Стариков В.И. Информационные системы

Подождите немного. Документ загружается.

информационную статью, может сопровождаться пояснениями, примерами,

графиками, документами и видеоизображениями объектов реального мира.

Ключевые слова для связи с другими информационными статьями должны

визуально различаться.

Тезаурус гипертекста - это автоматизированный словарь, отображающий

семантические отношения между лексическими единицами информационно-

поискового языка и предназначенный для поиска слов по их смысловому

содержанию.

Термин "тезаурус" был введен в XIII в. флорентинцем Брунетто Лотики для

названия энциклопедии. С греческого языка этот термин переводится как

сокровище, запас, богатство. Тезаурус гипертекста состоит из тезаурусных статей,

каждая из которых имеет заголовок и список заголовков родственных тезаурусных

статей, где указаны тип родства и заголовки тезаурусных статей. Заголовок

тезаурусной статьи совпадает с заголовком информационной статьи и является

наименованием объекта, описание которого содержится в информационной статье.

Формирование тезаурусной статьи гипертекста означает индексирование текста.

Список главных тем содержит заголовки всех справочных статей, для которых

нет ссылок с отношениями "род - вид", "часть - целое". Желательно, чтобы список

занимал не более одной панели экрана.

Алфавитный словарь содержит перечень наименований всех информационных

статей в алфавитном порядке.

Изучая информацию, представленную в виде гипертекста, пользователь может

знакомиться с последовательностями блоков данных. Процесс выбора

последовательностей этих блоков, т. е. методику вождения пользователя от одного

объекта к другому, называют навигацией. При этом выделяют терминологическую

навигацию - последовательное движение по терминам, друг из друга вытекающим,

и тематическую навигацию, с помощью которой пользователь должен получить для

чтения все статьи, необходимые для изучения нужной ему темы.

Архитектура гипертекстовой системы (рис. 3.1) подобна архитектуре

системы обработки данных. В ней различаются гипертекстовая база данных

(гипербаза данных, гипертекст) и система управления гипертекстом. Система

управления гипертекстом включает два инструментальных комплекса. Один

используется в качестве инструмента интерактивного управления процессами

броузинга, а второй — в процессах создания и ведения гипертекста.

Навигация — центральное понятие концепции гипертекста означает

управление процессом перемещения в гиперпространстве из произвольного узла

отправления в узел прибытия. Специфической составляющей навигации является

броузинг, обозначающий:

• процесс беглого просматривания гипертекстовых документов или

гипертекстовой базы данных с целью поиска определенных сведений или просто

чего-нибудь любопытного; в общем смысле — действий, целью которых является

изучение информации, но не ее изменение;

• способность человека воспринимать информацию в процессе такого беглого

просматривания.

Замечено, что броузинг стимулирует творческое мышление и что в процессе

броузинга может возникать эффект «творческого озарения» (для его обозначения в

англоязычной литературе используется понятие serendipity), он может быть

настолько сильным, что заставит радикально изменить цель броузинга. Броузинг

осуществляется в процессе навигации по предустановленным связям. Богатство

установленной системы связей зависит от знаний, которыми обладает автор

(разработчик) гипертекста, и от его способности создать гипертекст,

ориентированный на различные категории пользователей и на различные задачи,

ради которых создается гипертекстовая информационная среда.

Рис. 3.1. Архитектура гипертекстовой системы

3.2. Технологии разметки документов.

Идея использования стандартных форматов для подготовки

структурированных мобильных документов, которые могут быть перенесены с

одной компьютерной платформы на другую, зародилась в 60-е годы. Пионерами в

этой области были организация Graphic Communications Association (GCA),

разработавшая систему GenCode для обмена документами между различными

предприятиями, и корпорация IBM, разработавшая язык обобщенной разметки

GML для обмена документами внутри корпорации.

В результате совместных усилий создателей GenCode и GML был разработан

язык SGML (Structured Generalized Markup Language), принятый в качестве

стандарта ISO в 1986 г.

Основная идея языка SGML проста. В соответствии с ней текст документов

дополняется информацией (метаданными), задающей макетную и логическую

структуры документа. Выделение элементов логической и макетной структур

документа осуществляется с использованием меток, часто называемых тэгами,

которые отмечают начало и конец выделяемого фрагмента и указывают, каким

образом следует интерпретировать данный фрагмент документа (глава, раздел,

рисунок и т.д.). Выделение элемента может не сопровождаться указанием способа

его форматирования. Такая разметка документа называется описательной, или

дескриптивной.

Описательная разметка повышает мобильность документа, так как не

содержит требований к представлению его фрагментов. Документ, содержащий

описательную разметку, может быть перенесен на другую платформу, в среду

другой СПТД, в которой может быть получено надлежащее представление

документа.

Развитие идей описательной разметки привело к определению разметки как

формального языка описания документов (ЯОД). В результате язык обобщенной

разметки SGML обладает такими важными функциями, как:

1) расширяемость. Автор документа может самостоятельно определять имена

тэгов и атрибутов, задавая их синтаксис и семантику, путем создания определения

типа документа (DTD), включающего совокупность тэгов разметки и правила их

интерпретации;

2) структурированность. Документ может служить контейнером для других

документов при неограниченной степени вложенности, что позволяет создавать

сложные документы из более простых документов;

3) проверка корректности. Формальное описание грамматики языка

позволяет автоматизировать проверку корректности SGML-документа в

обрабатывающей СПТД.

Язык SGML содержит и позволяет создавать идентификаторы описывающие

различные элементы документов и их атрибуты, выполнять обобщенную разметку

документов сложной логической и макетной структуры.

Язык SGML обеспечивает следующие основные возможности представления и

обработки документов:

 поддерживает символьные данные, представляющие естественные языки,

научную запись или форматированный текст;

 поддерживает разделение данных на записи;

 поддерживает двоичные данные, которые могут интерпретироваться как

иллюстративный материал, звуковые сигналы или другие множества числовых или

логических значений;

 поддерживает версии документа, тексты которых незначительно отличаются

друг от друга, без дублирования текста общих частей;

 поддерживает объекты, например части документа, содержащиеся в

отдельных файлах.

Язык SGML широко распространен на практике, однако основная проблема его

применения связана со сложностью этого языка. Так, полная спецификация языка

SGML содержит около 500 страниц. По этой причине на основе SGML разработаны

специализированные языки разметки документов.

Язык гипертекстовой разметки HTML представляет собой упрощенный вариант

языка обобщенной разметки с ограниченными возможностями, созданный на

основе языка SGML. В частности, язык HTML имеет строго ограниченный набор

тэгов, который не может быть расширен пользователем. Кроме того, HTML не

допускает вложенной структуры документов.

Гипертекст представляет собой систему электронных документов с

перекрестными ссылками как внутри документов, так и между различными

документами. Язык HTML служит для структурированной разметки документов, он

содержит тэги, которыми могут быть помечены необходимые элементы документа

для доступа к ним из других частей документа или других документов.

Основная область применения языка HTML — это публикация Документов в

сетях Internet/Intranet и поиск информации с использованием гипертекстовых

ссылок. Возможности языка HTML обеспечивают вывод информации на экран в

удобном для пользователя виде.

XML — расширяемый язык разметки — быстро становится стандартом для

идентификации и описания данных в рамках Web-технологии. Так же, как и HTML,

XML является подмножеством давно существующего, но не получившего пока

широкого распространения языка SGML. Принципиальное отличие XML от HTML

состоит в том, что HTML предназначен для описания внешнего представления

документа Web-навигатором, в то время как задача XML — описание внутренней

структуры документа. Если тэги HTML — это по сути инструкции для

визуализации содержания документа Web-навигатором, то тэги XML определяют

смысл того, что за ними следует.

Так, в HTML запись <bold>Oracle</bold> означает, что при визуализации слова

Oracle оно будет выделено жирным шрифтом. Напротив, в XML запись

<company_name>Oracle</company_name> означает, что слово Oracle будет

интерпретировано как имя компании (разумеется, при условии, что тэг

<company_name> изначально был предназначен конкретно для задания имени

компании и ни для чего иного).

Ключевым преимуществом XML по сравнению с HTML является то, что в

XML описание внешнего представления документа отделено от его структуры и

содержания. Для задания внешнего представления документов используются стили

(style sheet). XML-документ может быть представлен в различных вариантах,

которые определяются примененными к нему стилями. Для одного XML-документа

может быть подготовлено сколь угодно много стилей.

Другое важное преимущество XML по отношению к HTML — это то, что XML

разрешает пользователю задавать собственную спецификацию тегов, т.е.

пользователь может создавать свои собственные тэги для того, чтобы адекватно

представлять смысл и структуру данных, с которыми он работает. Создаваемые

пользователем тэги могут быть определены двумя путями:

1) непосредственным заданием тэга в теле самого документа;

2) они могут быть формально определены в специальной структуре,

которая называется DTD (Document Type Definition).

В настоящее время XML становится все более популярным как средство

настройки представления данных для различных навигаторов и специфических

устройств, а также в широком смысле — для прикладных программ и

пользователей. Используя XML-документы совместно со стилями в рамках

архитектуры клиент/сервер (т.е. как на клиенте, так и на серверах, будь то серверы

баз данных или серверы приложений), мы можем организовывать,

трансформировать и представлять данные, сформированные для потребностей

конкретного пользователя для широкого класса различных устройств, включая

графические и неграфические навигаторы, персональные цифровые помощники

(PDA), такие, как Palm Pilot, мобильные сотовые телефоны, пейджеры и т.д.

Уже сейчас XML начинает использоваться для замены устаревшей технологии

EDI (Electronic Data Interchange), что позволяет включать в сферу e-commerce

множество средних и мелких предприятий, для которых технология EDI была

недоступна из-за своей громоздкости и дороговизны. Все более активно XML

начинает использоваться и в ERP приложениях. Например, в Oracle Applications

Release 11/ предполагается использовать основанные на XML средства интеграции

как внутри Oracle Applications, так и с ERP-системами других поставщиков.

Принятие языка XML в качестве стандарта, которому все готовы следовать,

связано в значительной степени с его простотой. Принятая в XML объектно-

ориентированная модель (Document Object Model, DOM) позволяет легко

преобразовывать XML-документы для хранения в объектно-реляционных и

реляционных СУБД, и наоборот. Например, эти функции выполняет средство

Oracle — XML SQL Utility for Java. Однако даже для такого относительно простого

объекта стандартизации, как иерархический документ, требуется более Широкая

унификация стандартов — для более эффективного использования в Сети.

3.3. Технологии документирования информационных ресурсов - ODA.

Разнообразие форматов представления слабоструктурированных

учрежденческих документов и необходимость обмена документированной

информацией как внутри, так и между различными АСУ побудили международные

организации по стандартизации предпринять усилия к разработке общей модели

документа, которая могла бы учитывать и поддерживать следующие базовые

процессы обработки документов:

 процесс редактирования документов, состоящий в преобразовании

структуры и содержания документа;

 процесс макетирования, т.е. отображение содержания и структуры

документа в виде, предназначенном для последующего воспроизведения;

 процесс воспроизведения документа на бумаге или экране дисплея для его

восприятия человеком;

 процесс обмена документами с использованием каналов связи.

В результате была разработана общая модель документа, которая стала

основой нескольких взаимоувязанных международных стандартов и получила

наименование office document architecture (ODA) — архитектуры учрежденческих

документов (АУД). Документы, представленные в соответствии с требованиями

указанных стандартов, доступны для восприятия их человеком и пригодны для

передачи по каналам связи и автоматизированной обработки. Общая модель

документа может быть представлена в виде иерархической структуры.

В АУД документ представляется в терминах двух структур: логической

структуры и макетной структуры.

Логическая структура документа определяет смысловые составные

компоненты и их соотношения в понятиях, свойственных естественному взгляду

людей на документы как на смысловые структуры. Например, к основным

смысловым компонентам относятся:

• авторские данные;

• аннотация;

• оглавление;

• разделы;

• подразделы;

• пункты;

• рисунки;

• сноски;

• приложения.

Компоненты логической структуры могут быть как уникальными, так и

повторяющимися (заголовок раздела, пункт, рисунок, подрисуночная подпись).

Макетная структура документа содержит описание содержания документа в

терминах физических единиц: страниц, полос, колонок, рамок для рисунков и т.п.

Каждый элемент макетной структуры определяет физическую область для

размещения соответствующего реквизита документа и правила его отображения в

этой области.

АУД поддерживает классы документов, имеющие общий набор характеристик

(отчеты, счета-фактуры, служебные письма и т.д.), и

С0

держит правила их

определения. Общие логические и макетные свойства документов, принадлежащих

одному классу, определяются в терминах обобщенной логической и обобщенной

макетной структур. Эти классы могут применяться при формализации методов

генерации документов, формально-логическом контроле и структуризации

документов.

В АУД документ состоит из профиля документа и тела документа.

Профиль документа характеризует документ в целом и содержит данные о

структуре документа и типах его содержания. Профиль может быть отделен от

документа и обработан независимо от него, например, с целью принятия решения о

дальнейшей обработке документа.

Тело документа состоит из фактического содержания документа и пяти

компонентов, характеризующих модель документа. Этими компонентами являются:

 обобщенная логическая структура. Характеризует общие аспекты

определенного класса документов (например, класс «служебные письма»,

«докладные записки», «отчеты»);

 обобщенная макетная структура. Определяет общие аспекты класса

документов, связанные с его макетным представлением (например, представление

адресной части в письме);

 специфическая (конкретная) логическая структура. Определяет отношения

(связи) между содержанием документа и логическими объектами (например,

такими, как подписи, пункты, примечания и т.п.). Определение прикладных

логических структур возлагается на пользователя, эти объекты не стандартизуются

в АУД. Получатель может модифицировать содержание и структуру документа, т.е.

представить документ в своей структуре;

 специфическая макетная структура. Содержание документа организуется в

соответствии с макетными объектами (атрибутами), такими, как страницы, колонки,

блоки текста и др.Если эта структура может быть передана для обмена в линию

связи, то получатель может отображать документ, но не может обработать его на

логическом уровне;

 стиль документа. Определяет набор атрибутов и состоит из двух аспектов:

стиль текста и стиль представления. Макет определяет граничные условия

(например, условие, что иллюстрация и соответствующая текстовая ссылка должны

размещаться на одной странице). В стиле представления определяются все

атрибуты, специфичные для представления конкретного содержания. Например,

типы шрифтов для заголовков, примечаний, формул, текстовых пунктов. Изменяя

документа, его можно представить в различных макетах и этом сохранить

структуру документа. Возможности представления документов в АУД достаточно

широкие, но они не охватывают всех требований к полиграфическим изданиям и по

этой причине не предназначены для автоматизации издательской деятельности.

Контрольные вопросы:

1. Приведите определение понятия гипертекст и его основных элементов.

2. Охарактеризуйте архитектуру гипертекстовой системы.

3. Поясните смысл технологии разметки документов.

4. Перечислите языки разметки документов и приведите их возможности.

5. Назовите базовые процессы обработки документов

6. Что такое архитектура учрежденческих документов (АУД).

7. Приведите структуру АУД.

4. ФАКТОГРАФИЧЕСКИЕ ИНФОРМАЦИОННЫЕ СИСТЕМЫ

4.1. Основные понятия и определения.

Проблемы упорядочения и структуризации данных для любых отраслей

экономики, где добываемые знания отличаются высоким уровнем

неопределенности, неполнотой и фрагментарностью, а интерпретация - большой

долей субъективности. Компьютерная технология предлагает разработчикам и

пользователям разнообразные средства создания, ведения и использования

компьютерных баз данных и знаний, позволяющие каждому создавать их на свой

вкус. Практически каждая база данных и знаний строится на собственной

структурно-классификационной основе, так что и здесь нет единообразия,

ожидаемости и интерпретируемости.

Важным шагом, который стал возможным в связи с развитием вычислительной

техники, ростом объемов памяти и быстродействия, явилось возникновение

фактографических информационных систем. Эти системы содержали уже

формализованную информацию в виде значений свойств различных объектов (лиц,

организаций, событий и т. д.).

Пользователь таких систем мог получить ответ на свой вопрос, не обращаясь к

первоисточникам. Информация в фактографических системах организовывалась в

виде баз данных. В этих базах могли храниться также библиографические описания

документов и рефератов.

Фактографические информационные системы оперируют фактическими

сведениями, представленными в виде специальным образом организованных

совокупностей формализованных записей данных. Центральное функциональное

звено фактографической информационной системы – СУБД.

Фактографические информационные системы используются не только для

реализации справочных функций, но и для решения задач обработки данных. Под

обработкой данных понимается специальный класс решаемых на ЭВМ задач,

связанных с вводом, хранением, сортировкой, отбором и группировкой записей

данных однородной структуры. Эти задачи предусматривают представление

пользователям итоговых результатов обработки в виде отчетов табличной формы.

В настоящее время в парадигме создания информационных систем наметился

очевидный переход к реляционным моделям данных. Эти модели впервые

предложены Е.Коддом в 1970 году в качестве наиболее независимых от аппаратных

средств компьютера. Широкое внедрение персональных компьютеров, мощные

ресурсы которых поступают в полное распоряжение одного пользователя в отличие

от больших ЭВМ, открыли дорогу реляционным СУБД. За счет некоторой

избыточности сетевая и иерархическая модель могут быть сведены к табличной

(реляционной) модели данных. Формируемая исключительно в форме множества

таблиц, реляционная модель обеспечивает единообразное представление данных.

Фактографические информационные системы, созданные средствами

технологии баз данных, принято называть банками данных. Их центральным

функциональным звеном является система управления базами данных, настроенная

на работу с заданными конкретными базами данных.

Базы данных воплощают в себе структуру соответствующей предметной

области и обеспечивают хранение, поиск и обработку, содержащейся в базе данных

информации. Среди баз данных выделяются базы общего назначения и

специализированные базы. СУБД общего назначения не ориентированы на какую-

либо конкретную предметную область или на информационные потребности

конкурентной группы пользователей. Каждая система такого рода реализуется как

программный продукт, способный функционировать на некоторой модели ЭВМ в

определенной операционной обстановке. Специализированные СУБД -

предназначены для конкретных областей применения. Их разработка весьма

трудоемкое дело даже в самых простых случаях. Особенностью новой

методологической парадигмы является ее ориентация на структурный подход. Под

структурой здесь понимается некоторое множество сущностей (объектов,

признаков, качеств или свойств), рассматриваемое как единое целое. Cледует

отметить, что системная классификация понятий и основанная на ней методология

создания интегрированных баз данных могут быть полезными и в разных областях

гуманитарного знания (истории, лингвистике, социологии, экономике и др.). Кроме

того, их практическое использование будет способствовать интеграции этих наук.

4.2. Структурированные типы данных.

Развитие в вычислительной технике сопровождалось эволюцией представления

о роли данных. Одним из свойств компьютеров является способность хранить и

обрабатывать большие объемы информации и обеспечивать легкий доступ к этой

информации. Информация, подлежащая обработке, представляет некоторый

абстрактный фрагмент реального мира. Данные, хранящиеся в компьютере - это

абстрактное представление реальности, поскольку некоторые свойства и

характеристики реальных объектов при этом игнорируются как несущественные.

Например, каждый сотрудник в списке сотрудников некоторого учреждения

представлен множеством данных. Это множество включает идентифицирующие

данные и данные, относящиеся к профессиональной сфере деятельности. Таким

образом, данные о человеке – некий снимок с человека, абстрактное представление.

Решая конкретную задачу, необходимо выбрать множество данных,

представляющих реальную ситуацию, затем выбирается способ представление этой

информации. Представление данных выбирается исходя из средств и возможностей

аппаратного и программного обеспечения информационной системы.

Важную роль играют и свойства самих данных, операции, которые должны

выполняться над ними. Развитие аппаратного обеспечения позволяет использовать

как простейшие неструктурированные данные, так и более сложные данные,

полученные из комбинации простейших, они называются структурированными,

поскольку обладают известной организацией.

Современные средства программирования позволяют оперировать

множествами, массивами, записями, файлами (очередями). В более сложных

случаях – динамические структуры данных, память для хранения которых

выделяется в процессе выполнения программы. К таким данным относятся: списки,

стеки, деревья, графы.

Структурированные типы данных классифицируют по следующим признакам:

 однородность;

 упорядоченность;

 вид доступа - прямой или последовательный;

 вид организации - статическая или динамическая.

Если все элементы, образующие структуру, однотипны, например, символы,

целые числа, то структура называется однородной. Если в ней присутствуют

элементы разных типов, то структура называется неоднородной.

Структура является упорядоченной, если между ее элементами определен

порядок следования. Примером упорядоченной структуры является числовая

последовательность. Наличие индекса в записи элементов структуры указывает на

ее упорядоченность.

По способу доступа упорядоченные структуры разделяют на структуры

прямого и последовательного доступа. При прямом доступе каждый элемент

структуры доступен в любой момент независимо от других элементов.

Если у структуры размер (длина, количество элементов) не может быть

изменен при выполнении, а фиксируется заранее, то такая структура называется

статической. Соответственно, если размер структуры определяется по ходу

решения задачи и меняется при необходимости, то такую структуру называют

динамической. Например, такие структуры возникают при описании

закономерностей движения очередей.

Самым традиционным из структурированных типов данных является массив

(регулярный тип) – однородная упорядоченная статическая структура прямого

доступа. Массив объединяет однородные величины одного и того же типа,

называемыми компонентами. Все компоненты имеют общее имя – идентификатор и

определяются (адресуются) вычисляемым индексом. Обычный прием работы с

массивом – выборочное изменение его компонентов. Важной особенностью

массива является его статичность, т.е. он должен быть описан в программе, т.е.

определены тип и число компонентов массива. Компонентами массива могут быть

не только простейшие данные, но и структурные, в том числе массивы. В этом

случае мы получаем многомерный массив.

Обобщением массива является комбинированный тип данных – запись.

Запись – это неоднородная упорядоченная статическая структура прямого

доступа, т.е. запись – набор именованных компонент – полей, объединенных одним

общим именем и идентифицируемых (адресуемых) с помощью имени записи и

имен полей (запись – строка таблицы).

Очередь – это линейно-упорядоченный набор следующих друг за другом

компонентов, доступ к которым происходит по следующим правилам:

1) новые компоненты добавляются только в хвост очереди

2) значения компонент могут извлекаться только в порядке следования от

головы к хвосту очереди (первым вошел – первым вышел, FIFO –First Input First

Output).

Стек – это структура данных, в которой тот элемент, который последним в нее

помещался, выходит первым (LIFO – Last Input First Output), второе название стека

– магазин –по аналогии с магазином стрелкового оружия.

Из рассмотренных структур данных можно создавать различные комбинации,

которые называются суперпозициями. Например, файл записей, которая

применяется при создании баз данных.

4.3. Основные модели данных.

СУБД должна предоставлять доступ к данным любым пользователям, включая

и тех, которые практически не имеют и (или) не хотят иметь представления о:

 физическом размещении в памяти данных и их описаний;

 механизмах поиска запрашиваемых данных;

 проблемах, возникающих при одновременном запросе одних и тех же данных

многими пользователями (прикладными программами);

 способах обеспечения защиты данных от некорректных обновлений и (или)

несанкционированного доступа;

 поддержании баз данных в актуальном состоянии и множестве других

функций СУБД.

При выполнении основных из этих функций СУБД должна использовать

различные описания данных. Естественно, что проект базы данных надо начинать с

анализа предметной области и выявления требований к ней отдельных

пользователей, для которых создается база данных. Объединяя частные

представления о содержимом базы данных, полученные в результате опроса

пользователей, и свои представления о данных, которые могут потребоваться в

будущих приложениях, разработчик сначала создает обобщенное неформальное

описание создаваемой базы данных. Это описание, выполненное с использованием

естественного языка, математических формул, таблиц, графиков и других средств,

понятных всем людям, работающих над проектированием базы данных, называют

инфологической (или информационной, или концептуальной, или семантической)

моделью данных (рис. 4.1).