Новости

Информационные технологии

Работа добавлена:






Информационные технологии на http://mirrorref.ru

А.С. Кольцов Е.Д. Федорков

Информационные технологии

Учебное пособие

Воронеж 2005

Воронежский государственный технический

университет

А.С. Кольцов Е.Д. Федорков

Информационные технологии

Утверждено Редакционно-издательским советом

университета в качестве учебного пособия

Воронеж 2005

УДК 004.37

Кольцов А.С., Федорков Е.Д. Информационные технологии: Учеб. пособие. Воронеж: Воронеж. гос. техн. ун-т, 2005. 241 с.

В учебном пособии рассматриваются основные вопросы информационных технологий, общая классификация видов информационных технологий и их реализация в технических областях; базовая и конкретные информационные технологии; особенности информационных технологий; модели, методы и средства реализации перспективных информационных технологий. Издание соответствует Государственному образовательному стандарту высшего профессионального образования по направлению 230200 «Информационные системы», специальности 230202 «Информационные технологии в образовании», дисциплине «Информационные технологии».

Табл. 1. Ил. 17. Библиогр.: 27. назв.

Рецензенты: зам. директора ВНИИС по науке д-р техн.

наук И.И Малышев;

д-р техн. наук, проф. О.Н. Чопоров

                © Кольцов А.С., Федорков Е.Д., 2005

© Оформление. ГОУВПО «Воронежский

государственный технический

университет», 2005

Оглавление

Введение

5

1 Информатизация общества

6

1.1 Появление и развитие информатики

6

1.2 Структура информатики

8

1.3 Представление об информационном обществе

12

1.4 Роль информатизации в развитии общества

14

1.5 Опыт информатизации и перспективные идеи

20

1.6 Информационные ресурсы

28

1.7 Информационные продукты и услуги

30

1.8 История развития рынка информационных услуг

36

1.9 Структура рынка информационных услуг

37

1.10 Правовое регулирование на информационном рынке

44

2 Содержание информатики

47

2.1 Основные уровни информатики

47

2.2 Определение и задачи информационной технологии

51

2.3 Информационные технологии как система

53

2.4 Этапы эволюции информационных технологий

56

3 Базовые информационные технологии

64

3.1 Мультимедиа технологии

64

3.2 Геоинформационные технологии

67

3.3 CASE-Технологии

73

4 Базовые информационные процессы

79

4.1. Извлечение информации

79

4.2 Транспортирование информации

82

4.3 Обработка информации

94

4.4 Хранение информации

103

4.5 Представление и использование информации

116

5 Прикладные информационные технологии

123

5.1. Информационные технологии организационного управления

123

5.2 Информационные технологии в промышленности и экономике

132

5.3 Информационные технологии в образовании

134

5.4 Телекоммуникационные технологии

145

5.5 Технологии искусственного интеллекта

159

6 Инструментальная база информационных технологий

178

6.1 Программные средства информационных технологий

178

6.2 Технические средства информационных технологий

181

6.3 Методические средства информационных технологий

190

7 Информация и система

202

7.1. Понятие информации, виды информации

202

7.2. Методы получения, использования информации и системного анализа

208

7.3. Количество информации в системе

214

7.4. Информация и управление. Информационные системы

223

7.5 Информация и самоорганизация

233

7.6. Базовые новые информационные технологии исследования и актуализации систем

236

Заключение

238

Введение

Человечество занималось обработкой информации тысячи лет, а первые информационные технологии основывались на использовании счетов и книгопечатания. Ускорившееся за последние 40 лет развитие информационной технологии в первую очередь связано с появлением компьютеров. Успехи интегральной микроэлектроники обусловили ее проникновение почти во все стороны повседневной жизни, а также привели к многообразному переплетению различных ее отраслей. Узкий смысл термина «информационная  технология» определился к концу 1970-х годов, когда его стали употреблять в связи с использованием современной электронной техники для обработки информации.

Информационная технологи охватывает всю вычислительную технику и технику связи и отчасти бытовую электронику, телевизионное и радиовещание. Она  находит применение в промышленности, управлении, торговле, образовании, медицине, науке и военной сфере.

1. ИНФОРМАТИЗАЦИЯ ОБЩЕСТВА

1.1 Появление и развитие информатики

Термин информатика возник в 60-х гг. во Франции для названия области, занимающейся автоматизированной обработкой информации с помощью электронных вычислительных машин. Французский термин informatique (информатика) образован путем слияния слов information (информация) и automatique (автоматика) и означает "информационная автоматика или автоматизированная переработка информации". В англоязычных странах этому термину соответствует синоним computer science (наука о компьютерной технике).

Выделение информатики как самостоятельной области человеческой деятельности в первую очередь связано с развитием компьютерной техники. Причем основная заслуга в этом принадлежит микропроцессорной технике, появление которой в середине 70-х гг. послужило началом второй электронной революции. С этого времени элементной базой вычислительной машины становятся интегральные схемы и микропроцессоры, а область, связанная с созданием и использованием компьютеров, получила мощный импульс в своем развитии. Термин "информатика" приобретает новое дыхание и используется не только для отображения достижений компьютерной техники, но и связывается с процессами передачи и обработки информации.

В нашей стране подобная трактовка термина "информатика" утвердилась с момента принятия решения в 1983 г. на сессии годичного собрания Академии наук СССР об организации нового отделения информатики, вычислительной техники и автоматизации. Информатика трактовалась как "комплексная научная и инженерная дисциплина, изучающая все аспекты разработки, проектирования, создания, оценки, функционирования основанных на ЭВМ систем переработки информации, их применения и воздействия на различные области социальной практики".

Информатика в таком понимании нацелена на разработку общих методологических принципов построения информационных моделей. Поэтому методы информатики применимы всюду, где существует возможность описания объекта, явления, процесса и т.п. с помощью информационных моделей.

Существует множество определений информатики, что связано с многогранностью ее функций, возможностей, средств и методов. Обобщая опубликованные в литературе по информатике определения этого термина, предлагаем такую трактовку.

Информатика – это область человеческой деятельности, связанная с процессами преобразования информации с помощью компьютеров и их взаимодействием со средой применения.

Часто возникает путаница в понятиях "информатика" и "кибернетика". Попытаемся разъяснить их сходство и различие.

Основная концепция, заложенная Н. Винером в кибернетику, связана с разработкой теории управления сложными динамическими системами в разных областях человеческой деятельности. Кибернетика существует независимо от наличия или отсутствия компьютеров.

Кибернетика – это наука об общих принципах управления в различных системах: технических, биологических, социальных и др.

Информатика занимается изучением процессов преобразования и создания новой информации более широко, практически не решая задачи управления различными объектами, как кибернетика. Поэтому может сложиться впечатление об информатике как о более емкой дисциплине, чем кибернетика. Однако, с другой стороны, информатика не занимается решением проблем, не связанных с использованием компьютерной техники, что, несомненно, сужает ее, казалось бы, обобщающий характер. Между этими двумя дисциплинами провести четкую границу не представляется возможным в связи с ее размытостью и неопределенностью, хотя существует довольно распространенное мнение, что информатика является одним из направлений кибернетики.

Информатика появилась благодаря развитию компьютерной техники, базируется на ней и совершенно немыслима без нее. Кибернетика же развивается сама по себе, строя различные модели управления объектами, хотя и очень активно использует все достижения компьютерной техники. Кибернетика и информатика, внешне очень похожие дисциплины, различаются, скорее всего, в расстановке акцентов:

в информатике – на свойствах информации и аппаратно-программных средствах ее обработки;

в кибернетике – на разработке концепций и построении моделей объектов с использованием, в частности, информационного подхода.

1.2 СТРУКТУРА ИНФОРМАТИКИ

Информатика в широком смысле представляет собой единство разнообразных отраслей науки, техники и производства, связанных с переработкой информации главным образом с помощью компьютеров и телекоммуникационных средств связи во всех сферах человеческой деятельности.

Информатику в узком смысле можно представить как состоящую из трех взаимосвязанных частей – технических средств (hardware), программных средств (software), алгоритмических средств (brainware). В свою очередь, информатику как в целом, так и каждую ее часть обычно рассматривают с разных позиций (рис. 1.3): как отрасль народного хозяйства, как фундаментальную науку, как прикладную дисциплину.

Рис. 1.1 - Структура информатики как отрасли, науки, прикладной дисциплины

Информатика как отрасль народного хозяйства состоит из однородной совокупности предприятий разных форм хозяйствования, где занимаются производством компьютерной техники, программных продуктов и разработкой современной технологии переработки информации.

Специфика и значение информатики как отрасли производства состоят в том, что от нее во многом зависит рост производительности труда в других отраслях народного хозяйства. Более того, для нормального развития этих отраслей производительность труда в самой информатике должна возрастать более высокими темпами, так как в современном обществе информация все чаще выступает как предмет конечного потребления: людям необходима информация о событиях, происходящих в мире, о предметах и явлениях, относящихся к их профессиональной деятельности, о развитии науки и самого общества. Дальнейший рост производительности труда и уровня благосостояния возможен лишь на основе использования новых интеллектуальных средств и человеко-машинных интерфейсов, ориентированных на прием и обработку больших объемов мультимедийной информации (текст, графика, видеоизображение, звук, анимация). При отсутствии достаточных темпов увеличения производительности труда в информатике может произойти существенное замедление роста производительности труда во всем народном хозяйстве. В настоящее время около 50% всех рабочих мест в мире поддерживается средствами обработки информации.

Информатика как фундаментальная наука занимается разработкой методологии создания информационного обеспечения процессов управления любыми объектами на базе компьютерных информационных систем. Существует мнение, что одна из главных задач этой науки – выяснение, что такое информационные системы, какое место они занимают, какую должны иметь структуру, как функционируют, какие общие закономерности им свойственны. В Европе можно выделить следующие основные научные направления в области информатики: разработка сетевой структуры, компьютерно-интегрированные производства, экономическая и медицинская информатика, информатика социального страхования и окружающей среды, профессиональные информационные системы.

Цель фундаментальных исследований в информатике – получение обобщенных знаний о любых информационных системах, выявление общих закономерностей их построения и функционирования.

Информатики как прикладная дисциплина занимается:

  • изучением закономерностей в информационных процессах (накопление, переработка, распространение);
  • созданием информационных моделейкоммуникаций в различных областях человеческой деятельности;
  • разработкой информационных систем и технологий в конкретных областях и выработкой рекомендаций относительно их жизненного цикла: для этапов проектирования и разработки систем, их производства, функционирования и т.д.

Главная функция информатики заключается в разработке методов и средств преобразования информации и их использовании в организации технологического процесса переработки информации.

Задачи информатики состоят в следующем:

  • исследование информационных процессов любой природы;
  • разработка информационной техники и создание новейшей технологии переработки информации на базе полученных результатов исследования информационных процессов;
  • решение научных и инженерных проблем создания, внедрения и обеспечения эффективного использования компьютерной техники и технологии во всех сферах общественной жизни.

Информатика существует не сама по себе, а является комплексной научно-технической дисциплиной, призванной создавать новые информационные техники и технологии для решения проблем в других областях. Она предоставляет методы и средства исследования другим областям, даже таким, где считается невозможным применение количественных методов из-за неформализуемости процессов и явлений. Особенно следует выделить в информатике методы математического моделирования и методы распознавания образов, практическая реализация которых стала возможной благодаря достижениям компьютерной техники.

Комплекс индустрии информатики станет ведущим в информационном обществе. Тенденция ко все большей информированности в обществе в существенной степени зависит от прогресса информатики как единство науки, техники и производства.

1.3 ПРЕДСТАВЛЕНИЕ ОБ ИНФОРМАЦИОННОМ ОБЩЕСТВЕ

В истории развития цивилизации произошло несколько информационных революций - преобразований общественных отношений из-за кардинальных изменений в сфере обработки информации. Следствием подобных преобразований являлось приобретение человеческим обществом нового качества.

Первая революция связана с изобретением письменности, что привело к гигантскому качественному и количественному скачку. Появилась возможность передачи знаний от поколения к поколениям.

Вторая (середина XVI в.) вызвана изобретением книгопечатания, которое радикально изменило индустриальное общество, культуру, организацию деятельности.

Третья (конец XIX в.) обусловлена изобретением электричества, благодаря которому появились телеграф, телефон, радио, позволяющие оперативно передавать и накапливать информацию в любом объеме.

Четвертая (70-е гг. XX в.) связана с изобретением микропроцессорной технологии и появлением персонального компьютера. На микропроцессорах и интегральных схемах создаются компьютеры, компьютерные сети, системы передачи данных (информационные коммуникации). Этот период характеризуют три фундаментальные инновации:

  • переход от механических и электрических средств преобразования информации к электронным;
  • миниатюризация всех узлов, устройств, приборов, машин;
  • создание программно-управляемых устройств и процессов.

Для создания более целостного представления об этом периоде целесообразно познакомиться с приведенной ниже справкой о смене поколений электронно-вычислительных машин (ЭВМ) и сопоставить эти сведения с этапами в области обработки и передачи информации.

  • Справка о смене поколений ЭВМ 1-е поколение (начало 50-х гг.). Элементная база – электронные лампы. ЭВМ отличались большими габаритами, большим потреблением энергии, малым Быстродействием, низкой надежностью, программированием в кодах.
  • 2-е поколение (с конца 50-х гг.). Элементная база – полупроводниковые элементы. Улучшились по сравнению с ЭВМ предыдущего поколения все технические характеристики. Для программирования используются алгоритмические языки.
  • 3-е поколение (начало 60-х гг.). Элементная база – интегральные схемы, многослойный печатный монтаж. Резкое снижение габаритов ЭВМ, повышение их надежности, увеличение производительности. Доступ с удаленных терминалов.
  • 4-е поколение (с середины 70-х гг.). Элементная база – микропроцессоры, большие интегральные схемы. Улучшились технические характеристики. Массовый выпуск персональных компьютеров. Направления развития: мощные многопроцессорные вы╜числительные системы с высокой производительностью, создание дешевых микроЭВМ.
  • 5-е поколение (с середины 80-х гг.). Началась разработка интеллектуальных компьютеров, пока не увенчавшаяся успехом. Внедрение во все сферы компьютерных сетей и их объединение, использование распределенной обработки данных, повсеместное применение компьютерных информационных технологий.

Последняя информационная революция выдвигает на первый план новую отрасль -информационную индустрию, связанную с производством технических средств, методов, технологий для производства новых знаний. Важнейшими составляющими информационной индустрии становятся все виды информационных технологий, особенно телекоммуникации. Современная информационная технология опирается на достижения в области компьютерной техники и средств связи.

Информационная технология (ИТ) - процесс, использующий совокупность средств и методов сбора, обработки и передачи данных (первичной информации) для получения информации нового качества о состоянии объекта, процесса или явления.

Телекоммуникации - дистанционная передача данных на базе компьютерных сетей и современных технических средств связи.

Усложнение индустриального производства, социальной, экономической и политической жизни, изменение динамики процессов во всех сферах деятельности человека привели, с одной стороны, к росту потребностей в знаниях, а с другой – к созданию новых средств и способов удовлетворения этих потребностей.

Бурное развитие компьютерной техники и информационных технологий послужило толчком к развитию общества, построенного на использовании различной информации и получившего название информационного общества.

Японские ученые считают, что в информационном обществе процесс компьютеризации даст людям доступ к надежным источникам информации, избавит их от рутинной работы, обеспечит высокий уровень автоматизации обработки информации в производственной и социальной сферах. Движущей силой развития общества должно стать производство информационного, а не материального продукта. Материальный же продукт станет более информационно емким, что означает увеличение доли инноваций, дизайна и маркетинга в его стоимости.

В информационном обществе изменятся не только производство, но и весь уклад жизни, система ценностей, возрастет значимость культурного досуга по отношению к материальным ценностям. По сравнению с индустриальным обществом, где все направлено на производство и потребление товаров, в информационном обществе производятся и потребляются интеллект, знания, что приводит к увеличению доли умственного труда. От человека потребуется способность к творчеству, возрастет спрос на знания.

Материальной и технологической базой информационного общества станут различного рода системы на базе компьютерной техники и компьютерных сетей, информационной технологии, телекоммуникационной связи.

Информационное общество – общество, в котором большинство работающих занято производством, хранением, переработкой и реализацией информации, особенно высшей ее формы – знаний.

В реальной практике развития науки и техники передовых стран в конце XX в. постепенно приобретает зримые очертания созданная теоретиками картина информационного общества. Прогнозируется превращение всего мирового пространства в единое компьютеризированное и информационное сообщество людей,