Компьютерная сеть как средство массовой коммуникации

Явление развития компьютерных сетей как следствие информати­зации общества интересно и требует особого внимания. В своем со­знании мы тесно связываем понятие персонального компьютера с компьютерной сетью. Если стоящий дома компьютер по каким-либо причинам не подключен к Интернету, то можно говорить о его неэф­фективном использовании, так как теряется его важнейшая функция – коммуникативная, т.е. взаимодействие с людьми и информационными ресурсами общества.

Идея создания ПК впервые была воплощена в жизнь в середине 1970-х гг. Наряду с созданием вычислительных машин коллективного пользования с очень большими объемами оперативной памяти появи­лось тяготение к проектированию индивидуальных машин для управ­ления технологическими процессами и обработки экспериментальных данных в исследовательских лабораториях. Были созданы малые вы­числительные машины, так называемые мини-ЭВМ, но применялись они только в научной сфере. Мини-ЭВМ, соединенные линиями свя­зи с мощными вычислительными комплексами коллективного поль­зования, могли использоваться как терминалы – точки входа в сетевое взаимодействие. Это был один из первых шагов к формированию компьютерных сетей.

Основная цель создания компьютерных сетей заключалась в обе­спечении обмена данными между вычислительными машинами, вхо­дящими в сеть, поэтому первоначально подобные сети в США связы­вали именно научные центры – университеты.

Первая сеть с коммутацией пакетов (процесс соединения абонентов сети с передачей данных) была разработана в Англии в 1968 г. в На­циональной физической лаборатории. Первая многоузловая сеть с коммутацией пакетов Arpanet вступила в действие в США в 1969 г. Эксперимент с Arpanet был настолько успешен, что многие организа­ции захотели войти в нее в целях использования для ежедневной пере­дачи данных. И в 1975 г. Arpanet превратилась из экспериментальной сети в рабочую.

В 1971 г. была создана сеть Alocha (Гавайи, США), в которой реа­лизовались методы передачи пакетов по радиоканалам. Модель сети Ethernet разработали сотрудники фирмы Xerox в 1974 – 1976 гг. Про­токол этой сети был стандартизирован в 1980-х гг. В течение 1974 – 1982 гг. ряд ведущих компьютерных фирм США разработал архитек­туры и сетевые технологии, повлиявшие на формирование современ­ных сетей. Фирма DEC в 1975 г. создала сеть Decnet, развивавшуюся вплоть до 1990 г. В 1982 – 1988 гг. университеты и фирмы США соз­дали сеть Bitnet, получившую всемирное распространение.

Итак, историю Интернета можно разделить на несколько этапов.

1961 – 1970 гг. Разработаны технические принципы компьютерной сети, введен в действие Arpanet.

1971 – 1980 гг. Придуман знак @. Написана первая программа для элек­тронной почты. Осуществлена первая международная связь по электронной почте между Англией и Норвегией. Число узлов Arpanet возросло до не­скольких десятков, проложены специальные кабельные линии, соединяющие некоторые узлы, начинает функционировать электронная почта, о результа­тах работ ученые докладывают на международных научных конференциях.

1981 – 1990 гг. Принят протокол TCP/ IP, введена система доменных имен Domain Name System (DNS).

Сформирована сеть Интернет.

1991–2000 гг. Ethernet стал самой распространенной технологией ло­кальной компьютерной сети. Интернет объединил локальные сети и стал сред­ством массовой коммуникации. Прои­зошло сращивание сотовой связи и Интернета. Телетехнологии встроены в глобальную сеть – телемосты, ви­деоконференции. Услуга Интернет и электронной почты встроена в мо­бильные телефоны.

2001–2010 гг. Произведено массо­вое подключение отдельных пользова­телей и локальных сетей к Интернету, в том числе всех образовательных учреждений. Произошло повсеместное под­ключение домовладений к Интернету. Осуществлено развитие государственных программ «Цифровое государство» и «Электронное правительство». Разрабо­тана юридическая база для электронной подписи. Созданы и массово распро­странены сетевые социальные сервисы в сфере СМИ, цифрового телевидения, банковских, страховых услуг, услуг интернет-телефонии, интернет-магазинов, цифровых коллекций видео, цифровых библиотек, дистанционного образова­ния, социальных сетей.

Если ранее компьютерная сеть использовалась исключительно в качестве среды передачи файлов и сообщений электронной почты, то сегодня решаются более сложные задачи распределенного доступа к ресурсам. Этот доступ предполагает выделение сервера (от англ. to serve – служить, обслуживать) – мощного обслуживающего сеть ком­пьютера как узла управления доступом к информационным массивам компьютерной сети и компьютерам клиентов компьютерной сети, пользователей информационных массивов.

Технология распределенного доступа иначе называется техноло­гией клиент-сервер (рис. 1). Она известна уже довольно длительное время, но раньше чаще всего использовалась в локальных компью­терных сетях, объединяющих компьютеры конкретного предприя­тия, учреждения, жилого дома и т.п. Клиенты, решившие подклю­чить свой компьютер к компьютерной сети, получают права доступа: имя – логин и личный ключ входа в сеть – пароль. Установленный пароль пользователь не должен сообщать другим лицам. Технология «клиент-сервер», с одной стороны, позволяет обеспечить защиту информации на сервере от несанкционированного использования и повреждения, а с другой – ограждает проникновение пользовате­лей к личной информации клиента, не выложенной клиентом для общего пользования. Строгие требования к защите информации связаны с тем, что подключенный к сети ПК становится доступным из любой точки сети, и поэтому несравнимо более подвержен по­ражению вирусами и несанкционированному доступу. Так, несо­блюдение режима защиты от несанкционированного доступа может привести к утечке информации, а несоблюдение режима защиты от вирусов – к выходу из строя важных систем и уничтожению резуль­татов многодневной работы.

Сегодня, с развитием глобальной компьютерной сети, технология «клиент-сервер» уже рассматривает глобальную сеть как объединение различных локальных компьютерных сетей. Так, Интернет можно представить себе в виде мозаики, сложенной из небольших сетей разной величины, которые активно взаимодействуют одна с другой, пересылая файлы, сообщения и т.п. Это оказывается очень удобным для фирм, имеющих свои филиалы по всему миру, транснациональ­ных корпораций и структур управления, а также простых пользова­телей из разных уголков планеты. В глобальной сети серверы локаль­ных сетей также являются клиентами более высокого уровня. Для управления распределенным доступом клиентов низкого уровня и клиентов высокого уровня друг к другу в глобальной сети Интернет используются специальные устройства – маршрутизаторы. Любой сигнал и данные (пакеты) от одного компьютера сети к другому про­ходят через это устройство, подключенное к компьютеру. Маршрутизатор определяет самый оптимальный путь прохождения сигнала от компьютера к компьютеру. В настоящее время используются прак­тически все известные линии связи (телекоммуникационные сети): от низкоскоростных телефонных линий до высокоскоростных циф­ровых спутниковых каналов, через которые идет сигнал от маршрутизатора.

Большинство телефонных линий в период развития Интернета имели аналоговый характер, но компьютерная техника является циф­ровой, т. е. для использования таких телефонных линий нужны были устройства, осуществляющие преобразование электрических сигналов из аналоговой формы в цифровую и обратное преобразование. Пре­образование аналогового сигнала в цифровой осуществляется моду­лированием (чаще всего амплитудным), т.е. через определенные ин­тервалы времени фиксируются значения амплитуды сигнала (как отмечалось ранее, они называются дискретами). Это уже цифровой сигнал. Обратное преобразование дис­кретов в непрерывный сигнал происходит аналогично, путем формирования линии, огибающей вершины дискретов (рис. 2). Такой процесс осуществляет демодуля­цию. Именно этот механизм и определил название устройства-преобразователя модем (модулятор-демодулятор).

Операционные системы, используемые в Интернете, также отличаются разно­образием, но все они в итоге обеспечивают цепочку взаимодействия: компьютер – мо­дем – маршрутизатор – линия связи – маршрутизатор – модем – компьютер. Клиентом Всемирной сети может быть как отдельный пользовательский компьютер, так и сервер локальной компьютерной сети, внутри кото­рой осуществляется посылка сигнала конкретному пользователю – клиенту нижнего уровня. Напомним, что такая модель управления сигналами называется управлением с обратной связью. Именно такую модель и реализовала компьютерная сеть.

Работа вычислительных сетей, т.е. обмен данными и взаимосвязь клиентов, выполняется в соответствии с достаточно сложными про­токолами (правилами) взаимодействия. Протоколы необходимы при разработке и управлении сетью и позволяют осуществлять соединение и обмен данными между двумя и более включенными в сеть устрой­ствами.

При разработке Интернета был создан межсетевой протокол ТСР/ IP (Transmission Control Protocol/ Internet Protocol), который обеспечивает подключение к адресату и надежную передачу данных именно по указанному адресу между различными подсетями с выбором кратчайшего пути передачи. Этот протокол также поддерживает центральную справочную службу, пере­дачу экстренной и управляющей информации. Транспортный протокол TCP – это протокол управления пере­дачей, который осуществляет передачу пакетов (потоков данных) от компьютера к компьютеру через Интернет. TCP работает на верхнем уровне между двумя конечными системами, например, интернет- пользователь и интернет-сервер.

В глобальной сети Интернет существует большое число сервисов. WWW – самый популярный сервис Интернета и удобный способ работы с информацией через web-сайты. Пользуясь несложным языком описания, можно составлять гипермедийные документы для их по­следующей публикации в Интернете (под гипермедийным подразумевается электронный документ, который может содержать все виды информации – от простого текста до мультимедийных роликов) на основе протокола HTTP (HyperText Transfer Protocol – протокол пере­дачи гипертекста). Для того чтобы увидеть содержание документа, нужно иметь на компьютере-клиенте программу просмотра – браузер, поддерживающую многие расширения HTML (Hyper Text Markup Language – язык гипертекстовой разметки документов). Именно с по­мощью этого языка представления информации оформляется инфор­мация для web-сайтов (WWW).

Тим Бернерс-Ли написал первый браузер (который он и назвал World Wide Web) и первый web-сервер (info.cern.ch). В 1991 г. это ПО стало доступно достаточно широкому кругу пользователей Ин­тернета. Он также разработал систему адресации к web-документам в Интернете. Тим Бернерс-Ли назвал ее URI (Universal Resource Identifier – универсальный идентификатор ресурсов). Сейчас ее на­зывают URL (Uniform Resource Locator – унифицированный указатель ресурса).

Важное место в системе адресации занимает символьное имя, ко­торое может иметь сложную иерархическую структуру, например http://metodist.lbz.ru. Крайний справа элемент – имя домена верхнего уровня, которое известно во всей глобальной сети Интернет. Имя до­мена верхнего уровня определяется по территориальному принципу (ru – Россия, su – бывший СССР, usa – США, uk – Англия и т.п.) или организационному (сот – коммерческая организация, org – не­коммерческая, edu – образовательная, gov – государственная и т.п.). Например, информационная коллекция http://ru.wikipedia.org/ со­держит детальную информацию о всех аспектах информационных технологий и компьютерных сетей.

Таким образом, разработка языка HTML, протокола HTTP, web-сервера, браузера и системы адресации URI явилась основой развития Всемирной паутины.

Появилась возможность организовать доступ многочисленных пользователей (клиентов) к HTML-документам, находящимся на сер­верах глобальной сети, которые создают различные компании, обслу­живающие информационные потоки, – СМИ, интернет-магазины, авиакассы, правовые БД, библиотечные фонды, музейные коллекции и многие другие. Ясно, что и на компьютере пользователя, с которого происходит обращение к серверу, и на сервере должно быть установ­лено специальное ПО: сервер должен не только хранить документы, но и уметь быстро находить их по запросу клиента, клиент (браузер) должен распознать HTML-код и визуализировать его, представить в легко воспринимаемом виде.

Вопросы и задания

1. В чем заключается основная цель создания компьютерных сетей?

2. Перечислите основные факторы, повлиявшие на возникновение интегри­рованных вычислительных сетей.

3. Какие существуют виды компьютерных сетей? Охарактеризуйте их.

4. Дайте определение понятию «сетевой протокол». Каково его назначение? Дайте характеристику протоколу TCP/IP?

5. Каков механизм взаимодействия компьютеров в сети?

6. Каково назначение браузера?

7. Дайте определение понятию «доменное имя»?

3 Управление процессами. Представление об автоматических и автоматизированных системах управления.

Информационный процесс — процесс получения, создания, сбора, обработки, накоп­ления, хранения, поиска, распространения и использования информации. (рис. 3).

Рисунок 3 – Управление процессами

Информационные системы – системы, в которых происходят информационные процессы.

Информационная система (ИС) – это система, построенная на базе компьютерной техники, предназначенная для хранения, поиска, обработки и передачи значительных объемов информации, имеющая определенную практическую сферу применения.

Если поставляемая информация извлекается из какого-либо процесса (объекта), а выход­ная применяется для целенаправленного изменения того же самого объекта, то такую информационную систему называют системой управления.

Управляющие системы – тип информационных систем, основное назначение которых – выработка управляющих решений. Управляющие системы бывают либо полностью автоматическими (техническими), либо автоматизированными (человеко-машинными).

Системы автоматического управления (САУ) работают без участия человека. Это системы управления техническими устройствами, производственными установками, технологическими процессами. Например, САУ используются для управления работой ускорителей элементарных частиц в физических лабораториях, работой химического реактора или автоматической линией на производственном предприятии. В таких системах реализована кибернетическая схема управления с обратной связью.

Роль системы управления выполняет компьютер, который работает по программе, составленной программистами.

Управление в САУ происходит в режиме реального времени. Это значит, что управляющие команды должны вырабатываться синхронно с управляемым физическим процессом. Поэтому с ростом скорости работы управляемого объекта должно повышаться быстродействие управляющего компьютера.

Автоматизированная система управления или АСУ – комплекс аппаратных и про­граммных средств, предназначенный для управления различными процессами в рамках технологического процесса, производства, предприятия.

Автоматизированные системы управления (АСУ) можно назвать человеко-машинными системами. В них компьютер выступает в роли помощника человека-управляющего. В АСУ задача компьютера состоит в оперативном предоставлении человеку необходимой информации для принятия решения. При этом компьютер может выполнять достаточно сложную обработку данных на основании заложенных в него математических моделей. Это могут быть технологические или экономические расчеты.

Конечно, в АСУ тоже имеются ограничения на время получения ответа от компьютера на запросы пользователей. Но эти ограничения не такие жесткие, как в автоматических системах. Часто в автоматизированных системах управления в качестве подсистемы присутствуют ИПС (информационно-поисковые системы). Крупные АСУ обеспечивают управление предприятиями, энергосистемами и даже целыми отраслями производства.

В медицине АСУ используются на уровнях медицинских учреждений:

1. Службы скорой помощи.

2. Поликлиники.

3. Стационары.

4. Клинико-диагностические лаборатории.

5. Санитарно-эпидемиологические учреждения.

6. Специализированные диспансеры.

7. Учреждения охраны материнства и детства.

8. Санаторно-оздоровительные учреждения.

9. Патолого-анатомические бюро.

10. Службы медицинских экспертиз.

Внутри автоматизированных систем выделяют отдельный класс автоматизированных информационно-поисковых систем. В АСУ первых поколений ЭВМ устанавливались и эксплуатировались в специально организованных вычислительных центрах. Разработка и широкое внедрение в практику персональных компьютеров дали возможность предоставить такие компьютеры самим пользователям — врачам, инженерам, экономистам. Создаются индивидуальные автоматизированные рабочие места — АРМ, оборудованные средствами ввода и вывода информации в компьютер и позволяющие эффективно работать с этой информацией. Современные автоматизированные системы представляют собой совокупность АРМ, связанных линиями связи (вычислительные сети). Например, компьютеры, объединенные в автоматизированные системы службы скорой помощи, образуют региональную сеть, а компьютеры одного медицинского учреждения — учрежденческую. Благодаря сетевым технологиям отдельные системы управления предприятий могут быть связаны с центральными системами обработки данных, что позволяет повысить оперативность обмена информацией между ними и, следовательно, поднять качество и эффективность принимаемых решений. Помимо вычислительного оборудования, качество работы АСУ определяется используемым программным обеспечением. Программное обеспечение подразделяется на внутреннее и внешнее. Внутреннее составляют программы, управляющие ходом вычислительного процесса, внешнее — программы для решения конкретных задач; их разработка составляет одну из основных работ, выполняемых при проектировании АСУ.

В АСУ используется значительная по объему информация, представленная как совокупность информационных массивов (файлов). Удобство пользования информацией обеспечивается применением интегрированных баз данных и систем управления ими (СУБД). База данных формируется в процессе создания АСУ, а СУБД, представляющая собой комплект программ, управляющих информацией в базе данных, выбирается из стандартных, имеющихся на рынке.

Разработку конкретной АСУ осуществляет коллектив разработчиков, включающий разных специалистов — системных аналитиков, программистов, специалистов по ЭВМ, а также конечных пользователей, т. е. специалистов тех областей, для которых разрабатывается АСУ.

Участие пользователей требуется, начиная с разработки технического задания на АСУ — первого этапа работ по ее созданию. Именно пользователи (врачи, администрация медицинских учреждений и т.д.) должны совместно со специалистами по АСУ сформулировать четкие требования к разрабатываемой системе. Ввод АСУ в эксплуатацию обычно осуществляется постепенно по мере окончания работ над отдельными задачами; при этом соблюдаются определенные порядок и последовательность. Сначала разрабатывается содержательная постановка проблемы, дается формальное описание поставленной задачи (строится ее математическая модель). Модели и моделирование позволяют находить оптимальное или наиболее рациональное из всех возможных решений.

Современное развитие вычислительной техники обеспечивает возможность принципиально новой информационной технологии, базирующейся на безбумажном получении, обработке, хранении и обмене информацией. При подобной технологии вся информация хранится в памяти компьютера, а доступ к данным, их изменение и обновление осуществляются по вычислительным сетям. Каждый пользователь на собственном АРМ может осуществлять ввод информации, а также получать итоговые данные в печатном виде.

Разработан ряд автоматизированных систем контроля и слежения за здоровьем населения. В качестве примера можно привести систему АСКИС, которая обеспечивает возможность доврачебного сбора данных о состоянии здоровья населения, выдачи рекомендаций участковому врачу для проведения индивидуальных медицинских обследований, а также обследуемым лицам о мерах профилактики, которые могут снизить влияние факторов риска; последующее активное наблюдение за ходом проведения обследований и лечения. С помощью подобных систем можно проводить опросы и без врача (с помощью анкет). Собранная информация составляет исходную базу данных в памяти компьютера.

Ввод исходной информации можно обеспечить и в диалоговом режиме путем непосредственного общения обследуемого с компьютером. В этом случае пациент отвечает на вопросы, высвечиваемые на экране монитора. Опрос одного пациента обычно занимает 15–20 мин. Врач в зависимости от результатов такого опроса может менять тактику обследования непосредственно в ходе диалога; немедленно по окончании диалога машина может выдать рекомендации врачу. Окончательные решения принимает врач на основании рекомендаций, вырабатываемых ЭВМ; врач может отвергнуть предложение машины, либо принять его, возможно, с некоторой корректировкой. Все решения и назначения врача фиксируются, вводятся в базу данных и контролируются автоматизированной системой. Современные системы позволяют одновременно опрашивать несколько пациентов. Практика показала, что при диалоговом режиме обследования достоверность ответов по сравнению с обычным анкетированием повышается.

В современных медицинских центрах постоянно возрастают требования к объему информации о больном, качеству ее обработки и анализа, что нередко вступает в противоречие с реальными возможностями хранения и обработки информации. Имеются данные, что в традиционных («ручных») историях болезней содержится не более 20–25% необходимой информации о больном. Часть информации хранится в архивах, распределена в различных лечебных подразделениях. Поиск и сопоставление таких данных требуют значительного времени. Автоматизация составления и ведения историй болезни позволяет эффективно решить эту проблему. Диалоговый режим работы создает возможность для медперсонала производить ввод и вывод информации о больном непосредственно с рабочих мест врачей, лаборантов, медсестер — из отделений, лабораторий, операционных и т.п. При этом лица, которым предоставлено право санкционированного доступа, имеют возможность корректировать записи в историях болезней, вносить в них необходимые изменения и дополнения. Обработка данных историй болезней связана с автоматизированным расчетом ряда показателей по заложенным в память машины алгоритмам. Любая информация из истории болезни может быть быстро найдена и выведена на экран монитора, с возможностью распечатки необходимого количества копий.

В медицинских учреждениях стали появляться и автоматизированные психодиагностические комплексы. Подобные комплексы связаны с дальнейшим развитием использования компьютеров в медицине — созданием экспертных систем. Система выполняет тестирование (опрос больных в соответствии с определенной процедурой) и на основе обработки данных опроса выдает врачу (на экран монитора или в печатной форме) возможные диагнозы и прогноз состояния на определенный отрезок времени. Такие системы используются и для профессионального отбора кандидатов на ту или иную работу.

Дата добавления: 2014-01-05