Олейник Андрей Григорьевич д т н

Олейник Андрей Григорьевич – д. т. н. , зав. кафедрой ИСи. Т КФ Петр. ГУ Развитие информационного общества (Введение в специальность) Направление подготовки: 230400 Информационные системы и технологии Область профессиональной деятельности : Ø исследование, разработка, внедрение и сопровождение информационных технологий и систем. Направление подготовки: 080500 БИЗНЕС-ИНФОРМАТИКА Область профессиональной деятельности : Ø проектирование архитектуры предприятия; Ø стратегическое планирование развития ИС и ИКТ управления предприятием; Ø организацию процессов жизненного цикла ИС и ИКТ управления предприятием; Ø аналитическую поддержку процессов принятия решений для управления предприятием.

До 80 -х годов ХХ века (согласно определению, данному в Большой Советской энциклопедии) информатика рассматривалась как «дисциплина, изучающая структуру и общие свойства научной информации, а также закономерности ее создания, преобразования, передачи и использования в различных сферах человеческой деятельности» . В современном понимании термин «информатика» обозначает совокупность научных направлений, тесно связанных с появлением компьютеров и их использованием во всех сферах жизнедеятельности людей. Англоязычный аналог этого понятия «computer science» - «компьютерные науки» , кибернетика прикладная математика информатика Основные области исследования: информатики Ø Ø Ø теория алгоритмов; числовые и символьные вычисления искусственный интеллект нейроматематика распознавание образов и обработка изображений Ø инженерия математического обеспечения Ø системы хранения и поиска данных Ø теория компьютеров и вычислительных сетей Ø компьютерная лингвистика Ø бионика Ø системы человеко-машинного взаимодействия Ø теория роботов Ø автоматизация управления.

Зарождение и развитие информатики. В конце 1939 года был создан макет процессора, в мае 1942 года первая в мире вычислительная машина начала действовать К 1946 году построена машина ЭНИАК, положившая начало вычислительной техники, породившую кибернетику, а затем и информатику. В этой машине впервые была реализована структура, предложенная Дж. фон Нейманом. ЭНИАК (ENIAC, сокр. от Electronic Numerical Integrator and Computer) — первый электронный цифровой компьютер общего назначения, который можно было перепрограммировать для решения широкого спектра задач. Память адрес Программа Данные значение 0… 1 000… 0000 … …. 1… 1 Архитектура фон Неймана основана на принципе совместного хранения программ и данных в памяти компьютера. процессор Набор инструкций процессора Программа вычислений стала объектом, доступным для преобразования с помощью вычислительной машины. Так возникло программирование. Первая в СССР вычислительная машина - МЭСМ, созданная под руководством С. А. Лебедева в Киеве, заработала в 1951 году

Краткая история вычислительной техники 1623 - Вильгельм Шикард , 1642 – Блез Паскаль – первые счетные механизмы 1820 – Чарлз С. Томас - первый серийный арифмометр 1801 – Жозеф Мари Жаккар - первый программируемый станок 1890 – технология обработки перфокарт (бюро переписи США) 193 Х – 196 Х – аналоговые электронно-счетные устройства Развитие цифровой вычислительной техники 1937 – Клод Шеннон – доказательство возможности реализации Булевой алгебры электронными схемами 1939 – первый электронный цифровой компьютер (Atanasoff-Berry Computer) 1945 – запуск первого «универсального» компьютера «ЭНИАК» 1948, 1949 – первые компьютер архитектуры Фон Неймана 1950 - первая советская ЭВМ МЭСМ 1953 – начало выпуска серийных ЭВМ в СССР ( «Стрела» ) 1950 -е — начало 1960 -х: второе поколение ЭВМ 1957 – начало разработок сетевых ИТ 1960 -е и далее: третье и четвертое поколения ЭВМ Середина 197 Х – персональные компьютеры 1982 -1992? Пятое поколение (интеллектуальный компьютер)? 1990 – начало «эпохи» глобальных сетей

Начало становления информатики в СССР можно отнести к периоду с 1955 - 1959 годов, когда в АН СССР был создан Научный совет по комплексной проблеме "Кибернетика» и возникла инфраструктура, поддерживающая новое научное направление. Основные достижения начального периода: Ø Разработана теория логического анализа и синтеза релейно-контактных и функциональных схем (мат. логика в технических науках). Ø В 1952 -53 годах А. А. Ляпуновым был предложен операторный метод для описания программ. (вместо машинных кодов) Ø В 1953 году А. А. Ляпунов сформулировал постановку задачи автоматизации программирования (основа для создания трансляторов компьютерных программ) Ø В 1953 -54 годах Л. В. Канторович разработал технологию крупноблочного программирования (основа анализа синтаксических структур программ и создания трансляторов). Ø М. Л. Цетлин впервые поставил вопрос о возможности моделирования с помощью простейших технических средств сложных форм поведения (начало создания теории коллективного поведения технических систем) К середине 50 -х годов было ясное представление о путях развития отечественной информатики. По мнению В. М. Глушкова, основой прогресса развития вычислительных машин должна стать теория их работы, разработка методов автоматизации проектирования ЭВМ и развитие методов автоматизации программирования.

На двадцатилетие (60 -70 -е годы) приходится расцвет исследований в области информатики в нашей стране. Активно развивались все ее направления. Основные достижения начального периода: Ø Первые версии программ для машинного перевода. Ø Разработка основ искусственного интеллекта (психоника, эвристика). Ø Создание теоретических методов распознавания образов Ø Основы метода ситуационного управления большими системами Ø Развитие методов автоматизации программирования Ø Появление школ специалистов в области параллельных вычислительных процессов Ø Разработки автоматизированных систем управления Получение практических результатов и их внедрение в различные сферы жизнедеятельности сдерживалось отставанием технической составляющей, В 80 -е годы термин "информатика" получает широкое распространение, а термин "кибернетика" постепенно исчезает из обращения.

Информационное общество Термин «информационное общество» был предложен Ю. Хаяши (Токийск. универс. ). Впервые использован в работах Ф. Махлупа (1962) и Т. Умесао (1963). Информационное общество – общество, в котором главными продуктами производства становятся информация и знания. Отличительные черты информационного общества: Ø увеличение роли информации, знаний и информационных технологий в жизни общества; Ø возрастание числа людей, занятых информационными технологиями, коммуникациями и производством информационных продуктов и услуг, Ø нарастающая информатизация общества с использованием телефонии, радио, телевидения, сети Интернет, а также традиционных и электронных СМИ; Ø создание глобального информационного пространства, обеспечивающего: (а) эффективное информационное взаимодействие людей, (б) их доступ к мировым информационным ресурсам (в) удовлетворение их потребностей в информационных продуктах и услугах; Ø развитие электронной демократии, информационной экономики, электронного государства, электронного правительства, цифровых рынков, электронных социальных и хозяйствующих сетей

Информационное общество Основные характеристики информационного общества (по критериям, предложенным У. Мартином) Ø Технологические: ключевой фактор — информационные технологии, которые широко применяются в производстве, учреждениях, системе образования и в быту. Ø Социальные: информация выступает в качестве важного стимулятора изменения качества жизни, формируется и утверждается «информационное сознание» при широком доступе к информации. Ø Экономические: информация составляет ключевой фактор в экономике в качестве ресурса, услуг, товара, источника добавленной стоимости и занятости. Ø Политические: свобода информации, ведущая к политическому процессу, который характеризуется растущим участием и консенсусом между различными классами и социальными слоями населения. Ø Культурные: признание культурной ценности информации посредством содействия утверждению информационных ценностей в интересах развития отдельного индивида и общества в целом. Новое качество - возможность управления большими системами Шло и продолжает идти бурное развитие научных направлений, связанных именно с проблемами организационного управления.

Развитие информационного общества в России I-й этап (1991— 1994 гг. ) - информатизация. II -й этап (1994— 1998 гг. ) - смена приоритетов от информатизации к выработке информационной политики. III -й этап (1998 г. — настоящее время) - формирование политики в сфере построения информационного общества. В 2002 году Правительством РФ была принята ФЦП «Электронная Россия 2002— 2010 гг. » . Главная цель - построение экономики, ориентированной на потребление и экспорт информационных продуктов и услуг, широкое внедрение Интернета, которое позволит гражданам напрямую обращаться в министерства и ведомства и получать услуги онлайн. Главные результаты: создание системы межведомственного взаимодействия (СМЭВ) и Единого портала госуслуг электронного В 2011 году принята ФЦП "Информационное общество", рассчитанная до 2020 года. Цель: получение гражданами и организациями преимуществ от применения информационных и телекоммуникационных технологий за счет обеспечения равного доступа к информационным ресурсам, развития цифрового контента, применения инновационных технологий, радикального повышения эффективности государственного управления при обеспечении безопасности в информационном обществе.

Информация, информационные технологии Под информацией (по законодательству РФ) понимаются сведения о лицах, предметах, фактах, событиях, явлениях и процессах независимо от формы их представления. Информационная технология (ИТ) - совокупность методов, программноаппаратных средств и, при необходимости, персонала, объединенных в технологическую цепочку, обеспечивающую сбор, хранение, обработку, вывод и распространение информации. Ресурсы Исходная (входная) информация Технология Продукты Информационная технология (внутренняя информация) Результаты (Выходная информация) Общая структура информационной технологии ИТ — это комплекс взаимосвязанных научных, технологических, инженерных дисциплин, изучающих методы эффективной организации труда людей, занятых обработкой и хранением информации; вычислительную технику и методы организации и взаимодействия с людьми и производственным оборудованием, их практические приложения, а также связанные со всем этим социальные, экономические и культурные проблемы. ( определение, принятое ЮНЕСКО)

Преимущества, обеспечиваемые использованием компьютерных ИТ в процессах обработки информации, Ø Ø Ø Компактное долговременное хранение больших объемов данных Автоматизированный поиск данных Оперативная передача данных Автоматизированная обработка данных Возможность многократного использования данных и процедур обработки Ø Гибкие возможности анализа и визуализации исходных данных и результатов обработки Проблемы, порождаемые использованием компьютерных ИТ в процессах обработки информации, Ø Необходимость формализации данных и процессов обработки Ø Зависимость от технических средств Ø «Закрытость» реализации от конечного пользователя

Информационная система (Information system) - по законодательству РФ - организационно упорядоченная совокупность Данные Транзакции Сообщения и т. д. Аппаратное обеспечение Системное программное обеспечение Прикладное ПО Хранимые данные Некомпьютиризированные операции Организационная граница (выходной интерфейс) Входы Организационная граница (входной интерфейс) документов (массивов документов) и информационных технологий, в том числе с использованием средств вычислительной техники и связи, реализующих информационные процессы. Персонал Типичная структура информационной системы Выходы Отчеты Док-ты Изобр-я на экране Сообщения и т. д.

Схема процесса принятия решений и функции ИТ на различных этапах Проблемная ситуация Формулировка цели ЛПР Предъявление вариантов решений Постановка задачи Формализация Сбор информации Поиск и/или генерация информации Решение эксперты Поиск (формирование) альтернатив Генерация альтернатив Визуализация Выбор «лучших» альтернатив Анализ и сравнение альтернатив

Варианты использования компьютерных систем для ППР «Калькулятор» - компьютер берет на себя функции вычисления искомых характеристик управляемой системы или параметров исследуемой модели на разных этапах моделирования и принятия решений. «Справочник» (Информационно-справочная система - ИСС) компьютерная система обеспечивает ЛПР необходимой актуальной информацией. Интерфейс Средства доступа ИАС Интерфейс БД Управляющее ядро Средства доступа БД Информационный компонент Средства анализа и прогнозирования БЗ Моделирующий компонент ИСС «Советчик» Компьютерная система осуществляет анализ и прогнозирование, предлагая эксперту или ЛПР варианты решения

Варианты использования компьютерных систем для ППР Автоматизированные системы управления Интерфейс АСУ БД и БЗ Подсистема контроля Подсистема анализа и прогнозирования Подсистема воздействия Объект управления Система самостоятельно выполняют все этапы процесса принятия решений от сбора информации до выработки управляющего воздействия.

Источники информации для анализа ситуации и выработки решения Компьютерный эксперимент (моделирование) Ш Безопасность Ш Низкие затраты Натурный эксперимент Ш Опасность необратимых изменений системы Информационные ресурсы СППР Ш Высокие затраты Ш Трудоемкость реализации Ш Простота оперирования Ш Длительность реализации Ш «Быстрый» эксперимент Ш Сложность модификации Ш Простота и доступность варьирования Методы моделирования Накопленный данные о процессах и явлениях Статистические модели Известные фундаментальные законы, определяющие протекание процессов и явлений Экспертные знания об изучаемых объектах Средства имитационного моделирования Аналитические модели Логические (экспертные) модели Имитационные модели

Понятие «моделирование» Моделирование (по А. А. Ляпунову)— это опосредованное практическое или теоретическое исследование объекта, при котором непосредственно изучается не сам интересующий нас объект, а некоторая вспомогательная искусственная или естественная система (модель): Ø находящаяся в некотором объективном соответствии с познаваемым объектом; Ø способная замещать его в определенных отношениях; Ø дающая при её исследовании, в конечном счете, информацию о самом моделируемом объекте. При рассмотрении процесса моделирования обязательно учитывают наличие трех элементов: Ø субъект (исследователь); Ø объект исследования (объект, явление, процесс) ; Ø модель, определяющую (отражающую) отношения познающего субъекта и познаваемого объекта.

Понятие «моделирование» Моделирование является процессом, в котором можно выделить четыре основных этапа: I. создание модели; II. исследование модели; III. интерпретация результатов исследования модели; IV. проверка результатов моделирования. Цель исследования Объект исследования Создание модели Исследование модели Интерпретация результатов Процесс моделирования, как правило, является итерационным, т. е. этапы могут повторятся с целью уточнения и совершенствования модели Проверка результатов

Понятие «моделирование» Построение модели предполагается наличие некоторых знаний об объектеоригинале и наличие цели исследования. Познавательные возможности модели обусловливаются тем, что модель отображает (воспроизводит, имитирует) черты объекта-оригинала, существенные с точки зрения цели исследования. Изучение одних сторон моделируемого объекта осуществляется ценой отказа от исследования других сторон. Начальный анализ Объект исследования Что необходим о знать Знания об объекте Цель исследования «Существенные» знания Создание модели Любая модель замещает оригинал лишь в строго ограниченном смысле. Для одного объекта может быть построено несколько «специализированных» моделей, концентрирующих внимание на определенных сторонах исследуемого объекта или же характеризующих объект с разной степенью детализации. Что именно должна отражать конкретная модель определяется целью моделирования.

Понятие «моделирование» На втором этапе модель выступает как самостоятельный объект исследования. Одной из форм такого исследования является проведение «модельных» экспериментов, при которых сознательно изменяются условия функционирования модели и систематизируются данные о ее «поведении» . Цель исследования Создание модели Модель Условия экспериментов Исследование модели Знания о модели Конечным результатом этого этапа является множество (совокупность) знаний о модели.

Понятие «моделирование» На третьем этапе осуществляется перенос знаний с модели на оригинал — формирование множества знаний. Одновременно происходит переход с «языка» модели на «язык» оригинала. Знания о модели Объект исследования Знания об объекте Интерпретация результатов Новые знания об объекте Четвертый этап — предполагает практическую проверку получаемых с помощью моделей знаний и их использование для построения обобщающей теории объекта, его преобразования или управления им. Нет I-й этап III-й этап Цикл моделирования Цель достигнута ? IV-й этап Да Использование результатов Цикл моделирования может повторяться либо полностью, либо частично.

Варианты организации долговременного хранения данных Прикладная программа 1 Файловые системы – ориентированы на многократное использование хранимых данных конкретным приложением (пакетом прикладных программ) Файл 1. 1 Файл 1. i Файл 1. N Прикладная программа 2 Файл 2. 1 Файл 2. j Файл 2. K Базы данных – ориентированы на многократное использование хранимых данных различными приложениями и пользователями Прикладная программа 1 Прикладная программа N Система доступа к хранимым данным БД

Влияние информатизации на общественную и экономическую деятельность Таблица Хессига представляет системный взгляд на социальные последствия информатизации, выделяет положительные и отрицательные эффекты информатизации для различных сфер жизни общества. Положительные последствия Отрицательные последствия Культура и общество Свободное развитие индивида “Автоматизация” человека Информационное общество Дегуманизация жизни Социализация информации Технократическое мышление Коммуникативное общество Снижение культурного уровня Преодоление кризиса Лавина информации Развитие цивилизации Элитарное знание (поляризация) Изоляция индивида Политика Расширение свобод Снижение свобод Децентрализация Централизация Выравнивание иерархии власти Государство – ”надзиратель” Расширенное участие в Расширение государственной общественной жизни бюрократии Усиление власти благодаря знаниям Усиление манипуляции людьми

Влияние информатизации на общественную и экономическую деятельность Хозяйство и труд Все возрастающая сложность жизни Повышение продуктивности Обострение промышленного кризиса Рационализация Концентрация Повышение компетентности Подверженность кризисам Увеличение богатства Стандартизация Преодоление кризиса Массовая безработица Экономия ресурсов Охрана окружающей среды Децентрализация промышленности Новая продукция Улучшение качества Диверсификация продукции Новые требования к мобильности трудящихся Дегуманизация труда Стрессы Деквалификация Исчезновение многочисленных профессий Новые профессии и квалификации Международные отношения Появляется шанс на развитие у Технологическая зависимость стран “третьего мира” Улучшение обороноспособности Обострение отношений Юга-Запада страны Улучшение обороноспособности Уязвимость страны Усиление взаимозависимости Национальная независимость Усиление опасности новой войны из-за обновления военных систем

Ларошфуко: «Если кто-нибудь сделает нам добро, мы обязаны терпеливо сносить и причиняемое этим человеком зло» . Гораций: «Невозможно благополучие во всех отношениях» Всякий прогресс человечества всегда имел два эффекта – положительный и отрицательный. Обнадеживает то, что, коль скоро человечество живет и прирастает, то положительные эффекты прогресса всегда превалируют над отрицательными. И информатизация, несмотря на сопряженный с ней негатив, приведет человечество к новому качеству, сплотит его, в перспективе сделает единой социальной сущностью, и откроет дорогу к освоению новых материальных и духовных пространств.

Имитационное моделирование социально-экономических процессов + - Укрупненная причинно-следственная диаграмма Трудовые ресурсы Охрана труда Смертность Качество здравоох. «Северность» Хроническая заболеваемость Рождаемость Образование. Реабилитация Инвалидизация Контролируемые параметры (основные): Ø Общая инвалидность Ø Структура инвалидности Ø Число трудоустроенных инвалидов Ø Ø «Управляющие» параметры: Показатели реабилитации Структура первичной инвалидности Структура финансирования соц-эконом. политики в отношении инвалидов Коэффициент доступности среды Высокая роль обратных связей и трудности единого аналитического описания разнородных факторов предопределяют использование средств системно-динамического моделирования Доступность соц. среды Фрагмент СД-модели инвалидизации

ИТ информационно-аналитической поддержки решения задач кадрового обеспечения региона с использованием средств системно-динамического моделирования Инструментальная среда имитационного моделирования Отделяемый «движок» имитации СД-шаблон Редактор мобильных шаблонов XML спецификация мобильного шаблона Прикладная среда моделирования Результаты моделирования Ключевым компонентом решения является перевод описаний системнодинамических шаблонов в XML-формат, что позволяет работать с моделями автономно.

Элементы информационного компонента системы ППР для АО «Апатит» Терминологический справочник: поиск внесенных в ИКМ элементов концептуального описания по именам или кратким комментариям к ним. Геоинформационный справочник: географическое положение элементов ИКМ; доступ к описаниям элементов с помощью электронной карты. 22

Использование ГИС для управления подземными разработками на рудниках АО «апатит» Геоинформационная модель подземных выработок

Схема решения задачи моделирования с использованием САЕ-системы CAD инструмент Создание геометрии аппарата Наложение расчетной сетки CFD-программа Задание параметров и условий Решатель Постпроцессор (визуализация результатов) В качестве математического аппарата использован аппарат многофазного многоскоростного континуума (ММК). Сформированная система уравнений состоит из уравнений сохранения массы, импульса, энергии (по необходимости). Вычислительный эксперимент над CFD-моделями, основанными на использовании ММК представлений движения вещества в разделительном аппарате, приближается по своим качествам к натурному эксперименту. Уравнение сохранения импульса для s- ой твердой фазы: где: - плотность фазы; s, l- скорости соответственно твердой и жидкой фазы; ps- давление s- ой твердой фазы; Ksl=Kls - коэффициент передачи импульса между жидкостью и твердой фазой s.

Автоматизация мониторинга и управления технологическими процессами на предприятиях используются SCADA-системы (от англ. Supervisory Control And Data Acquisition System).