Д 1534 (ОПД. Ф. 01. ) Аппаратные средства вычислительной техники Тема лекции № 12: Информационные технологии обработки информации. АРМ, средства обработки сигналов на базе ПЭВМ. Основная часть (учебные вопросы) 1. Информационные технологии в системах управления 2. Свойства, структура и классификация автоматизированных информационных технологий управления 3. Основные направления развития автоматизации управления 4. Автоматизированные рабочие места
Литература (основная и дополнительная): Емельянова Н. З. Основы построения автоматизированных информационных систем: Учебное пособие/ Н. З. Емельянова, Т. Л. Партыка, И. И. Попов. - М. : Форум: ИНФРА-М, 2005. - 416 с. Интерфейс “человек-компьютер”/ Р. Коутс, И. Влейминк. –М. : Мир, 1990. – 501 с. Информационные системы/Голицына О. Л. , Максимов Н. В. -М. : ММИЭИФП, 2004. - 329 с. Информационные технологии/Алешин Л. И. , Максимов Н. В. -М. : ММИЭИФП, 2004. - 561 с. Инфосфера: Информационные структуры, системы и процессы в науке и обществе / Арский Ю. М. , Гиляревский Р. С. , Туров И. С. , Чёрный А. И. – М. : ВИНИТИ, 1996. – 489 с. Попов И. И. Автоматизированные информационные системы (по областям применения): Учебн. пособ. / Под общей редакцией К. И. Курбакова. - М. : Изд-во РЭА, 1999. - 103 с. Попов И. И. Информационные ресурсы и системы: реализация, моделирование, управление. – М. : ТПК АЛЬЯНС, 1996. – 408 с. Проектирование и дизайн пользовательского интерфейса/ А. К. Гультяев. , В. А. Машин. – СПб. : Коронапринт, 2000. – 352 с. Дополнительная: Емельянова Н. З. Основы построения автоматизированных информационных систем: Учебное пособие/ Н. З. Емельянова, Т. Л. Партыка, И. И. Попов. - М. : Форум: ИНФРА-М, 2005. - 416 с. Интерфейс “человек-компьютер”/ Р. Коутс, И. Влейминк. –М. : Мир, 1990. – 501 с. Информационные системы/Голицына О. Л. , Максимов Н. В. -М. : ММИЭИФП, 2004. - 329 с. Информационные технологии/Алешин Л. И. , Максимов Н. В. -М. : ММИЭИФП, 2004. - 561 с. Инфосфера: Информационные структуры, системы и процессы в науке и обществе / Арский Ю. М. , Гиляревский Р. С. , Туров И. С. , Чёрный А. И. – М. : ВИНИТИ, 1996. – 489 с. Попов И. И. Автоматизированные информационные системы (по областям применения): Учебн. пособ. / Под общей редакцией К. И. Курбакова. - М. : Изд-во РЭА, 1999. - 103 с. Попов И. И. Информационные ресурсы и системы: реализация, моделирование, управление. – М. : ТПК АЛЬЯНС, 1996. – 408 с. Проектирование и дизайн пользовательского интерфейса/ А. К. Гультяев. , В. А. Машин. – СПб. : Коронапринт, 2000. – 352 с.
Информационная технология - это системно-организованная последовательность операций, выполняемых над информацией с использованием средств и методов автоматизации. Операциями являются элементарные действия над информацией. Процедура передачи информации включает кроме самой передачи операции ввода данных в систему, в сеть, преобразования из цифровой формы в аналоговую и наоборот, операции вывода сообщений, контроль ввода и вывода, защиту данных. Процедуры обработки информации являются главными в информационных технологиях. Остальные процедуры носят вспомогательный характер. Процедура анализа, прогноза, принятия решений - это наиболее сложная, интеллектуальная процедура выполняется человеком на базе подготовленных данных, знаний, их моделей, правил работы со знаниями и моделями, альтернативных решений.
Технология формирования документов включает процессы создания и преобразования документов. Их обработка заключается во вводе, классификации, сортировке, преобразовании, размещении, поиске и выдаче информации пользователям в нужном формате. Технология обработки изображений в общем виде строится на анализе, преобразовании и трактовке изображений. Видеотехнология строится на разработке и демонстрации движущихся изображений, что открыло широкие возможности в возникновении мультисреды. Видеотехнология применяется для создания видеосюжетов, фильмов, деловой графики и др. Технология визуализации - процесс многооконного представления данных в виде изображений (обратный сжатию). Визуализация позволяет преобразовать любой тип данных в разноцветные движущиеся или неподвижные изображения. Технология виртуальной реальности используется в конструкторской, рекламной деятельности, в создании мультипликационных фильмов. Этот процесс именуется мультипликацией.
Обработка изображений как направление связано с развитием электронной техники и технологий. При обработке изображений требуются высокие скорости, большие объемы памяти, специализированное техническое и программное оснащение. Изображения относятся к разного рода объектам, выделению их контуров, перемещению, распознаванию и т. д. Обработка текстов является одним из средств электронного офиса. Наиболее трудоемким является ввод текста; следующими этапами являются подготовка текста, его оформление и вывод. Обработка таблиц осуществляется комплексом прикладных программ в составе электронного офиса и дополняется рядом аналитических возможностей. Работа с электронной таблицей позволяет вводить и обновлять данные, команды, формулы, определять взаимосвязь и взаимозависимость между клетками, данными в виде функций, аргументами которых являются записи в клетках. В клетках таблицы могут размещаться записные книжки, календари, справочники, списки мероприятий. Гипертекст формируется в результате представлений текста как ассоциативно связанных блоков информации.
Ассоциативная связь - это соединение, сближение представлений, смежных, противоположных, аналогичных и т. д. Гипертекст значительно отличается от обычного текста. Обычные (линейные) тексты имеют последовательную структуру и предусматривают их чтение слева направо и сверху вниз. Технология обработки речи является многоплановой проблемой, охватывающей широкий круг задач. В их перечень прежде всего входят распознавание и синтез речи. Распознавание речи преобразует ее в текст, открывает возможность использования ее в качестве источника информации. Обратной распознаванию является задача синтеза речи, т. е. преобразования текста в речь. Технология обработки и преобразования сигналов выполняется при решении многих информационных задач. Сигналы обрабатываются различными методами (аналоговыми и дискретными). Обработка сигналов используется в распознавании образов, телеобработке данных и опирается на методологию искусственного интеллекта. Технология электронной подписи осуществляется с помощью идентификации пользователя путем сличения реальной подписи с подписью в компьютерной системе, где создается ее электронный шаблон. Он формируется по группе подписей одного и того же лица.
Сетевой режим определяется необходимостью быстрой передачи информации и оперативного взаимодействия пользователей. Любая сеть характеризуется множеством связанных друг с другом систем, узлов, элементов. Первоначально сетевой режим возник для передачи данных. Затем он стал использоваться как эффективное средство распределенной обработки данных. Особенности сетевого режима связаны с архитектурой сети. Обработка данных в пакетном режиме означает, что каждая порция несрочной информации (как правило, в больших объемах) обрабатывается без вмешательства извне, например, формирование отчетных сводок в конце периода. Этот режим называют еще фоновом. Фоновой режим запускается, когда свободны ресурсы вычислительных систем. Он может прерываться более срочными и приоритетными процессами и сообщениями, по окончании которых возобновляется автоматически.
Режим реального времени - это технология, которая обеспечивает такую реакцию управления объектом, которая соответствует динамике его производственных процессов. Время реакции играет доминирующую роль. Оно может измеряться секундами, минутами, часами. На основе таких технологий создаются системы реального времени, которые более сложны и дороги в реализации. В системах реального времени обработка данных по одному сообщению (запросу) завершается до появления другого. Этот режим применяется для объектов с динамическими процессами. Например, обслуживание клиентов в банке по любому набору услуг должно учитывать допустимое время ожидания клиента, одновременное обслуживание нескольких клиентов и укладываться в заданный интервал времени (время реакции системы). Режим разделения времени - технология, которая предусматривает чередование во времени процессов решения разных задач в одном компьютере. В режиме разделения времени для оптимального использования ресурсы компьютера (системы) предоставляются сразу группе пользователей (или их программам) циклично, на короткие интервалы времени. Интерактивный режим осуществляется в системах реального времени. Он может использоваться для организации диалог (диалоговый режим). Интерактивный режим - это технология выполнения обработки или вычислений, которая может прерываться другими операциями. Время взаимодействия или прерывания является настолько малым, что пользователь может работать с системой практически непрерывно. Во время взаимодействия вычислительных процессов в сети осуществляются транзакции. Транзакции - это короткий во времени цикл взаимодействия (объектов, партнеров), включающий запрос, выполнение задания (или обработку сообщения), ответ.
Диалоговый режим - технология взаимодействия процессов решения задач со скоростью, достаточной для осмысления и реакции пользователей. Наиболее характерный пример диалога - взаимодействие с базой данных. Диалог в сетевых системах основывается на интерактивном режиме. Интегрированные технологии представляют собой взаимосвязанную совокупность отдельных технологий, т. е. объединение частей какой-либо системы с развитым информационным взаимодействием между ними. Достигается согласованное управление организацией, системой, объектом, координация функций, реализуется доступ многих пользователей к общим информационным ресурсам т. е. достигается качественно новый уровень управления. Интеграция названных технологий в единые системы позволит многократно повысить эффективность выполнения операций и управления экономическим объектом. Их внедрение должно быть увязано со стратегией и тактикой развития объекта (фирмы, банка, предприятия). Видеотехнология - это технология использования изображений. Такой технологии может предшествовать визуализация, т. е. представление данных в виде изображений. Быстрый рост объемов обработки данных требует поиска новых способов представления полученной информации. Организация видео-конференций связана с технологией проведения совещания между удаленными пользователями на базе использования их движущихся изображений. Технические средства при этом работают в реальном времени.
Мультимедиатехнология (мультисреда) основана на комплексном представлении данных любого типа. Такая технология обеспечивает совместную обработку символов, текста, таблиц, графиков, изображений, документов, звука, речи, что создает мультисреду. Нейрокомпьютерные технологии используют взаимодействующие друг с другом специальные нейрокомпоненты на базе микропроцессоров. Нейротехнология применяется в создании искуственного интеллекта для решения сложных задач: распознавание образов, управление кредитными рисками, прогноз фондовых ситуацией, определение стоимости недвижимости с учетом качества зданий, их состояния, окружающей обстановки и среды, автоматическое распознавание чеков. Объектно-ориентированная технология основана на выявлении и установлении взаимодействия множества объектов и используется при создании компьютерных систем на стадии проектирования и программирования. В качестве объектов в ней выступают пользователи, программы, клиенты, документы, файлы, таблицы, базы данных и т. д. Технология управления знаниями позволяет создать не просто автоматизированную систему с единым информационным пространством, а среду, в которой знания одного работника становились бы достоянием всех. Интернет-технология основана на объединении информационных сетей в глобальную информационную структуру. Иными словами, Интернет - это глобальная международная ассоциация информационных сетей, которая имеет информационные центры, обслуживающие пользователей: они предоставляют документацию; распространяют программы, тексты книг, иллюстрации; коммуникационный сервис; электронную почту; службу новостей; передают файлы и т. д.
Под системой поддержки принятия решений (СППР), будем понимать человекомашинные системы, которые позволяют лицам, принимающим решение, использовать данные и знания объективного и субъективного характера для решения слабоструктурированных (плохо формализованных) проблем. Система управления базами данных (СУБД) необходима для их создания и манипулирования. СУБД может быть собственной, т. е. входящей только в состав СППР, но может быть и общей с АИС. Как правило применяется общая с АИС СУБД, так как используется общая для этих систем база данных. Система управления базой знаний представляет собой совокупность программных средств со следующими функциями: создание деревьев целей, деревьев выводов, семантических и нейросетей, их обновление и изменение, инициирование запросов к базе знаний и выдача ответов. Модуль расчетов или выводов предназначен для построения матрицы решений и оценки сгенерированных вариантов с помощью заранее определенного критерия. Пользовательский интерфейс является диалоговым компонентом системы и представляет собой программные и аппаратные средства, которые обеспечивают взаимодействие пользователя с системой. Термин "пользовательский интерфейс" охватывает все аспекты взаимодействия пользователя и системы поддержки решений. Недружественность пользовательского интерфейса зачастую является главной причиной того, что управленцы не используют компьютерную поддержку своей деятельности в полной мере.
Под автоматизированной информационной технологией управления (АИТУ) понимается система методов и способов сбора, накопления, хранения, поиска, обработки и защиты управленческой информации на основе применения развитого программного обеспечения, средств вычислительной техники и связи, а также способов, с помощью которых эта информация предоставляется пользователям. АИТУ играют важную стратегическую роль, которая постоянно возрастает. Это объясняется рядом свойств, присущих автоматизированным информационным технологиям, которые: позволяют активизировать и эффективно использовать информационные ресурсы общества, что экономит другие виды ресурсов; реализуют наиболее важные, интеллектуальные функции социальных и экономических процессов; позволяют оптимизировать и во многих случаях автоматизировать информационные процессы в период становления информационного общества; обеспечивают информационное взаимодействие людей, что способствует распространению массовой информации. Информационные технологии быстро ассимилируются культурой общества, снимают многие социальные, бытовые и производственные проблемы, расширяют внутренние и международные экономические и культурные связи, влияют на миграцию населения по планете; занимают центральное место в процессе интеллектуализации общества, в развитии системы образования, культуры и новых (экранных) форм искусства, популяризации шедевров мировой культуры и истории развития человечества; играют ключевую роль в процессах получения, накопления, распространения новых знаний; позволяют реализовать методы информационного моделирования глобальных процессов, что обеспечивает возможность прогнозирования многих природных ситуаций в регионах повышенной социальной и политической напряженности, экологических катастроф, крупных технологических аварий.
Сбор и регистрация информационных ресурсов. Функции сбора и регистрации информационных ресурсов могут совмещаться во времени или выполняться последовательно. Возможны различные варианты их осуществления, например: путем измерений (наблюдений) фактов в реальном мире и ввода данных в систему вручную с помощью клавиатуры и/или каких-либо манипуляторов; полуавтоматически путем ввода в компьютер с некоторых носителей и в случае необходимости их оцифровки (например, при использовании текстов на бумажных носителях или аналоговых аудиозаписей); автоматически с помощью различного рода датчиков или обмена данными с другими автоматизированными системами. С этими функциями механизмов информационных систем и их персонала связана необходимость решения ряда сопутствующих задач, таких как очистка, верификация, сжатие данных, конвертирование их из одного формата в другой и т. д. Очистка данных — необходимая стадия предварительной обработки данных и подготовки их к загрузке в систему, особенно в случаях, когда используется несколько источников данных. Обычно она включает процедуры фильтрации данных, верификации, обеспечения логической целостности, устранения несогласованности, избыточности и различных ошибок, восполнения пропусков, а также другие процедуры, направленные на улучшение качества данных.
Структура конкретной автоматизированной информационной технологии управления для своей реализации предполагает наличие трех компонент: комплекса технических средств, состоящего из средств вычислительной, коммуникационной и организационной техники; системы программных средств, состоящей из системного (общего) и прикладного программного обеспечения; системы организационно-методического обеспечения, включающей инструктивные и нормативно-методические материалы по организации работы управленческого и технического персонала в рамках конкретной АИТУ обеспечения управленческой деятельности.
Структура комплекса технических средств автоматизированной информационной технологии
По степени охвата задач управления автоматизированные информационные технологии подразделяются на следующие группы: электронная обработка данных; автоматизация функций управления; поддержка принятия решений; электронный офис; экспертная поддержка. По классу реализуемых технологических операций АИТУ можно разделить: на системы с текстовым редактором; системы с табличным процессором; системы управления базами данных; системы с графическими объектами; мультимедийные системы; гипертекстовые системы.
Структура системы программных средств автоматизированной информационной технологии
По типу пользовательского интерфейса автоматизированные информационные технологии делятся: на пакетные (централизованная обработка); диалоговые; сетевые (многопользовательские). По способу построения сети АИТУ можно разделить: на локальные; многоуровневые; распределенные. По обслуживаемым предметным областям автоматизированные информационные технологии подразделяются на технологии: бухгалтерского учета; банковской деятельности; налоговой деятельности; страховой деятельности и т. д.
Зарубежные специалисты выделяют пять основных тенденций развития информационных технологий управления: к изменению характеристик информационного продукта, который все больше превращается в гибрид между результатом расчетно-аналитической работы и специфической услугой, предоставляемой индивидуальному пользователю персонального компьютера; к параллельному взаимодействию логических АИТУ, совмещению всех типов информации (текста, графики, цифр, звуков) с ориентацией на одновременное восприятие человеком посредством органов чувств; к ликвидации всех промежуточных звеньев на пути от источника информации к ее потребителю (например, становится возможным непосредственное общение автора и читателя, продавца и покупателя, певца и слушателя, ученых между собой, преподавателя и обучающегося, специалистов через систему видеоконференций, электронную почту и т. п. ); к глобализации информационных технологий в результате использования спутниковой связи и всемирной сети Internet, благодаря чему люди смогут общаться между собой и с общей базой данных, находясь в любой точке планеты (ведущая тенденция); к конвергенции, рассматриваемой как последняя черта современного процесса развития АИТУ, которая заключается в стирании различий между сферами материального производства и информационного бизнеса, в максимальной диверсификации деятельности фирм, взаимопроникновении различных отраслей промышленности, финансового сектора и сферы услуг.
Различают два вида информационных технологий: информационно-справочные (пассивные), которые поставляют информацию оператору после его связи с системой по соответствующему запросу. информационно-советующие (активные), которые сами выдают абоненту предназначенную для него информацию периодически или через определенные промежутки времени. В сфере промышленного производства с позиций управления можно выделить следующие основные классы структур автоматизированных информационных технологий: децентрализованную, централизованную рассредоточенную и иерархическую.
Автоматизированные рабочие места являются главным инструментом общения человека с вычислительными системами, на которых специалист выполняет часть ручных операций и операций, требующих творческого подхода при решении текущих задач и анализа функций управления. С помощью АРМ усиливается интеграция управленческих функций, и каждое более или менее «интеллектуальное» рабочее место обеспечивает работу в многофункциональном режиме. Выбор его конфигурации и оборудования для реальных видов управленческой и экономической работы носит конкретный характер, диктуемый специализацией (предметной областью), поставленными целями, объемами работы.
Автоматизированное рабочее место специалиста-разработчика технической документации Существуют пакеты программ САПР (система автоматизации проектных работ) для конструктора-механика, архитектора, радиоинженеров, конструкторов электронной аппаратуры. Кроме того, имеется много пакетов программ для узкоспециализированных областей проектирования. Один из таких пакетов САПР для разработчиков, выпущенный компанией Think 3 (Италия), имеет следующие характеристики и возможности: понятный и удобный интерфейс; свобода в настройке пользовательского интерфейса; гибридное моделирование, при котором не существует различий между твердотельным и сложным поверхностным моделированием; открытость системы – пользователь имеет возможность создавать собственные приложения; наличие интегрированного приложения для работы с листовыми материалами, оптимальный раскрой металла, размещение форм для железобетонных изделий, оптимизация планирования земельных участков и т. д. ; отсутствие ограничений по количеству деталей в сборке; создание фотореалистичного отображения объектов во всех стандартных форматах, включая «прогулки» вокруг модели; двунаправленная связь между двумерными чертежами и трехмерной моделью; возможность управления проектной документацией; конструирование изделий различной сложности, использование наработок, созданных в других системах; моделирование сложных поверхностных форм и решения задач как дизайнера, оформляющего внешний вид изделия, так и конструктора, разрабатывающего сложные механические изделия; просмотр модели отображения конструируемых объектов и создание изображения с высокой степенью разрешения.