации, которая занесена на бумажный носитель, получила название документаль­ной информации. Любое производство при функционировании требует перемещения документов, т. е. возникает документооборот. Наряду с научной информацией в сфере техники при решении производственных задач используется техническая информация. Она сопровождает разработку новых изделий, материалов, конст­рукций, агрегатов, технологических процессов. Научную и техни­ческую информацию объединяют термином научно-техническая информация.

Верхним уровнем информации как результата отражения окру­жающей действительности (результата мышления) являются зна­ния. Знания возникают как итог теоретической и практической деятельности. Информация в виде знаний отличается высокой структуризацией. Это позволяет выделить полезную информацию при анализе окружающих нас физических, химических и прочих процессов и явлений. На основе структурирования информации формируется информационная модель объекта. По мере развития общества информация как совокупность научно-технических дан­ных и знаний превращается в базу системы информационного об­служивания научно-технической деятельности общества.

С развитием общества возникает необходимость целесообраз­ной организации информационного ресурса, т.е. концентрации имеющихся фактов, данных и знаний по направлениям науки и техники. Признание информации как ресурса и появление понятия информационный ресурс дало толчок развитию нового научного направления—информатики. Информатика как область науки и техники связана со сбором и переработкой больших объемов ин­формации на основе современных программно-аппаратных средств вычислительной техники и техники связи.

Важным аспектом информации является ее главенствующая роль в процессе управления.

Круг объектов управления чрезвычайно широк и разнообразен: экономика, территория, социальная сфера, производство, научный эксперимент, образование и др.

При анализе процесса управления ввиду сложности объекта осуществляют его расчленение на части по различным признакам. Одним из главных признаков является вид иерархии. Характерны следующие виды иерархии: временная, пространственная, функ­циональная, ситуационная и информационная. Следует отметить, что деление какой-либо системы на части не может быть однознач­ным, так как выделение границ между частями является всегда вкакой-либо мере субъективным. Выбор того или иного принципа выделения составных частей должен удовлетворять следующим ос­новным условиям: обеспечивать их максимальную автономность; учитывать необходимость координации их действий для достиже­ния общей цели функционирования, а также совместимость от­дельных частей.

Временная иерархия.Признаком деления здесь является интер­вал времени от момента поступления информации о состоянии объекта управления до момента выдачи управляющего воздействия. Чем больше интервал, тем выше уровень (ранг) элемента. Управле­ние может осуществляться в реальном времени с интервалом, рав­ным суткам, декаде, месяцу, кварталу и т.д. Причем управляющий интервал выбирается не произвольно, а исходя из критериев, опре­деляющих устойчивость и эффективность функционирования всей системы.

Пространственная иерархия.Признаком деления здесь является площадь, занимаемая объектом управления. Чем больше площадь объекта, тем выше его ранг. Данный признак является субъективным, так как не всегда площадь, занимаемая объектом, соответст­вует ее значимости, и ее можно использовать в случае аналогично­сти параметров элементов одного уровня.

Функциональная иерархия.В ее основе лежит функциональная зависимость (подчиненность) элементов системы. Такое разделе­ние также является субъективным, так как в этом случае трудно выделить границы между элементами системы.

Ситуационная иерархия.Деление на уровни в данном случае осуществляется в зависимости от эффекта, вызываемого той или иной ситуацией, например, от ущерба, возникающего в результате аварии или выхода из строя оборудования.

Информационная иерархия. Внастоящее время этот вид иерар­хии является очень существенным в связи с возросшим значением информации для управления. В основе деления на уровни лежит оперативность и обновляемость информации. Именно через эти характеристики прослеживается иерархия информации по уровням управления предприятием.

На первом уровне хранится и обрабатывается повторяющаяся, часто обновляющаяся информация, необходимая для повседневной деятельности, т.е. для оперативного управления. Следующий уро­вень составляет информация более обобщенная, чем оперативная, ииспользуемая не так часто. Информация группируется по функ­циональным областям и применяется для поддержки принятия ре­шения по управлению производством. На верхнем уровне хранится и обрабатывается стратегическая информация для долгосрочного планирования. Для нее характерны высокая степень обобщенно­сти, неповторяемость, непредсказуемость и редкое использование.

В общем виде функциональная модель процесса управления представлена на рис. 1.1. Учет информации об объекте управления состоит в регистрации, классификации и идентификации. На ос­нове разнообразных математических моделей, описывающих ре­альное и требуемое состояние объекта, и критериев оптимальности анализируют информацию о состоянии объекта управления. Окон­чательная модель прогнозируемого состояния объекта управления формируется в виде плана. Возникающие за счет внешних

воздействий отклонения от плана корректируют путем сравнения учетной и плановой информации, нового анализа и формирования управ­ляющих воздействий (регулирования).

В большинстве случаев при информационном анализе процесса управления обычно рассматривают пассивную форму проявления информации, отражающую свойства внешней среды, объекта управления и самой управляющей системы. Однако не менее важ­ное значение имеет и активная форма информации, являющаяся причиной изменения состояния управляемого объекта.

Принято выделять следующие качественно различимые формы проявления информации: осведомляющую I_ос, преобразующую I_п, принятия решения I_пр и управляющую I_у.

К осведомляющей относят информацию о состоянии внешней среды, объекта управления и управляющей системы. Преобразую­щая включает информацию, содержащуюся в алгоритмах управле­ния. Информация принятия решения является отражением образов и целей на конечное множество принимаемых решений. Управляющей является информация, вызывающая целенаправлен­ное изменение состояния объекта управления.

В любой системе управления можно выделить два информаци­онных канала: целевой и рабочий. В целевом канале на основе ин­формационных процессов происходит выбор цели и принятие ре­шения по выбору управляющего воздействия. В рабочем канале формируется информация, реализуемая исполнительным органом, осуществляющим целенаправленное изменение состояния объекта управления через вещественно-энергетические характеристики. Целевой канал может находиться как на одном уровне иерархии с рабочим, так и на более высоком. На рис. 1.2 представлена инфор­мационная структура системы управления, где выделены целевой и рабочий каналы, а также приведены основные формы проявления информации.

1.3. КОЛИЧЕСТВЕННЫЕ И КАЧЕСТВЕННЫЕ ХАРАКТЕРИСТИКИ ИНФОРМАЦИИ

В процессе отражения между состояниями взаимодействующих объектов возникает определенная связь. Информация как резуль­тат отражения одного объекта другим выявляет степень соответст­вия их состояний, а поэтому важными оказываются именно коли­чественные характеристики информации. Некоторое количество информации можно рассматривать с трех основных точек зрения:

• с поведенческой точки зрения создание порции информации осуществляется по некоторой причине, а получение этой информа­ции может привести к некоторому результату (наблюдаемому дей­ствию или мыслительной операции);

• с математико-лингвистической точки зрения порция инфор­мации может быть описана путем соотнесения ее с другой инфор­мацией, указания ее смысла и структуры;

• с физико-технической точки зрения рассматриваются физические аспекты проявления информации — ее материальный носитель, разрешающая способность и точность, с которыми она фиксируется, количество информации, которое производится, передается или принимается и т.д.

Возможен ряд подходов к оценке качества информации. Наи­более существенными из них являются статистический, семантиче­ский и прагматический. Наибольшее развитие получил первый подход.

Статистический подход представлен в обширном разделе ки­бернетики — теории информации, которая занимается математиче­ским описанием и оценкой методов передачи, хранения, извлече­ния и классификации информации. Теория информации в матема­тической основе использует методы теории вероятности, математи­ческой статистики, линейной алгебры и др. В статистической тео­рии основное внимание обращается на распределение вероятности появления отдельных событий и построение на его основе обоб­щенных характеристик, позволяющих оценить количество инфор­мации в одном событии либо в их совокупности. Количественной мерой информации стала энтропия. Чтобы возник процесс переда­чи, должны иметь место источник информации и потребитель. Ис­точник выдает сообщение, потребитель, принимая сообщение, принимает при этом информацию о состоянии источника. В стати­стической теории, как указывалось выше, не изучают содержание информации. Предполагается, что до получения информации име­ла место некоторая неопределенность. С получением информации эта неопределенность снимается. Таким образом, статистическая количественная характеристика информации — это мера снимае­мой в процессе получения информации неопределенности системы. Естественно, что количество информации зависит от за­кона распределения состояний системы.

Не нашли, что искали? Воспользуйтесь поиском по сайту: