Информационные технологии в экономике

Размещено на http://www.allbest.ru/

Контрольная работа по дисциплине

"Информационные технологии в экономике"

1. Новые информационные технологии, интегрируемые с технологией экспертных систем (объектно-ориентированная, нейросетевая)

Новые информационные технологии - это информационные технологии, базирующиеся на новых, инфологических и компьютерных средствах получения, хранения, актуализации информации, знаний. В узком понимании, новая информационная технология - использование вычислительной техники и систем связи для создания, сбора, передачи, хранения, обработки информации; она - часть информационного бизнеса.Любая технология базируется на научно-теоретическом, инженерно-техническом, программном обеспечении. Само по себе это ядро еще не образует технологию. Для этого оно должно быть интегрировано и поддерживаемо сетевыми пространственно-временными, организационно-людскими связями и отношениями. Должна быть система, сеть поддержки технологических отношений (TSN). Традиционная (классическая) информационная технология, как правило, строится на базе хорошо формализуемых, структурируемых интеллектуальных процедур. Новая информационная технология, как правило, строится на основе плохо формализованных и структурированных интеллектуальных процедур. Сначала информационные технологии использовались, из-за их сложности, уникальности и дороговизны, только в научных центрах и крупных промышленных компаниях. По мере совершенствования, распространения и удешевления, информационные технологии проникли в разные отрасли и стали развивать их и развиваться сами, что привело к развитию потребностей общества.

Новые информационные технологии бывают следующих базовых типов:

ь когнитивные технологии, направленные большей частью на получение, хранение и актуализацию знаний, принятие интеллектуальных решений;

ь инструментальные технологии, направленные большей частью на использование в качестве инструментария, среды для построения других технологий и для обслуживания их;

ь прикладные технологии, направленные большей частью на решение проблем некоторой проблемной области (или областей);

ь коммуникативные технологии, направленные большей частью на решение проблем связи, коммуникаций, общения.

Отметим, что такое деление - весьма условное - и технология может с успехом быть и прикладной, и когнитивной, и инструментальной, и коммуникативной.

Возможно деление (также условное) информационных технологий и по сфере использования, например:

ь информационные технологии в науке;

ь информационные технологии в образовании;

ь информационные технологии в проектировании и производстве;

ь информационные технологии в управлении;

ь информационные технологии в сфере услуг;

ь информационные технологии в сфере быта.

Можно также условно разбить все новые технологии на две группы - технологии корпоративной работы и технологии индивидуальной работы.

Рассмотрим новые информационные технологии, ограничиваясь содержательным простым их обзором, с учетом того, что наиболее важные информационные технологии анализа и синтеза систем - математическое и компьютерное, имитационное моделирование - уже были нами рассмотрены выше. Отметим лишь, что математическое моделирование - "старая" информационная технология, в отличие от компьютерного моделирования, являющегося новой технологией.

1.Технология баз данных (БД) и систем управления БД (СУБД). БД - достаточно большие наборы структурированных данных некоторой предметной области, представленные на машинных носителях и имеющие общую и удобную структуру, единые организационно-методические, программно-технические и языковые средства обеспечения использования данных различными программами пользователей. В зависимости от способа и технологии представления данных, различают иерархические, сетевые или реляционные базы данных

Эти модели характеризуются простотой структуры данных, удобным для пользователя табличным представлением и возможностью использования формального аппарата

В последнее время распространяется технология удаленных БД. Она базируется на коллективном доступе пользователей к информационным ресурсам, сосредоточенным на едином компьютере, или хост-компьютере, в диалоговом режиме по сетям передачи данных. Информационными продуктами здесь выступают БД разных предметных областей, а также различные директории, рубрикаторы и другие данные, облегчающие пользователю поиск по БД. Информационные услуги предоставляются благодаря наличию разнообразных средств поиска, обработки и выдачи информации. Информационные продукты и программные средства служат главными элементами банков данных или автоматизированных банков данных (АБД) - основной организационной формы, в которой развиваются современные технологии коммерческого распространения информации. Основными особенностями данной технологии, определяющими ее достоинства и ее недостатки, являются:

ь предоставление пользователю только информационных услуг, а не непосредственно информационных продуктов, в результате чего он получает (оплачивает) только действительно нужную информацию;

ь полнота информации, связанная с загрузкой на мощные хост-компьютеры больших массивов данных;

ь высокая скорость обновления, модификации и перемещения информации;

ь развитое программное обеспечение, позволяющее не только находить и получать информацию, но и при необходимости осуществлять ее графическую, наукометрическую и эконометрическую обработку.

Интерактивные услуги АБД могут предоставляться в режимах: локальном, когда работа пользователя осуществляется с терминала, подключенного к хост-компьютеру и удаленном, когда работа пользователя осуществляется с физически удаленного от

СУБД (DBMS - DataBase Management System) - программная система, обеспечивающая общение (интерфейс) программ пользователя и данных из БД. Это общение происходит на специальном непроцедурном языке логического представления данных и структур данных; сами данные описываются средствами также специального языка представления данных, программы пользователя при этом могут быть написаны на языке программирования. СУБД должна иметь средства, позволяющие сформулировать запрос к БД (поиск, сортировка и т.д.) на языке, близком к естественному и понятному для пользователя, но в то же время формальном, реализованном на ЭВМ языке. Такие языки называются языками запросов к базам данных и относятся языкам непроцедурного типа.

Основные функции СУБД:

ь управление данными во внешней памяти - обеспечение необходимых структур внешней памяти для хранения данных и манипулирования ими;

ь управление буферными областями памяти - обеспечение копирования необходимой части БД в области (буфере) оперативной памяти, а также использование определенных правил манипулирования с буферами;

ь управление транзакциями, т.е. последовательностями операций над БД, рассматриваемыми СУБД как одна макрооперация; каждая транзакция не изменяет БД, а, следовательно, можно выполнять различные транзакции, т.е. организовывать многопользовательскую работу с БД через СУБД, в том числе и параллельную;

ь поддержание надежности хранения данных в БД через избыточность данных и журнал (часть БД, недоступная пользователям СУБД и тщательно копируемая; в нее поступают записи обо всех изменениях БД) с целью сохранения данных при сбоях аппаратуры или программы;

ь поддержка языков БД (языков определения логической структуры БД, языков манипулирования данными) или единого интегрированного языка, содержащего необходимые средства для работы - от проектирования БД до обеспечения базового пользовательского интерфейса с БД.

2. Технологии хранилищ данных и интеллектуального анализа данных. Хранилище данных - очень большая специализированная БД и программная система, предназначенная для извлечения, коррекции (чистка, правка) и загрузки данных из источников в БД с многомерной структурой, включая средства упрощения доступа, анализа с целью принятия решения. Интеллектуальный анализ данных (Data Mining) - автоматический поиск скрытых ("не лежащих на поверхности") в больших базах данных взаимоотношений и связей с помощью математического и инфологического анализа, выделения трендов, кластеризации (кластерного анализа), классификации и распознавания (таксономии), шкалирования и т.д. Специальные модели и алгоритмы анализа извлекают из больших баз данных (или из других хранилищ данных, например, электронных таблиц) знания, позволяющие агрегировать, интегрировать и детализировать эти данные и, самое главное, принимать на их основе решения. Это, по сути, идентификация скрытых в них зависимостей.

3. Технология баз знаний (БЗ) и экспертных систем (ЭС). БЗ - накопление, структурирование и хранение с помощью ЭВМ знаний, сведений из различных областей таким организованным способом, что можно иметь доступ к этим знаниям, расширять их, получать. Экспертная система - накопление опыта, знаний, умений, навыков высокого уровня профессионалов-экспертов, структурирование и хранение, актуализация с помощью ЭВМ с целью получения экспертных суждений по различным проблемам

4. Технология электронной почты и телекоммуникационного доступа к удаленной от пользователя информации, носителю информации, собеседнику - человеку или компьютеру. Электронная почта - система передачи сообщений с помощью компьютера отправителя и приема их с помощью компьютера получателя. При этом сообщение отправителя преобразуется из цифровых кодов, например, с помощью модема, в коды электромагнитных колебаний, передаваемых по телефонным каналам, а ЭВМ адресата производит обратное преобразование. Развитие сетей связи - виртуальные локальные вычислительные сети, объединяющие пользователей не по территориальному принципу, а по профессиональным интересам. Телеконференция - обмен сообщениями (докладами) между участниками (подписчиками) конференции, анонсированной на специальной доске объявлений в сети, в частности, на электронной доске объявлений. Телеконференция представляет собой технологию на базе программных средств интерактивного доступа к ресурсам сети и предназначена для обсуждения какой-либо тематики. С помощью телеконференций можно проводить консалтинг, обучение, совещание, автоматизацию офиса и др. Базовая система проведения видеоконференций обычно включает: мощную рабочую мультимедийную станцию; видеокамеру и специальную плату для сжатия видеоинформации; микрофон и видеомагнитофон; средства сопряжения с используемой для проведения конференции сетью. Телеконференции могут проводиться как в режиме обмена письмами по электронной почте (режим почтового подключения), так и в режиме терминального интерактивного подключения через телекоммуникационные сети. В режиме терминального подключения пользователь может иметь доступ (подписку) к целой системе телеконференций, но, в отличие от режима почтового подключения, можно подключаться к заявленной конференции непосредственно в сети, с помощью специальных программ, управляющих работой пользователей с телеконференциями. Эти программы позволяют выполнять следующие манипуляции: найти конференцию; подписаться на конференцию (зарегистрироваться); перейти в конференцию; послать отклик (доклад); получить отклик (доклад); закрыть подписку и другие.

5. Технология (использования) автоматизированных систем (АС) и автоматизированных рабочих мест (АРМ). АС - это человеко-машинная система для исполнения ежедневных, часто рутинных, профессионально выполняемых на рабочем месте сотрудника работ - с целью уменьшения затрат времени, сокращения числа ошибок и обеспечения оперативной связи с другими сотрудниками; интеллектуальные системы имеют также способность к перестройке технологической цепочки, они способны и к обучению. Возможны различные системные цели автоматизации (в зависимости от типа организации, структуры): эффективное управление потоками материальных, трудовых, информационных, энергетических ресурсов, повышение социальных, экономических и технических показателей системы и других систем (для управляющих систем); минимизация риска невыполнения планов и максимизация качества принятых решений, повышение конкурентоспособности, рентабельности (для производственных систем); получение новых знаний, повышение престижа в области инноваций, расширение сферы использования результатов исследования, создание "ноу-хау", обеспечение экономической эффективности (для научно-исследовательских организаций); минимизация риска невыполнения заказа или услуг, повышение конкурентоспособности, повышение экономической эффективности функционирования (для обслуживающих организаций); повышение престижа, совершенствование учебного процесса, переход к новым формам обучения, к дистанционному образованию (для образовательных организаций). В последние годы распространилась концепция корпоративных и распределенных систем в народном хозяйстве, в которых широко используются локальные информационные системы. Для реализации идеи распределенного управления необходимо создание автоматизированных рабочих мест на базе профессиональных компьютеров (рабочих станций). АРМ - предметно-ориентированная инструментальная АС, устанавливаемая непосредственно на рабочем месте специалиста и предназначенная для автоматизации профессиональной деятельности (сидящего за этим рабочим столом сотрудника). Можно их определить как автоматизированные системы локального характера, соответствующие некоторому функциональному назначению. Несмотря на различный характер задач, решаемых с помощью АРМ, принципы создания любых АРМ должны быть общими:

ь системность, во-первых, подхода к проектированию и решению задач и, во-вторых, возможность работы в составе сети, системы;

ь гибкость, приспособляемость, адаптируемость к изменениям задач;

ь устойчивость, надежность в работе, восстанавливаемость при сбоях;

ь эффективность (по затратам, повышению производительности труда);

ь быстрота отклика - минимум времени на каждый шаг диалога с пользователем;

ь полнота выполняемых функций, решаемых профессиональных задач;

ь интерактивность - возможность вмешиваться в диалог, выбирать следующий шаг диалога, например, в форме команд на специальном командном языке, в форме выбора объектов, в форме "меню", в смешанной форме;

ь функциональность, дружественность, эргономические характеристики и удобство использования, в частности, ориентация на непрофессионала в области компьютерной подготовки

Пользовательский интерфейс АРМ часто организуется с помощью понятия рабочего стола на экране. Экран делится на три части (три объекта). Первая (обычно верхняя часть) - строка меню, с ее помощью осуществляется доступ к другим объектам. Вторая часть (обычно нижняя часть) называется строкой состояния, с ее помощью быстро вызываются наиболее используемые объекты или отображается важная текущая информация. Третья часть (основная, средняя часть экрана) называется рабочей поверхностью (поверхностью стола), с ее помощью отображаются все объекты, вызываемые из меню или из строки состояния. Такая форма организации диалога человека и машины наиболее удобна, и многие программы используют именно ее. Программные средства АРМ - часть инструментального программного обеспечения. Необходимо отметить, что автоматизация учреждения, организации заключается не только в обеспечении работников АРМ локальной сетью, электронной почтой и т.п., но и в создании новой технологии совместной работы и управления с целью эффективной работы всего учреждения. Это своего рода информационная, экономическая (корпоративная) культура совместной работы, использования (актуализации) профессиональных знаний, умений и инноваций. При этом знания каждого сотрудника могут быть актуализированы другими сотрудниками, обсуждены (проголосованы) и применены ими.

6. Технологии компьютерного (компьютеризированного) офиса коллективной работы в офисе. Компьютерный офис - офис, в котором имеется высокий уровень компьютеризации, внедрения АРМ, систем делопроизводства, так, что вся профессиональная деятельность офиса может быть успешно автоматизирована.

7. Технологии использования интегрированных пакетов прикладных программ (ППП) - технологии на базе специальным образом организованных комплексов программ для решения различных классов однотипных и часто встречающихся задач из различного типа предметных областей. Современные ППП имеют диалоговую, интерактивную обратную связь с пользователем в процессе постановки задачи, решения и анализа результатов. При решении задач применяют обычно используемый в предметной области интерфейс. "Интеллектуальность" ППП - возможность постановки задачи содержательно, не указывая алгоритма ее решения. Построение алгоритма решения и сборка целевой программы производятся автоматически и скрыто от пользователя. Предметное обеспечение ППП - база знаний о методах, алгоритмах решения задачи и о самих задачах. Программирование осуществляется в терминах предметной области, ЭВМ используется уже на этапе постановки задачи, решение задач - с помощью автоматического построения цепочки программ, по ходу накопления знаний о решаемой задаче, т.е. возможно пополнение базы знаний ППП. Используются инструментальные ППП, которые ускоряют и упрощают процесс создания ППП и снижают его стоимость. Для этого метода характерна высокая интеграция: наполнение ППП само состоит из ППП различного назначения.

8. Технологии машинной графики и визуализации - технологии, базирующиеся на системах рисования и черчения различных графических объектов и образов с помощью ЭВМ и устройств рисования (например, плоттеров), а также их визуального, наглядного представления. Особо следует отметить средства анимации - "оживления" изображений на экране, т.е. методы и средства создания динамических изображений, иначе говоря - компьютерных мультфильмов.

9. Гипертекстовые технологии. Гипертекст (Hypertext - "сверхтекстовая, надтекстовая".) - эта технология на базе средств обработки больших, глубоко вложенных, структурированных, связанных семантически и понятийно текстов, информации, которые организованы в виде фрагментов (текста), которые относятся к одной и той же системе объектов, расположенных в вершинах некоторой сети и выделяемых обычно цветом; они дают возможность при машинной реализации быстро, нажатием нескольких клавиш, вызывать и помещать в нужное место просматриваемого или организуемого нового текста заданные фрагменты гипертекста, т.е. тексты, "привязанные" к выделенным по цвету ключевым словам или словосочетаниям; гипертекстовая технология позволяет определять, выбирать вариант актуализации информации гипертекста в зависимости от информационных потребностей пользователя и его возможностей, уровня подготовки, т.е. жестко и заранее не определяет сценарии диалога. При работе с гипертекстовой системой пользователь может просматривать документы (страницы текста) в том порядке, в котором ему это больше нравится, а не последовательно, как это принято при чтении книг, т.е. гипертекст - нелинейная структура. Достигается это путем создания специального механизма связи различных страниц текста при помощи гипертекстовых ссылок, т.е. кроме линейных ссылок обычного текста типа "текст-предшественник - текст-преемник", у гипертекста можно построить еще сколь угодно много других динамических ссылок, ассоциированных с документом в целом или только с отдельными его фрагментами, т.е.

10. Средства и системы мультимедиа (multimedia) и гипермедиа (hypermedia). Медиа - "среда или носитель информации". Мультимедийность, многосредность - актуализация различных сред и чувств восприятия информации: средства озвучивания, оживления - мультипликации, графического и наглядного представления входных и выходных данных задачи и сценариев решения или даже самого решения. Средства гипермедиа - средства на основе синтеза концепции гипертекста и мультимедиа, т.е. в гипертекстовые фрагменты могут быть "встроены" мультимедийное сопровождение, мультимедийные приложения.

11. Нейро-математические и нейро-информационные технологии и сети. Нейротехнологии - технологии на базе моделей, методов, алгоритмов, программ, моделирующих, имитирующих нейронные сети и процессы решения задач искусственного интеллекта, позволяют эффективно реализовывать параллелизм, самообучение, распознавание и классификацию, адаптивность, перестройку структуры, топологии.

12. Технология виртуальной реальности. Виртуальная реальность - технологии актуализации различных гипотетических сред и ситуации, не существующих реально и возможных как варианты развития реальных аналогов систем реального мира; эти технологии и системы позволяют управлять виртуальным объектом, системой путем моделирования законов пространства, времени, взаимодействия, инерции и др.

Высшая форма развития компьютерного офиса - виртуальный офис и виртуальная корпорация - офисы и корпорации, не существующие в обычном, классическом виде ("имеющих вывеску, штат, здание"), а созданные воображаемо, распределено - как в пространстве, так и во времени (отделы и сотрудники могут находиться даже на различных континентах, общаясь по работе с помощью ЭВМ и сетей связи). Они являются высшей ступенью делового сотрудничества и в корне меняют организацию работ и систему информационного обеспечения сотрудников.

Основные характеристики виртуальной корпорации: наличие основного вида бизнеса (деятельности) для всех подсистем; концентрация пользователей вокруг этого вида деятельности и общие взаимосвязанные цели, планирование и ресурсообеспечение, общие (интегрированные) стратегии поведения и актуализации ресурсов, общая (интегрированная) технология актуализации ресурсов.

13. Когнитивные технологии - методы, средства и приемы, обеспечивающие визуальное, гипермедийное представление условий задач и/или предметной области, которое помогает находить или стратегию решения (или само решение), либо позволяет оценивать и сравнивать пути решения, принять тот или иной адекватный выбор.

14. Технологии информационного реинжиниринга - методы и средства коренного пересмотра, перепроектирования информационных сетей и процессов с целью достижения резких, например, "порядковых" улучшений в ключевых показателях информационных сетей и систем, в частности, по показателям типа "производительность-стоимость", "время-объем информации", "функционирование-документация", "технология-удобство" и др. Реинижиниринговые мероприятия изменяют работу (из моноплановой она становится многоплановой), роль работника (от подконтрольного исполнителя - к принятию самостоятельных решений), оценку эффективности работы и оплаты труда (от оценки трудозатрат - к оценке результата), роль менеджера (от контролирующей функции - к тренинговой), и, самое главное, организационную структуру (от иерархической - к матричной и сетевой).

15. Объектно-ориентированные технологии, технологии объектно-ориентированного анализа (технологии представления и актуализации информации, информационных процессов, систем как совокупностей объектов и классов с использованием следующих понятий: объект, экземпляр класса - все то, что может быть полно описано некоторыми атрибутами состояния; класс - совокупность объектов с одинаковыми атрибутами; инкапсуляция - скрытие внутренней информации, возможность отделения объектов и классов от внешнего мира; наследование - возможность создавать из классов-родителей новые классы-потомки, сохраняющие атрибуты и свойства родителей; полиморфизм - способность объектов выбирать метод представления на основе типов данных, актуализируемых сообщений). Инструменты объектно-ориентированного анализа: атрибуты (описания объектов, классов); операции (процессы, применяемые к классам объектов); потоки данных (группы элементов данных, реализующие связи между объектами); наследование (агрегирование и обобщение).

16. Средо-ориентированные технологии (интерактивные технологии проектирования, разработки, актуализации информационных систем, в которых сперва строится нужная среда, инструментарий, а затем происходит их автоматизированная настройка с помощью выполнения процедур типа: переместить, вставить, удалить, указать, активизировать и др.; готовые среды, "как кубики", объединяются в нужные структуры, а затем настраиваются на конкретные классы проблем или пользователей, причем изменения одних из них могут изменять и другие).

17. CASE-технологии (Computer-Aided System Еngineering -автоматизированное проектирование информационных систем, или технологии, позволяющие автоматизировать основные этапы и процедуры жизненного цикла информационных систем: от анализа исходного состояния и целей - до проектирования интерфейсов, привычных проектировщику, пользователю и основных процедур функционирования системы; чем больше этапов и процедур автоматизируется, тем лучше и быстрее получается информационная система, тем шире ее приложения).

18. Технологии и системы компьютерной алгебры, системы символьных преобразований, аналитических вычислений (системы, позволяющие производить автоматические преобразования формул и алгебраических выражений, в частности, приведение подобных членов в алгебраическом выражении, нахождение первообразной заданной аналитически функции, ее дифференцирование и т.д.).

19. Нечеткие технологии (технологии обработки данных и вывода знаний, принятия решений на основе описания систем аппаратом нечетких множеств и нечеткой логики).

Все новые информационные технологии, так или иначе, используют методы и проблематику искусственного интеллекта, инженерии знаний, часто переплетаются и интегрируются. Проблематику искусственного интеллекта составляют знания, информация о данной области, которые пока объективно непонятны, неточны, не формализуемы, не структурируемы, не актуализируемы доступными средствами (и могут стать таковыми в процессе функционирования системы, приобретения знаний).

Инженерия знаний - наука, изучающая проблемы выявления, структурирования, формализации и актуализации знаний для разработки различного типа интеллектуальных систем, технологий. Все новые информационные технологий должны обеспечивать целенаправленность, информативность, адекватность, точность, полноту, воспринимаемость и структурированность сообщений, а также гибкость, комфортность, своевременность и простоту их актуализации во времени, в пространстве и информационно. Все информационные технологии - основа многих других технологии, а также способ актуализации информации, основа мышления.

Основные тенденции развития новых информационных технологий, независимо от сферы их использования, это возрастание роли и активности (актуальности) информационного ресурса, т.е. качество и оперативность принимаемых интеллектуальных решений в обществе во все большей степени зависит от содержания, точности и своевременности получаемой информации, ее пространственно-временных характеристик; развитие способности к активному техническому, программному и технологическому взаимодействию (стандартизации и совместимости таких взаимодействий), т.е. появление более совершенных стандартов взаимодействия, все чаще - уже на уровне проектных работ, на уровне разработки спецификаций; изменение структуры инфологических и структурных взаимодействий, ликвидация промежуточных звеньев (непосредственность), т.е. устранение этапов и функций посредников информационного обмена и услуг, ликвидация промежуточных функций внутри компаний и между ними, более широкое распространение, упрощение доступа, снижение цен и т.д.; глобализация или использование пространственных, временных и организационных возможностей и емкости информационного рынка (практически беспредельного); конвергенция или формирование рынка новых информационных технологий, состоящего из основных сегментов - частное потребление (развлечения, бытовые услуги и т.п.), обеспечение бизнеса (производство, продажа, маркетинг и т.п.), интеллектуальная профессиональная работа (автоформализация профессиональных знаний и др.).

Экспертные системы представляют собой прямой пример того, как наука может быть полезна для бизнеса.

Экспертная система (ЭС, Expert system) - предиктивная система, включающая в себя знания об определенной слабо структурированной и трудно формализуемой узкой предметной области и способная предлагать и объяснять пользователю разумные решения. Экспертная система состоит из базы знаний, механизма логического вывода и подсистемы объяснений. Экспертная система включает в себя большое число структурных составляющих меньшего размера. В начале восьмидесятых годов в исследованиях по искусственному интеллекту сформировалось самостоятельное направление, получившее название "экспертные системы" (ЭС). Целью исследований в этом новом направлении была разработка программ, которые при решении задач, сложных для эксперта-человека, получают результаты, не уступающие по качеству и эффективности решениям, получаемым экспертом. Для обозначения этой дисциплины также часто используют термин "инженерия знаний", введенный Е.Фейгенбаумом как "привнесение принципов и инструментария исследований из области искусственного интеллекта в решение трудных прикладных проблем, требующих знаний экспертов". На протяжении 1960-1985 гг. успехи в деле освоения искусственного интеллекта (ИИ) касались в основном исследовательских разработок, которые демонстрировали пригодность ИИ для практического использования. В 1988-1990 гг. экспертные системы стали активно применяться в коммерческих приложениях. На заре появления используемые для их создания языки программирования, технологии разработки приложений и используемого делали интеграцию ЭС с традиционными программными системами довольно сложной, а порой даже невыполнимой задачей. Однако в настоящее время средства разработки ЭС используются в полном соответствии с современными технологическими тенденциями традиционного программирования, что решает проблемы, возникающие при создании составных приложений.

Само название "Экспертные системы" подразумевает возможность замены эксперта-человека программным решением. Это позволяет предприятиям сокращать затраты на оплату труда специалистов, а самим специалистам обращаться при решении любых вопросов в рамках своей деятельности непосредственно к программе. Такие возможности сокращают время решения проблемы и позволяют молодым специалистам обучаться прямо на своем рабочем месте. Примером простейшей экспертной системы могут служить виртуальные "помощники" в пакетах ПО операционных систем компьютеров. Такие алгоритмы решения типовых вопросов избавляют разработчиков от излишней, непомерной и неоправданной нагрузки по общению с конечным пользователем.

Экспертные системы и системы искусственного интеллекта имеют основное отличие от систем обработки данных тем, что в них в основном используются символьный способ представления, символьный вывод и эвристический поиск решения. Экспертные системы предназначены для решения только сложных практических задач. По качеству и эффективности решения экспертные системы не должны уступать решениям эксперта-человека. Решения экспертных систем. могут быть объяснены пользователю на качественном уровне, то есть обладают прозрачностью. Прозрачность экспертных систем обеспечивается их способностью рассуждать о результатах своей работы и базах знаний. Важным свойством экспертных систем является и то, что они способны обучаться. ЭС решают задачи:

ь интерпретации

ь предсказаний

ь диагностики

ь планирования

ь конструирования

ь контроля

ь отладки

ь инструктажа

ь управления

Такие задачи возникают в самых разных областях научных, деловых и промышленных областях. Программные средства, основанные на технологии экспертных систем, получили значительное распространение в мире. Важность экспертных систем состоит в следующем:

ь существенно расширяют круг практически значимых задач, решение которых приносит значительный экономический эффект

ь являются важнейшим средством сокращения длительности и, следовательно, высокой стоимости разработки сложных приложений

ь объединение технологии ЭС с технологией традиционного программирования добавляет новые качества к программным продуктам за счет обеспечения динамичной модификации приложений пользователем, а не программистом, большей "прозрачности" приложения, лучшей графики, интерфейса и взаимодействия.

Существуют инструментальные средства искусственного интеллекта, поддерживающие распределенные вычисления по архитектуре клиент-сервер. Это предоставляет следующие преимущества:

ь снижение стоимости оборудования, используемого в приложениях

ь возможность децентрализовать приложения

ь повышение надежности и общей производительности

ь сокращение количества информации, пересылаемой между оборудованием

Существует ряд преимуществ экспертных систем как перед человеком-оператором, так и перед обычными алгоритмическими базами данных:

ь интегрируемость. Существуют инструментальные средства, легко входящие в состав других информационных технологий и средств

ь открытость и переносимость: у них нет предубеждений и они устойчивы к различным помехам;

ь отсутствие поспешных выводов;

ь выдача оптимального решения

ь неограниченные размеры базы знаний.

постоянное хранение данных: эксперт может что-то забыть, машина - никогда

По мнению ведущих специалистов в области программирования, в недалекой перспективе ЭС будут играть важную роль в таких сферах, как:

ь все фазы проектирования, разработки, производства, распределения, продажи, поддержки и оказания услуг

ь интеграция приложений из готовых интеллектуально-взаимодействующих модулей в основные крупные программные решения

ь решение неформализованных задач

В данной контрольной работе предлагается рассмотреть два вида технологий - объектно-ориентированные и нейросетевые.

Для некоторых фирм-распространителей программного обеспечения (ПО) термин "объектно-ориентированный" - это модное слово, помогающее в рекламе их продуктов. Для некоторых разработчиков программных средств (ПС) этот термин означает магическую "серебряную пулю" ("silver bullet") , способную решить задачу производительности. Основная мысль данного обзора заключается в том, что технология объектно-ориентированного программирования (ООП) , являющаяся способом разработки и комплектования ПО, - ключевой момент в любой магической "серебряной пуле". Вот почему объектно-ориентированные системы играют центральную роль в компьютерных технологиях 90-х гг.

Объектно-ориентированная технология - это не новейшее открытие. Такие системы существуют уже около двадцати лет. В конце 80-х появилась новая мощная аппаратура и объектно-ориентированные версии языков программирования, и вместе они составили очень привлекательную перспективу для разработчиков ПС. В данном обзоре показано, что "объекты" встречаются повсюду - от экспертных до издательских систем, от микропроцессоров до оконных оболочек. Производители варьируются от начинающих фирм до гигантов типа фирмы AT&T, являющейся одной из активных сторонников этой технологии, а также разработчиком быстро набирающего популярность языка C++. Тот факт, что многие современные производители начинают как пользователи, дает дополнительный импульс к переходу на объектно-ориентированные системы. Эта технология представляет не только тайный интерес для профессиональных программистов или научных исследователей. В мире персональных компьютеров энтузиазм всегда означает многое. Bill Gates описал технологию как "выдающуюся штуку". Для демонстрации ее значения он привел пример процессора обработки слов, позволяющего пользователю вводить в документы "объекты" типа данных с голоса, рисунков или таблиц. При выборе голоса его программа обрабатывается соответствующим устройством и пользователь может послушать объект. Объектно-ориентированными системами занялась фирма Microsoft; некоторое время она использовала их для внутренних работ. В феврале 1989 она впервые заявила об участии в разработках в этой области: это был договор с компанией Glockenspiel (Дублин) на разработку версии языка C++. В этом одинаково заинтересованы и другие предприниматели. Steve Jobs, соучредитель фирмы Apple, в октябре 1988 снабдил NeXT объектно- ориентированным интерфейсом и инструментарием. Основатель фирмы Lotus Mitch Kapor использовал объектно-ориентированный подход в своей новой компании - ON Technology.

Объектно-ориентированная технология - это способ разработки ПО, существенно отличающийся от традиционных методов и способов представления объектов реального мира. В данном обзоре термин "объектно-ориентированные системы" используется для всех языков программирования, инструментариев и методологий, поддерживающих эту технологию.

При разработке ПО понятие объекта исходит из моделирования обычных объектов и видов их взаимодействия. На простейшем уровне объект - это нечто, обозначаемое именем. Объект имеет определенные свойства, используемые для его описания: это состояние объекта. Объект в ответ на некоторые действия ведет себя некоторым образом: он обладает поведением. Программный объект - это копия некоторого объекта реального мира. Он также имеет состояние и поведение, выраженные в виде данных и процедур.

Повседневные объекты взаимодействуют друг с другом, посылая или получая сигналы, или сообщения. Программные объекты взаимодействуют путем передачи друг другу сообщений. При получении сообщения оно сопоставляется с процедурами объекта, после чего предпринимается соответствующее действие. Действие может включать посылку сообщения другому объекту.

Человек объединяет повседневные объекты в классы на основании одинаковых свойств. Например, если мы говорим, что объект является конвертом, то мы может узнать о нем многое, не заботясь о том, что это за конверт. Программные объекты, обладающие одинаковыми свойствами, также группируются в классы.

Наконец, классы повседневных объектов сами образуют иерархию. Они наследуют общие свойства от более старших в иерархии классов, называемых суперклассами. Суперкласс содержит другие классы, называемые его подклассами. Конверты - это суперкласс, содержащий деловые конверты, а контейнеры образуют суперкласс, содержащий в качестве подклассов конверты, картотеки и почтовые ящики. Программные классы могут также наследовать данные и процедуры в иерархии классов.

В данном обзоре объектно-ориентированная система содержит каждое из нижеперечисленных свойств:

ь данные и процедуры объединяются в программные объекты;

ь сообщения используются для взаимосвязи с этими объектами;

ь схожие объекты группируются в классы;

ь данные и процедуры наследуются по иерархии классов.

Термин "объектно-ориентированный" иногда используется для систем, содержащих только первые два или три из этих свойств. Чтобы отличить такие системы от систем, поддерживающих все четыре свойства, мы будет называть первые "объектными". Это различие важно потому, что одно из важнейших преимуществ объектно-ориентированной технологии - повторное использование исходных текстов и способность быстрого реагирования на изменения - зависит от механизма наследования классов.

Объектно-ориентированная технология привлекает пользователя повышенной производительностью в течение всего жизненного цикла ПО, что приводит к реальной отдаче капиталовложений. Повышенная производительность достигается при наличии четырех основных свойств объектно-ориентированных систем и вытекающих из них преимуществ:

ь использование объектов в качестве основных моделей позволяет пользователю моделировать сложные системы реального мира;

ь гибкость объектно-ориентированных текстов выливается в быстрое реагирование на изменения требования пользователя;

ь повторное использование стандартных компонентов снижает как время разработок новых прикладных задач, так и объем сгенерированного кода;

ь простота ПО делает его более гибким и снижает затраты на эксплуатацию.

Наряду с этими явными преимуществами, использование объектно-ориентированных языков и сред программирования способствует пошаговой разработке ПО. Быстрое прототипирование интерфейсов позволяет тестировать ответы пользователя независимо от основного тела прикладной задачи. Значение такого подхода наиболее проявляется в проектах, прикладные задачи которых заданы нечетко или трудны для понимания.

В настоящее время существует мало объективных оценок роста производительности из-за того, что большинство проектов, связанных с объектно-ориентированными системами, находятся на начальной стадии. Одна из компаний, STC Technology (Великобритания), сделавшая сравнительные оценки, подсчитала, что этап разработок объектно-ориентированного проекта занимает времени в два раза меньше, чем аналогичная задача в традиционной системе и требует четвертую часть затрат человеко-часов.

Второе преимущество объектно-ориентированных систем обусловлено способом взаимосвязи объектов через сообщения. В примере, приведенном выше, общие сообщения типа "начать измерение", можно посылать всем датчикам системы; каждый из них отвечает специфическим образом. Если один из физических датчиков устарел, он заменяется. Одновременно меняется и соответствующий класс системы: для нового типа датчика вводится новый класс, содержащий процедуры, характерные для нового датчика. Новый класс наследует остальные необходимые ему процедуры от суперкласса. При получении новым датчиком общего сообщения он отвечает на него соответствующим образом. Тело всей системы и общие сообщения остаются без изменений.

Гибкость объектно-ориентированных систем является неоспоримым преимуществом для пользователей в быстро меняющихся средах, например, в технологии программирования. Например, Computer Science Corporation использовал объектно-ориентированный язык Smalltalk для разработки продукта Design Generator. Компания отмечает, что благодаря использованию объектно-ориентированной технологии, разработчики программ имеют возможность быстро реагировать на новые течения рынка в условиях возрастающей конкуренции.

Третье преимущество объектно-ориентированных систем заключается в том, что классы могут наследовать процедуры от других классов. Компания может составить библиотеки наиболее часто используемых классов, содержащих процедуры, предназначенные для специфических нужд и применяющихся в последующих прикладных задачах. Например, компания, занимающаяся разработкой программ, может создать библиотеку классов для графических примитивов типа цилиндра, конуса или сферы. Они формируют основу для подклассов типа конического сечения или разреза. Повторное использование исходных текстов снижает время разработок и позволяет проектировщикам уверенно решать задачи в различных областях.

В прошлом библиотеками подпрограмм пользовались разработчики ПО для решения стандартных задач типа математических вычислений. Объектно-ориентированные системы дают более широкий спектр многократного использования текстов программ. Один из первых пользователей, Cadre Technologies, подсчитал, что объем текстов программ для новой прикладной задачи уменьшается в отношении 5:1 в случае использования объектно-ориентированных программ.

Библиотеки объектов также можно приобретать от независимых поставщиков. В настоящее время наиболее активно покупают такие библиотеки классов для создания пользовательских интерфейсов с пиктограммами. Разработка и написание таких интерфейсов с нуля - задача нелегкая. Компании типа Apple и Whitewater Group поставляют инструментарии для быстрого построения таких интерфейсов на основе нескольких базовых классов типа Window, Menu, ScrollBar и Icon. Пользователи могут использовать как эти классы, так и их подклассы, добавляющие в интерфейс, например, специальные пиктограммы.

Четвертое преимущество заключается в способе комплектования объектно- ориентированных программных модулей. Традиционное ПО состоит из данных и процедур, осуществляющих доступ и изменение данных. Данные и процедуры комплектуются отдельно, поэтому изменение структуры данных влияет на различные модули, написанные разными пользователями. В объектно-ориентированной системе данные и процедуры рассматриваются вместе как часть одного пакета - объекта. При изменении данных все задействованные процедуры легко идентифицируются и изменяются одновременно. Поскольку изменение распространяется только на одну область системы, его побочное влияние на всю систему уменьшается.

Известно, что затраты на сопровождение составляют до 80% стоимости жизненного цикла системы программирования. Разработчики больших сложных систем, часто сталкивающиеся с необходимостью их модификации, склоняются к использованию ООС как одному из способов снижения затрат на сопровождение и повышения надежности их продуктов. Например, Wild Leitz (Торонто, Канада) использовал объектно-ориентированных язык Objective-C для разработки географической информационной системы. Компания посчитала исходные тексты на этом языке более легкими в сопровождении, поскольку они короче, являются изолированными "вещами в себе", что снижает влияние изменения одного модуля на оставшуюся часть системы.

Ограничения современных объектно-ориентированных систем (ООС) в большинстве своем связаны с их несовершенством. Преодоление этих ограничений - это вызов продавцам ПО и возможность появления на рынке новых поставщиков. В этой главе обсуждаются проблемы развития объектно- ориентированных систем и дается временная шкала преодоления их слабостей.

Основное препятствие для объектно-ориентированных систем в настоящее время - это сопротивление технического и управленческого персонала. Такое сопротивление естественно с точки зрения несовершенства многих объектно-ориентированных продуктов на сегодняшнем рынке. Несовершенство проявляется на примере ряда проблем, свойственных большинству новых технологий:

ь ограниченный доступ на ряде стандартных платформ;

ь необходимость интеграции с существующими системами и базами данных;

ь нехватка ПО для программирования широкомасштабных систем.

Успех объектно-ориентированной технологии обусловлен проникновением в основное русло компьютерной индустрии. Чтобы это произошло, следует справиться с вышеупомянутыми проблемами. Но это довольно дорогостоящее и долгое по времени занятие. Часть первых поставщиков объектно-ориентированных систем добавили себе проблем выбором в качестве основы своих продуктов нестандартных запатентованных языков. Получив большие капиталовложения, такие компании столкнутся с большими проблемами по борьбе за занятие своей ниши на рынке. Текущие требования пользователей на переносимость, открытые системы и стандарты уже приняты во внимание большинством поставщиков объектно- ориентированных систем. Для того, чтобы быть доступными пользователям, основные объектно-ориентированные языки и среды программирования должны быть реализованы для всех основных аппаратных платформ. Это уже можно сказать о языке С++ и Smalltalk-80. Расхождение со стандартами становится проблемой для поставщиков, от которых ждут совместимости и переносимости с различными системами. Например, программный продукт, доступный для всех аппаратных платформ, должен работать с различными пользовательскими интерфейсами, включая MS Windows, Presentation Manager, Open Look и OSF Motif.

Как и все новые системы, объектно-ориентированные системы должны подходить под существующие среды программирования и реляционные базы данных. Они должны иметь доступ к программам, написанным на других языках. Существует множество прикладных задач, написанных на языках Си, Паскаль, Фортран и Кобол, и пользователи не собираются их переписывать. Новые прикладные задачи, написанные на объектно-ориентированных языках, должны быть совместимыми с уже существующими задачами.

Вообще говоря, процесс интеграции - это вопрос времени и ресурсов, и он никогда не решается полностью. Сейчас получило развитие огромное число аппаратных и программных сред, но для новых технологий их мало. Кажется, поставщики извлекли уроки из разработок новейших технологий типа экспертных систем и сконцентрировали свои усилия в разработке интерфейсов, необходимых для успешной совместимости.

Есть четыре важных преимущества от использования доступных сейчас объектно-ориентированных систем. Они основаны на опыте первых пользователей. Вот эти преимущества:

· концептуальная ясность в разработке системы;

· надежность системы, вытекающая из простоты работы с ней;

· повторное использование исходных текстов программ;

· гибкость при модификации и расширении системы.

Из этих преимуществ естественно вытекает увеличение производительности. Эти преимущества связаны с основными объектно-ориентированными идеями. Однако, большинство упоминаемых в обзоре систем находятся на начальной стадии своего развития, поэтому реальность имеет тенденцию быть субъективной. В общем случае в настоящий момент существует мало объективных оценок выигрыша в производительности, полученных в результате использования объектно-ориентированной технологии. Причины:

· коммерческие реализации встречаются пока редко;

· стандартные оценки производительности применять нельзя. Например, повторное использование текстов программ снижает общее количество строк программы, но это нельзя использовать как оценку производительности.

· прикладные задачи не могут заменить существующие системы: они дополняют эти системы или обеспечивают их новыми функциями, которые сложно или дорого было реализовать с помощью общепринятых систем.

Более того, разброс цен на жизненный цикл ПО показывает, что около 67% общей цены составляет фаза сопровождения ПО [Hewlett and Durham 1987]. Затраты на написание программ равны около 7% стоимости жизненного цикла, поэтому выигрыш в 300 или 400% дает только видимость эффекта. Реальный выигрыш от использования ООС можно подсчитать только по достижении конца жизненного цикла первого поколения систем.

Если объектно-ориентированные системы настолько производительны, то почему они не так широко применяются? Основная причина заключается в том, что пользователи и прикладные задачи ограничены определенными техническими областями вследствие ограничений самих объектно-ориентированных систем. Кроме того, на использование объектно-ориентированных систем в коммерческих задачах влияют две технических проблемы: недостаток постоянной памяти для объектов и производительность. Для достижения успеха в главном направлении коммерческой деятельности объектно-ориентированные системы сами должны стать частью этого направления. Для этого они должны удовлетворять основным требованиям в пяти областях: Надежность, Доступность, Производительность, Сопровождаемость и Безопасность, которые можно зашифровать по-английски RAMPS: Reliability, Accessibility, Maintainability, Performance и Security). Среди этих требований надежность и сопровождаемость считаются преимуществами данной технологии. Однако, если ООС будут широко использоваться, поставщиками также должны выполняться другие требования: