Информационный обмен. Информационные технологии

Информационный обмен в сложной системе удобно представлять взаимодействием между элементами систем при сохранении целостности внешних воздействий и реакций. Рассмотрим информационную систему, состоящую из двух подсистем:

ДК – действующий компонент;

ВК – воспринимающий компонент;

РК – реагирующий компонент;

ВВФ – внешние вероятностные факторы.

Подсистему 2 часто называют – объектом обслуживания. Обратная связь между компонентами системы может быть положительно или отрицательно определенной. При положительной обратной связи между элементами любое возмущение раскачивает систему. При отрицательно определенной обратной связи возмущение подавляется. Внешние вероятностные факторы существенно влияют на информационный обмен. Они обуславливают зашумление каналов передачи данных, и приводят к структурной деградации систем. С действием ВВФ связывают:

ü Неадекватность восприятия;

ü Неадекватность реакции;

ü Разрушение элементов и связей внутри систем;

ü Потерю целевой ориентации;

ü Потерю предсказуемости и управляемости системой.

Каноническое представление сложной системы, в виде взаимодействующих компонентов, является своего рода трафаретом, с помощью которого, накладывая на системы различного назначения, проводят анализ, синтез их структуры и разрабатывают модели их функционирования. Сложные системы описываются большим количеством состояний элементов взаимосвязано изменяющихся во времени. Это множество состояний выделяет характерные моменты времени, в интервалах между которыми доминирует та или иная совокупность элементов системы. Всякая система предназначена для достижения какой-либо цели, поэтому весь процесс целедостижения разделяется на промежутки называемые этапами. Показатели состояния системы на этих этапах, характеризующие её внутреннюю способность к достижению целей образуют так называемое множество параметров состояния. В терминах переменных состояний систему можно описать тремя множествами:

Внешнее описание системы:

V = (v₁, v₂, … v_m) - входы

X = (x₁, x₂, … x_n) - параметры состояния

Y = (y₁, y₂, … y_r) - выходы системы

В зависимости от того, какой из этих векторов подлежит определению при двух заданных векторах различают 3 типа задач исследования проектируемых систем.

Типы задач	Входы	Состояния	Выходы
Анализ	+	+	?
Синтез	+	?	+
Измерения	?	+	+

На рис. представлена схема структуры предметной области. Предметная область может быть представлена своими объектами, функциональными процессами, правилами принятия решений, нормативным управлением. Каждый из этих формальных признаков поддерживается набором процедур, принципов и правил так, что обеспечивает эффективное существование отраслей науки, техники и производств на протяжении их жизненного цикла. Задачи предметных областей предопределяют направления развития обслуживающих информационных технологий.

В истории вычислительной техники можно проследить две основные области ее применения:

• первая — выполнение численных расчетов. Развитие этой области способствовало интенсификации методов численного решения сложных
математических задач, развитию языков программирова­ния, становлению обратной связи с разработчиками новых архитектур ЭВМ;

• вторая область использования вычислительной техники — в
автоматических или автоматизированных информационных системах.

В самом широком смысле информационная система представляет собой программно-аппаратный комплекс, функции которого состоят в надежном хранении информации в памяти компьютера, выполнении специфических для данного приложения образований информации и/или вычислений, предоставлении пользователям удобного и легко осваиваемого интерфейса.

Целесообразно все информационные системы разделить на две основные группы: системы информационного обеспечения; системы имеющие самостоятельное целевое назначение.

Системы информационного обеспечения входят в состав любой автоматизированной системы управления (АСУ). Они являются компонентами систем интегральной автоматизации деятельности производственных, торговых, банковских управленческих структур. К числу ИС имеющих самостоятельное значение относятся:

Информационно - поисковые (ИПС);

Информационно - справочные (ИСС);

Информационно - управляющие (ИУС).

Для (ИПС) и (ИСС) характерны сбор и хранение, поиск и выдача информации пользователю. Движение информации в них осуществляется по замкнутому контуру от источника к потребителю. Наиболее сложным процессом является поиск необходимой информации в соответствии со специальным поисковым образом документа. При этом цель системы обеспечить:

· пертинентность (соответствие найденного текста или документа фактической информационной потребности);

· смысловую и формальную релевантность (соответствие одного текста (документа) другому.

Для обеспечения этих требований вводятся критерии смыслового и формального соответствия. В зависимости от режима организации поиска ИПС, ИСС разделяются на документальные и фактографические.

Документальные реализуют поиск в информационном фонде с последующим представлением пользователю этих документов или их копий.

Фактографические системы реализуют поиск и выдачу фактов, текстов, документов содержащих сведения могущие удовлетворить запрос пользователя. В этом смысле фактографические системы представляют пользователю уже первично обработанную информацию.

Массовое распространение получили системы информационной поддержки (СИП), обеспечивающие организацию и предоставление информации для принятия решений.

Современное внедрение информационных технологий предусматривают следующими стадиями:

1. Стадия концептуального проектирования.

CASE ( Computer Aided Software Engineering ) - технологии:

· анализ и структурирование информационного пространства задач;

· выявление и спецификация пользовательских требований;

· проектирование информационных моделей;

· формирование локальных информационных структур;

· интеграция локальных структур;

OLAP ( online analytical processing ) - технологии:

· концептуальное проектирование алгоритмов функциональной обработки информации (реализация запросов);

· генерация ответов на запросы и отчётов;

· выявление скрытых закономерностей в больших массивах данных.

2. Стадия реализации.

Системная конвергенция ( например, сближение информационных и телекоммуникационных технологий на базе IP-протоколов ) и интеграция:

· реализация интегрированной информационной среды;

· организация хранилищ данных и метаданных;

· физическое проектирование системы (выбор аппаратного обеспечения).

ПРЕДМЕТНАЯ ОБЛАСТЬ

ОБЪЕКТЫ

ФУНКЦИОНАЛЬНЫЕ ПРОЦЕССЫ

ПРАВИЛА ПРИНЯТИЯ РЕШЕНИЙ

НОРМАТИВНОЕ УПРАВЛЕНИЯ

1. Проектирование объектов 2. Обслуживание 3. Мониторинг 4. Утилизация 5. ……………..

1. Проектирование процессов 2. Обслуживание 3. Управление 4. Оценка эффективности 5. Оценка последствий нарушения 6. ………………….

1. Вариационный принцип 2. Критерии 3. Принцип принадлежности 4. Мнение экспертов 5. ………………

1. ГОСТ 2. ТУ 3. Сертификат 4. Нормы 5. ТЗ 6. Регламент 7. ………………

Конкретная информационная технология является объединением аппаратных средств, методов и систем обработки информации для получения определённого информационного продукта. Назначение информационных технологий - обеспечение общей инфраструктуры для хранения и передачи дискретной информации представленной в цифровом виде, а также обычных данных и текстов.

На рис. представлена схема структуры типичной информационной технологии. Информационная технология базируется на определённой модели предметной области. Модель может быть представлена множеством взаимосвязанных бизнес-процессов, некоторой системой файлов, таблицами данных, математическими конструкциями. Информационные технологии в качестве аппаратной платформы могут использовать: персональные компьютеры и кластеры ПК, Mainfreim, или сетевые ресурсы. В качестве программного обеспечения разнообразные системные, прикладные пакеты и среды разработки ПО. Технологическими процессами в ИТ являются стандартные процедуры сбора, обработки, хранения, передачи, и защиты данных.

В технических отраслях моделью предметной области чаще всего служат данные об объектах, сгруппированные в таблицы.

Пусть некоторые объекты или явления представляются множеством своих характеристик (признаков, факторов): X = (X ₁, X ₂, …, X _j, … X _m). Основной структурированной формой информации об отдельном объекте является матрица наблюдений.

Столбцы этой матрицы содержат значения характеристики X_j в дискретные моменты времени. Каждая строка матрицы отражает состояние объекта, по всем характеристикам. Матрица наблюдений является ядром протокола любого экспериментального исследования.

По отношению к таким матрицам можно сформулировать следующие задачи:

1. Провести анализ структуры состояний однотипных объектов;

2. Провести анализ эволюции состояний одного объекта;

3. Выделить независимые факторы;

4. Найти зависимость между одним из столбцов матрицы (зависимым) от (m-1) остальных (независимых).

Кроме матрицы наблюдений используется корреляционная матрица. Это квадратная, симметричная матрица, на главной диагонали которой единицы, а элементами являются коэффициенты корреляции между парами векторов факторов одного объекта. Очевидно, подобные матрицы (на главной диагонали будут стоять коэффициенты корреляции между

МОДЕЛЬ ПРЕДМЕТНОЙ ОБЛАСТИ

БИЗНЕС ПРОЦЕССЫ

СИСТЕМЫ ФАЙЛОВ

ТАБЛИЦЫ ДАННЫХ

МАТЕМАТИЧЕСКАЯ МОДЕЛЬ

1. ПК(кластеры) 2. Mainfreim 3. Корпоративная сеть 4. Глобальная сеть 5. ……………..

1. Системное ПО 2. Прикладное ПО 3. Среды разработки 4. Оболочки 5. Пакеты CASE 6. СУБД 7. Служба (DSS(OLAP Service, SQL SERVER) 8. ………………….

1. Сбор 2. Предобработка 3. Анализ 4. Хранение 5. Передача 6. Тиражирование 7. Защита 8. ………………

ИНФОРМАЦИОННАЯ ТЕХНОЛОГИЯ

АППАРАТНЫЕ СРЕДСТВА

ПРОГРАММНОЕ ОБЕСПЕЧЕНИЕ

ТЕХНОЛОГИЧЕСКИЕ ПРОЦЕССЫ

одноимёнными факторами) можно сконструировать и между парами однородных объектов (матрицы парного сходства).

В кластерном анализе используются матрицы парных расстояний, на главной диагонали которых стоят нули, а элементами являются парные расстояния между однородными объектами, выраженные в какой-либо метрике.

— корреляционная матрица, r _ij – коэффициент корреляции между факторами X _i и X _j одного объекта.

— матрица парного сходства, r _ij – коэффициент корреляции между факторами X _i и X _j объектов ω₁, ω₂ ÎΩ.

— матрица парных расстояний, d _ij – расстояние в m -мерном пространстве между объектами ω_i, ω_j ÎΩ.

В зависимости от того, какие физические явления изучаются и от того, какую информацию предполагается извлечь практикуют следующее использование информационных технологий:

1. Измерение, сбор, регистрация данных (заполнение описанных выше матриц);
2. Подготовка к анализу (предобработка столбцов);
3. Оценивание основных свойств данных (выделение элементарных составляющих);
4. Анализ данных (разнообразные виды анализа, построение моделей и формулирование гипотезы о состоянии и поведении объекта).