Определение и задачи информационной технологии

Содержание информатики

Исторически она как научная дисциплина изучала структуру и общие свойства научной информации, а также закономерности процессов научной коммуникации. На первом этапе в связи со слабым развитием средств автоматизации информационных процессов в центре внимания этой науки стояла деятельность по сбору, переработке, хранению, распространению научно-технической информации, но уже в это время информатика изучала методологию классификации, сортировки, выявления, реферирования информации по конкретным отраслям науки и техники. Естественно, что в центре внимания информатики оказались информационные системы библиотечного типа, но в своем содержании она сохранила математическую теорию информации, включив элементы инженерной психологии при изучении отображения информации. Используя математические методы и являясь разделом кибернетики, информатика в то же время потребовала применения методов семиотики с учетом традиционных ее разделов: прагматики, семантики и синтактики. В общем виде теоретической задачей информатики является нахождение общих закономерностей создания научной информации, ее преобразования и использования в разных сферах человеческой деятельности. К прикладным задачам информатики можно отнести разработку средств и методов автоматизации информационных процессов. В соответствии с современным состоянием и тенденциями развития определим информатику как область науки и техники, изучающую информационные процессы и методы их автоматизации на основе современных аппаратно-программных средств вычислительной техники и техники связи.

Информатика как наука должна дать методологические основы построения информационной модели объекта. Использование этой модели для целенаправленной деятельности в любых сферах человеческого общества осуществляется на основе реализации информационных процессов. Под моделью обычно понимают объект-заместитель объекта-оригинала, который обеспечивает изучение некоторых свойств оригинала. Информационная модель -это модель, выраженная в виде информации, доступной для использования человеком. Известно большое число разновидностей моделей. Исключая физическую, натурную модель, можно считать, что остальные виды | моделей имеют информационный характер. Это означает, что эти модели должны быть записаны в виде определенных символов, знаков, а при хранении с помощью ЭВМ отображаться совокупностью данных. Таким образом, информационная модель имеет определенный жизненный цикл, включающий в себя: получение модели на основе специально разработанной методики для выявления наиболее существенной информации о характеристиках объекта; компоновку полученной информации в форме, отвечающей интересам пользователя либо возможностям записи информации на носитель; хранение информации в формализованном виде во внемашинной сфере либо в виде данных внутри ЭВМ в соответствии с методами организации информационных массивов; извлечение информации в виде концептуальной модели для последующего превращения ее в алгоритмическую модель и программу с целью управления либо решения других задач. Конкретные процедуры формирования, хранения и использования информационной модели могут быть различными и зависеть от объекта, который они отражают. На практике широкое применение информационные модели получили при «обследовании» производства как объекта последующей автоматизации. Эффективную обработку результатов изучения организационной структуры предприятия с существующей системой управления с учетом документооборота дают матричные информационные модели, которые реализуются в документальной форме и могут быть построены без использования ЭВМ. Матричная модель может служить ярким примером статической информационной модели. Большую актуальность в современном производстве имеют динамические информационные модели, которые формируются непосредственно в ходе производства в памяти ЭВМ. Для пользователя в этом случае важным является соблюдение следующих требований: отражение информационной моделью только существенных сторон реального объекта, которые необходимы для решения данной задачи управления, наглядность, т.е. представление ее в понятном для пользователя языке, достаточная простота и компактность. Методология построения информационной модели должна включать три уровня: верхний уровень - концептуальный, на котором содержательно записываются основные характеристики объекта, полученные в процессе отражения. На концептуальном уровне должна быть продумана идеология структуризации данных, отражающих информационную модель; средний уровень - логический, на котором решается задача формализации информационной модели на основе известного математического аппарата. Аппарат формализации должен позволять представлять полученную информацию в виде совокупности отдельных информационных объектов и отношений между ними, а также организовывать информационные массивы из данных, отображающих эту информацию, подготавливая процедуру хранения ее в документальной форме либо в памяти ЭВМ; нижний уровень - физический, на котором информационные массивы распределяются по физическим носителям. Переход к средствам вычислительной техники на уровне описания реального объекта свел указанные задачи к проблеме создания информационного обеспечения системы. В сферу информатики вошли проблемы создания, проектирования и ведения баз и банков данных с использованием современных средств автоматизации этого процесса. Информационная модель, становясь источником управляющей информации, не может быть использована без четкой организации информационного процесса в системе. В соответствии с этим в сферу информатики вошли вопросы анализа и синтеза информационных процессов с выделением основных базовых фаз преобразования информации.

Информационный процесс также может быть представлен на концептуальном, логическом и физическом уровнях. Концептуальный уровень содержательно описывает структуру информационного процесса, его составляющие и связи между ними. Логический отображается набором математических моделей, позволяющих проводить анализ качества реализации информационного процесса, а также осуществить процедуру синтеза. На этом этапе должны быть определены основные характеристики качества, модели их оценки и методы получения их в реальных условиях функционирования. На физическом уровне рассмотрения информационных процессов определяются программно-аппаратные средства их реализации на базе типового математического и программного обеспечении. В течение длительного периода информационные процессы рассматривались раздельно. Такому подходу посвящены многочисленные публикации как в отечественной, так и в зарубежной литературе. Повышение роли и значимости информации в обществе в начале 80-х годов заставило комплексно подойти к теории и практике использования, информационных процессов. Общество осознало необходимость, совокупности мер, направленных на обеспечение полного использования информационного ресурса в обществе. Наступил этап, который может быть назван этапом информатизации общества. Фундаментом информатизации общества являются программно-аппаратные средства вычислительной техники и техники связи. Переход к персональным ЭВМ, объединенным локальной сетью и связанным магистральной сетью с главными вычислительными машинами, позволяет решить принципиально новые проблемы информатики: создание информационной модели мира; расширение творческого аспекта деятельности человека в обслуживании информационной модели; перенос данных из документов в память ЭВМ, т.е. переход от бумажной информатики к безбумажной; доступность информационного ресурса каждому члену общества; демократизация информационной структуры общества.

Переход к безбумажной информатике. Информационная модель! приобретает новое конструктивное значение при встраивании компьютера в рабочее место. Создание специализированных вычислительных средств позволяет использовать информационную модель в реальном масштабе времени, непрерывно пополнять ее, исключить документооборот, установить прямую связь между материальным объектом и ЭВМ. Здесь серьезное место занимают проблемы соединения реального объекта либо его модели со средствами вычислительной техники. Современные микроЭВМ уже позволяют эффективно реализовать этот процесс. Удается осуществить информационный обмен с выдачей оперативной управляющей информации, которая может в реальном масштабе времени регулировать производство, активно воздействовать на проводимый научный эксперимент, эффективно использоваться в процессе проектирования. Специализированные компьютерные средства уже в настоящее время находят эффективное применение в виде автоматизированных обучающих систем, обеспечивающих самоконтроль, самообучение, что особенно важно при реализации самостоятельной творческой работы на всех уровнях народного образования. Перспективы расширения творческой активности работника в сфере производства, науки, культуры и т. д. связаны с тем, что при внедрении АРМ человек освобождается от рутинных информационных процессов, у него появляется возможность творчески относиться к принятию решения по каждой задаче. Этому способствуют и дополнительные возможности по получению новых знаний за счет использования информационного ресурса и большей доли личного творческого труда. На базе информатики может быть реализован тезис о том, что наука становится непосредственной производительной силой общества. Переход к безбумажной информатике не только меняет реализацию информационных процессов, но и приводит к новой организационной структуре управления практически во всех сферах общественного производства, освобождается большое число людей, занятых в сфере бумажного производства. Документ может остаться не носителем информации, а только лишь результатом машинной процедуры вывода его при необходимости. Устранение человека из сферы формирования и передачи документа уменьшает роль субъективного фактора, что поднимет достоверность информации, а также предотвратит сознательное ее извращение. Доступность информации для каждого члена общества имеет не только важное экономическое значение, но и большие социальные последствия. Огромную роль сыграет внедрение персональных ЭВМ в быт семьи, воспитание детей, информатизацию образования. Перевод его на алгоритмический уровень позволит резко изменить структуру обязательных часов, отведенных под изучение различных дисциплин, увеличит активность и самостоятельность учащихся. Доступность информации позволит полнее раскрыть способности каждого человека, увеличить объем знаний и тем самым повысить интеллектуальный потенциал общества в целом. Демократизация информационной структуры общества должна привести к сокращению служебной информации, право доступа к которой зачастую без оснований принадлежит чиновничьему слою административно-командной системы управления. Чтобы использовать информационный ресурс общества, каждый его член должен быть подготовлен к работе с компьютером.

Развитие средств вычислительной техники, переход к персональным ЭВМ ускорили научно-технический прогресс общества. Современный период его развития конкретизирует требования к содержанию информатики. Эти требования нашли выражение в новой информационной технологии. Новая информационная технология по существу представляет собой совокупность моделей, методов и средств обработки данных с непосредственным интеллектуальным доступом человека в вычислительную среду для формирования новых знаний. Создание информационной модели, использование этой модели в конкретной сфере деятельности человека возможно только на базе современной информационной технологии. Можно считать, что если программно-аппаратные средства вычислительной техники составляют фундамент и являются физическим уровнем информатики, то информационная технология составляет ее логический уровень. Информационная технология реализуется на основе взаимодействия информационных процессов и должна предусматривать такую их организацию, чтобы они могли быть автоматизированы и в совокупности выступали как единая система. Таким образом, информационная технология может быть рассмотрена как система, т.е. объект разработки. Одновременно она становится средством создания и проектирования новых систем. В этом проявляется верхний - пользовательский - уровень информации. Этот уровень определяет путь построения автоматизированных систем управления, автоматизированных систем научных исследований и комплексных испытаний, интеллектуальных систем, систем реального времени, автоматизированных информационных систем, автоматизированных систем обработки и отображения информации, автоматизированных распределенных систем. Эти системы в связи с однотипностью происходящих в них информационных процессов могут быть классифицированы как системы информатики.

В рамках информатики и ее раздела - информационной технологии важнейшей проблемой является такое построение информационного процесса и отдельных его фаз, которое позволяет автоматизировать их на основе современных программно-аппаратных средств. При автоматизации любого процесса желательно знать его математическую модель. Если математические модели для такого процесса, как передача информации, в значительной степени разработаны, то для остальных фаз преобразования системные модели пока отсутствуют и можно говорить лишь об автоматизации отдельных процедур. Значительная доля процедур выполняется вручную, и здесь следует, прежде всего, указать на программирование. Точка зрения, связанная с уменьшением числа программистов по мере развития и совершенствования средств вычислительной техники, себя не оправдывает. Изменяется перечень задач, которые решает программист. Он все больше переходит на уровень прикладного программного обеспечения. В этих условиях успех внедрения информационной технологии будет зависеть от совершенствования операционных систем, программного обеспечения и всей идеологии построения вычислительной техники. Учитывая актуальность этого направления, возникло неверное представление об информатике как отрасли создания, совершенствования и внедрения программного обеспечения. Более правильным представляется отнести программное обеспечение к средствам информатики, т.е. к ее физическому уровню. Это не умаляет всей сложности решения проблемы; построения программных средств, которые являются трудоемким объектом проектирования. Процесс проектирования программного обеспечения должен непрерывно автоматизироваться, и в этом ведущая роль принадлежит информационной технологии. Должны создаваться специальные технологические комплексы по проектированию программного обеспечения, которое становится промышленным продуктом. Естественным является процесс возникновения промышленных предприятий и целой индустрии программного обеспечения. Развитию этого направления будут способствовать нормативные документы по оценке стоимости программного обеспечения. Нужны новые критерии оценки, поскольку оценка программного обеспечения и длине программы (в операторах) уже в настоящее время является неудовлетворительной. Особое внимание следует обратить на то, что информационную технологию нельзя внедрять в существующие традиционные схемы организационно-экономического и технологического управления. Должны совершенствоваться структуры предприятий как объектов, охватываемых на стадии их проектирования и эксплуатации информационной технологией. Дальнейшее развитие должна получить экономика индустрии информатики как на уровне программно-аппаратных средств, так и на уровне совершенствования моделей, методов и алгоритмов реализации информационной технологии. Таким образом, научное направление - информатика - может быть рассмотрено на трех уровнях: физический уровень как программно-аппаратные средства вычислительной техники и техники связи, логический уровень - информационная технология, т.е. модели, методы и средства организации и автоматизации информационных процессов, и прикладной уровень, т. е. использование информационной технологии для создания систем, в основе функционирования которых лежат информационные процессы. Развитие информатики есть следствие научно-технического прогресса в области вычислительной техники и основа дальнейшей информатизации общества - нового периода развития человеческой цивилизации. Сейчас трудно предсказать последствия этого процесса, но будем надеяться на новый уровень развития творческих возможностей человека. Грядущий век можно с уверенностью назвать веком информатики.

Термин «технология» имеет множество толкований. В широком смысле под технологией понимают науку о законах производства материальных благ, вкладывая в нее три основные части: идеологию (принципы производства), орудия труда (станки, машины, агрегаты), кадры, владеющие профессиональными навыками.

Эти составляющие называют соответственно информационной, инструментальной и социальной. Для конкретного промышленного производства технологию понимают в узком смысле как совокупность приемов и методов, определяющих последовательность действий для реализации производственного процесса. Уровень технологии связан с научно-техническим прогрессом общества и оказывает влияние на его социальную структуру, культуру и идеологию. Для любой технологии могут быть выделены цель, предмет и средства. Целью технологии в промышленном производстве является повышение качества продукции, сокращение сроков ее изготовления и снижение себестоимости. Предметами технологии в течение длительного периода развития общества выступали материальные объекты, воздействуя на которые человек получал конечный продукт. Средства технологии непрерывно совершенствовались. Появились технологии механизации и автоматизации производства. Развитие технологии преследовало, прежде всего, цель создания новых качественных видов продукции, что оказывалось возможным на основе изменения технологического процесса, объединения нескольких технологических процессов с управлением, как со стороны человека, так и при помощи ЭВМ. Совершенствование технологии меняло и социальную структуру общества.

С развитием технологии формируются и новые производственные отношения. На основе технологии создаются принципиально новые машины и агрегаты, которые позволяют вскрыть сущность физических и химических явлений, законов развития природы и общества, что приводит к созданию новых средств труда для производства конечного продукта качественно нового типа. Постепенно технология формируется как наука, в которой выделяются методология и конкретные средства реализации. Методология любой технологии включает в себя: декомпозицию производственного процесса на отдельные взаимосвязанные и подчиненные составляющие: стадии, этапы, фазы, операции; программную реализацию определенной последовательности выполнения операций, фаз, этапов и стадий производственного процесса в соответствии с целью технологии; детерминированность предписаний (инструкций) по выполнению операций и даже отдельных процедур, формализуемую в технологической документации. В развитии технологии, как в развитии любой системы, можно выделить два принципиально разных этапа. Один этап характеризуется тем, что установившаяся базисная технология непрерывно совершенствуется и достигает своего верхнего уровня, т.е. предельного состояния, когда дальнейшее улучшение является неоправданным из-за больших экономических вложений. Другой этап отличается отказом от существующей технологии и переходом к принципиально другой, развивающейся по законам первого этапа. Технологию можно рассматривать как систему, которая имеет свою организационную и функциональную структуры, математические, технические и информационные средства. Организационная структура технологии соответствует организации производственного процесса, функциональная часть включает функции, выполняемые технологической системой. Математические средства являются наиболее актуальными для совершенствования технологии. Это модели и методы, позволяющие формализовать технологический процесс, с тем, чтобы обеспечить оптимальное управление им. Информационные средства - это организованная в виде документов либо массивов информация, которая сопровождает разработку, внедрение и эксплуатацию технологической системы. Технические средства - это те средства производства, на основе которых реализуется технологический процесс, т. е. преобразование предмета труда в конечный продукт. В технологической системе процесс производства должен быть управляем.

Рис.1.4. Обобщенная структура ручной технологии управления

Этапы эволюции технологии управления и обработки данных. Управление как целенаправленное воздействие на параметры технологического процесса с целью обеспечения заданного качества конечного продукта непрерывно совершенствовалось, поэтому могут быть выделены стадии эволюции технологии управления. Исторически первой, которая сохраняется в определенных производствах до настоящего времени, является ручная технология управления (рис.1.4). Управляющим элементом является человек (Ч), который воздействует вручную либо через механизмы на исполнительный орган (ИО), связанный с объектом управления (ОУ). Технология управления базируется на имеющемся опыте (концептуальной модели) человека, который получает осведомительную информацию от объекта управления и сам преобразует эту информацию в управляющее воздействие .

Качество управления зависит от опыта человека, и если объект управления (технологический процесс) является обозримым и темп управления соответствует физиологическим возможностям человека, то может быть обеспечено качественное управление. С возрастанием сложности и размерности объекта управления, увеличением объема осведомительной информации человек не в состоянии переработать ее в оперативном режиме. Возникает дополнительная функция обработки информации, которая выполняется с помощью вычислительных средств (элементарной ЭВМ), которая находится в распоряжении человека. Тогда переходим к следующему этапу технологии управления - ручной технологии с обработкой данных на средствах вычислительной техники (СВТ) (рис.1.5).

Рис.1.5. Обобщенная структура ручной технологии управления

с обработкой данных на СВТ

В этом варианте человек непосредственно работает со средствами вычислительной техники (первоначально механическими, затем электромеханическими и далее с ЭВМ). Осведомляющая информация снимаемая с объекта управления (ОУ), преобразуется во входную информацию , которая передается на средства вычислительной техники для обработки. Формируемая при этом выходная информация пополняет концептуальную модель, которую имеет человек о процессе управления, и он вручную выдает управляющее воздействие и на исполнительный орган (ИО). Таким образом, в этом варианте появляется новый процесс при управлении - обработка данных. Особенность рассмотренных технологий управления состоит в том, что в контуре управления участвует только человек. Отсутствует система управления, базирующаяся на технических средствах. Однако наличие средств обработки информации и человека в контуре управления, способного принимать творческие управляющие решения, свидетельствует о начале автоматизированного управления. Следующим этапом можно считать переход к технологии автоматизированного управления. Автоматизированное управление охватывает ряд уровней производства, из которых наиболее существенными являются технологический и организационно-экономический.

Рис.1.6. Обобщенная структура автоматизированного управления

для технологического уровня производства

Для технологического уровня характерным оказалось внедрение автоматизированного управления путем включения технических средств (ЭВМ) непосредственно в контур управления (рис.1.6). Человек (Ч), как и ранее, является источником концептуальной модели управления. Эта модель в виде входной информации формируется в программу (П), которая задается ЭВМ.

На основе программы и осведомительной информации , поступающей с объекта управления (ОУ) через датчик (Д) и преобразователь (ПР₁), ЭВМ вырабатывает управляющую и выходную информацию, пополняющую концептуальную модель. Управляющая информация через преобразователь ПР₂ выдается в виде воздействий и, которые через исполнительный орган (ИО) задают состояние объекта управления. В качестве ЭВМ используется обычно управляющая вычислительная машина. Процесс управления реализуется по программе, корректируемой человеком. При наличии математической модели, адекватно описывающей технологический процесс, человек может быть исключен из данной схемы и управление приобретает автоматический характер.

Рис.1.7. Обобщенная структура автоматизированного управления

для организационно-экономического уровня производства

На организационно-экономическом уровне роль человека в технологии автоматизированного управления увеличивается (рис.1.7). В контуре управления участвует только человек (Ч), который обрабатывает с помощью средств вычислительной техники полученную из производства осведомительную информацию. В качестве объекта управления (ОУ) на организационно-экономическом уровне выступают предприятие, объединение, отрасль.

Целью автоматизированного управления предприятием является максимизация прибыли. В основе процесса управления лежит концептуальная модель (входная информация ), которая формируется человеком в виде экономико-математической модели управления (ЭММУ). В этой модели формально выражается критерий управления предприятием. Поскольку она обладает высокой степенью общности, возникает необходимость декомпозиции ее на частные математические модели ЧММУ, реализуемые в ЭВМ в виде алгоритмических моделей (AM) на базе программного обеспечения (ПО). Возникает автоматизированная система управления, в которой наряду с другими обеспечивающими подсистемами особое развитие получает информационное обеспечение (ИО). Автоматизированная система управления реализуется как система обработки данных. Итогом обработки является выходная информация , пополняющая концептуальную модель. Человек принимает решение по управлению и выдает управляющую информацию . Если на технологическом уровне управляющее воздействие реализовывалось в виде электрического сигнала, то здесь оно отображается в виде управляющей информации. Возникает обмен информацией, т.е. информационный процесс, реализуемый в производстве на основе документооборота. Таким образом, на организационно-экономическом уровне технология автоматизированного управления базируется на технологии обработки больших массивов информации.

Характерно, что контур обработки информации отделился от контура управления и приобрел самостоятельный характер. В систему выделяется информационная технология (ИТ), в которой предметом труда становится входная информация (комплекс решаемых задач), продуктом - выходная информация , орудием труда - ЭВМ (рис.1.8).

Рис. 2.5. Выделение информационной технологии в структуре управления

Определим цель, методы и средства информационной технологии.

Целью информационной технологии является качественное формирование и использование информационного продукта в соответствии с потребностями пользователя. Методами информационной технологии являются методы обработки данных. В качестве средств информационной технологии выступают математические, технические, программные, информационные и другие средства. Тогда под информационной технологией будем понимать совокупность внедряемых в системы организационного управления принципиально новых средств и методов обработки данных. Они представляют собой целостные технологические системы и обеспечивают целенаправленное создание, передачу, хранение и отображение информационного продукта (данных, идей, знаний) с наименьшими затратами и в соответствии с закономерностями той социальной среды, где развивается информационная технология. Так как средства и методы обработки данных могут иметь разное практическое приложение, то целесообразно выделить глобальную, базовую и конкретные информационные технологии.

Глобальная информационная технология включает модели, методы и средства формирования и использования информационного ресурса в обществе. Базовая информационная технология ориентируется на определенную область применения (производство, научные исследования, проектирование, обучение). Конкретные информационные технологии задают обработку данных в реальных задачах пользователя. Наиболее полное представление о современном состоянии информационной технологии можно получить, рассмотрев технологию обработки данных в организационных системах на примере автоматизированных систем управления (АСУ).

В настоящее время мы стоим на пороге перехода к четвертому поколению АСУ. Это гибкие адаптивные интегрированные системы, включающие в себя элементы искусственного интеллекта. Интеллектуализация АСУ - это следующий уровень повышения эффективности их применения, перехода к безбумажной технологии и безлюдному управлению. В АСУ должны найти применение элементы самообучения и самонастройки на широкий класс объектов управления. В качестве технических средств найдут применение 1 суперЭВМ четвертого поколения, объединенные сетью с мини- и микро- и персональными ЭВМ. Получают дальнейшее развитие языки высокого уровня и средства интеллектуализации доступа пользователя к вычислительной среде. Каждое поколение АСУ характеризуется индивидуальными особенностями моделей, методов и средств реализации обработки данных, однако основополагающее влияние на совершенствование системы оказывали и оказывают технические средства вычислительной техники.

В информационной технологии можно выделить ряд наиболее характерных этапов эволюции технологии взаимодействия пользователя со средствами вычислительной техники. Первый этап характеризовался использованием индивидуальных средств вычислительной техники минимальной мощности. В этом случае профессионал-специалист в области вычислительной техники сам составлял j программы на машинном языке, ставил и решал задачи в основном расчетного характера, сформулированные специалистами предметной области. Такой индивидуальный режим использования ЭВМ был исключительно выгоден при выполнении сложных расчетов, моделировании и способствовал развитию отдельных крупных отраслей знаний. С увеличением мощности ЭВМ переходят к следующему этапу, когда ряд пользователей могут общаться с ЭВМ в пакетном режиме. На этом этапе обработка информации отделяется от пользователя, он получает выходную информацию зачастую с ошибками и поэтому процедура обработки информации затягивается, результат оказывается зачастую неэффективным. Приближение пользователя к ЭВМ возникает на следующем этапе - режиме разделения времени, когда создаются терминальные комплексы и каждый пользователь получает по существу терминал, работая с которым он может оперативно использовать результаты вычислений.

На начальном этапе терминального обслуживания пользователей терминалы располагались рядом с ЭВМ, поэтому пользователи зачастую не могли решать свои задачи непосредственно на рабочих местах, что создавало значительные неудобства при оперативном управлении производством и оперативном принятии решений. Поэтому наступил следующий этап эволюции технологии взаимодействия пользователя с ЭВМ - режим разделения времени с удаленными терминалами. В этом режиме терминал связывается с абонентской вычислительной машиной с помощью абонентской сети по телефонным каналам связи и обеспечивается доступ к вычислительной среде с рабочего места пользователя. Этот режим оказывается эффективным в различных направлениях деятельности: в проектировании, научном исследовании, в управленческой и информационной деятельности. Однако с ростом размерности решаемых задач и необходимости обработки крупных массивов информации вычислительных ресурсов абонентской машины не хватает, и переходят к следующему этапу - режиму работы в составе информационно-вычислительной сети. В таких сетях абонентские вычислительные машины с помощью магистральных сетей подключаются к главным вычислительным машинам, обладающим большим ресурсом. Оказывается возможным перераспределять вычислительный ресурс между пользователями, формировать распределенную базу данных. Это предполагает наличие локальной базы данных у каждого пользователя и централизованной базы, что позволяет формировать единый информационный ресурс и распределять его по пользователям в соответствии с решаемыми задачами. Идеология информационно-вычислительных сетей привела в дальнейшем к созданию крупных вычислительных центров коллективного пользования (ВСКП), однако это оказалось неэффективно, что особенно проявилось при появлении персональных ЭВМ. Следующим этапом в эволюции взаимодействия пользователя с машиной стала персонализапия вычислений. По существу это означает возвращение к первому этапу, когда пользователь замкнут на свою машину и реализуется индивидуальный режим функционирования ЭВМ. Однако возврат осуществляется на новом уровне инструментальных средств, на новом уровне языка общения, где огромное количество функций по обработке данных автоматизировано за счет базового программного обеспечения персональной ЭВМ. Естественным этапом дальнейшего развития явилось объединение персональных ЭВМ в локальные сети. Локальная сеть оказалась прежде всего необходимой при реализации коммуникаций между пользователями как при оперативной работе, так и в целях обмена информационными ресурсами. Возникает распределенная база данных, обслуживающая совокупность пользователей. Создается коммуникационная система информатики нового типа. Дальнейшим развитием этого этапа является объединение персональных ЭВМ в сеть совместно с ЭВМ других уровней. Такой переход обусловлен тем, что наряду с конкретными оперативными задачами пользователей сохраняют актуальность задачи пакетной обработки информации, связанные с плановыми расчетами,.хранением архивных данных, формированием отчетной документации и т. д. Реализация этого подхода базируется на объединении локальной сети через абонентскую сеть с машинами верхнего уровня, имеющими централизованные базы данных. Этот этап можно назвать переходом к распределенной сети ЭВМ различных уровней. Распределенная сеть находит применение как при административном управлении предприятием, так и на уровне управления технологическими процессами, т.е. реализуется интегрированная система управления как по приложениям управляющих воздействий, так и по уровням решаемых задач.

Информационная технология как система. В основе разработки и использования любой технологии должен лежать системный подход, позволяющий комплексно охватить проблему. При таком подходе информационная технология должна рассматриваться как система. Под «системой» будем понимать совокупность функциональных элементов и отношений между ними, выделяемую из окружающей среды в соответствии с требуемой целью на определенном временном интервале. Такое определение позволяет сделать ряд конструктивных выводов. Видно, что в зависимости от поставленной цели будет меняться множество функциональных элементов и отношений между ними. Это означает, что можно выделить ряд конкретных информационных технологий в зависимости от цели их применения. Учитывая, что состав элементов и отношение между ними будут видоизменяться в зависимости от времени, можно предположить, что и определение информационной технологии не будет установившимся. Уже в настоящее время имеется совокупность толкований понятия «информационная технология» и соответствующих определений. Большинство авторов сходится в том, что информационная технология выделяется из метасистемы - информатики и является ее составной частью. Информационная технология как совокупность моделей, методов и средств обработки данных составляет логический уровень информатики. С помощью этого уровня на основе программно-аппаратных средств вычислительной техники и техники связи удается строить информационно-управляющие системы на пользовательском,, прикладном уровнях информатики. Таким образом, в конструктивном смысле информационная технология как система есть средство построения систем информатики.

Информационной технологии как системе присущи основные признаки больших систем, к которым можно отнести следующие.

1. Наличие структуры. Построение любой системы определяется ее структурой, по которой можно узнать, как устроена система. Взаимодействие системы с внешней средой позволяет выявить функции системы как проявление ее свойств во времени. Отсюда можно считать, что построение системы и ее функции обычно тесно увязаны через внутренние пространственно-временные отношения между ее элементами. Элементами при системно» подходе выступают отдельные подсистемы, которые при иерархическом построении обладают вертикальной подчиненностью. Иерархичность построения системы может быть выявлена по отдельным направлениям: организации, функциям, техническим средствам. В соответствии с этим выделяют для больших систем такие понятия, как организационная структура, функциональная структура, техническая структура.

Рис. 1.9. Обобщенная структура информационной технологии

Структура информационной технологии как системы представлена на рис.1.9. Информационная технология при ее реализации должна быть конкретной, поэтому она должна вписываться в организационную структуру управления (ОСУ) той управленческой, организационно-экономической либо технологической системы, где она применяется. Процесс автоматизированного управления включает реализацию комплекса функциональных задач (КФЗ), которые на основе математического обеспечения АСУ преобразовываются в комплекс решаемых (в том числе вычислительных) задач (КРЗ), являющихся исходными для информационной технологии. При внедрении информационной технологии организационная структура управления должна совершенствоваться, т.е. она должна быть пригодной для использования новой технологии обработки информации. Для АСОИУ организационная структура управления вытекает из организационной структуры объекта. Объекты имеют иерархическую структуру, существует четкая подчиненность ЛПР и подразделений предприятия. Это позволяет определить перечень задач, которые необходимо решать в каждом подразделении с использованием информационной технологии. Организационная структура управления оказывает лишь внешнее влияние на информационную технологию. Внутренняя структура информационной технологии определяется теми функциями, которые она реализует, что составляет функциональную структуру (ФС). Она, в свою очередь, может быть определена как перечень взаимодействующих процессов, реализующих функции информационной технологии.

В процессе развития информационной технологии функции ее видоизменялись и совершенствовались. Сохранились лишь ее функции, реализуемые такими информационными процессами, как сбор, подготовка, передача, хранение, обработка, представление информации. Эти функции можно считать подчиненными главной задаче информационной технологии - получению новой информации, новых знаний в процессе решения комплекса задач на основе переработки данных. Реализация информационной технологии базируется на средствах СИТ, к которым можно отнести: математические МС, технические ТС, алгоритмические АС, программные ПС, информационные ИС, методические МДС.

Математические средства представляют собой совокупность моделей разного уровня от глобальных моделей принятия решения по решаемым задачам до частных моделей реализации информационных процессов. При использовании моделей разной степени общности необходимы процедуры декомпозиции, т.е. перехода от общих моделей к частным. Эти процедуры реализуются на базе типовых проектных решений.

Технические средства информационной технологии представляют собой средства реализации информационных процессов, включающие вычислительные машины и специализированные устройства на их основе (АРМы, экспертные системы, сети передачи данных различного уровня, организационную технику и т. д.).

Алгоритмические средства включают в себя алгоритмы реализации математических средств, т. е. моделей, и раскрываются на основе программного обеспечения. Сюда входят операционные системы, системы программирования, общесистемное и прикладное программное обеспечение.

К информационным средствам можно отнести базы и банки данных, базы знаний и другие средства накопления, хранения и представления информации.

Методические средства включают в себя методические материалы, описания, инструкции и документацию по использованию информационной технологии для решения функциональных задач управления.

Обобщенная функциональная структура (перечень функций) информационной технологии представлена на рис.1.10. Центральной функцией является формирование информационного ресурса (ФИР). Эта функция предполагает получение новой информации, обновление ресурса с использованием его в обществе. Информационный ресурс образуется при решении задач на базе организации информационных процессов (ОИП), что осуществляется в соответствии с принятым критерием качества. Выбор лучшей формы организации процесса должен проводиться на основе математического моделирования. Существенное место в организации информационных процессов занимает автоматизация как каждого процесса, так и их взаимодействия. Стыковка информационных процессов и отдельных фаз осуществляется за счет реализации процедур (РП). Выше были рассмотрены типовые процедуры преобразования и кодирования информации. Процедуры автоматизируются путем реализации информационно-вычислительных работ (РР).

Рис. 1.10. Обобщенная функциональная структура информационной технологии (реализация информационных процессов)

2. Наличие единой цели функционирования. Сложная система с подсистемами, обладающими собственными целями, имеет единую цель, которая подчиняет цели функционирования отдельных подсистем. Целью информационной технологии как системы является формирование новой информации, используемой для повышения эффективности функционирования той системы, в которой она используется. Цель информационной технологии должна быть подчинена и глобальной цели научного направления, в которую входит информационная технология, т.е. информатике. Целью информатики на современном этапе является создание новых форм представления знаний, в соответствии с чем, информационная технология должна стать технологией информационного обслуживания и доступа к знаниям любого пользователя. Это возможно на основе новых целевых установок, предъявляемых к информационным процессам и их организации. Степень достижения любой цели, стоящей перед системой, определяется показателем, называемым критерием эффективности функционирования системы. Для отдельных информационных процессов уже установлены частные критерии эффективности в соответствии с теми целями, которые реализуются этими процессами. Например, для процесса передачи информации такими критериями могут служить вероятность ошибки при ограничении на скорость передачи информации или максимум скорости передачи информации при ограничении на вероятность ошибки. Общий критерий эффективности может быть сформирован как интегральный на основе частных критериев, характеризующих отдельные информационные процессы. Для этого может быть использована аддитивная либо мультипликативная форма, позволяющая с учетом весовых коэффициентов найти значение интегрального критерия.

Информационная технология как система отличается целостностью и целесообразностью поведения. Взаимодействие информационных процессов в составе информационной технологии должно базироваться на основе взаимоувязанных целей, подчиненных глобальной цели информационной технологии - формированию информационного ресурса, т.е. новых знаний. Отметим, что цели нельзя ставить и выбирать в независимости от имеющихся средств. Можно считать, что существует причинная связь между целями и средствами, поэтому цели должны формулироваться людьми, которые хорошо знакомы с существующими средствами информационной технологии. Отсюда естественно следует, что цель информационной технологии менялась по мере ее развития, и в дальнейшем можно ожидать формулировки новой глобальной цели информационной технологии.

3. Устойчивость к внешним и внутренним возмущениям. Информационная технология должна удовлетворять требованиям системы, в которую она внедряется. Организация информационных процессов в рамках информационной технологии непрерывно подвергается внешним и внутренним возмущениям. Неадекватность выбранных моделей реальным процессам, неидеальность используемых методов разрешения моделей, ошибки в деятельности персонала, ненадежность аппаратных и программных средств - все это приводит к возмущениям, которые оказывают вредное влияние на работоспособность системы в целом. При реализации информационных процессов действуют внешние возмущения, поэтому информационная технология как система должна обладать устойчивостью. Устойчивость обеспечивается за счет введения обратных связей на различных уровнях организации информационных процессов, использования тестовых сигналов, применения избыточных кодов, сигналов и структур. При передаче информации универсальным средством обеспечения устойчивости к помехам является использование помехоустойчивых видов модуляции, корректирующих кодов, адаптивных систем передачи с обратной связью. При хранении информации надежность обеспечивается соответствующей организацией информационных массивов, а также наличием копий записей, позволяющих восстанавливать информацию в случае ее потери. Контроль обработки информации реализуется за счет тестовых заданий, использования обнаруживающих кодов и специальных служебных сигналов, контролирующих ход вычислительного процесса. Таким образом, информационная технология как система за счет использования специальных средств обеспечения устойчивости к внешним и внутренним возмущениям обладает адаптацией и самоорганизацией. Проблема надежности переработки информации является одной из наиболее актуальных в информационной технологии и требует своего дальнейшего развития.

4. Комплексный состав системы. Информационная технология является уникальной системой по своему составу. Обладая организационной структурой в соответствии с той системой, куда она встраивается, информационная технология реализует много функций на достаточно разнородных средствах. Здесь модели и методы решения задач, банки данных и базы знаний, алгоритмы, программы, технические средства различного уровня. Разнообразие программно-аппаратных средств вычислительной техники и техники связи приводит к большим затратам человеческого труда по компоновке системы. Внедрение информационной технологии требует коллектива специалистов, возглавляемых инженерами-системотехниками, которые умеют ставить задачу и реализовывать ее в рамках информационной технологии. Комплексный состав данной технологии как системы порождает большое число решений как в области организационной и функциональной структур, так и на уровне реализации средств. Необходимо проводить работу по типизации этих технологий в соответствии с уровнями и областями их использования. Выделение типовых направлений применения позволит создать набор типовых информационных технологий, реализуемых на стандартных программно-аппаратных средствах, что будет способствовать прогрессу в этой области.

Рис.1.11. Составляющие информационной технологии

Типовой состав информационной технологии представлен на рис.1.11. Информационная технология носит конкретный характер и соответствует некоторой предметной области. Для этого в состав информационной технологии вводится модель предметной области (МПО), ориентированная на комплекс решаемых задач (КРЗ). Эта модель программно реализуется в ЭВМ. На ее основе строятся модели решения задач организации информационных процессов в структуре этой технологии, т.е. определяется совокупность информационных процессов (СИП). Взаимодействующие информационные процессы образуют контур переработки информации. В соответствии с глобальной целью информационной технологии формируются база данных (БД) и база знаний (БЗ). В базе знаний возникает новая информация, что и составляет информационный ресурс (ИР). Рассматриваемые составляющие реализуются на базе средств информационной технологии (СИТ). Модель предметной области входит в математические средства, информационные процессы базируются на программно-аппаратных средствах сбора, передачи, хранения и обработки информации. База данных и база знаний входят в состав информационных средств, информационный ресурс формируется в памяти ЭВМ и выводится в виде новой информации по требованию пользователя. Таким образом, информационная технология отличается комплексным составом своих компонентов. Ее создание, реализация и сопровождение должны проходить на базе системного подхода.

5. Способность к развитию. Развитие информационной технологии должно проходить как по линии охвата большего числа уровней управления в системе, так и по линии расширения спектра функций. Развитие системы подчиняется диалектическому закону единства и борьбы противоположностей. В основе развития лежат противоречивые отношения между элементами. Наличие противоречий в структуре системы и вызывает ее развитие. Однако для успешного функционирования технической системы важно сохранение устойчивости структуры, что поддерживается наличием непротиворечивых, т. е. равновесных, отношений между элементами. Возникновение новых требований означает необходимость развития системы, но это противоречит условию ее нормального функционирования. Противоречие снимается за счет изменения функциональной структуры, расширения спектра функций системы, либо путем введения новых элементов, совершенствования ее организационной структуры. При настройке информационной технологии на конкретное производство могут меняться наполнение модели предметной области и совокупность используемых информационных процессов. В этих условиях организационная структура информационной технологии практически не подвергается изменению, и такой путь развития может быть реализован программным путем.

Дата добавления: 2014-01-11