Размещено на http://www.allbest.ru/

Содержание

Лекция 1. Введение. Основные понятия информатики

Лекция 2. Основные процессы преобразования информации

Лекция 3. Понятие информационной системы. Задачи и функции ИС

Лекция 4. Структура информационной системы

Лекция 5. Жизненный цикл информационных систем

Лекция 6. Классификация информационных систем

Лекция 7. Виды информационного обслуживания

Лекция 8. Документальные информационные системы. Назначения и основные понятия. Информационно-поисковые языки

Лекция 9. Технология обработки данных в ДИПС. Автоматическое индексирование

Лекция 10. Автоматическое рубрицирование

Лекция 11. Автоматическое обучение, основанное на обучении по примерам

Лекция 12. Поиск текстовой информации. Механизм обратной связи

Лекция 13. Фактографические информационные системы

Лекция 14. Инфологическая модель “Сущность - связь”

Лекция 15. Концептуальные модели данных

Лекция 16. Модели данных

Лекция 17. Программные средства реализации фактографических информационных систем

Список используемой литературы

Лекция 1. Введение. Основные понятия информатики

Научной дисциплиной, изучающей движение, структуру и свойства семантической информации, является информатика. Информатика в определенной степени связана с математической теорией информации, основы которой были разработаны Клодом Шенноном. Более того, методы математической теории информации широко применяются в информатике. Однако следует различать математическую теорию информации и информатику.

Математическая теория информации целиком и полностью отвлекается от содержательной, семантической стороны информации, тогда как в информатике именно эта сторона является наиболее существенной. Информатика, кроме количественных характеристик информации, рассматривает также ее качественную особенность, ее смысловое (семантическое) значение, важность информации для потребителей. В информатике понятие информации ассоциируется со знанием всех присущих ей свойств: старением, достоверностью, соответствием достигнутому научно-техническому уровню и т. д.

Понятие информации весьма широко и многосторонне, поэтому оно имеет целый ряд определений и синонимов: информация - это обозначение содержания, полученного из внешнего мира, до настоящего времени каждая попытка дать универсальное определение информации терпит крах из-за неразрешимости основного вопроса: един ли для всех "приемников" информации предлагаемый критерий отбора из всего множества воздействий материального мира тех и только тех воздействий, которые несут информацию для данного "приемника"?

В настоящее время наиболее распространено убеждение, что такого универсального критерия и, следовательно, универсального определения информации не существует. С этой точки зрения информацией являются все сведения об объекте, полезные "приемнику" (человеку, коллективу, человеко-машинной системе) для решения задачи (достижения цели). Если данные сведения не нужны, они представляют собой "шум", а не информацию. Если данные сведения способствуют принятию неправильного решения, они представляют собой дезинформацию.

Данные представляют собой потенциальную информацию, и с этой точки зрения в информационных системах накапливается не информация, а данные (потенциальная информация). Информацией они становятся лишь по предоставлению их некоторому потребителю. В приведенном определении информация не отождествляется со знаниями. Информация - собрание данных, тогда как знание предполагает постижение действительности сознанием, организующим данные путем их анализа.

Данные могут рассматриваться как признаки или записанные наблюдения, которые по каким-то причинам не используются, а только хранятся. В том случае, если появляется возможность использовать эти данные для уменьшения неопределенности о чем-либо, данные превращаются в информацию. Поэтому информацией являются используемые данные.

Информация обладает следующими свойствами:

1. Объективность и субъективность информации:

Понятие объективности информации является относительным, т. к. методы являются субъективными. В ходе информационного процесса степень объективности информации всегда понижается.

2. Полнота информации:

Характеризует качество информации и определяет достаточность данных для принятия решений или для создания новых данных, на основе имеющихся. Пример: Вы прочитали в газете такое сообщение: "Будет дождь". Это неполная информация, т. к. не сказано, когда именно будет дождь. "Завтра после полудня будет дождь" - полная информация.

3. Достоверность информации:

При регистрации сигналов могут появляться не только "полезные" сигналы, но и посторонние сигналы - информационный шум. Если полезный сигнал зарегистрирован более чётко, чем посторонние сигналы, достоверность информации будет более высокой. Чем выше информационный шум, тем ниже достоверность информации. Пример: "Волга впадает в Черное море" - недостоверная информация. "Волга впадает в Каспийское море" - достоверная информация.

4. Адекватность информации:

Это степень соответствия реальному объективному состоянию тела. Неадекватная информация может образоваться при создании новой информации на основе неполных или недостоверных данных. Достоверные данные + неадекватные методы = неадекватная информация

5. Доступность информации:

Мера возможности получить ту или иную информацию. На степень доступности информации влияют одновременно как доступность данных, так и доступность адекватных методов.

6. Актуальность информации:

Это степень соответствия информации текущему моменту времени. Достоверная и адекватная устаревшая информация - неактуальна.

Независимо от сферы деятельности человека выполнение любой работы и решение любой проблемы всегда связано с использованием уже существующей и созданием новой информации. С этой точки зрения любая основная деятельность человека связана с его информационной деятельностью, т. е. с деятельностью по сбору и обработке существующей и созданию новой информации.

Иными словами, информационная деятельность неразрывно связана с основной деятельностью, а субъект основной деятельности (СОД) всегда выполняет три взаимосвязанных функции: потребителя (приемника) информации, собственно исполнителя основной работы (деятельности) и генератора (источника) информации.

Следовательно, понятие информации тесно связано с понятием потребителя (приемника) информации, генератора (источника) информации, информационной потребности и другими понятиями, определяющими степень соответствия информации, полученной потребителем, его информационным потребностям.

Под потребителем (приемником) информации понимают отдельное лицо, коллектив, машинную или человеке - машинную (организационную) систему, использующие информацию/данные в целях выполнения определенной работы в процессе основной деятельности. Иными словами потребителем информации является любой субъект основной деятельности.

В отличие от потребителя информации генератором (источником) информации является отдельное лицо, коллектив, машинная или человеко-машинная система, создающая сообщения в ходе (или в результате) выполнения той или иной деятельности.

Информация имеет разную ценность для субъектов, и при ее оценке выделяют несколько аспектов:

1. Синтаксический - связан со способом представления информации и не зависит от ее семантических и прагматических свойств. На этом уровне рассматриваются формы представления информации. Они зависят от способа хранения, передачи, отображения и преобразования информации. Например - формат сообщений.

2. Семантический - связан со смысловым содержанием информации между словами и другими элементами. Отражает тезаурус или др. словами словарь, который имеет 2 части: список слов и список словосочетаний, которые сгруппированы по смыслу.

3. Прагматический - определяет возможность достижения цели в результате получения информации. Он определяет потребительские свойства информации.

Информационная потребность (ИП) - совокупность элементов информации/данных, необходимая и достаточная для эффективного выполнения заданной работы (решения задач) субъектом основной деятельности. ИП зависит от степени подготовленности СОД к выполнению заданной работы, его знаний, умений, наличия уже собранной информации/данных, а также от трудоемкости и сложности заданной работы, ее внутреннего многообразия и взаимосвязей с внешней средой.

Информационная потребность СОД удовлетворяется в результате поиска сообщений в информационной среде по информационному запросу, сформулированному на естественном языке, и в той или иной мере отражающему информационную потребность. Степень адекватности (соответствия) информационного запроса информационной потребности определяется различными факторами, основным из которых является способность СОД сформулировать свою информационную потребность на естественном языке с учетом специфики как стоящей перед СОД проблемы, так и информационной среды.

Найденные в результате информационного поиска сообщения в только той или иной мере соответствуют информационному запросу и информационной потребности.

Характеристика степени соответствия сообщения информационной потребности носит название пертинентности.

Характеристика степени соответствия сообщения информационному запросу получила название релевантности.

В силу того, что информационный запрос практически никогда не соответствует полно и точно информационной потребности (информационный запрос может быть адекватен информационной потребности только в единственном случае, когда СОД абсолютно полно и точно знает свою информационную потребность и может ее сформулировать, но это может быть только после получения им всей необходимой информации), релевантность информации всегда отличается от ее пертинентности.

Информационная потребность отражает намеченные цели и однозначно определяется решаемыми задачами.

Смысловая релевантность - смысловое соответствие текста (документа, фактографической записи) информационному запросу, предусматривает понимание текстов на естественном языке. Это семантическая операция. Она несет в себе долю неопределенности. Но пользователь должен точно определить свое отношение к результату поиска и определить релевантен или нерелевантен данный текст.

Формальная релевантность - соответствие поискового образа документа поисковому предписанию. Существуют критерии формального и смыслового соответствия. Смысловая и формальная релевантность может отличаться количественно. Построение оценки технических характеристик базируется на эксперименте.

Лекция 2. Основные процессы преобразования информации

С информационной точки зрения любая деятельность человека или человеко-машинной системы включает следующие этапы.

1.Поиск сообщений.

Внешняя среда с точки зрения СОД представляет собой некоторый генератор потока сообщений, представленных на языке коммуникаций, в общем случае, не тождественном "внутреннему языку" потребителя информации, связанному с конкретной решаемой проблемой. Целью данного этапа является отбор из внешнего потока сообщений тех из них, которые могут быть использованы при выполнении основной деятельности. На этапе поиска сообщений используются услуги различных информационных систем и неформальные каналы, доступные конкретному потребителю информации.

2.Интерпретация сообщений.

В связи с конкретным характером решаемой задачи и тезауруса потребителя информации, имеет место упомянутое различие "языка коммуникаций" и "внутреннего языка".

Данный этап заключается в адаптации сообщений, интерпретации в терминах "внутреннего языка", т. е. в конечном итоге - в извлечении из сообщений информации, необходимой для решения поставленной задачи. Этап 2 приводит к созданию информационного обеспечения решаемой задачи, которое должно привести к повышению эффективности ее решения. В более узком смысле информационным обеспечением можно считать результат этапа 1 - построение совместными усилиями СОД и информационной системы некоторой совокупности сообщений, релевантных (потенциально полезных) задачам СОД.

3.Решение задачи.

На данном этапе, используя полученную информацию, собственные знания и опыт, а также материальные, энергетические, трудовые и иные ресурсы, СОД вырабатывает новую информацию, которая является результатом решения задачи. Эта информация зафиксирована на "языке задачи" и без дополнительных затрат труда, как правило, не представляет ценности при выходе за пределы конкретной задачи, являясь достоянием СОД или достаточно ограниченного множества лиц (организаций), связанных с конкретной проблемой.

4.Создание сообщений.

На данном этапе СОД интерпретирует полученный результат на "языке коммуникаций", т. е. подготавливает сообщение в стандартной форме, принятой на данном этапе развития системы научной коммуникации вообще и систем научно-технической информации (НТИ), в частности это может быть подготовка статьи, отчета, выступления на научной конференции, семинаре и т. д. Новая информация, зафиксированная в форме сообщения (например, документальной), потенциально представляет собой общественную ценность для решения большого круга задач, так или иначе связанных с задачей, в результате решения которой она получена.

5. Распространение и преобразование сообщений. Автор сообщения вступает в активное взаимодействие с системой коммуникации, затрачивая определенные усилия (в основном организационного характера) по вводу сообщения в один (или несколько) из доступных каналов коммуникации (депонирование сообщения, публикация, выступление и т. д.). Эффективность данного этапа деятельности определяется как степенью усилий, предпринимаемых СОД, так и теми возможностями, которые ему предоставляет система коммуникации.

Очевидно, что в общем случае данные этапы реализуются сложным последовательно-параллельным образом. Кроме того, в конкретных ситуациях процесс решения задачи необязательно включает все указанные этапы, или, по крайней мере, не все они предполагают сравнимые затраты труда (времени).

Этапы 1 и 5 приведенной декомпозиции деятельности являются этапами собственно информационной деятельности - собственно основная деятельность. Этапы 2 и 4 носят пограничный, диффузный характер и могут быть отнесены как к основной, так и к информационной деятельности.

Приведенная линейная макроструктура (последовательность разных типов деятельности) представляет собой некоторый элемент деятельности. В виде взаимосвязанной совокупности подобных элементов может быть представлена любая весьма сложная и разветвленная система (деятельность), функционирование которой опирается на информационный обмен.

Элементы такого типа принято называть организационными элементами первичной сложной системы. Организационными элементами являются отдельные люди, группы и коллективы, НИИ, отрасли, и другие формально и организационно структурированные элементы и объединения. Характерными признаками организационного элемента являются компактность (территориальная, административная, физическая и т. д.) и гетерогенность (включение различных типов деятельности). Наряду с организационными могут быть выделены функциональные элементы, соответствующие определенному типу (этапу) деятельности (например, "сбор информации" или "передача информации").

В системах, базирующихся на обмене информацией, целесообразно выделять два типа организационных элементов: включающие и не включающие основную деятельность.

Элементы первого типа являются потребителями-поставщиками (конечными) информации и могут взаимодействовать как непосредственно (реализуя информационную деятельность в собственных организационных рамках), так и при содействии и посредстве элементов второго типа, которые представляют собой чисто информационные элементы.

Принимая во внимание многозначность самого понятия "информация", информационной можно назвать любую систему, представляющую совокупность элементов информационной деятельности. Это и группа людей, и любая человеко-машинная или чисто машинная система. Если рассмотреть замкнутый цикл производства, преобразования и использования информации, то, имея в виду, что использование любой информации приводит к появлению новых данных и соответственно информации, этот цикл можно назвать циклом обмена информации, а систему, в рамках которой он реализуется, - системой информационного обмена.

Взаимосвязанную совокупность поставщиков (источников) информации, органов ее преобразования или передачи (в том числе информационных и издательских органов), а также потребителей (приемников) информации будем называть системой информационного обмена (СИОБ) или просто системой. В такой интерпретации система информационного обмена включает в себя как основную, так и информационную деятельность в их органическом единстве.

В зависимости от характера информационных связей системы с внешней средой можно рассматривать три разновидности систем обмена.

1) Система называется замкнутой, если она не имеет информационных связей с другими системами (внешней средой) и, следовательно, по отношению к ним не является ни источником, ни приемником информации. Примером такой системы может служить любая изолированная само развивающаяся система. Любое государство или группа людей, изолированные от внешнего мира, ученый, в одиночку работающий над решением некоторой проблемы и не использующий информацию внешнего мира - все это примеры замкнутых систем. Исторически эта форма систем обмена является наиболее ранней.

2) Систему, которая открыта для поступления информации извне, но закрыта для выхода информации во внешнюю среду, т. е. которая является только приемником по отношению к внешним системам, назовем закрытой системой.

3) Открытой системой назовем систему, играющую роль одновременно и источника и приемника информации по отношению к внешним системам.

Примерами закрытых систем информационного обмена являются военно-промышленные комплексы, которые только потребляют информацию и держат в секрете результаты своих разработок. К этому классу систем с определенными допущениями можно отнести некоторые развивающиеся страны и т. д., т. е. системы, выходная информация которых не представляет ценности для других систем. Здесь можно говорить о государствах, политика которых базируется на приобретении лицензий, а не на развитии собственных исследований. Открытые системы, наоборот, не только принимают, но и поставляют информацию. Это высокоразвитые в области "производства" новой информации системы, стоящие в авангарде научных исследований и разработок. Нетрудно видеть, что система, образованная объединением (интеграцией) двух или более открытых систем, есть открытая система или замкнутая система. Объединение нескольких закрытых систем дает закрытую или замкнутую систему.

Иными словами, всякая интеграция систем сопровождается переходом от открытых и закрытых систем к замкнутым и открытым системам, что соответствует переходу от простого "потребления" информации к процессам ее обмена между участниками системы.

Лекция 3. Понятие информационной системы. Задачи и функции ИС

Информационной системой (ИС) назовем систему, предназначенную для сбора, обработки и распространения информации. Цель функционирования ИС - информационное обслуживание или обеспечение основной деятельности системы информационного обмена. Функционирование ИС предполагает наличие исходных, промежуточных и конечных информационных продуктов, технологических процессов и ресурсов. Необходимой составляющей ИС является подсистема управления, обеспечивающая ее эффективное функционирование (необходимое разнообразие, объем и качество выходных информационных продуктов). В отличие от системы обмена в ИС не включены как поставщики (источники), так и потребители (приемники) информации ИС объединяет элементы, только преобразующие информацию, т. е. ввода, обработки, хранения, поиска, вывода и распространения информации соответствии с общей теорией систем, информационную систему можно определить как совокупность информационных элементов ввода, обработки, переработки, хранения, поиска, вывода и распространения информации, находящихся в отношениях и связях между собой и составляющих определенную целостность, единство. Если рассматривать ИС как подсистему ОС, то вторую часть этого определения целесообразно расшифровать указанием роли и места ИС как подсистемы более общей системы (ОС), которые и обеспечивают ее "целостность" и "единство".

ИС - это взаимосвязанная совокупность элементов ввода, обработки, переработки, хранения, поиска, вывода и распространения информации, цель функционирования которой состоит в информационном обеспечении эффективной деятельности организационной системы, подсистемой которой она является. Как система ИС естественно обладает основными свойствами систем, такими как иерархичность, централизация и децентрализация, целостность и независимость.

Выделение ИС из системы обмена, как самостоятельной системы является следствием организационного обособления основной и информационной деятельности. Существующие автоматизированные документальные и фактографические информационно-поисковые системы (ИПС), АСУ, банки данных (БД), отделы научно-технической информации (ОНТИ), системы НТИ в целом организационно обособлены. Возникает вопрос, как рассматривать поставщиков и потребителей этих систем: как элементы собственно систем или как элементы внешней среды? Этот вопрос в настоящее время решается по-разному. Рассматривают даже внешних и внутренних потребителей этих систем, внешних и внутренних поставщиков информации.

Если считать, что потребители информации являются элементами систем НТИ, АСУ, БД и т. д., то необходимо предположить, что данные системы могут управлять их информационными потребностями. В действительности это не так. Системы могут только изучать эти потребности и приспосабливаться к ним. Функции управления по отношению к потребителям реализует система более высокого уровня - система информационного обмена. Для системы существенно взаимодействие ее элементов для достижения общей цели. Если этого взаимодействия нет, то нет и системы. С другой стороны, потребители ОНТИ, БТИ (бюро технической информации), АСУ, БД и т. д. организационно не принадлежат этим системам. Возникает вопрос: как можно эффективно управлять функционированием системы, имеющей элементы, организационно не принадлежащие ей? Ответ может быть только один - рассматривать эти элементы как элементы внешней среды. То же можно сказать и в отношении поставщиков информации.

При организационном обособлении ИС может решать две группы задач. Первая группа связана с чисто информационным обеспечением основной деятельности: отбор необходимых сообщений, их обработка, хранение, поиск и выдача субъекту основной деятельности с заранее заданной полнотой, точностью и оперативностью в наиболее приемлемой для СОД форме. Вторая группа задач связана с обработкой полученной информации/данных в соответствии с теми или иными алгоритмами или программами с целью подготовки решений задач, стоящих перед субъектом основной деятельности (так называемых "пользовательских" задач или задач блоков 2 и 4). Для решения таких задач ИС должна обладать необходимой информацией о предметной области СОД, стоящих перед ним проблемах, она должна уметь использовать существующие модели решения задач субъекта основной деятельности или самостоятельно строить такие модели. Для решения таких задач ИС должна обладать определенным искусственным или естественным интеллектом. С развитием вычислительной техники и ее программного обеспечения, упрощением технологии работы с ВТ задачи второй группы все чаще выполняют сами субъекты основной деятельности. Однако существует определенный спектр задач второй группы любой из сфер основной деятельности, решение которых целесообразно возлагать на ИС. Задачи первой группы - это задачи информатизации общества "вширь". Задачи второй группы - задачи информатизации общества "вглубь".

Для решения поставленных задач ИС должна выполнить следующие функции:

- отбор сообщений из внутренней и внешней среды, необходимых для реализации основной деятельности;

- ввод информации в ИС;

- хранение информации в памяти ИС, ее актуализация и поддержание целостности;

- обработка, поиск и выдача информации в соответствии с заданными СОД требованиями. Обработка может включать и подготовку вариантов решения пользовательских прикладных задач по соответствующим алгоритмам/программам.

Лекция 4. Структура информационной системы

Структуру ИС составляет совокупность отдельных ее частей, называемых подсистемами.

Общую структуру информационной системы можно рассматривать как совокупность подсистем независимо от сферы применения. В этом случае говорят о структурном признаке классификации, а подсистемы называют обеспечивающими. Таким образом, структура любой информационной системы может быть представлена совокупностью обеспечивающих подсистем (рис. 1).

Рис. 1. Структура информационной системы как совокупность обеспечивающих подсистем

Среди обеспечивающих подсистем обычно выделяют информационное, техническое, математическое, программное, организационное и правовое обеспечение.

Информационное обеспечение

Назначение подсистемы информационного обеспечения состоит в своевременном формировании и выдаче достоверной информации для принятия управленческих решений.

Информационное обеспечение -- совокупность единой системы классификации и кодирования информации, унифицированных систем документации, схем информационных потоков, циркулирующих в организации, а также методология построения баз данных.

Унифицированные системы документации создаются на государственном, республиканском, отраслевом и региональном уровнях. Главная цель -- это обеспечение сопоставимости показателей различных сфер общественного производства. Разработаны стандарты, где устанавливаются требования:

1. к унифицированным системам документации;

2. к унифицированным формам документов различных уровней управления;

3. к составу и структуре реквизитов и показателей;

4. к порядку внедрения, ведения и регистрации унифицированных форм документов.

Схемы информационных потоков отражают маршруты движения информации и ее объемы, места возникновения первичной информации и использования результатной информации. За счет анализа структуры подобных схем можно выработать меры по совершенствованию всей системы управления.

Построение схем информационных потоков, позволяющих выявить объемы информации и провести ее детальный анализ, обеспечивает:

1. исключение дублирующей и неиспользуемой информации;

2. классификацию и рациональное представление информации.

При этом подробно должны рассматриваться вопросы взаимосвязи движения информации по уровням управления. Следует выявить, какие показатели необходимы для принятия управленческих решений, а какие нет. К каждому исполнителю должна поступать только та информация, которая используется.

Техническое обеспечение

Техническое обеспечение -- комплекс технических средств, предназначенных для работы информационной системы, а также соответствующая документация на эти средства и технологические процессы.

Комплекс технических средств составляют:

1. компьютеры любых моделей;

2. устройства сбора, накопления, обработки, передачи и вывода информации;

3. устройства передачи данных и линий связи;

4. оргтехника и устройства автоматического съема информации;

5. эксплуатационные материалы и др.

К настоящему времени сложились две основные формы организации технического обеспечения (формы использования технических средств): централизованная и частично или полностью децентрализованная.

Централизованное техническое обеспечение базируется на использовании в информационной системе больших ЭВМ и вычислительных центров.

Децентрализация технических средств предполагает реализацию функциональных подсистем на персональных компьютерах непосредственно на рабочих местах.

Перспективным подходом следует считать, по-видимому, частично децентрализованный подход -- организацию технического обеспечения на базе распределенных сетей, состоящих из персональных компьютеров и большой ЭВМ для хранения баз данных, общих для любых функциональных подсистем.

Математическое и программное обеспечение

Математическое и программное обеспечение -- совокупность математических методов, моделей, алгоритмов и программ для реализации целей и задач информационной системы, а также нормального функционирования комплекса технических средств.

К средствам математического обеспечения относятся:

1. средства моделирования процессов управления;

2. типовые задачи управления;

3. методы математического программирования, математической статистики, теории массового обслуживания и др.

В состав программного обеспечения входят общесистемные и специальные программные продукты, а также техническая документация.

К общесистемному программному обеспечению относятся комплексы программ, ориентированных на пользователей и предназначенных для решения типовых задач обработки информации. Они служат для расширения функциональных возможностей компьютеров, контроля и управления процессом обработки данных.

Специальное программное обеспечение представляет собой совокупность программ, разработанных при создании конкретной информационной системы. В его состав входят пакеты прикладных программ, реализующие разработанные модели разной степени адекватности, отражающие функционирование реального объекта.

Техническая документация на разработку программных средств должна содержать описание задач, задание на алгоритмизацию, экономико-математическую модель задачи, контрольные примеры.

Организационное обеспечение

Организационное обеспечение -- совокупность методов и средств, регламентирующих взаимодействие работников с техническими средствами и между собой в процессе разработки и эксплуатации информационной системы.

Организационное обеспечение реализует следующие функции:

1. анализ существующей системы управления организацией, где будет использоваться ИС, и выявление задач, подлежащих автоматизации;

2. подготовку задач к решению на компьютере, включая техническое задание на проектирование ИС и технико-экономическое обоснование ее эффективности;

3. разработку управленческих решений по составу и структуре организации, методологии решения задач, направленных на повышение эффективности системы управления.

Организационное обеспечение создается по результатам предпроектного обследования на 1-м этапе построения баз данных, с целями которого вы познакомились при рассмотрении информационного обеспечения.

Правовое обеспечение

Правовое обеспечение -- совокупность правовых норм, определяющих создание, юридический статус и функционирование информационных систем, регламентирующих порядок получения, преобразования и использования информации.

Главной целью правового обеспечения является укрепление законности.

В состав правового обеспечения входят законы, указы, постановления государственных органов власти, приказы, инструкции и другие нормативные документы министерств, ведомств, организаций, местных органов власти. В правовом обеспечении можно выделить общую часть, регулирующую функционирование любой информационной системы, и локальную часть, регулирующую функционирование конкретной системы.

Правовое обеспечение этапов разработки информационной системы включает нормативные акты, связанные с договорными отношениями разработчика и заказчика и правовым регулированием отклонений от договора.

Правовое обеспечение этапов функционирования информационной системы включает:

1. статус информационной системы;

2. права, обязанности и ответственность персонала;

3. правовые положения отдельных видов процесса управления;

4. порядок создания и использования информации и др.

Лекция 5. Жизненный цикл информационных систем

Понятие жизненного цикла является одним из базовых понятий методологии проектирования информационных систем. Жизненный цикл информационной системы представляет собой непрерывный процесс, начинающийся! с момента принятия решения о создании информационной системы и заканчивается в момент полного изъятия ее из эксплуатации.

Стандарт ISO/IEC 12207 определяет структуру жизненного цикла, содержащую процессы, действия и задачи, которые должны быть выполнены во время создания информационной системы. Согласно данному стандарту структура жизненного цикла основывается на трех группах процессов:

1. основные процессы жизненного цикла (приобретение, поставка, разработка, эксплуатация, сопровождение);

2. вспомогательные процессы, обеспечивающие выполнение основных процессов (документирование, управление конфигурацией, обеспечение качества, верификация, аттестация, оценка, аудит, разрешение проблем);

3. организационные процессы (управление проектами, создание инфраструктуры проекта, определение, оценка и улучшение самого жизненного цикла, обучение).

Среди основных процессов жизненного цикла наибольшую важность разработка, эксплуатация и сопровождение. Каждый процесс характеризуется определенными задачами и методами их решения, исходными данными; полученными на предыдущем этапе, и результатами.

1. Разработка

Разработка информационной системы включает в себя все работы по разработке информационного программного обеспечения и его компонентов в соответствии с заданными требованиями. Разработка информационного программного обеспечения также включает:

1. оформление проектной и эксплуатационной документации;

2. подготовку материалов, необходимых для проведения тестирования тайных программных продуктов;

3. разработку материалов, необходимых для организации обучения персонала.

Разработка является одним из важнейших процессов жизненного цикла информационной системы и, как правило, включает в себя стратегическое планирование, анализ, проектирование и реализацию (программирование).

2. Эксплуатация

Эксплуатационные работы можно подразделить на подготовительные и основные. К подготовительным относятся:

1. конфигурирование базы данных и рабочих мест пользователей;

2. обеспечение пользователей эксплуатационной документацией;

3. обучение персонала.

Основные эксплуатационные работы включают;

1. непосредственно эксплуатацию;

2. локализацию проблем и устранение причин их возникновения;

3. модификацию программного обеспечения;

4. подготовку предложений по совершенствованию системы;

5. развитие и модернизацию системы.

3. Сопровождение

Службы технической поддержки играют весьма заметную роль в жизни любой корпоративной информационной системы. Наличие квалифицированного технического обслуживания на этапе эксплуатации информационной системы является необходимым условием для решения поставленных перед ней задач. Причем ошибки обслуживающего персонала могут приводить к явным или скрытым финансовым потерям сопоставимым со стоимостью самой информационной системы.

Модели жизненного цикла

Под моделью жизненного цикла понимается структура, определяющая последовательность выполнения и взаимосвязи процессов, действий и задач, выполняемых на протяжении жизненного цикла. Модель жизненного цикла зависит от специфики информационной системы и специфики условий, в которых последняя создается и функционирует

К настоящему времени наибольшее распространение получили следующие основные модели жизненного цикла:

1. задачная модель;

2. каскадная модель (или системная) (70-85 г.г.);

3. спиральная модель (настоящее время).

Задачная модель

При разработке системы "снизу-вверх" от отдельных задач ко всей системе (задачная модель) единый поход к разработке неизбежно теряется, возникают проблемы при информационной стыковке отдельных компонентов. Как правило, по мере увеличения количества задач трудности нарастают, приходится постоянно изменять уже существующие программы и структуры данных. Скорость развития системы замедляется, что тормозит и развитие самой организации. Однако в отдельных случаях такая технология может оказаться целесообразной:

Крайняя срочность (надо чтобы хоть как-то задачи решались; потом придется все сделать заново);

Эксперимент и адаптация заказчика (не ясны алгоритмы, решения нащупываются методом проб и ошибок).

Общий вывод: достаточно большую эффективную информационной системы таким способом создать невозможно.

Каскадная модель

В ранних не очень больших по объему однородных информационных систем каждое приложение представляло собой единое целое. Для разработки такого типа приложений применялся каскадный способ. Его основной характеристикой является разбиение всей разработки на этапы, причем переход с одного этапа на следующий происходит только после того, как будет полностью завершена работа на текущем (рис. 2). Каждый этап завершается выпуском полного комплекта документации, достаточной для того, чтобы разработка могла быть продолжена другой командой разработчиков.

Положительные стороны применения каскадного подхода заключаются в следующем:

на каждом этапе формируется законченный набор проектной документации, отвечающий критериям полноты и согласованности;

выполняемые в логичной последовательности этапы работ позволяют планировать сроки завершения всех работ и соответствующие затраты.

Рис. Каскадная схема разработки

Каскадный подход хорошо зарекомендовал себя при построении информационных систем, для которых в самом начале разработки можно достаточно точно и полно сформулировать все требования, с тем, чтобы предоставить разработчикам свободу реализовать их как можно лучше с технической точки зрения. В эту категорию попадают сложные расчетные системы, системы реального времени и другие подобные задачи. Однако в процессе использования этого подхода обнаружился ряд его недостатков, вызванных прежде всего тем, что реальный процесс создания систем никогда полностью не укладывался в такую жесткую схему. В процессе создания постоянно возникала потребность в возврате к предыдущим этапам и уточнении или пересмотре ранее принятых решений. В результате реальный процесс создания программного обеспечения принимал следующий вид (рис. 3):



Рис. 3. Реальный процесс разработки ПО по каскадной схеме

Основным недостатком каскадного подхода является существенное запаздывание с получением результатов. Согласование результатов с пользователями производится только в точках, планируемых после завершения каждого этапа работ, требования к информационным системам "заморожены" в виде технического задания на все время ее создания. Таким образом, пользователи могут внести свои замечания только после того, как работа над системой будет полностью завершена. В случае неточного изложения требований или их изменения в течение длительного периода создания программного обеспечения, пользователи получают систему, не удовлетворяющую их потребностям. Модели (как функциональные, так и информационные) автоматизируемого объекта могут устареть одновременно с их утверждением. Сущность системного подхода к разработке ИС заключается в ее декомпозиции (разбиении) на автоматизируемые функции: система разбивается на функциональные подсистемы, которые в свою очередь делятся на подфункции, подразделяемые на задачи и так далее. Процесс разбиения продолжается вплоть до конкретных процедур. При этом автоматизируемая система сохраняет целостное представление, в котором все составляющие компоненты взаимоувязаны. Таким образом, данная модель основным достоинством имеет системность разработки, а основные недостатки - медленно и дорого.

Спиральная модель

Для преодоления перечисленных проблем была предложена спиральная модель жизненного цикла (рис. 4), делающая упор на начальные этапы жизненного цикла: анализ и проектирование. На этих этапах реализуемость технических решений проверяется путем создания прототипов. Каждый виток спирали соответствует созданию фрагмента или версии программного обеспечения, на нем уточняются цели и характеристики проекта, определяется его качество и планируются работы следующего витка спирали. Таким образом, углубляются и последовательно конкретизируются детали проекта и в результате выбирается обоснованный вариант, который доводится до реализации.

Разработка итерациями отражает объективно существующий спиральный цикл создания системы. Неполное завершение работ на каждом этапе позволяет переходить на следующий этап, не дожидаясь полного завершения работы на текущем. При итеративном способе разработки недостающую работу можно будет выполнить на следующей итерации. Главная же задача - как можно быстрее показать пользователям системы работоспособный продукт, тем самым, активизируя процесс уточнения и дополнения требований.

Основная проблема спирального цикла - определение момента перехода на следующий этап. Для ее решения необходимо ввести временные ограничения на каждый из этапов жизненного цикла. Переход осуществляется в соответствии с планом, даже если не вся запланированная работа закончена. План составляется на основе статистических данных, полученных в предыдущих проектах, и личного опыта разработчиков.

Рис 4. Спиральная модель ЖЦ ИС

Одним из возможных подходов к разработке программного обеспечения в рамках спиральной модели жизненного цикла является получившая в последнее время широкое распространение методология быстрой разработки приложений RAD (Rapid Application Development). Под этим термином обычно понимается процесс разработки программного обеспечения, содержащий 3 элемента:

небольшую команду программистов (от 2 до 10 человек);

короткий, но тщательно проработанный производственный график (от 2 до 6 мес.);

повторяющийся цикл, при котором разработчики, по мере того, как приложение начинает обретать форму, запрашивают и реализуют в продукте требования, полученные через взаимодействие с заказчиком.

Жизненный цикл программного обеспечения по методологии RAD состоит из четырех фаз:

1. фаза определения требований и анализа;

2. фаза проектирования;

3. фаза реализации;

4. фаза внедрения.

Лекция 6. Классификация информационных систем

Информационная система -- взаимосвязанная совокупность средств, методов и персонала, используемых для хранения, обработки и выдачи информации в интересах достижения поставленной цели

Классификация по масштабу

По масштабу информационные системы подразделяются на следующие группы:

1. одиночные;

2. групповые;

3. корпоративные.

Одиночные информационные системы реализуются, как правило, на автономном персональном компьютере (сеть не используется). Такая система может содержать несколько простых приложений, связанных общим информационным фондом, и рассчитана на работу одного пользователя или группы пользователей, разделяющих по времени одно рабочее место. Подобные приложения создайся с помощью так называемых настольных или локальных систем управления базами данных (СУБД). Среди локальных СУБД наиболее известными являются Clarion, Clipper, FoxPro, Paradox, dBase и Microsoft Access.

Групповые информационные системы ориентированы на коллективное использование информации членами рабочей группы и чаще всего строятся на базе локальной вычислительной сети. При разработке таких приложений используются серверы баз данных (Называемые также SQL-серверами) для рабочих групп. Существует довольно большое количество различных SQL-серверов, как коммерческих, так и свободно распространяемых. Среди них наиболее известны такие серверы баз данных, как Oracle, DB2, Microsoft SQL Server, InterBase, Sybase, Informix.

Корпоративные информационные системы являются развитием систем для рабочих групп, они ориентированы на крупные компании и могут поддерживать территориально разнесенные узлы или сети. В основном они имеют иерархическую структуру из нескольких уровней. Для таких систем характерна архитектура клиент-сервер со специализацией серверов или же многоуровневая архитектура. При разработке таких систем могут использоваться те же серверы баз данных, что и при разработке групповых информационных систем. Однако в крупных информационных системах наибольшее распространение получили серверы Oracle, DB2 и Microsoft SQL Server.

Для групповых и корпоративных систем существенно повышаются требования к надежности функционирования и сохранности данных. Эти свойства обеспечиваются поддержкой целостности данных, ссылок и транзакций в серверах баз.

Классификация по сфере применения

По сфере применения информационные системы обычно подразделяются на четыре группы:

1. системы обработки транзакций;

2. системы принятия решений;

3. информационно-справочные системы;

4. офисные информационные системы.

Системы обработки транзакций, в свою очередь, по оперативности обработки данных, разделяются на пакетные информационные системы и оперативные информационные системы. В информационных системах организационного управлений преобладает режим оперативной обработки транзакций, для отражения актуального состояния предметной области в любой момент времени, а пакетная обработка занимает весьма ограниченную часть.

Системы поддержки принятия решений -- DSS (Decision Support Systeq) -- представляют собой другой тип информационных систем, в которых с помощью довольно сложных запросов производится отбор и анализ данных в различных разрезах: временных, географических и по другим показателям.

Обширный класс информационно-справочных систем основан на гипертекстовых документах и мультимедиа. Наибольшее развитие такие информационные системы получили в сети Интернет.

Класс офисных информационных систем нацелен на перевод бумажных документов в электронный вид, автоматизацию делопроизводства и управление документооборотом.

Классификация по способу организации

По способу организации групповые и корпоративные информационные системы подразделяются на следующие классы:

1. системы на основе архитектуры файл-сервер;

2. системы на основе архитектуры клиент-сервер;

3. системы на основе многоуровневой архитектуры;

4. системы на основе Интернет/интранет - технологий.

В любой информационной системе можно выделить необходимые функциональные компоненты, которые помогают понять ограничения различных архитектур информационных систем.

Архитектура файл-сервер только извлекает данные из файлов так, что дополнительные пользователи и приложения добавляют лишь незначительную нагрузку на центральный процессор. Каждый новый клиент добавляет вычислительную мощность к сети.

Архитектура клиент-сервер предназначена для разрешения проблем файл-серверных приложений путем разделения компонентов приложения и размещения их там, где они будут функционировать наиболее эффективно. Особенностью архитектуры клиент-сервер является использование выделенных серверов баз данных, понимающих запросы на языке структурированных запросов SQL (Structured Query Language) и выполняющих поиск, сортировку и агрегирование информации.

В настоящее время архитектура клиент-сервер получила признание и широкое распространение как способ организации приложений для рабочих групп и информационных систем корпоративного уровня. Подобная организация работы повышает эффективность выполнения приложений за счет использования возможностей сервера БД, разгрузки сети и обеспечения контроля целостности данных.

Многоуровневая архитектура стала развитием архитектуры клиент-сервер и в своей классической форме состоит из трех уровней:

1. нижний уровень представляет собой приложения клиентов, имеющие программный интерфейс для вызова приложения на среднем уровне;

2. средний уровень представляет собой сервер приложений;

3. верхний уровень представляет собой удаленный специализированный сервер базы данных.

Трехуровневая архитектура позволяет еще больше сбалансировать нагрузку на разные узлы и сеть, а также способствует специализации инструментов для разработки приложений и устраняет недостатки двухуровневой модели клиент-сервер.

В развитии технологии Интернет/интранет основной акцент пока что делается на разработке инструментальных программных средств. В то же время наблюдается отсутствие развитых средств разработки приложений, работающих с базами данных. Компромиссным решением для создания удобных и простых в использовании и сопровождении информационных систем, эффективно работающих с базами данных, стало объединение Интернет/интранет-технологии с многоуровневой архитектурой. При этом структура информационного приложения приобретает следующий вид: браузер -- сервер приложений -- сервер баз данных -- сервер динамических страниц -- web-сервер.

По характеру хранимой информации БД делятся на фактографические и документальные. Если проводить аналогию с описанными выше примерами информационных хранилищ, то фактографические БД -- это картотеки, а документальные -- это архивы. В фактографических БД хранится краткая информация в строго определенном формате. В документальных БД -- всевозможные документы. Причем это могут быть не только текстовые документы, но и графика, видео и звук (мультимедиа).

Автоматизированная система управления (АСУ) - это комплекс технических и программных средств, совместно с организационными структурами (отдельными людьми пли коллективом), обеспечивающий управление объектом (комплексом) в производственной, научной или общественной среде.

Выделяют информационные системы управления образования (Например, кадры, абитуриент, студент, библиотечные программы). Автоматизированные системы для научных исследований (АСНИ), представляющие собой программно-аппаратные комплексы, обрабатывающие данные, поступающие от различного рода экспериментальных установок и измерительных приборов, и на основе их анализа облегчающие обнаружение новых эффектов и закономерностей. Системы автоматизированного проектирования и геоинформационные системы.

Систему искусственного интеллекта, построенную на основе высококачественных специальных знании о некоторой предметной области (полученных от экспертов - специалистов этой области), называют экспертной системой. Экспертные системы - один из немногих видов систем искусственного интеллекта - получили широкое распространение, и нашли практическое применение. Существуют экспертные системы по военному делу, геологии, инженерному делу, информатике, космической технике, математике, медицине, метеорологии, промышленности, сельскому хозяйству, управлению, физике, химии, электронике, юриспруденции и т.д. И только то, что экспертные системы остаются весьма сложными, дорогими, а главное, узкоспециализированными программами, сдерживает их еще более широкое распространение.

Экспертные системы (ЭС) - это компьютерные программы, созданные для выполнения тех видов деятельности, которые под силу человеку-эксперту. Они работают таким образом, что имитируют образ действий человека-эксперта, и существенно отличаются от точных, хорошо аргументированных алгоритмов и не похожи на математические процедуры большинства традиционных разработок.