Информационные технологии

АВТОНОМНАЯ НЕКОММЕРЧЕСКАЯ ОРГАНИЗАЦИЯ

ВЫСШЕГО ПРОФЕССИОНАЛЬНОГО ОБРАЗОВАНИЯ

ЦЕНТРОСОЮЗА РОССИЙСКОЙ ФЕДЕРАЦИИ

"РОССИЙСКИЙ УНИВЕРСИТЕТ КООПЕРАЦИИ"

СМОЛЕНСКИЙ ФИЛИАЛ

А.А. Усков

ИНФОРМАЦИОННЫЕ СИСТЕМЫ

И ТЕХНОЛОГИИ В ЭКОНОМИКЕ

Учебное пособие

по дисциплине «Информационные системы и технологии»

Смоленск 2014

УДК 336.717.16

ББК 65.052.5

У 75

Рецензент:

Курилин С.П.д.т.н. профессор,профессор Российского университета кооперации

Учебное пособие предназначено для направления подготовки бакалавров 230700.62 – «Прикладная информатика».

В учебном пособии рассматриваются основные понятия теории информационных систем.

Учебное пособие рекомендовано к изданию редакционно-издательским советом Смоленского филиала Российского университета кооперации, протокол № 3 от 19 апреля 2012 года.

Пособие издаётся в авторской редакции.

© АНО ВПО ЦС РФ

"Российский университет

кооперации"

Смоленский филиал, 2014

© Усков А.А., 2014

© Лаврушин В.М., 2014

Информация, информационные технологии и информатика

Информация

Термин "информация" происходит от латинского слова «informatio» –разъяснение, осведомление, изложение.

В широком смысле информация – это сведения, знания, со­общения, являющиеся объектом хранения, преобразования, пе­редачи и помогающие решить поставленную перед человеком задачу.

В философском смысле информация есть отражение реального мира; это сведения, которые один реальный объект содержит о другом реальном объекте. Таким образом, понятие информации связывается с определенным объектом, свойства которого она отражает.

Существуют три достаточно близких термина: информация, данные, знания, используемы в повседневной речи, обычно, как синонимы. Но в строгом смысле между ними есть отличия, дадим определения:

Данные – сведения, представленные в определенной знаковой системе и на определенном носителе для обеспечения возможностей хранения, передачи, приема и обработки этих сведений.

Уходя от способов представления, хранения и передачи, данные можно рассматривать как абстрактную субстанцию, несущую некоторую информацию. Данные безотносительны к содержанию информации.

Знание как объект коммерции и автоматизации – логически полный ограниченный набор сведений для непосредственного решения требуемой задачи (ряда задач) подготовленными специалистами.

Такие сведения выражаются в системе понятий, принятой в рамках некоторой науки или производственной деятельности, и имеют стандартное представление.

Ограниченный набор позволяет задать уровень подготовки специалистов (обладание требуемым уровнем понимания).

Рассмотрим подходы к количественному измерению информации.

Определить понятие “количество информации” довольно сложно. В решении этой проблемы наиболее распространены два основных подхода. Исторически они возникли почти одновременно. В конце 40-х годов XX века один из основоположников кибернетики американский математик Клод Шеннон развил вероятностный подход к измерению количества информации, а работы по созданию ЭВМ привели к “объемному” подходу.

Подходы к количественному измерению информации.

Различают (вероятностный), семантический, прагматический, структурный подходы и объемный подходы.

Статистический (вероятностный подход)

Количеством информации называют числовую характеристику сигнала, отражающую ту степень неопределенности (неполноту знаний), которая исчезает после получения сообщения в виде данного сигнала. Эту меру неопределенности в теории информации называют энтропией. Если в результате получения сообщения достигается полная ясность в каком-то вопросе, говорят, что была получена полная или исчерпывающая информация и необходимости в получении дополнительной информации нет. И, наоборот, если после получения сообщения неопределенность осталась прежней, значит, информации получено не было (нулевая информация).

Приведенные рассуждения показывают, что между понятиями информация, неопределенность и возможность выбора существует тесная связь. Так, любая неопределенность предполагает возможность выбора, а любая информация, уменьшая неопределенность, уменьшает и возможность выбора. При полной информации выбора нет. Частичная информация уменьшает число вариантов выбора, сокращая тем самым неопределенность.

Подход к информации как мере уменьшения неопределенности знаний позволяет количественно измерять информацию, что чрезвычайно важно для информатики.

Основоположником статистического подхода считается Клод Шеннон, в 1948 г. опубликовавший разработанную им теорию связи.

В данном случае, количество информации определяется, как мера неопределенности состояния системы, снимаемая при получении информации.

Мерой неопределенности состояния системы является энтропия, при получении информации энтропия системы уменьшается. Если о системе имеется полная информация, то ее энтропия равна 0.

В соответствии с вышесказанным:

,

где – энтропия системы до получения информации, – энтропия системы после получения информации.

Энтропия системы, обычно, определяется в битах. Предположим, что система имеет конечное число дискретных состояний с вероятностями , тогда энтропия системы определяется формулой:

.

Если состояния равновероятны, то вероятность пребывания системы в одном из состояний

,

где – количество состояний системы

и формула для определения энтропии упрощается:

.

Статистический подход находит очень широкое применение. Например, задачи сжатия информации, расчета канала связи для передачи информации и т.п.

Семантический подход – оценка информации по смысловому содержанию, т.е. оценка изменения знаний после получения информации. В данном случае информация относительная величина, зависящая от имеющихся у получателя знаний. В настоящее время семантический подход еще мало развит.

Прагматический подход – определение количества информации, как меры, способствующей достижению поставленной цели.

В частности, можно ввести следующее определение:

, где P₂ ­­­– вероятность достижения цели до получения информации, P₁ ­­­– вероятность достижения цели после получения информации.

Структурный подход к теории информации – в данном случае рассматривают логические и физические структуры организации информации и ее оптимальный выбор. Это актуально, например, при построении больших распределенных баз данных.

Объемный подход

В двоичной системе счисления знаки 0 и 1 будем называть битами (от английского выражения Binary digits – двоичные цифры). Создатели компьютеров отдают предпочтение именно двоичной системе счисления, потому что в техническом устройстве наиболее просто реализовать два противоположных физических состояния. Например: некоторый физический элемент, имеющий два различных состояния: намагниченность в двух противоположных направлениях; прибор, пропускающий или нет электрический ток; конденсатор, заряженный или незаряженный и т.п. В компьютере бит является наименьшей возможной единицей информации.

Объем информации, записанной двоичными знаками в памяти компьютера или на внешнем носителе информации, подсчитывается просто по количеству требуемых для такой записи двоичных символов.

При этом в частности, невозможно нецелое число битов (в отличие от вероятностного подхода).

Эти единицы чаще всего используют для указания объема памяти ЭВМ.

Единицы измерения информации

Объём информации можно представлять как логарифм количества возможных состояний.

Наименьшее целое число, логарифм которого положителен — это 2. Соответствующая ему единица — бит — является основой исчисления информации в цифровой технике.

I=log₂ N[бит],

где N– число дискретных состояний.

Следующей по порядку популярной единицей информации является 8 бит, или байт, он может принимать одно из N=256 (2⁸) различных значений. Именно к байту (а не к биту) непосредственно приводятся все большие объёмы информации, исчисляемые в компьютерных технологиях.

Для измерения больших количеств байтов служат единицы «килобайт», «Кбайт» (кибибайт, kibibyte, Kb) = 1024 байт. Такой порядок величин имеют, например:

сектор диска обычно равен 512 байтам, то есть половине килобайта, хотя для некоторых устройств может быть равен одному или двум кибибайт.

классический размер «блока» в файловых системах UNIX равен одному Кбайт (1024 байт).

«Страница памяти» в процессорах x86 (начиная с модели Intel 80386) имеет размер 4096 байт, то есть 4 Кбайт.

Единицы «мегабайт», «Мбайт» (mebibyte, Mb) = 1024 Кбайт = 1 048 576 байт применяются для измерения объёмов носителей информации.

Объём адресного пространства процессора Intel 8086 был равен 1 Мбайт.

Единицы «гигабайт», «Гбайт» (гибибайт, gibibyte, Gb) = 1024 мегабайт = 1048576 килобайт = 1073741824 байт.

Для исчисления ещё больших объёмов информации имеются единицы терабайт – 1012 гигабайт.

Кратные приставки для образования производных единиц для байта применяются не как обычно: уменьшительные приставки не используются совсем, увеличительные приставки кратны 1024=2¹⁰, то есть килобайт равен 1024 байтам, мегабайт — 1024 килобайтам или 1 048 576 байтам и т.д. Разница возрастает с ростом веса приставки.

Между вероятностным и объемным количеством информации соотношение неоднозначное. Далеко не всякий текст, записанный двоичными символами, допускает измерение объема информации в статистическом смысле, но заведомо допускает его в объемном. Далее, если некоторое сообщение допускает измеримость количества информации в обоих смыслах, то они не обязательно совпадают, при этом статистическое количество информации не может быть больше объемного.

Информационное общество

По современным воззрениям информационное общество — это такое общество, в котором производство и потребление информа­ции является важнейшим видом деятельности, а информация при­знается наиболее значимым ресурсом, новые информационные и телекоммуникационные технологии и техника становятся базовы­ми технологиями и техникой, а информационная среда наряду с социальной и экологической - новой средой обитания человека.

Основными отличительными признаками информационного общества являются:

· информационная экономика;

· высокий уровень информационных потребностей всех членов общества и фактическое их удовлетворение для основной массы населения;

· высокая информационная культура;

· свободный доступ каждого члена общества к информации, ограниченный только информационной безопасностью личности, общественных групп и всего общества.

Информационному обществу присущи:

· единое информационное пространство;

· доминирование в экономике новых технологических укладов, базирующихся на массовом использовании сетевых информацион­ных технологий, перспективных средств вычислительной техники и телекоммуникаций;

· ведущая роль информационных ресурсов в обеспечении ус­тойчивого поступательного развития общества;

· возрастание роли инфраструктуры (телекоммуникационной, транспортной, организационной) в системе общественного произ­водства и усиление тенденций к совместному функционированию в экономике информационных и денежных потоков;

· фактическое удовлетворение потребностей общества в ин­формационных продуктах и услугах;

· высокий уровень образования, обусловленный расширением возможностей систем информационного обмена на международ­ном, национальном и региональном уровнях и, соответственно, повышенная роль квалификации, профессионализма и способно­стей к творчеству как важнейших характеристик труда;

· высокая значимость проблем обеспечения информационной безопасности личности, общества и государства, наличие эффективной системы обеспечения прав граждан и социальных институ­тов на свободное получение, распространение и использование ин­формации.

Рисунок 1.1 – Перераспределение трудовых ресурсов из сферы материального производства и обслуживания в информационную сферу США

Информационные технологии

Под технологией (гр. techne — искусство, мастерство + логия) обычно понимается:

1) совокупность методов обработки, изготовления, изменения состояния, свойств, формы сырья, ма­териала или полуфабриката в процессе производства, например, технология металлов, химическая технология, технология стро­ительных работ;

2) наука о способах воздействия на сырье, материалы или полуфабрикаты соответствующими орудиями производства.

Рассматривая технологию как науку о производстве матери­альных благ, обычно, выделяют в ней три аспекта: информаци­онный, инструментальный и социальный.

Информационный аспект включает описание принципов и методов производства; инстру­ментальный – орудия труда, с помощью которых реализуется производство; социальный – кадры и их организацию.

Понятие информационная технология возникло в последние десятилетия XX века в процессе становления информатики.

Осо­бенностью информационных технологий является то, что в ней и предметом, и продуктом труда является информация, а орудия­ми труда – средства вычислительной техники и связи.

Информа­ционная технология как наука о производстве информации воз­никла именно потому, что информация стала рассматриваться как вполне реальный производственный ресурс наряду с другими материальными ресурсами.

Причем производство информации и ее верхнего уровня – знаний, оказывает решающее влияние на модификацию и создание новых промышленных технологии.

Основу автоматизированных информационных технологий составляют следующие технические достижения:

· средства накопления больших объемов информации на ма­шинных носителях, таких, как магнитные и оптические диски;

· средства связи, такие, как радио- и телевизионная связь, те­лекс, телефакс, цифровые системы связи, компьютерные сети, кос­мическая связь, позволяющие воспринимать, использовать и пе­редавать информацию практически в любой точке земного шара;

· компьютер, особенно персональный компьютер, позволя­ющий по определенным алгоритмам обрабатывать и отображать информацию, накапливать и генерировать знания.

Информационные технологии направлены на увеличение сте­пени автоматизации всех информационных операций и, следова­тельно, ускорения научно-технического прогресса общества.

Информационная технология (ИТ) имеет свою цель, методы и средства реализации. Кратко их содержание состоит в следующем.

Целью информационной технологии является создание из ин­формационного ресурса качественного информационного продукта, удовлетворяющего требованиям пользователя.

Методами ИТ являются методы обработки и передачи данных.

Средства ИТ – это математические, программные, инфор­мационные, технические и другие средства.

Практические приложения методов и средств обработки дан­ных могут быть различными, поэтому целесообразно выделить гло­бальную базовые и конкретные информационные технологии.

Глобапьная информационная технология включает модели, ме­тоды и средства, формализующие информационные ресурсы об­щества и позволяющие их использовать.

Базовая информационная технология – предназначена для определенной области приме­нения - производство, научные исследования, обучение и т.д.

Конкретные (прикладные) информационные технологии реализуют обработку данных при решении функциональных задач пользователей, на­пример, задачи учета, планирования, анализа.

Успешное внедрение информационных технологий связано с возможностью их типизации. Конкретная информационная техно­логия обладает комплексным составом компонентов, поэтому це­лесообразно определить ее структуру и состав.

Конкретная информационная технология определяется в результате синтеза базовых технологических опера­ции, специализированных технологий и средств реализации

Информационная технология базируется на реализации инфор­мационных процессов, разнообразие которых требует выделения базовых, характерных для любой информационной технологии.

Базовый технологический процесс основан на использовании стандартных моделей и инструментальных средств и может быть использован в качестве составной части информационной техноло­гии.

Среди базовых технологических процессов выделим:

· извлечение информации;

· транспортирование информации;

· обработку информации;

· хранение информации;

· представление и использование информации.

Процесс извлечения информации связан с переходом от реально­го представления предметной области к его описанию в формаль­ном виде и в виде данных, которые отражают это представление.

В процессе транспортирования осуществляют передачу инфор­мации на расстояние для ускоренного обмена и организации быст­рого доступа к ней, используя при этом различные способы преоб­разования.

Процесс обработки информации состоит в получении одних «информационных объектов» из других «информационных объек­тов», путем выполнения некоторых алгоритмов; он является одной из основных операций, выполняемых над информацией и главным средством увеличения ее объема и разнообразия.

Процесс хранения связан с необходимостью накопления и долго­временного хранения данных, обеспечением их актуальности, це­лостности, безопасности, доступности.

Процесс представления и использования информации направлен на решение задачи доступа к информации в удобной для пользова­теля форме.

Базовые информационные технологии строятся на основе базо­вых технологических операций (процессов), но кроме этого включают ряд спе­цифических моделей и инструментальных средств.

Этот вид техно­логий ориентирован на решение определенного класса задач и ис­пользуется в конкретных технологиях в виде отдельной компонен­ты. Среди них можно выделить:

· мультимедиа-технологии;

· геоинформационные технологии;

· технологии защиты информации;

· CASE-технологии;

· телекоммуникационные технологии;

· технологии искусственного интеллекта.

Специфика конкретной предметной области находит отражение в специализированных информационных технологиях (прикладных (конкретных) ИТ), например, организационное управление, управление технологическими про­цессами, автоматизированное проектирование, обучение и др.

Сре­ди них наиболее продвинутыми являются следующие информаци­онные технологии:

1) организационного управления (корпоративные информа­ционные технологии);

2) в промышленности и экономике;

3) в образовании;

4) автоматизированного проектирования.

Аналогом инструментальной базы (оборудование, станки, инст­румент) являются средства реализации информационных техноло­гий, которые можно разделить на методические, информационные, математические, алгоритмические, технические и программные.

CASE-технология (Computer Aided Software Engineering — Ком­пьютерное Автоматизированное Проектирование Программного обеспечения) является своеобразной «технологической оснасткой», позволяющей осуществить автоматизированное проектирование информационных технологий.

Методические средства определяют требования при разработке, внедрении и эксплуатации информационных технологий, обеспе­чивая информационную, программную и техническую совмести­мость. Наиболее важными из них являются требования по стандар­тизации.

Информационные средства обеспечивают эффективное пред­ставление предметной области, к их числу относятся информаци­онные модели, системы классификации и кодирования информа­ции (общероссийские, отраслевые) и др.

Математические средства включают в себя модели решения функциональных задач и модели организации информационных процессов, обеспечивающие эффективное принятие решения.

Ма­тематические средства автоматически переходят в алгоритмиче­ские, обеспечивающие их реализацию.

Технические и программные средства задают уровень реализа­ции информационных технологий как при их создании, так и при их реализации.

Таким образом, конкретная (прикладная) информационная технология опре­деляется в результате компиляции и синтеза базовых технологиче­ских операций, «отраслевых технологий» и средств реализации.

В последние 10 лет довольно популярным стало понятие новая информационная технология.Наблюдаются различные подходы к трактовке этого термина.

Под новыми информационными технологиями понимают совокупность внедряемых («встраиваемых») в системы организационного управления принципиально новых методов, способов и средств обработки данных, представляющих собой целостные технологические системы и обеспечивающих целенаправленное создание обработки, передачу, хранение и отображение информационного продукта (данных, идей, знаний) с наименьшими затратами и в соответствии с закономерностями той социальной среды, где развивается эта информационная технология.

Новейшие информационные технологии - это специальные термин, характеризующий использование новейших для данного этапа развития достижений науки и техники в области информатизации.

Понятие новая является относительным и может использоваться на определенном отрезке времени. Так называемую «новизну» информационной технологии придает использование принципиально новых методов и средств преобразования информации.

Основными признаками НИТ на современном этапе являются: использование вычислительной техники, микроэлектроники, методов искусственного интеллекта, а также средств локальных и глобальных (территориальных) сетей.

Информатика

Информатика как наука занимается изучением информаци­онных процессов и методов их автоматизации на основе про­граммно-аппаратных средств вычислительной техники и средств связи.

Необходимо отметить, что полного единства взглядов ученых по поводу определения информатики еще нет.

Специалисты по вычислительной технике определяют информатику как дисциплину, занятую разработкой компьютеров и программного обеспечения, специалисты по информации определяют информатику как научную дисциплину, изучающую структуру и свойства научной информации, закономерности научно-информационной деятельности.

Есть предложения, обобщающие крайние точки зрения и предлагающие считать предметом информатики не саму информацию, а тот процесс, в результате которого информация переходит от источника информации к потребителю, а также систему, в рамках которой протекает этот процесс, включая всевозможные средства, методы и способы, образующие составные элементы системы между источником информации и ее потребителем.

Существует мнение, что информатика представляет собой комплексную научную и инженерную дисциплину, изучающую все аспекты проектирования, разработки, создания, оценки, функционирования компьютеризированных систем переработки информации, их применение и воздействие на различные области социальной практики.

В документах ЮНЕСКО термин “информатика” определяется в широком смысле, охватывая собственно информацию, ее сбор, анализ и обработку, а также средства для обработки информации, включая микропроцессоры как таковые или в сочетании с другими электронными системами.

Информатика названа крупным научным направлением, заслуживающим активного развития в интересах всего человечества.

Начиная с 1980-х гг. различные фазы преобразо­вания информации стали рассматриваться как единый информа­ционный процесс, направленный на удовлетворение информаци­онных потребностей человечества.

В этом проявился выход ин­форматики на глобальный уровень, позволяющий говорить о том, что человечество осознало информацию как ресурс развития об­щества, а информатику как науку, развитие которой позволит обеспечить полное использование этого ресурса.

С информати­кой связывают решение принципиально новых проблем челове­чества:

· создание информационной модели мира;

· расширение твор­ческого аспекта деятельности человека;

· переход к безбумажному делопроизводству;

· доступность информационного ресурса каждому члену современного общества.

В современных условиях информатика приобрела многоаспектный характер.

На физическом уровне информатика изучает аппаратно-про­граммные средства вычислительной техники и средства связи, которые как бы составляют ее фундамент и позволяют физически реализовывать ее логический и прикладной уровни.

На логическом уровне информатика изучаются технологии переработки информационного ресурса с целью получения новой информации на базе средств вычислительной техники и средств связи.

Собственно, логический уровень и есть информационная технология.

Прикладной уровень информатики характерен изучением вопросов использования информационной технологии при создании и эксплуатации систем, в которых преобладающими процессами являются информационные.

Информационные системы

Не нашли, что искали? Воспользуйтесь поиском по сайту: