Современное использование информационных технологий

13

СОДЕРЖАНИЕ

1. Модели жизненного цикла информационных технологий

2. Классификация пользователей информационных технологий

3. Экспертные системы

Задача

Список используемой литературы

1. МОДЕЛИ ЖИЗНЕННОГО ЦИКЛА ИНФОРМАЦИОННЫХ ТЕХНОЛОГИЙ

Способности и возможности людей обрабатывать информацию ограничены, особенно в условиях всё возрастающих массивов (объёмов) информации. Поэтому появилась необходимость использовать способы хранения, обработки и передачи информации (информационные технологии), отчуждённые (удалённые) от одушевлённого носителя - человека.

Информационные технологии - это методы и способы, использующие компьютерные программно-технические средства, отдельные или совокупные информационные процессы и операции для достижения поставленных целей.

Информационные технологии используют при решении различных (социальных, экономических, производственных, культурных) и иных проблем, связанных с деятельностью людей и окружающей их природой.

Под термином “информационные технологии” понимается:

- совокупность программно-технических средств вычислительной техники (СВТ), приёмов, способов и методов их применения, предназначенных для сбора, хранения, обработки, передачи и использования информации в конкретных предметных областях;

- совокупность методов, производственных и программно-технологических средств, объединённых для обеспечения сбора, хранения, обработки, вывода и распространения информации.

Информационные технологии предназначены для снижения трудоёмкости процессов использования информационных ресурсов.

Концепция жизненного цикла продукта или услуги подразумевает, что они ограниченны, по крайней мере, во времени. Жизненный цикл продукта определяется как модель движения товарооборота и прибыли в определённой сфере деятельности, характеристика которой соответствует её различным стадиям. Первоначально объём продаж нового продукта, нашедшего спрос, увеличивается, а затем, с течением времени и появлением продуктов-конкурентов, падает. Все продукты проходят через такой жизненный цикл.

Любые информационные продукты и услуги имеют жизненный цикл, подразумевающий ограничение их существования во времени. Он определяется как модель движения товарооборота и прибыли и содержит следующие стадии: постановка задачи, проектирование, разработка и развертывание, гарантированное использование продукта или услуги, модернизация или ликвидация их. Разработчики стремятся сделать максимально возможным период жизненного цикла.

Стадии жизненного цикла для информационных систем в различных отраслях человеческой деятельности, по сути, одинаковы:

- постановка задачи,

- проектирование услуг,

- разработка и развертывание,

- гарантированное предоставление услуг,

- модернизация или ликвидация услуги.

Значительное место среди информационных продуктов и услуг занимают компьютерные программные средства. Жизненный цикл создания и использования компьютерных программ отражает различные их состояния, начиная с момента возникновения необходимости в данном программном изделии и заканчивая моментом его полного выхода из употребления у всех пользователей. Традиционно выделяются следующие основные этапы жизненного цикла программного обеспечения:

- анализ требований,

- проектирование,

- кодирование (программирование),

- тестирование и отладка,

- эксплуатация и сопровождение.

Особенностью разработки программного продукта является принятие решений на начальных этапах с их реализацией на последующих этапах. Ошибки в требованиях к программному продукту способны привести не только к потерям на этапах разработки и эксплуатации, но и к провалу проекта. Внесение изменений в спецификацию программного продукта чаще всего вызывает необходимость повторить все следующие этапы проектирования и создания программного продукта.

Если создаваемый программный продукт предполагается представить на рынке программных средств, но заказа на него нет, маркетинг выполняется в полном объёме: изучаются программные продукты-конкуренты и аналоги, обобщаются требования пользователей к программному продукту, устанавливается потенциальная ёмкость рынка сбыта, даётся прогноз цены и объёма продаж. Кроме того, важно оценить необходимые для разработки программного продукта материальные, трудовые и финансовые ресурсы, ориентировочные длительности основных этапов жизненного цикла программного продукта.

Если создаваемый программный продукт - заказное программное изделие для определённого заказчика, важно правильно сформулировать и документировать задание на его разработку. Ошибочно понятое требование к программному продукту может привести к нежелательным результатам в процессе его эксплуатации.

В коммерческом программном обеспечении жизненный цикл определяется моментом начала его продаж. Поскольку создатели ПО и продающие его организации заинтересованы, чтобы продукт продавался как можно дольше, в него вносят изменения. Изменения продиктованы необходимостью доработки ПО (“заплаты”), новыми требованиями и другими обстоятельствами. При этом важно не переусердствовать, так как подобная система может стать “тяжеловесной”, плохо управляемой и т.п., а значит и никому ненужной.

Разработчики стремятся сделать максимально возможным период жизненного цикла информационных продуктов и услуг. Для различных программных продуктов и услуг величина этого периода неодинакова. Так, для большинства современных компьютерных программ длительность жизненного цикла равна двум-трём годам, хотя встречаются программы, существующие десять и более лет.

Для увеличения этого периода необходимо постоянно осуществлять маркетинговые и иные мероприятия по их поддержке. Эксплуатацию программного продукта рекомендуется вести параллельно с его сопровождением, оперативно устраняя обнаруженные ошибки. Эксплуатация программ может начинаться и в случае отсутствия сопровождения или продолжаться ещё какое-то время после завершения сопровождения.

Падение продаж и интереса к информационным продуктам и услугам является сигналом к:

а) изменению программного продукта и услуг,

б) изменению цены на них,

в) проведению модификации или снятию с продажи и предоставления.

Определённое время после снятия программного продукта с продажи может осуществляться его сопровождение. Отказ от продолжения выпуска и сопровождения программного продукта или от предоставления информационных услуг обычно обусловлен их неэффективностью, наличием неустранимых ошибок и отсутствием спроса. В заключение приведём предложенную зарубежными специалистами графическую модель жизненного цикла продукта или услуги (рис. 1).

Рисунок 1 - Графическая модель жизненного цикла продуктов и услуг

Жизненный цикл информационных продуктов и услуг составляет основу жизненного цикла информационных технологий.

Жизненный цикл информационных технологий является моделью их создания и использования, отражающей различные состояния информационных технологий, начиная с момента возникновения необходимости их создания или реализации (внедрения) и заканчивая моментом их полного выхода из употребления.

Реализованные в нём этапы, начиная с самых ранних, как правило, циклически повторяются в соответствии с изменениями требований и внешних условий, введением ограничений и т.п. На каждом этапе создаётся комплект документов, технических и технологических решений. При этом для каждого этапа исходными являются документы и решения, полученные на предыдущем этапе. Каждый этап завершается проверкой предыдущих решений на их соответствие исходным значениям.

Наибольшее распространение получили три модели жизненного цикла информационных технологий: каскадная, поэтапная и спиральная.

1. Каскадная модель используется в технологиях, ориентированных на переход к следующему этапу после полного окончания работ на предыдущем этапе. В рамках каскадной модели предполагается, что жизненный цикл разработки включает следующие, выполняемые последовательно этапы:

- установление потребностей пользователя;

- определение требований;

- проектирование (конструирование);

- изготовление;

- испытание; корректировка;

- поставка или использование.

Если последовательные работы перекрываются, то некоторые этапы могут быть частично выполнены параллельно.

2. Поэтапная модель обычно включает промежуточный контроль на любом этапе и межэтапные корректировки. Она обеспечивает меньшую трудоёмкость по сравнению с каскадной моделью, но время жизни каждого из этапов становится равным всему жизненному циклу.

Вначале реализуется наиболее очевидная и необходимая часть требований, в последующую конструкцию добавляют дополнительные требования и так далее до тех пор, пока не будет закончено создание системы. Для каждой конструкции выполняют необходимые процессы, работы и задачи, например, анализ требований и создание архитектуры могут быть выполнены одновременно, в то время как разработка технического проекта, программирование и тестирование, компоновка и отладка реализуются при создании каждой последующей конструкции.

При таком подходе, называемом также запланированным усовершенствованием продукта, для разработки каждой конструкции работы и задачи процесса разработки выполняют последовательно или частично параллельно с перекрытием. Работы и задачи процесса разработки обычно выполняют неоднократно в той же последовательности для всех конструкций. Процессы сопровождения и эксплуатации могут быть реализованы параллельно с процессом разработки.

3. Спиральная модель предполагает выполнение на начальном этапе анализа требований и предварительное детальное проектирование. При этом создаются прототипы. Каждый виток спирали соответствует поэтапной модели создания фрагмента или версии изделия. На нём уточняются характеристики, определяется качество, планируются работы следующего витка спирали. Таким образом, углубляются и последовательно конкретизируются детали проекта. В результате выбирается обоснованный вариант, который и реализуется.

В соответствии с эволюционной моделью также предполагается, что программный комплекс разрабатывается в виде последовательности конструкций, но, в отличие от поэтапной модели, подразумевается, что требования не могут быть полностью осознаны и сформулированы предварительно, поэтому они устанавливаются частично и уточняются в каждой последующей конструкции. При таком подходе для каждой конструкции работы и задачи процесса разработки выполняют последовательно или параллельно с частичным перекрытием.

Работы и задачи процесса разработки обычно выполняют не однократно, возможно в той же (или в разной) последовательности для всех конструкций. Процессы сопровождения и эксплуатации могут быть реализованы параллельно с процессом разработки. Процессы заказа и поставки, а также вспомогательные и организационные процессы обычно выполняют параллельно с процессом разработки.

Надо сказать, что этими типами моделей ЖЦ их разнообразие не исчерпывается. Так, при более детальном уровне рассмотрения ЖЦ отдельно выделяются итерационные циклические формы, основанные на технике макетирования системы.

Таким образом, можно говорить о том, что используемые в настоящее время базовые модели ЖЦ предполагают как последовательное (в каскадной модели), так и итеративное (в поэтапной и спиральной моделях) выполнение этапов ЖЦ.

В то же время, интерпретация данных моделей различными участвующими в процессе разработки программы людьми может существенно различаться, ряд реальных процессов разработки программ достаточно сложно объяснить в рамках указанных моделей, что позволяет говорить о том, что вопрос разработки адекватной модели жизненного цикла разработки программ и до настоящего времени продолжает оставаться актуальным.

2. КЛАССИФИКАЦИЯ ПОЛЬЗОВАТЕЛЕЙ ИНФОРМАЦИОННЫХ ТЕХНОЛОГИЙ

Выделим наиболее важные направления применения информационных технологий:

1. Ориентация на активное и эффективное использование информационных ресурсов общества, являющихся важным стратегическим фактором его развития. Активизация, распространение и эффективное использование информационных технологий (научных знаний, изобретений, передового опыта) позволяет получать существенную экономию различных видов ресурсов (сырья, энергии, полезных ископаемых, материалов и оборудования, людских ресурсов, времени).

2. Оптимизация и автоматизация информационных процессов. Общеизвестно, что развитие цивилизации происходит в направлении становления информационного общества, в котором объектами и результатами труда большинства занятого населения становятся не материальные ценности, а главным образом информация и научные знания. Большая часть работоспособного населения в той или иной мере связана с процессами подготовки, хранения, обработки и передачи информации и поэтому вынуждена осваивать и практически использовать эти информационные технологии.

3. Внедрение в производственные и социальные технологии. При этом, как правило, реализуются “интеллектуальные” функции этих технологий: системы автоматизированного проектирования промышленных изделий, гибкие автоматизированные и роботизированные производства, автоматизированные системы управления технологическими процессами и т.п.

4. Обеспечение информационного взаимодействия между людьми, в системах подготовки и распространения массовой информации. В дополнение к традиционным средствам связи (таким, как телефон, телеграф, радио и телевидение) в социальной сфере широко используются системы электронных телекоммуникаций (электронная почта и другие виды компьютерной связи). Эти средства создают людям бьльшие удобства, снимают многие производственные, социальные и бытовые проблемы, вызываемые процессами глобализации и интеграции мирового сообщества, расширением внутренних и международных экономических и культурных связей, миграцией населения и его всё более динамичным перемещением по планете.

5. Интеллектуализация общества, развитие системы образования и культуры. Использование обучающих информационных технологий оказалось эффективным методом для систем образования, а также для систем повышения квалификации и переподготовки кадров. Информационным технологиям в образовании (ИТО) определена роль: ускорителя эволюционных изменений в образовательной деятельности; способа совершенствования методов и организационных форм обучения, повышения качества обучения; средства автоматизации учебной, внеучебной, методической, управленческой, научной деятельности и т.д.

6. Включение в процессы получения и накопления новых знаний. На смену традиционным методам информационной поддержки научных исследований путём накопления и распространения научно-технической информации приходят новые методы, основанные на использовании возможностей информационной продержки фундаментальной и прикладной науки. В первую очередь здесь используются методы информационного моделирования исследуемых наукой процессов и явлений, позволяющие учёному проводить своего рода “вычислительный эксперимент”. При этом условия эксперимента могут быть такими, которые трудно или невозможно реализовать на практике из-за их большой сложности, высокой стоимости или же опасности для экспериментатора. Методы искусственного интеллекта позволяют находить решения плохо формализуемых задач, а также задач с неполной информацией и с нечёткими исходными данными.

7. Содействие в решении глобальных проблем человечества и, прежде всего, проблем, связанных с необходимостью преодоления переживаемого мировым сообществом глобального кризиса цивилизации. Методы информационного моделирования глобальных процессов, особенно в сочетании с методами космического информационного мониторинга, могут обеспечить прогнозирование многих кризисных ситуаций в регионах повышенной социальной и политической напряжённости, а также в районах экологического бедствия, в местах природных катастроф и крупных технологических аварий, представляющих повышенную опасность для общества.

В каких бы направлениях не применялись информационные технологии, они практически всегда связаны с обработкой информации.

Пользователи или потребители информации - это животный и растительный мир, люди и технические устройства.

Если мы говорим о людях, то пользователь информационной системы (англ. “Information system user”) - это лицо, группа лиц или организация, прибегающие к услугам информационной системы для получения необходимой им информации или для решения других задач. Для получения нужной информации пользователи осуществляют её поиск собственными силами или с помощью посредников. В качестве посредников обычно выступают информационные специалисты: работники библиотек (библиографы) и информационных служб. В этом случае такие пользователи называются “конечными”.

Конечный пользователь (англ. "End user") - это пользователь, не работающий непосредственно с системой, но применяющий результат её функционирования.

3. ЭКСПЕРТНЫЕ СИСТЕМЫ

Решение специальных задач требует специальных знаний. Технологии, включающие экспертные информационные системы, позволяют специалистам оперативно получать консультации экспертов по проблемам, которые отражены в таких системах. То есть технологию экспертных систем удобно использовать как систему информационных консультантов (советников). Кроме того, она позволяет поучать новые знания, накапливать их и, тем самым, развивать подобные системы, формируя системы знаний.

Технология экспертных систем имеет сходство с технологией поддержки принятия решений, заключающееся в том, что обе они обеспечивают высокий уровень поддержки принятия решений. Различия же заключаются в том, что:

1) в системе поддержки принятия решений пользователь, принимает решение, опираясь на собственное понимание проблемы, а в экспертной системе наоборот, пользователю предлагают принять решение, как правило, превосходящее его возможности, т.е. выработанное экспертами;

2) экспертные системы способны пояснять свои рассуждения в процессе получения решения, которые могут оказаться более важными для пользователя, чем само решение;

3) используется иная составляющая информационной технологии - знания.

Экспертные системы и системы поддержки принятия решений предназначены для реализации технологий информационного обеспечения процессов принятия управленческих решений на основе применения экономико-математического моделирования и принципов искусственного интеллекта. Поэтому технологию экспертных систем порой называют системами представления знаний или интеллектуальными информационными технологиями.

Эффективность управления зависит от способности системы представить каждый бизнес-процесс как единое целое, давая возможность руководству отслеживать и контролировать как отдельные этапы процесса, так и весь процесс целиком. Чтобы обеспечить такую функциональность, необходимо связать все локально автоматизированные участки в единое информационное пространство. Информационные технологии управления включают экспертные системы, системы представления знаний, телекоммуникационные технологии, технологии автоматизации офисной деятельности и др.

Базы данных (а точнее базы знаний), созданные специалистами в какой-либо конкретной области, включают навыки и опыт экспертов, занятых практической деятельностью в этой области (например, в медицине или в математике). Создание подобных БД повлекло за собой появление методов искусственного интеллекта для решения задач творческого характера с использованием ЭВМ. Такие системы назвали экспертными.

Экспертная система - это набор программ или программное обеспечение, которое выполняет функции эксперта при решении какой-либо задачи в области его компетенции.

С 1970-х годов экспертные системы становятся ведущим направлением в области искусственного интеллекта. В них используют информацию, полученную заранее от экспертов - людей, которые в какой-либо области являются лучшими специалистами. Экспертные системы (ЭС) являются консультантами в принятии решений, т.к. содержат факты, знания и правила, которые взаимодействуют в проблемной области. Основное отличие ЭС от других программных продуктов заключается в использовании не только данных, но знаний и механизмов вывода решений и новых знаний. Хотя любая экспертная система основана на знаниях, но последняя не всегда является экспертной системой.

Экспертные системы редко применяют в больших предметных областях. Их обычно используют в тех предметных областях, где специалист может принимать решение за время от нескольких минут до нескольких часов. Например, предлагается использовать их для решения когнитивных задач.

Технологию построения экспертных систем называют инженерией знаний. Она заключается в преобразовании знаний эксперта и описание применяемых им способов поиска решений в форму, позволяющую представить их в базе знаний системы, а затем эффективно использовать для решения задач в конкретной предметной области.

Большинство экспертных систем не всегда пригодно для применения конечным пользователем. Если пользователь не имеет опыта работы с такими системами, у него могут возникнуть серьезные трудности. Многие системы оказываются доступными только тем экспертам, которые создавали их базы знаний.

База знаний (knowledge base) - это совокупность знаний, относящихся к некоторой предметной области и формально представленных таким образом, чтобы на их основе можно было осуществлять рассуждения.

Базы знаний можно разделить на базы общего (знания о чем-то “вообще”) и конкретного назначения. База знаний - это база данных, отображающая предметную область. Она включает в себя большую сумму знаний относительно проблем, “запомненных в системе”.

Оперирование реальным знанием и способности экспертных систем и баз знаний ведут к созданию и использованию систем с искусственным интеллектом. Центральным моментом искусственного интеллекта является использование более эвристики (или правил перебора), чем алгоритмов обработки информации. Эвристика включает инструкции, правдоподобные аргументы или правила перебора для принятия решений и таким образом отражает человеческое поведение точнее, чем алгоритмы.

Разработка систем интеллектуальной поддержки (основанных на знаниях) является составной частью исследований по искусственному интеллекту. Она нацелена на создание компьютерных методов решения проблем, обычно требующих привлечения специалистов.

Системы интеллектуального проектирования и совершенствования управления предназначены для использования так называемых CASE-технологий (Computer Aid System Engineering), ориентированных на автоматизированную разработку проектных решений по созданию и совершенствованию систем организационного управления.

Экспертные системы с искусственным интеллектом находят применение в планировании, управлении производством, обслуживании оборудования, т.е. в областях, где решения в области управления не могут полностью основываться на алгоритмах. Экспертные системы и системы основанные на знаниях успешно используются для поддержки принятия решений в различных предметных областях.

Экспертные системы и системы поддержки принятия решений (СППР) используются в учебных и научных целях, для информационного обеспечения процессов принятия управленческих решений. Они создаются на основе использования методов экономико-математического моделирования и принципов искусственного интеллекта.

Системы поддержки принятия решений существуют давно: это различные советы и коллегии, совещания, заседания, аналитические центры и т. д. Как бы они ни назывались, они полностью или частично выполняли и выполняют именно эту задачу. Для решения этой задачи с помощью информационных технологий, базирующихся на применении компьютерных и телекоммуникационных программно-технических средств, создан новый класс вычислительных систем и технологий - системы поддержки принятия решений.

Системы поддержки принятия решений являются человеко-машинными объектами, позволяющими лицам, принимающим решения (ЛПР), использовать данные, знания, объективные и субъективные модели для анализа и решения слабоструктурированных и неструктурированных проблем. Это компьютерные системы, позволяющие ЛПР сочетать собственные субъективные предпочтения и знания с компьютерным анализом ситуации при выработке рекомендаций в процессе принятия решения.

Человеко-машинная процедура принятия решений с помощью СППР представляет циклический процесс взаимодействия человека и компьютера. Её цикл состоит из фазы анализа и постановки задачи для компьютера, выполняемой лицом, принимающим решение, и фазы оптимизации (поиска решения и выполнения его характеристик), реализуемой компьютером.

Опыт разработки и внедрения различных классов автоматизированных систем показал высокую экономическую эффективность их применения, особенно на крупных предприятиях. Она отражается в хорошей организации труда и производства, повышении точности планирования и реализации поставленных задач, в обеспечении ритмичности работы предприятия, уменьшении доли ручного труда и т.д. Средний срок окупаемости таких систем составлял в среднем два года.

ЗАДАЧА

Мебельное предприятие выпускает два вида продукции - шкафы и столы. В составе предприятия два заготовительных цеха (мебельных щитов и заготовок) и один цех сборки. Участки сборочного цеха позволяют собирать 400 шкафов и 1000 столов в месяц. Цех по изготовлению мебельных щитов способен изготовить 500 комплектов щитов для шкафов или 1500 комплектов для столов. Цех по изготовлению мебельных заготовок из древесины может поставлять или 800 комплектов заготовок для шкафов, или 1100 для столов. Прибыль от реализации продукции составляет соответственно 90 и 250 руб.

Определить программу производства продукции, обеспечивающую предприятию максимальную прибыль.

Решение:

1. Обозначим через х1 и х2 планируемый объем выпуска шкафов и столов соответственно.

2. Тогда прибыль от продажи составит

90*х1 + 250*х2

3. Поскольку имеются ограничения в работе цехов, то можно записать следующие выражения:

- для цеха мебельных щитов

500/х1 = 1500/х2 отсюда х1 = 1/3* х2

- для цеха заготовок

800/х1 = 1100/х2 отсюда х1 = 0,727*х2

4. Поскольку реализация столов дает предприятию большую прибыль, то следует производить их максимальное количество, ограниченное возможностями цеха сборки (1000 шт.), поскольку возможности первых двух цехов значительно выше чем в цехе сборки.

5. Таким образом, производство столов будет максимальным - 1000 штук.

6. Цех мебельных щитов дает возможность произвести 1000 заготовок для столов, но останется нереализованной возможность производства как для 500 столов, которую можно использовать для производства мебельных щитов шкафов, т.к. х1 = 1/3* х2, то можно произвести щиты еще для 500/3=167 шкафов.

7. Цех заготовок дает возможность произвести 1000 заготовок для столов, но останется нереализованной возможность производства как для 100 столов, которую можно использовать для производства заготовок шкафов, т.к. х1 = 0,727* х2, то можно произвести заготовки еще для 0,727*100 = 73 шкафов.

8. Ограничивать количество шкафов следует по минимальным возможностям цехов, т.е. при производстве 1000 столов, произвести можно будет (исходя из возможностей цеха заготовок) - 73 шкафа.

Таким образом, прибыль предприятия составит:

90*73 + 250*1000 = 256570 руб. - максимально возможной.

Список используемой литературы

1. Информатика: учеб./под ред. проф. Н.В.Макаровой. - М.: Финансы и статистика, 2002. - 768 с.

2. Копылов В.А. Информационное право: Учебник. -- 2-е изд., перераб. и доп. -- М.: Юристъ, 2002. -- 512 с.

3. Пайк М. Интернет в подлиннике - СПб.: Санкт-Петербург, 1996. - 640с.