Родичев Ю.А. Компьютерные сети - архитектура, технологии, защита

Подождите немного. Документ загружается.

в специалистах с высшим и средним специальным образованием

составит до 100 тыс. в год, а к концу срока действия Программы

– более 130 тыс. ежегодно. Мероприятиями Программы преду-

смотрено обеспечить ежегодные объемы подготовки кадров в об-

ласти информационных технологий к 2005 году не менее 25 тыс.

специалистов с высшим образованием и не менее 60 тыс. со

средним специальным и начальным профессиональным образо-

ванием. Дальнейшее развитие кадрового потенциала будет опре-

деляться потребностями рынка рабочей силы этой квалификации.

В рамках реализации данной Программы и программы развития

образования будет достигнут уровень компьютеризации (включая

доступ к Интернету) в 100% для высших учебных заведений к

2005 году и 100% средних учебных заведений к 2010 году.

Создание условий для ускорения процессов внедрения совре-

менных информационных технологий во все сферы обществен-

ной жизни и бизнеса позволит России сократить отставание от

развитых стран мира, избежать информационной и экономиче-

ской изоляции от мировой экономики и мирового сообщества,

обеспечить динамизм процессов международной интеграции.

Решение задач, определенных в Программе, позволит российской

отрасли

связи и информатизации обеспечить жителей всех регио-

нов России широкополосными стационарными и беспроводными

линиями связи. Пользователи персональных компьютеров и мо-

бильных коммуникаторов смогут выходить в Интернет практиче-

ски из любой точки страны. В результате образование и квали-

фицированная медицинская помощь станут доступны населению

по всей территории России, жители страны будут

иметь возмож-

ность приобрести либо реализовать товары по приемлемым це-

нам, найти или предложить на рынке труда свои услуги в любой

точке земного шара. Таким образом, реализация Программы по-

зволит обеспечить эффективность государственного управления

на всей территории России, повысит конкурентоспособность эко-

номики страны за счет снижения издержек и повышения качества

продукции

и услуг, обеспечит рост качества жизни населения.

1.6. Основные положения федеральной

целевой программы «Развитие единой

образовательной информационной среды

(2001-2005 годы)»

Программа «Развитие единой образовательной информацион-

ной среды (2001-2005 годы)» утверждена постановлением Прави-

тельства Российской Федерации от 28 августа 2001 г. N 630.

Государственным заказчиком Программы является Министер-

ство образования Российской Федерации. Основные разработчи-

ки Программы – Министерство образования Российской Федера-

ции, Министерство Российской Федерации по связи и информа-

тизации, Министерство экономического развития и торговли

Российской Федерации, Министерство

финансов Российской Фе-

дерации, Министерство промышленности, науки и технологий

Российской Федерации, Министерство юстиции Российской Фе-

дерации.

Цели Программы – создание и развитие в Российской Феде-

рации единой образовательной информационной среды, обеспе-

чивающей:

– единство образовательного пространства на всей территории

страны;

– повышение качества образования во всех регионах России;

– сохранение, развитие и эффективное

использование научно-

педагогического потенциала страны;

– создание условий для поэтапного перехода к новому уровню

образования на основе информационных технологий;

– создание условий для предоставления российских образова-

тельных услуг русскоязычному населению за рубежом.

Задачи Программы:

– формирование информационно-технологической инфра-

структуры системы образования, включая:

– создание федеральной системы информационного и научно-

методического обеспечения

развития образования;

– предоставление образовательным учреждениям средств вы-

числительной техники, средств доступа к глобальным информа-

ционным ресурсам, общесистемных и прикладных программных

средств, технического обслуживания;

– применение новых информационных и телекоммуникаци-

онных технологий в учебном процессе, включая:

– создание и использование в учебном процессе современных

электронных учебных материалов наряду с традиционными

учебными материалами;

– разработку электронных средств информационно-

технологической поддержки и развития учебного процесса;

– подготовку педагогических, административных и

инженер-

но-технических кадров образовательных учреждений, способных

эффективно использовать в учебном процессе новейшие инфор-

мационные технологии.

Этапы реализации Программы:

Первый этап – 2001 год. Поставка аппаратно-программного

обеспечения в сельские школы, отбор прикладного программного

обеспечения для использования в сельских школах в переходный

период, организация подготовки учителей сельских школ к рабо-

те с

информационными технологиями в образовании.

Второй этап – 2002-2003 годы. Разработка стратегии и мето-

дологии реализации Программы, организация федеральной сис-

темы информационного и научно-методического обеспечения

развития образования, обеспечение учебных заведений средства-

ми информатизации и доступа к информационно-

образовательным ресурсам, разработка современных электрон-

ных учебных материалов и их экспериментальное апробирова-

ние, разработка программ, учебных

планов и материалов, прове-

дение курсов повышения квалификации и профессиональной пе-

реподготовки педагогических, административных и инженерно-

технических кадров.

Третий этап – 2004-2005 годы. Завершение поставок средств

информатизации в учебные заведения, организация системы тех-

нического обслуживания, разработка и тиражирование электрон-

ных учебных материалов, повышение квалификации и профес-

сиональная переподготовка педагогических, административных и

инженерно-

технических кадров, создание системы открытого об-

разования на основе дистанционных технологий обучения.

Основные направления:

1) развитие информационных технологий сферы образования:

– создание основ единой системы информационного и научно-

методического обеспечения образования;

– формирование перечня электронных учебных материалов и

информационно-технологических средств, необходимых для

обеспечения учебного процесса различных уровней образования;

– разработка и тиражирование электронных средств поддерж-

ки и развития учебного процесса;

– организация электронных библиотек

учебных материалов и

обеспечение доступа к ним;

– организация системы открытого образования, включая ин-

терактивные дистанционные технологии обучения учащихся

учебных заведений различного уровня;

– формирование концепции информационной безопасности,

организация и обеспечение соответствующих образовательных

курсов;

– организация сети ресурсных центров;

– разработка нормативных документов по стандартизации в

области образования, открытого образования, включая дистанци-

онные

технологии обучения, информационные технологии, ин-

формационную поддержку образования, телекоммуникационные

сети, открытые системы, системы передачи, хранения и обработ-

ки данных.

2) повышение квалификации и профессиональная переподго-

товка педагогических, административных и инженерно-

технических кадров:

– формирование программ и разработка методического

обеспечения повышения квалификации и профессиональной

переподготовки педагогических, административных и инже-

нерно-технических кадров

в области новых информационных

технологий;

– повышение квалификации и профессиональная переподго-

товка педагогических, административных и инженерно-

технических кадров.

3) оснащение образовательных учреждений средствами ин-

форматизации:

– организация конкурсов на лучший проект оснащения обще-

образовательных учреждений средствами информатизации;

– оснащение образовательных учреждений средствами вычис-

лительной техники, средствами телекоммуникаций;

– оснащение образовательных учреждений лицензионными и

сертифицированными программными продуктами, предоставле-

ние услуг по их сопровождению;

– оснащение образовательных учреждений специализирован-

ной мебелью для учебных кабинетов и компьютерных классов.

4) организация системы

технического обслуживания:

– разработка нормативно-технического и методического обес-

печения, организационных форм и принципов управления техни-

ческим обслуживанием на отраслевом, региональном и местном

уровнях;

– создание материально-технической базы и подготовка кад-

ров для центров технического обслуживания.

Ожидаемые результаты:

1) создание основ единой образовательной информационной

среды, обеспечивающей:

– доступ учащихся и преподавателей 50 процентов

общеобра-

зовательных и 70 процентов учебных заведений профессиональ-

ного образования к высококачественным локальным и сетевым

образовательным информационным ресурсам, в том числе к сис-

теме современных электронных учебных материалов по основ-

ным предметам общеобразовательной школы;

– возможность проведения тестирования и оценки качества

образования с использованием специализированного программ-

ного обеспечения на всей территории Российской

Федерации;

– методическую поддержку и возможность непрерывного по-

вышения квалификации преподавателей образовательных учреж-

дений всех уровней;

– подключение вузов к глобальным информационным ресур-

сам по высокоскоростным каналам;

– переход к системе открытого образования на основе инте-

рактивных дистанционных технологий обучения;

– создание для граждан России с ограниченными возможно-

стями условий, обеспечивающих получение

полноценного обра-

зования, необходимой специальной (коррекционной) помощи, а

также социальную адаптацию и реабилитацию с помощью обра-

зовательных средств;

– поэтапный переход к новой организации российского обра-

зования на основе информационных технологий.

2) доведение числа компьютеров в общеобразовательных уч-

реждениях до соотношения – 1 компьютер на 80 учащихся;

3) достижение отвечающего современным требованиям уров-

ня подготовки российских преподавателей

в области информаци-

онных технологий;

4) повышение качества обучения в образовательных учрежде-

ниях, находящихся в удалении от методических центров (сельские

школы, школы в закрытых военных городках и др.), путем органи-

зации доступа таких учреждений к существующим образователь-

ным ресурсам, рационального использования педагогических кад-

ров высшей квалификации, подготовки специалистов в области

новых

информационных технологий для этих учреждений;

5) создание сети ресурсных центров, обеспечивающих ин-

формационную и научно-методическую поддержку учебного

процесса, обслуживание аппаратно-программных средств, оказа-

ние консультационных услуг;

6) развитие фундаментальных и прикладных исследований

для реализации задачи, формулой которой является «образование

через всю жизнь».

Полный текст программы помещен на сайте:

WWW. educom. ru/ru/projects/programs/development/

Контрольные вопросы

к главе 1

1. Назовите основные черты информационного общества.

2. Каковы основные задачи по построению информационного

общества?

3. В чем заключается роль образовательных учреждений в по-

строении информационного общества?

4. Назовите основные положения «Окинавской хартии глобаль-

ного информационного общества».

5. Назовите основные цели и этапы реализации ФЦП «Электрон-

ная Россия».

6. Назовите основные цели

и этапы реализации ФЦП «Развитие

единой образовательной информационной среды».

ГЛАВА 2

ОСНОВЫ ТЕОРИИ ГРАФОВ

Введение. Происхождение теории графов

Существует большое количество практических задач, рас-

смотрение которых сводится к изучению совокупности объектов,

существенные свойства которых описываются связями между

ними. Например, на карте авиалиний интерес представляет лишь

то, между какими городами имеется связь. При изучении элек-

трических цепей на первый план выступает характер соединений

различных ее элементов. Органические молекулы образуют

структуры

, характерными свойствами которых являются связи

между атомами. В компьютерных сетях важным является харак-

тер связей между узлами. Интерес могут представлять различные

экономические связи, связи и отношения между людьми, собы-

тиями, состояниями, и вообще, между любыми объектами.

В подобных случаях удобно изображать рассматриваемые

объекты точками, называя их вершинами, а связи между

ними

– линиями (произвольной конфигурации), называя их ребрами.

Множество вершин V, связи между которыми определены мно-

жеством ребер Е, называют графом и обозначают G(V, Е).

Допустим, пять государств А, В, С, D, Е, чтобы договориться

о сотрудничестве, послали своих представителей на конферен-

цию. Результатом конференции явилось подписание следующих

договоров: между А и С

, В и С, А и D, D и В, Е и А, В и Е. Дан-

ной ситуации соответствует граф, имеющий пять вершин и шесть

ребер. Примеры геометрической реализации этого графа приве-

дены на рис. 2.1.

Первая работа по графам была выполнена Л. Эйлером в 1736 г.

и посвящалась решению знаменитой задачи о кенигсбергских

мостах. Идеи, предложенные Эйлером в этой работе, легли в

основу теории уникурсальных графов. Наряду с решением этой

задачи, Эйлер получил также ряд результатов, которые легли в

основу проблемы планарности графов. В своих работах Эйлер не

использовал термин «граф». Впервые этот термин в 1936 г. ввел

Д. Кёниг, назвав графами схемы, состоящие из множества точек и

связывающих эти точки отрезков прямых и

кривых линий. Тео-

рия графов связана с именами многих известных математиков. До

конца XIX в. графы применялись лишь при решении некоторых

занимательных задач. Однако в начале ХХ в. теория графов

оформилась в виде самостоятельной математической дисципли-

ны. Наряду с многочисленными головоломками и играми на гра-

фах появились важные практические приложения графов,

многие

из которых требовали тонких математических методов. Так,

Кирхгоф применил графы для анализа электрических цепей.

В настоящее время теория графов широко применяется в раз-

личных областях науки и техники. К числу прикладных задач,

решаемых при помощи графов, относятся, например, анализ и

синтез цепей и систем, проектирование каналов связи и исследо-

вание

процессов передачи информации, построение контактных

схем и исследование конечных автоматов, сетевое планирование

и управление, исследование математических операций, выбор оп-

тимальных потоков в сетях, моделирование нервной системы жи-

вых организмов, исследование случайных процессов и многие

другие задачи. Теория графов тесно связана с геометрией и топо-

логией, теорией множеств и математической логикой,

теорией

вероятностей и математической статистикой, теорией матриц и

другими разделами математики.

Рис. 2.1. Геометрическая реализация графа

2.1. Неориентированные графы

2.1.1. Абстрактное определение графа

Строгое абстрактное определение графа можно дать в терми-

нах теории множеств. Пусть Х – произвольное непустое множе-

ство и X×X – его декартов квадрат, т.е. множество всех упо-

рядоченных пар (x

, х

) из элементов множества Х. Если множе-

ство Х – конечно и состоит из n элементов, то его декартов квад-

рат X×X содержит n

пар, и пары (x

, х

) и (х

, x

) являются раз-

личными элементами множества X×X при x

≠х

. Иногда множест-

во X×X называют упорядоченным произведением множества Х на

себя.

Рассмотрим теперь так называемое неупорядоченное произве-

дение Х&Х множества Х на себя, которое определяется как мно-

жество всех неупорядоченных пар из элементов множества X.

Элементы из X&X будем обозначать (x

&х

). Ясно, что во множе-

стве X&X пары (x

&х

) и (х

) не различимы. Если множество X

– конечно и состоит из n элементов, то множество X&X содержит

n(n+1)/2 элементов.

Графом G(V, Е, f) называется совокупность непустого мно-

жества V, изолированного от него произвольного множества Е и

отображения f: Е

→

V&V множества Е в V&V, которое каждому

элементу из Е ставит в соответствие некоторый элемент из V&V.

При этом множества V и Е называются соответственно множе-

ством вершин и множеством ребер графа G(V, Е, f), а

отображение f называется отображением инциденции

этого графа. Граф называется конечным, если множества V и Е

содержат

конечное число элементов.

Рассмотрим пример. Пусть множество V состоит из 7 точек,

V={A,В,C,D,F,Н,P}, а множество Е – из 10 линий

E={a,b,с,d,e,f,g,h,p,l} (см. рис. 2.2).

Тогда отображение f: Е→V&V, определяемое по закону

f: a→(H&H), b→(P&F), c→(B&C), d→(A&B), e→(P&F),

f→(B&H), g→(B&H), h→(A&H), p→(A&B), l→(A&B)

является отображением инциденции для графа G(V, Е, f). Этот

граф имеет 7 вершин

и 10 ребер.

В некоторых случаях, если отображение инциденции явно не

задано, для графа G(V, Е, f) будем использовать обозначение G(V,

Е). В случаях, когда множества вершин и ребер известны из кон-

текста задачи, граф G(V, Е, f) будем обозначать через G. Заметим,

что часто вершины и ребра графа объединяются одним общим

термином – элементы графа.

На первый взгляд может показаться, что данное абстрактное

определение графа является сложным и граф достаточно мыслить

как совокупность точек и кривых, соединяющих некоторые из

этих точек. Но на самом деле это не так. Определение абстракт-

ного графа позволяет избавиться от случайных характеристик его

геометрических моделей и сохранить все существенные свойства

графа

. Кроме того, абстрактное определение позволяет расши-

рить область применения теории графов, так как очень многие

реальные объекты можно рассматривать как элементы некоторо-

го графа.

2.1.2. Определение геометрического графа

Для определения геометрического графа напомним два важ-

ных понятия из евклидовой геометрии. Пусть U – трехмерное

евклидово пространство или двумерная евклидова плоскость.

Простой незамкнутой кривой в U называется непре-

рывная самонепересекающаяся кривая, соединяющая две различ-

Рис. 2.2. Представление множеств графом