Пример кода на QCL

qureg x1[2]; // двухкубитовый квантовый регистр x1

qureg x2[2]; // двухкубитовый квантовый регистр x2

H(x1); // Операция Адамара над x1

H(x2[1]); // Операция Адамара над первым кубитом регистра x2

На 2011 год реализован регистр из 14 запутанных атомов

Изготовлена квантовая машина фон Неймана. Роль процессора в новой разработке сыграли два сверхпроводящих кубита (на рисунке — Q1 и Q2), соединённые посредством микроволнового резонатора В, а памятью стали сверхпроводящие резонаторы М1 и М2. В структуру компьютера также вошла пара двухуровневых регистров Z1 и Z2.

Сложные системы

Проектирование Сложных систем

«Большая система» – это термин, определяющий системы такого уровня сложности, которая требует особенного подхода к их теории и методам проектирования. Сложность системы определяется количеством и характером ее частей, связей между ними и с внешней средой. Факторами, усложняющими систему, являются, в частности, наличие в ее составе человека (биотехнические системы) и сильных связей с внешней средой. (Системы, у которых обмен с внешней средой (информацией, энергией, материалами) не просто необходимо учитывать при их рассмотрении, а является определяющим в их функционировании, называются открытыми системами.) На сложность системы влияет также степень изменяемости и знания ее структуры и параметров. Сложные системы, как правило, имеют иерархическую структуру и ее части сами представляют собой системы (подсистемы). Наиболее сложные системы – это отраслевые, многоотраслевые, государственные и, наконец, глобальные системы – транспортные (авиационные, железнодорожные, водные), энергетические, информационные (системы связи, компьютерные сети).

http://www.feip.ru/main/chis/487-proektirovanie-bolshikh-sistem..html

К сложным техническим системам относятся и информационно-вычислительные системы. Современные корпорации и крупные предприятии с филиалами, размещенными на значительной территории, ощущают все большую потребность в корпоративных интегрированных информационных системах (КИИС).

Современный масштаб территориально распределенных предприятий для эффективной работы приложений требует использования систем мониторинга и управления сложными структурами, а внедрение информационно-аналитических систем позволяет принимать обоснованные управ­ленческие решения на основе достоверной информации в реальном масштабе времени.

Корпоративные интегрированные информационные системы

Сложные информационные системы обычно представляют собой некоторое объединение более простых подсистем, созданных независимо друг от друга и возможно в разное время. Очевидно, что такие подсистемы могут быть ориентированными на разные платформы — использовать разные СУБД, языки программирования и т.п., а иногда даже исполняться в разной операционной среде. Поэтому интеграция подсистем, первоначально являвшихся самостоятельными независимыми системами, — одна из наиболее актуальных и сложных задач в области информационных технологий.

Интегрируемые системы можно классифицировать по ряду признаков.

Во-первых, системы различают по способам построения интегрирующей среды.

В наиболее простом варианте, называемом "точка-точка", взаимодействие подсистем осуществляется по схеме полного графа, т.е. для каждой пары взаимодействующих подсистем создается специфическая для них интерфейсная связь в виде конверторов данных с языка одной подсистемы на язык другой. Поскольку число таких дуплексных связей может доходить до N(N-1)/2, где — число подсистем, то вариант "точка-точка" оказывается приемлемым только для малых. Подключение к системе каждой новой подсистемы оказывается весьма трудоемким.

Число связей уменьшается до N+1 в варианте интеграции на основе общего для подсистем языка, поддерживаемого промежуточной метасредой. Теперь достаточно в каждой подсистеме иметь конвертор только на промежуточный язык. Примерами таких языков могут служить XML. Express в стандарте STEP или SQL в технологии ODBC. Управление потоком данных осуществляется на основе явного указания в сообщении адреса подсистемы — партнера по взаимодействию.

Третий вариант, называемый "корпоративная шина" или "интеграционный сервер", характеризуется наличием не только конвертации языков, но и более сложным управлением потоками данных. В интеграционном сервере возможна та или иная обработка данных, например, определение подсистемы-партнера может быть результатом анализа содержательной части сообщений. Примерами таких серверов являются мониторы транзакций, брокер ORB в технологии CORBA, корпоративная шина ESB и др.

По другому признаку классификации различают системы с низкой и высокой интенсивностью взаимодействия подсистем. В случае низкой интенсивности подсистемы взаимодействуют через обмены данными, обмены происходят в моменты перехода от выполнения одной бизнес-процедуры к выполнению другой. В случае высокой интенсивности одна подсистема может реагировать на события, происходящие в других подсистемах.

В зависимости от объема и глубины перестройки интегрируемой информационной системы различают интеграцию инфраструктуры, данных, приложений и процессов.

Интеграция инфраструктуры основана на изменениях и унификации базовых инфраструктурных элементов информационной системы — аппаратной платформы, операционной системы, службы каталогов, сетевых средств а и т.п. Такая интеграция требует больших затрат и фактически приводит к получению новой трудномодифицируемой системы.

Широкое применение имеет интеграция данных. Она не затрагивает основных инфраструктурных аспектов, за исключением средств хранения данных, основными целями подобной интеграции является обеспечение синтаксического, а иногда и семантического единства данных, организация поиска и доступа к данным и т.д. Этот способ сравнительно легко реализуем, однако избежать серьезных изменений в используемых приложениях не удается.

Однако интеграция данных также имеет определенные ограничения по сложности интегрируемой системы и возможностям ее развития. Сложности модификаций снижаются в случаях применения распределенных БД, но появляется проблема синхронизации данных.

Иногда от интеграции данных отличают интеграцию информации EII (Enterprise information integration) в корпоративных системах, осуществляемую из многочисленных систем в унифицированное, согласованное представление и используемую для изучения и обработки данных, необходимых для отчетности и принятия решений. EII является технологией извлечения ("вытягивания") информации (pull) в отличие от проталкивания (push) при интеграции данных.

http://bigor.bmstu.ru/?cnt/?doc=195_Devel/inf286.mod/?cou=Default/142_problems.cou

1. CPM Corporate performance management

управление эффективностью деятельности

2. EAI Enterprise Application Integration

интеграция приложений

3. ECM Enterprise content management

управление информационными ресурсами предприятия

4. ERP Enterprise Resource Planning

планирование ресурсов предприятия

1. BPM Business Process Management

управление бизнес-процессами

2. SCM Supply Chain Management

управление цепями поставок

3. WMS Warehouse Management System

система управления складом

4. CRM Customer Relationship Management

управление взаимоотношениями с клиентами

5. HRM Human Resource Management

Управление персоналом

6. ЕАМ Enterprise Asset Management

управление основными фондами предприятия

7. MES Manufacturing Execution System,

производственные управляющие системы

8. CMMS Computerized Maintenance Management System

система управления техническим обслуживанием

Warehouse Management System

ECM

Enterprise content management (ECM) — управление информационными ресурсами предприятия или управление корпоративной информацией.[1]

В данном контексте информация (контент) предполагается слабо структурированной — это могут быть файлы различных форматов, электронные документы с различными наборами полей и т. п.

В российской практике понятие ECM часто подменяется на «системы электронного документооборота» (СЭД).

http://ru.wikipedia.org/wiki/ECM_(бизнес)Модель ECM

Document Management

Collaboration (сотрудничество)

Web Content Management

Records Management

Workflow/Business Process Management

http://www.project-consult.net/Files/ECM_White%20Paper_kff_2006.pdf

ERP

ERP-система это интегрированная система на базе ИТ для управления внутренними и внешними ресурсами предприятия (значимые физические активы, финансовые, материально-технические и человеческие ресурсы)

Цель системы — содействие потокам информации между всеми хозяйственными подразделениями (бизнес-функциями) внутри предприятия и информационная поддержка связей с другими предприятиями. Построенная, как правило, на централизованной базе данных, ERP-система формирует стандартизованное единое информационное пространство предприятия

CPM

Управление эффективностью деятельности - это набор управленческих процессов (планирования, организации выполнения, контроля и анализа), которые позволяют бизнесу определить стратегические цели и затем оценивать и управлять деятельностью по достижению поставленных целей при оптимальном использовании имеющихся ресурсов.

CALS-технологии

CALS-технологии (англ. Continuous Acquisition and Life cycle Support — непрерывная информационная поддержка поставок и жизненного цикла) — современный подход к проектированию и производству высокотехнологичной и наукоёмкой продукции, заключающийся в использовании компьютерной техники и современных информационных технологий на всех стадиях жизненного цикла изделия.

Жизненный цикл продукции (ЖЦП) включает период от возникновения потребности в создании продукции до её ликвидации вследствие исчерпания потребительских свойств. Основные этапы ЖЦП: проектирование, производство, эксплуатация, утилизация.

За счет непрерывной информационной поддержки обеспечиваются единообразные способы управления процессами и взаимодействия всех участников этого цикла: заказчиков продукции, поставщиков/производителей продукции, эксплуатационного и ремонтного персонала.

Информационная поддержка реализуется в соответствии с требованиями системы международных стандартов, регламентирующих правила указанного взаимодействия преимущественно посредством электронного обмена данными.

Применение CALS-технологий позволяет существенно сократить объёмы проектных работ, так как описания многих составных частей оборудования, машин и систем, проектировавшихся ранее, хранятся в унифицированных форматах данных сетевых серверов, доступных любому пользователю технологий CALS.

http://ru.wikipedia.org/wiki/CALS

Управление данными в едином информационном пространстве на протяжении всех этапов жизненного цикла изделий возлагается на систему PLM (Product Lifecycle Management). Под PLM понимают процесс управления информацией об изделии на протяжении всего его жизненного цикла. Отметим, что понятие PLM-система трактуется двояко: либо как интегрированная совокупность автоматизированных систем CAE/CAD/CAM/PDM и ERP/CRM/SCM, либо как совокупность только средств информационной поддержки изделия и интегрирования автоматизированных систем предприятия, что практически совпадает с определением понятия CALS.

Характерная особенность PLM - возможность поддержки взаимодействия различных автоматизированных систем многих предприятий, т.е. технологии PLM являются основой, интегрирующей информационное пространство, в котором функционируют САПР, ERP, PDM, SCM, CRM и другие автоматизированные системы многих предприятий.

В широком смысле слова CALS - это методология создания единого информационного пространства промышленной продукции, обеспечивающего взаимодействие всех промышленных автоматизированных систем (АС).

Рис. 1. Этапы жизненного цикла промышленной продукции и используемые автоматизированные системы

При реализации целей и задач CALS необходимо соблюдать следующие основные принципы:

· информационная поддержка всех этапов ЖЦИ;

· единство представления и интерпретации данных в процессах информационного обмена между АС и их подсистемами, что обусловливает разработку онтологий приложений и соответствующих языков представления данных;

· доступность информации для всех участников ЖЦИ в любое время и в любом месте, что обусловливает применение современных телекоммуникационных технологий;

· унификация и стандартизация средств взаимодействия АС и их подсистем;

· поддержка процедур совмещенного (параллельного) проектирования изделий.

Маркетинговые исследования

Цель маркетинговых исследований - анализ состояния рынка, прогноз спроса на планируемые изделия и развития их технических характеристик. На данном этапе жизненного цикла находит применение система CRM (Customer Requirement Management - Управление взаимоотношениями с заказчиками).

Проектирование

Одним из наиболее важных этапов является этап проектирования. Автоматизация проектирования осуществляется САПР (Системами автоматизированного проектирования). В САПР принято выделять системы:

CAE Computer Aided Engineering

функционального проектирования

(системы расчетов и инженерного анализа)

CAD Computer Aided Design

конструкторского проектирования

CAM Computer Aided Manufacturing

технологического проектирования

Для решения проблем совместного функционирования компонентов САПР различного назначения, координации работы систем CAD/CAM/CAE, управления проектными данными и проектированием разрабатываются системы, получившие название систем управления проектными данными PDM (Product Data Management). Системы PDM либо входят в состав модулей конкретной САПР, либо имеют самостоятельное значение и могут работать совместно с разными САПР.

Подготовка производства

Назначение этого этапа сводится к решению следующих основных задач:

· разработка технологий изготовления изделия, электродов, пресс-форм и штампов на основе их геометрических моделей, полученных на этапе проектирования;

· подготовка программ для станков с ЧПУ по спроектированным технологиям;

· контроль качества работы управляющих программ для станков с ЧПУ;

Производство

На большинстве этапов жизненного цикла, начиная с определения предприятий-поставщиков исходных материалов и компонентов и кончая реализацией продукции, требуются услуги системы управления цепочками поставок - Supply Chain Management (SCM). Цепь поставок обычно определяют как совокупность стадий увеличения добавленной стоимости продукции при ее движении от компаний-поставщиков к компаниям-потребителям. Управление цепью поставок подразумевает продвижение материального потока с минимальными издержками.

Информационная поддержка этапа производства продукции осуществляется автоматизированными системами управления предприятием (АСУП) и автоматизированными системами управления технологическими процессами (АСУТП).

К АСУП относятся системы планирования и управления предприятием ERP (Enterprise Resource Planning), планирования производства и требований к материалам MRP-2 (Manufacturing Requirement Planning) и системы SCM. Наиболее развитые системы ERP выполняют различные бизнес-функции, связанные с планированием производства, закупками, сбытом продукции, анализом перспектив маркетинга, управлением финансами, персоналом, складским хозяйством, учетом основных фондов и т.п. Системы MRP-2 ориентированы, главным образом, на бизнес-функции, непосредственно связанные с производством. В некоторых случаях системы SCM и MRP-2 входят как подсистемы в ERP, в последнее время их чаще рассматривают как самостоятельные системы.

Промежуточное положение между АСУП и АСУТП занимает производственная исполнительная система MES (Manufacturing Execution Systems), предназначенная для решения оперативных задач управления проектированием, производством и маркетингом.

В состав АСУТП входит система SCADA (Supervisory Control and Data Acquisition), выполняющая диспетчерские функции (сбор и обработка данных о состоянии оборудования и технологических процессов) и помогающая разрабатывать ПО для встроенного оборудования. Для непосредственного программного управления технологическим оборудованием используют системы CNC (Computer Numerical Control) на базе контроллеров (специализированных компьютеров, называемых промышленными), которые встроены в технологическое оборудование с числовым программным управлением (ЧПУ). Системы CNC называют также встроенными компьютерными системами.

Эксплуатация, обслуживание, утилизация

Понятие Единого Информационного Пространства (ЕИП) является ключевым понятием CALS-технологий. Потребитель является полноправным участником ЖЦИ на этапе эксплуатации изделия и ему необходимо обеспечить доступ в ЕИП. Однако использование для этих целей PDM-системы нецелесообразно в силу ее большой стоимости и значительного срока внедрения и освоения. Учитывая это, а также то, что потребителю необходимы только эксплуатационные данные об изделии, в качестве средства доступа к ЕИП он будет использовать не PDM-систему, а интерактивные электронные технические руководства (ИЭТР, IETM (Interactive Electronic Technical Manuals)).

Интерактивные электронные технические руководства также выполняют функции обучения обслуживающего персонала. С их помощью выполняются диагностические операции, поиск отказавших компонентов, заказ дополнительных запасных деталей и некоторые другие операции на этапе эксплуатации систем.

http://www.espotec.ru/art_info.htm

Существенно облегчается решение проблем ремонтопригодности, интеграции продукции в различного рода системы и среды, адаптации к меняющимся условиям эксплуатации, специализации проектных организаций и т. п. Предполагается, что успех на рынке сложной технической продукции будет немыслим вне технологий CALS.

Основные парадигмы программирования

http://ru.wikipedia.org/wiki/Парадигмы_программирования

Строгую классификацию сложно составить, т.к многие приемы программирования сочетают в себе признаки различных направлений.

Императи́вное программи́рование — описывает процесс вычисления в виде инструкций, изменяющих состояние программы. Т.е. код описывает решение задачи.... Процедурное программирование.

Декларативное программирование описывает каково́ нечто, а не как его создать. В идеале декларативного программировании код описывает саму задачу.

Структу́рное программи́рование — основе лежит представление программы в виде иерархической структуры блоков. (последовательное исполнение, ветвление, цикл)

Объе́ктно-ориенти́рованное, программи́рование — парадигма программирования, в которой основными концепциями являются понятия объектов и классов.

Событи́йно-ориенти́рованное — парадигма программирования, в которой выполнение программы определяется событиями (действиями пользователя, сообщениями других программ и потоков, событиями операционной системы).

Обобщённое программирование — парадигма программирования, заключающаяся в таком описании данных и алгоритмов, которое можно применять к различным типам данных, не меняя само это описание.

Автома́тное программи́рование — это парадигма программирования, при использовании которой программа или её фрагмент осмысливается как модель какого-либо формального автомата.

Метапрограммирование — вид программирования, связанный с созданием программ, которые порождают другие программы как результат своей работы, либо программ, которые меняют себя во время выполнения.

Агентно-ориентированный подход — основополагающими концепциями являются понятия агента. Агентом является всё, что может рассматриваться как воспринимающее свою среду с помощью датчиков и воздействующее на эту среду с помощью исполнительных механизмов.

Функциона́льное программи́рование — раздел дискретной математики и парадигма программирования, в которой процесс вычисления трактуется как вычисление значений функций в математическом понимании последних (в отличие от функций как подпрограмм в процедурном программировании).

Противопоставляется парадигме императивного программирования, которая описывает процесс вычислений как последовательное изменение состояний (в значении, подобном таковому в теории автоматов)

Функциональное программирование предполагает обходиться вычислением результатов функций от исходных данных и результатов других функций, и не предполагает явного хранения состояния программы. Соответственно, не предполагает оно и изменяемость этого состояния (в отличие от императивного, где одной из базовых концепций является переменная, хранящая своё значение и позволяющая менять его по мере выполнения алгоритма).

На практике отличие математической функции от понятия «функции» в императивном программировании заключается в том, что императивные функции могут опираться не только на аргументы, но и на состояние внешних по отношению к функции переменных, а также иметь побочные эффекты и менять состояние внешних переменных. Таким образом, в императивном программировании при вызове одной и той же функции с одинаковыми параметрами, но на разных этапах выполнения алгоритма, можно получить разные данные на выходе из-за влияния на функцию состояния переменных. А в функциональном языке при вызове функции с одними и теми же аргументами мы всегда получим одинаковый результат: выходные данные зависят только от входных.

В функциональных языках цикл обычно реализуется в виде рекурсии. Строго говоря, в функциональной парадигме программирования нет такого понятия как цикл. Рекурсивные функции вызывают сами себя, позволяя операции выполняться снова и снова.

λ-исчисления являются основой для функционального программирования, многие функциональные языки можно рассматривать как «надстройку» над ними. λ-исчисление обладает свойством полноты по Тьюрингу и, следовательно, представляет собой простейший язык программирования.

Сильные стороны

· Удобство организации модульного тестирования

· Возможности оптимизации при компиляции

· Возможности параллелизма

Недостатки

Отсутствие присваиваний и замена их на порождение новых данных приводят к необходимости постоянного выделения и автоматического освобождения памяти, поэтому в системе исполнения функциональной программы обязательным компонентом становится высокоэффективный сборщик мусора.

http://ru.wikipedia.org/wiki/Функциональное_программирование

Синерге́тика — наука, занимающаяся изучением процессов самоорганизации структур

Самоорганизация — процесс упорядочения в открытой системе, за счёт согласованного взаимодействия множества элементов её составляющих.

Энтропи́я это мера беспорядка системы. Закон неубывания энтропии: «В изолированной системе энтропия не уменьшается».

Этот закон являет более обобщенной формулировкой Второго начала термодинамики, которое гласит, что невозможен самопроизвольный переход тепла от тела, менее нагретого, к телу, более нагретому.

Тепловая смерть - термин, описывающий конечное состояние любой замкнутой термодинамической системы.(возможно и вселенной) Термодинамика рассматривает систему, находящуюся в состоянии тепловой смерти, как систему, в которой термодинамическая энтропия максимальна.

1. URL:http://ru.wikipedia.org/wiki/Тепловая_смерть

При этом никакого направленного обмена энергией наблюдаться не будет, так как все виды энергии перейдут в тепловую.

Закон неубывания энтропии действует в закрытых системах, а для самоорганизации наоборот необходима открытость системы.

Различают 3 типа процессов самоорганизации:

Первый - это самозарождение организации, т. е. возникновение из некоторой совокупности целостных объектов определенного уровня новой целостной системы со своими специфическими закономерностями (например, генезис многоклеточных организмов из одноклеточных);

Второй тип - процессы, благодаря которым система поддерживает определенный уровень организации при изменении внешних и внутренних условий её функционирования, здесь исследуются главным образом гомеостатические механизмы, в частности механизмы, действующие по принципу отрицательной обратной связи;

Третий тип процессов самоорганизации связан с совершенствованием и с саморазвитием таких систем, которые способны накапливать и использовать прошлый опыт (самообучающиеся системы).

URL:http://bse.sci-lib.com/article099241.html

Синергетика изначально заявлялась как междисциплинарный подход, так как принципы, управляющие процессами самоорганизации, представляются одними и теми же (безотносительно природы систем), и для их описания должен быть пригоден общий математический аппарат.

В последнее время практически исчезло использование первоначально необходимого математического аппарата нелинейных уравнений.

Синергетика объясняет процесс самоорганизации в сложных системах следующим образом:

Этап самоорганизации наступает только в случае преобладания положительных обратных связей, действующих в открытой системе, над отрицательными обратными связями. В самоорганизующейся системе возникшие изменения не устраняются, а накапливаются и усиливаются, что может привести к возникновению нового порядка и новых структур,

Возникновение нового порядка и усложнение систем через флуктуации (случайные отклонения) состояний их элементов и подсистем. Отклонения со временем возрастают, накапливаются, вызывают эффект коллективного поведения элементов и подсистем и, в конце концов, приводят к «расшатыванию» прежнего порядка. Поскольку флуктуации носят случайный характер, то состояние системы после преобразования обусловлено действием суммы случайных факторов.

Моменты качественного изменения исходной системы называются бифуркациями состояния и описываются соответствующими разделами математики

После бифуркации через относительно кратковременное хаотическое состояние системы приводят либо к разрушению прежней структуры, либо к возникновению нового порядка. Самоорганизация, может произойти лишь в системах достаточного уровня сложности. Недостаточно сложные системы не способны ни к спонтанной адаптации ни, тем более, к развитию и при получении извне чрезмерного количества энергии теряют свою структуру и необратимо разрушаются.

С мировоззренческой точки зрения синергетику иногда позиционируют как «глобальный эволюционизм» или «универсальную теорию эволюции», дающую единую основу для описания механизмов возникновения любых новаций подобно тому, как некогда кибернетика определялась, как «универсальная теория управления», одинаково пригодная для описания любых операций регулирования и оптимизации: в природе, в технике, в обществе и т. п. и т. д.

Движение материи вообще можно рассматривать, как чередование этапов адаптационного развития и этапов катастрофного поведения. Адаптационное развитие подразумевает изменение параметров системы при сохранении неизменного порядка ее организации. При изменении внешних условий параметрическая адаптация позволяет системе приспособиться к новым ограничениям, накладываемым средой.

Катастрофные этапы – это изменение самой структуры исходной системы, ее перерождение, возникновение нового качества. При этом оказывается, что новая структура позволяет системе перейти на новую термодинамическую траекторию развития, которая отличается меньшей скоростью производства энтропии, или меньшими темпами диссипации энергии.

Свойства самоорганизации обнаруживают объекты самой различной природы: живая клетка, организм, биологическая популяция, биогеоценоз, человеческий коллектив и т. д.

теория фракталов занимается изучением сложных самоподобных структур, часто возникающих в результате самоорганизации. Сам процесс самоорганизации также может быть фрактальным;

Литература

http://ru.wikipedia.org/wiki/

http://fedotov.nsu.ru/inforteh/2010/qw21.php

Хранение информации

Проблемы кодирования и сжатия данных

http://bigor.bmstu.ru/?cnt/?doc=Default/142_problems.cou

Дата добавления: 2014-01-07