Тебекин В.В. Теоретические основы компьютерных информационных технологий

Подождите немного. Документ загружается.

обеспечения информационных потребностей органов государственной

власти, юридических и физических лиц [14].

Информационный продукт (Information product) – документирован-

ная информация, подготовленная в соответствии с потребностями пользо-

вателей и представленная в форме товара. Информационными продуктами

являются документы, программные продукты, базы и банки данных и дру-

гая информация.

Информационная технология (ИТ) – совокупность методов, спосо-

бов, приемов и средств обработки документированной информации, вклю-

чая прикладные программные средства, и регламентированного порядка их

применения [14].

Преобразование первичных данных в информационный продукт пред-

ставляет собой технологический процесс обработки информации, кото-

рый состоит из элементов (технологических операций).

Под технологическими операциями понимают ряд заранее преду-

смотренных воздействий на данные с целью изменения их свойств, выпол-

няемых с помощью соответствующих средств. Так, например, технологи-

ческими операциями процесса создания документа в текстовом редакторе

являются: создание нового файла документа, ввод данных, контроль вход-

ной информации, операции проверки и форматирования документа, печать

документа, архивация данных и т. п.

Структура и последовательность выполнения технологических опера-

ций составляют технологическую схему (цепь) обработки информации.

В связи с бурным развитием информационных технологий появилась

наука об информационных технологиях – итология. Предмет итологии –

информационные технологии, а также процессы, связанные с их созданием

и применением. Основными направлениями итологии являются:

1) архитектурная спецификация;

2) функциональная спецификация;

3) стандартизация спецификаций ИТ и управление их жизненным цик-

лом;

4) аппарат проверки соответствия (аттестации) реализаций ИТ их спе-

цификациям;

5) профилирование ИТ или разработка функциональных профилей ИТ;

6) таксономия (классификационная система) профилей ИТ;

7) разнообразные методы формализации и алгоритмизации знаний,

методы конструирования прикладных информационных технологий (пара-

дигмы, языки программирования, базовые открытые технологии, функ-

циональное профилирование ИТ и т. п.).

На современном этапе развития общества ведущую роль в области

информационных технологий заняли компьютерные информационные

технологии (КИТ) – информационные технологии, основанные на приме-

нении компьютерной техники.

1.2.2. История развития информационных технологий

Этапы развития информационных технологий тесно связаны с уров-

нем развития общества.

Первый этап появления информационных технологий связан с от-

крытием человеком способов длительного хранения информации на мате-

риальном носителе. Это пещерная живопись (сохраняет наиболее харак-

терные зрительные образы, связанные с охотой и ремеслами) – выполнена

25–30 тыс. лет назад; гравировка по кости (лунный календарь, числовые

нарезки для измерения) – выполнена 20–25 тыс. лет назад. Период между

появлением инструментов для обработки материальных объектов и реги-

страцией информационных образов составляет около миллиона лет, т. е.

период работы людей с информационными образами составляет всего 1%

времени существования цивилизации. Это подтверждает, что эффектив-

ность решения абстрактных информационных задач резко возрастает в

случае представления информации в виде изображений материальных объ-

ектов (графические интерфейсы).

Второй этап развития информационных технологий начал свой от-

счет около 6 тыс. лет назад и связан с появлением письменности. Эра

письменности характеризуется появлением технологии регистрации на ма-

териальном носителе символьной информации. Применение этих техноло-

гий позволяет осуществлять накопление и длительное хранение знаний. В

качестве носителей информации выступали и до сих пор выступают: ка-

мень, кость, дерево, глина, папирус, шелк, бумага. Сейчас этот ряд можно

продолжить: магнитные покрытия (лента, диски, цилиндры и т. д.), жидкие

кристаллы, оптические носители, полупроводники и т. д.

В этот период накопление знаний происходит достаточно медленно,

что обусловлено трудностями, связанными с доступом к информации. Зна-

ния, представленные в виде рукописных изданий, хранятся в единичных

экземплярах. Причем доступ к ним существенно затруднен, так как они

охраняются специальной кастой – жрецами, которые наделялись исключи-

тельным правом монопольного доступа к фонду человеческого опыта и яв-

лялись посредниками между накопленными знаниями и заинтересованны-

ми людьми. Этот барьер был разрушен на следующем этапе.

Начало третьего этапа датируется 1445 годом, когда Иоганн Гутен-

бер изобрел печатный станок. Появление книг открыло доступ к инфор-

мации широкому кругу людей и резко ускорило темпы накопления систе-

матизированных по отраслям знаний. За три столетия после изобретения

печатного станка оказалось возможным накопить ту «критическую массу»

социально доступных знаний, при которой начался лавинообразный про-

цесс развития промышленной революции. Печатный станок сыграл роль

информационного ключа, резко повысив пропускную способность соци-

ального канала обмена знаниями. С этого момента началось необратимое

поступательное движение технологической цивилизации.

Четвертый этап развития информационных технологий связан с

выдающимися открытиями 19-го и начала 20-го веков в области электри-

чества, позволившими решить массу информационных проблем с помо-

щью электро- и радиосвязи (телеграф, телефон, телевидение), электриче-

ских машин для записи, воспроизведения и хранения данных.

Пятый этап развития информационных технологий начинается в

1946 г. с появлением машины для обработки информации.

Этой машиной является первая ЭВМ (типа ENIAC), запущенная в

эксплуатацию в Пенсильванском университете. К этому времени уже зна-

чительная часть населения занята в информационной сфере. Так, напри-

мер, в США доля трудоспособного населения, занятого в информационной

сфере, в 1946 г. составляла 30%, в 1980 г. – 45%, а в 2000 г. увеличение

этой доли составило 60–70%.

Шестой этап развития информационных технологий наступил в

1982 г. после публикации эталонной модели взаимодействия открытых

систем ISO – ЭМ ВОС. Важнейшей вехой этого этапа является 24 октября

1995 г., когда Федеральный сетевой совет (FNC) единодушно одобрил ре-

золюцию, определяющую термин «Интернет».

Последние два этапа определили эпоху развития компьютерных ин-

формационных технологий.

1.2.3. Этапы развития компьютерных информационных технологий

Существует несколько точек зрения на развитие информационных

технологий с использованием компьютеров, которые определяют различ-

ные признаки деления. Общим для всех изложенных ниже подходов явля-

ется то, что с появлением персонального компьютера начался новый этап

развития информационных технологий, основной целью которого стало

удовлетворение персональных информационных потребностей человека в

профессиональной и бытовой сферах.

50–60-е годы

Это период «электрических» технологий, инструментарий которых

составляли: большие ЭВМ и соответствующее программное обеспечение,

электрические пишущие машинки, ксероксы, портативные диктофоны. На

этом этапе происходит автоматизация операционных рутинных действий

человека с помощью первых ЭВМ. Основной проблемой является обра-

ботка больших объемов данных в условиях ограниченных возможностей

аппаратных средств.

Основным критерием оценки эффективности создаваемых информа-

ционных систем была разница между затраченными на разработку и сэко-

номленными в результате внедрения средствами.

Основной проблемой на этом этапе была психологическая – плохое

взаимодействие пользователей, для которых создавались информационные

системы, и разработчиков из-за различия их взглядов и понимания решае-

мых проблем. Как следствие этой проблемы, создавались системы, кото-

рые пользователи плохо воспринимали и, несмотря на их достаточно

большие возможности, не использовали в полной мере.

70-е годы

Период «электронных» технологий, основным инструментарием ко-

торых становятся большие ЭВМ и создаваемые на их базе автоматизиро-

ванные системы управления и информационно-поисковые системы, осна-

щенные широким спектром базовых и специализированных программных

комплексов. Обработка данных начинает проводиться в вычислительных

центрах в режиме терминального пользования.

В этот же период происходит появление и распространение персо-

нальных компьютеров серии IBM. Изменяется подход к созданию инфор-

мационных систем – ориентация смещается в сторону индивидуального

пользователя для поддержки принимаемых им решений. Появляется заин-

тересованность пользователя в проводимых разработках и, как следствие

этого, возникают контакты с разработчиками, создающие взаимопонима-

ние различных групп специалистов. На этом этапе используются как цен-

трализованная обработка данных, характерная для первого этапа, так и де-

централизованная, базирующаяся на решении локальных задач и работе с

локальными базами данных на рабочем месте пользователя.

Проблемы этого этапа – отставание программного обеспечения от

уровня развития аппаратных средств, а также трудности формирования со-

держательной стороны информации для среды управления различными

сферами общественной жизни и организации аналитической работы.

80-е годы

Этап «компьютерных» («новых») технологий, в качестве основного ин-

струмента которых является персональный компьютер с широким спектром

стандартных программных продуктов разного назначения. На этом этапе

происходит процесс персонализации автоматизированных систем управле-

ния, который проявляется в создании систем поддержки принятия решений.

В подобные системы включают встроенные элементы анализа и интеллекта

для разных уровней управления, реализуемые на персональном компьютере и

использующие телекоммуникации. В связи с переходом на микропроцессор-

ную базу существенным изменениям подвергаются и технические средства

бытового, культурного и прочего назначений. Начинают широко использо-

ваться в различных областях локальные и глобальные компьютерные сети.

Проблемными задачами являлись максимальное удовлетворение по-

требностей пользователя и создание соответствующего удобного и понят-

ного интерфейса работы в компьютерной среде.

90-е годы

Этап достижений в телекоммуникационных технологиях с распреде-

ленной обработкой информации. В эти годы происходит создание совре-

менных технологий корпоративных информационных систем на базе кор-

поративных сетей.

Целью информационных систем становится не просто увеличение

эффективности обработки данных и помощь звену управления. Соответст-

вующие информационные технологии и системы становятся инструмен-

том, направленным на решение стратегических задач и помогающим орга-

низации выстоять и получить преимущество в конкурентной борьбе.

Компьютер становится инструментом непрофессионального пользо-

вателя, а информационные системы – средством поддержки принятия его

решений.

На данном этапе решаются наиболее существенные проблемы:

– выработка соглашений и установление стандартов, протоколов для

компьютерной связи;

– организация доступа к стратегической информации;

– организация защиты и безопасности информации.

Начало 21-го века характеризуется бурным развитием технического

обеспечения информационного общества в рамках единой информационной

системы планеты, интегрирующей все виды информационных услуг. Начина-

ются усиленное развитие робототехники и практическое внедрение информа-

ционных систем искусственного интеллекта. Компьютерные информационные

системы становятся необходимыми системами жизнеобеспечения общества.

Тенденции развития современных информационных технологий

Развитие информационных технологий диктуется следующими фак-

торами.

Изменение информационной среды и экономического пространства:

– глобализация рынков в связи с технологичностью рыночных отноше-

ний, принятием стандартов сетевых и телекоммуникационных технологий;

– постоянно изменяющиеся условия экономических отношений, не-

стабильность внешней среды; определяющими в процессе конкурентной

борьбы становятся новые предпринимательские концепции, «ноу-хау» и

патенты, дающие право устанавливать стандарты.

Изменения организации деятельности предприятий:

устойчивость и доходность бизнеса теперь определяется скоростью реак-

ции на изменение предпочтений конечного потребителя, что в свою очередь

заставляет сократить задержки и потери прохождения информации на пред-

приятии, осуществлять интеграцию всех служб и информационных систем

предприятия для непрерывного обеспечения руководителей экономической

информацией о положении дел и имеющихся возможностях; наблюдается пе-

реход от централизованной модели организации деловых коммуникаций и

управления ресурсами как от медленной и неэффективной модели к децентра-

лизованному управлению ресурсами и коммуникациями.

Изменение технологии управления:

– меняются не только внешняя среда, но и сами системы, взаимодей-

ствующие в меняющейся среде, для устойчивости управления надо нау-

читься управлять меняющейся системой в меняющейся среде;

– необходимы новые подходы к созданию модели организации рабо-

ты предприятий с учетом изменений адекватных факторов;

– размер бизнеса часто ограничен устаревшими технологиями управ-

ления (например, «бумажными»).

Изменение деловой культуры:

– изменение характера управленческого труда, приближение его к

предпринимательскому; чаще возникают ситуации, когда руководителю

недостает информации или информация не соответствует ситуации;

– для бизнеса возрастает значение информации и знаний внутри

предприятий; управление на основе знаний, упреждая события, превраща-

ется в важнейший фактор обеспечения конкурентных преимуществ. В свя-

зи с этим наблюдаются следующие тенденции развития информационных

технологий:

– современные тенденции развития информационных технологий на-

правлены на повсеместное использование технологий Интернет и Интернет;

– тенденция развития информационных технологий такова, что все

устройства передачи информации в будущем станут цифровыми;

– совершенствуются аппаратные и программные средства защиты

информации на всех уровнях;

– необходима подготовка кадров различного профиля, способных

работать с новыми технологиями.

1.2.4. Классификация компьютерных информационных технологий

Современные компьютерные информационные технологии делятся на

две группы: базовые компьютерные информационные технологии и ком-

пьютерные информационные технологии предметных областей. Предмет-

ная область – это часть реального мира, которая представляется, ото-

бражается и используется в информационной системе. Отображаемая

предметная область с помощью различных форм преставления информа-

ции называется информационной моделью.

К базовым компьютерным информационным технологиям относят:

технологии операционных систем, технологии хранения и обработки инфор-

мации (текстовые процессоры, электронные таблицы, системы управления

базами данных, системы компьютерной графики), телекоммуникационные

технологии, технологии мультимедиа и виртуальной реальности, технологии

программирования, обработки изображений, распознавания речи, криптогра-

фии и др. Таким образом, базовые технологии обеспечивают работу инфор-

мационных систем независимо от их конкретного назначения.

К технологиям предметных областей относят: технологии элек-

тронного документооборота, информационные технологии банковской

деятельности, офисные информационные технологии, технологии инфор-

мационных систем (обработки данных, управления, автоматизации офиса,

поддержки принятия решения, экспертных систем) и др. Технологии пред-

метных областей используются с учетом специфических особенностей их

реализации в конкретной информационной системе.

1.3. Информационные ресурсы

Традиционно ресурсы (фр. Ressoure – вспомогательное средство) –

источники и предпосылки получения необходимых людям материальных и

духовных благ, которые можно реализовать при существующих техноло-

гиях и социально-экономических отношениях. Ресурсы подразделяются на

три основные группы: материальные, трудовые (в том числе интеллекту-

альные ресурсы); природные (естественные).

В информационном обществе информация является обязательной ча-

стью любой сферы жизнедеятельности человека и общества в целом, по-

этому она также выступает в качестве важнейшего ресурса.

Информационный ресурс (Information resources) – организованная

совокупность документированной информации, включая базы данных и

знаний, другие массивы информации в информационных системах [14]. По

законодательству РФ информационные ресурсы – отдельные документы и

отдельные массивы документов, документы и массивы документов в ин-

формационных системах: библиотеках, архивах, фондах, банках данных,

других видах информационных систем [14].

Оценку информационных ресурсов проводят по параметрам инфор-

мации (Parameter of information). Параметры информации – характеристи-

ки, описывающие содержание, охват, время, источник, качество, соответст-

вие потребностям, способ фиксации, язык и стоимость информации. Ин-

формация как ресурс должна обладать полезностью, редкостью и

ограниченностью, только тогда она будет иметь ценность для потребителей.

Информационный ресурс имеет ряд особенностей:

– неисчерпаемость (использование ресурса приводит не к уменьше-

нию, а к его увеличению);

– способность воздействия на эффективность производства и экономи-

ческий рост без увеличения физического объема традиционных ресурсов;

– тесная связь и взаимодействие с другими видами ресурсов. Так,

например, информационный ресурс способен влиять на работоспособ-

ность, на интеллектуальный уровень человека, на характер его экономиче-

ского и социального поведения, поэтому с ростом уровня образования и

культуры, с развитием личности происходит рост индивидуальной и кол-

лективной инициативы, повышается качество трудовых ресурсов.

Государственная политика РБ в области формирования нацио-

нальных информационных ресурсов определена в законодательных доку-

ментах [14, 16, 17, 21, 23].

Основные положения данной политики состоят в следующем:

1) государство в лице своих органов:

– организует формирование и использование информационных ре-

сурсов республики, оказывает государственную поддержку информатиза-

ции, принимает меры к повышению качества документированной инфор-

мации и информационных услуг;

– создает условия для открытости, общедоступности и сохранности

информационных ресурсов;

– организует единую систему учета и регистрации информационных

ресурсов, обеспечивая государственные органы, юридических и физиче-

ских лиц информацией о наличии и состоянии информационных ресурсов

в республике;

– устанавливает правовые основы регулирования правоотношений,

связанных с созданием, накоплением, поиском, получением, хранением,

обработкой, распространением и использованием научно-технической ин-

формации в Республике Беларусь;

– определяет состав информационных ресурсов, имеющих государст-

венное значение;

– организует создание, обновление, хранение архивных копий ин-

формационных ресурсов;

2) информационные ресурсы могут иметь государственное значение

или относиться к категории, имеющей значение только для юридических и

физических лиц;

3) информационные ресурсы, выступающие на рынке как товар в виде

информационной продукции, могут быть объектами товарных отношений.

В зависимости от области использования информационный ресурс

рассматривают как политический, военный, народнохозяйственный ресур-

сы, ресурс науки и производства.

Информация как политический ресурс

Эффективное управление государством невозможно без достоверной ин-

формации о состоянии важнейших подсистем страны. Поэтому правительство

любой страны уделяет огромное внимание функционированию информацион-

ного аппарата как наиболее действенного рычага управления государством.

Информация как военный ресурс

Успех военной операции во многом определен наличием информации

о противнике и идентифицированным доступом к собственным сведениям.

Поэтому важнейшей задачей для принятия решений и осуществления

дальнейших действий являются поиск (разведка) и защита информации.

Добытая информация есть не что иное как разведданные, а закрытая ин-

формация составляет государственную и военную тайну.

Информация как народнохозяйственный ресурс

Национальные информационные ресурсы – новая экономическая кате-

гория. Информация становится таким же основным ресурсом, как материа-

лы и энергия, и, следовательно, по отношению к этому ресурсу должны

быть сформулированы основополагающие вопросы: формы собственности,

потребители и источники, регламент доступа, возможность коммерческого

использования.

Информация как ресурс науки и производства

Ежегодно в мире публикуются на различных языках сотни тысяч

журналов, книг, брошюр, диссертаций и отчетов. Всемирный фонд описа-

ний изобретений ежегодно пополняется на 1 млн. документов. Ежеминут-

но в мире публикуются тысячи страниц научных текстов, в пределах не-

скольких минут предлагается новое техническое решение, каждый час ре-

гистрируются десятки изобретений или открытий. Вопрос надежности,

своевременности и эффективности информации приобрел сегодня особое

значение. Информационное невежество приводит к спаду научного потен-

циала и разрушению производственной сферы.

2. Информационные системы

2.1. Определение информационной системы

Обычно под системой понимают любой объект, который одновременно

рассматривается и как единое целое, и как объединенная в интересах дости-

жения поставленных целей совокупность разнородных элементов.

При решении любой задачи возникает совокупность процессов ин-

формационного взаимодействия между необходимыми элементами. По-

этому протекание информационных процессов необходимо рассматривать

в рамках определенной информационной системы (ИС). Так, например,

процессы организации сбора, хранения, обработки, поиска и передачи ин-

формации, необходимой в процессе решения задач определенной предмет-

ной области, могут выполняться в ИС, которыми являются библиотека, ар-

хив, фонд, банк данных и т. п.

Поэтому в широком смысле информационная система – организаци-

онно упорядоченная совокупность информационных ресурсов, информа-

ционных технологий и комплекса программно-технических средств, осу-

ществляющих информационные процессы в человеко-машинном или ав-

томатическом режиме [14, 15].

Часто с ИС отождествляют компьютерную технику. Необходимо по-

нимать разницу между этими понятиями. Компьютерная техника, осна-

щенная специализированными программными средствами, является тех-

нической базой и инструментом для информационных систем. Информа-

ционная система немыслима без персонала, взаимодействующего с ком-

пьютерами и телекоммуникациями.

Процессы, обеспечивающие работу информационной системы любого

назначения, условно можно представить в виде схемы, состоящей из бло-

ков, выполняющих следующие задачи:

– ввод информации из внешних или внутренних источников;

– обработка входной информации и представление ее в удобном виде;

– хранение информации;

– вывод информации для представления потребителям или передачи в

другую систему;

– коммуникацию – передачу информации другим объектам;

– обратную связь (коррекцию входной информации по результатам пе-

реработки выходной информации) – рис. 2.1.

Необходимо учитывать, что при реализации названных процессов мо-

гут быть использованы различные информационные технологии.

Аппаратно-программная часть ИС

Ввод

информации

Хранение

информации

Обработка

информации

Вывод

информации

Персонал

корпорации

Другая

информационная

система

Рис. 2.1

Цели внедрения информационных систем:

– получение более рациональных вариантов решения управленческих

задач за счет внедрения математических методов и интеллектуальных сис-

тем и т. д.;

– освобождение работников от рутинной работы за счет ее автомати-

зации;

– обеспечение достоверности информации;

– замена бумажных носителей данных на магнитные диски или лен-

ты, что приводит к более рациональной организации переработки инфор-

мации на компьютере и снижению объемов документов на бумаге;

– совершенствование структуры потоков информации и системы до-

кументооборота;

– уменьшение затрат на производство продуктов и услуг.

Информационная система любой организации должна отвечать сле-

дующим основным свойствам:

1) структура информационной системы, ее функциональное назначе-

ние должны соответствовать целям, стоящим перед организацией, напри-