2015-01-30
516
Теория информационных систем базируется на системном подходе к описанию процессов преобразования информации в технических системах, используемых для получения, передачи, обработки, накопления и хранения, отображения информации в любых сферах деятельности человека. В ней реальные информационные процессы и устройства исследуются на математических моделях их, воспроизводящих физические принципы преобразования информации и ее носителей, взаимодействия элементов системы и поведения системы в зависимости от решаемых задач, наличия технических, программных и информационных ресурсов, характера воздействий внешней среды. Теория ориентированна на разработку математических моделей основных структур информационных систем и ее элементов, алгоритмов преобразования информации, методов анализа показателей качества системы, методов синтеза оптимальных алгоритмов преобразования сигналов, несущих информацию.
Информационные системы (ИС) весьма разнообразны. Они отличаются структурной сложностью, сложностью поведения, сложностью взаимодействия с внешней средой. В них взаимодействуют детерминированные и случайные процессы, используются линейные и нелинейные преобразования сигналов. Невозможно в одной математической модели отобразить все интересующие свойства системы, особенности внутреннего строения и поведения ее. Для решения задач изучения и исследования ИС требуется большой набор разнообразных математических моделей ее элементов, подсистем, процессов и нужны методы установления связей между отдельными моделями.
Не существует универсальных математических моделей, пригодных для анализа любых физических систем. Разработка их требует глубокого знания не только математики но прежде всего физической сущности исследуемых процессов, поскольку математическое моделирование предполагает установление взаимно однозначного соответствия между объектами математической структуры и объектами (сигналами, элементами, параметрами, связями) реальной системы.
Математическая модель описывает не все, а лишь наиболее важные для решаемой задачи особенности ИС. Она должна отображать определенные свойства системы с погрешностью не выше заданной, то есть быть адекватной системе.
Одновременно математическая модель должна быть относительно простой, чтобы с ее помощью можно было решать задачи анализа и синтеза.
Как правило, чем модель адекватней реальной системе, тем она сложнее. Поэтому требования простоты и адекватности модели противоречивы. Достижение компромисса между ними зависит от интуиции и опыта исследователя.
В учебном пособии представлены математические модели источников информации, сигналов, несущих информацию, процессов преобразования сигналов, основных подсистем ИС, а также установлены связи между различными моделями, что позволяет исследовать процессы функционирования ИС в целом.
Рассмотрены методы анализа и синтеза ИС и ее подсистем. Приведены необходимые сведения из специальных разделов математики.
С учетом назначения данного пособия, сделан определенный акцент на объяснительную функцию теории, на раскрытие предметной области, но не путем простого описания, а с применением математических конструкций и соответствующей интерпретации их. Подобный подход позволяет обобщать и систематизировать информацию.
