Информатика практика

Например, для организации  чтения блока данных с гибкого  диска программист может использовать 16 различных команд, каждая из которых требует 13 параметров, таких как номер блока на диске, номер сектора на дорожке и т. п. Когда выполнение операции с диском завершается, контроллер возвращает 23 значения, отражающие наличие и типы ошибок, которые надо анализировать.

«Слова» на машинном языке  называются инструкции, каждая из которых представляет собой одно элементарное действие для центрального процессора, такое, например, как считывание информации из ячейки памяти.

Каждая модель процессора имеет свой собственный набор машинных команд, хотя большинство из них совпадает. Если Процессор А полностью понимает язык Процессора Б, то говорится, что Процессор А совместим с Процессором Б. Процессор Б будет называться не совместимым с Процессором А если А имеет команды, не распознаваемые Процессором Б.

На протяжении 60-х годов  запросы на разработку программного обеспечения возросли и программы стали очень большими. Люди начали понимать, что создание программного обеспечения — гораздо более сложная задача, чем они себе представляли. Это привело к тому, что было разработано структурное программирование. С развитием структурного программирования следующим достижением были процедуры и функции. К примеру, если есть задача, которая выполняется несколько раз, то её можно объявить как функцию или процедуру и в выполнении программы просто вызывать её. Общий код программы в данном случае становится меньше. Функции позволяют создавать модульные программы.

Следующим достижением было использование структур, благодаря которым перешли к классам. Структуры — это составные типы данных, построенные с использованием других типов. Например, структура время. В неё входит: часы, минуты, секунды. Программист мог создать структуру время и работать с ней, как с отдельной структурой. Класс — это структура, которая имеет свои переменные и функции, которые работают с этими переменными. Это было очень большое достижение в области программирования. Теперь программирование можно было разбить на классы и тестировать не всю программу, состоящую из 10’000 строк кода, а разбить программу на 100 классов, и тестировать каждый класс. Это существенно облегчило написание программного продукта.

Вопрос 8.

Иску́сственный  интелле́кт (ИИ, англ. Artificial intelligence, AI) — наука и технология создания интеллектуальных машин, особенно интеллектуальных компьютерных программ. ИИ связан со сходной задачей использования компьютеров для понимания человеческого интеллекта, но не обязательно ограничивается биологически правдоподобными методами.

Единого ответа на вопрос, чем занимается искусственный интеллект, не существует. Почти каждый автор, пишущий книгу об ИИ, отталкивается  в ней от какого-либо определения, рассматривая в его свете достижения этой науки.

В философии не решён вопрос о природе и статусе человеческого интеллекта. Нет и точного критерия достижения компьютерами «разумности», хотя на заре искусственного интеллекта был предложен ряд гипотез, например, тест Тьюринга или гипотеза Ньюэлла — Саймона. Поэтому, несмотря на наличие множества подходов как к пониманию задач ИИ, так и созданию интеллектуальных информационных систем, можно выделить два основных подхода к разработке ИИ^[11]:

• нисходящий (англ. Top-Down AI), семиотический — создание экспертных систем, баз знаний и систем логического вывода, имитирующих высокоуровневые психические процессы: мышление, рассуждение, речь, эмоции, творчество и т. д.;
• восходящий (англ. Bottom-Up AI), биологический — изучение нейронных сетей и эволюционных вычислений, моделирующих интеллектуальное поведение на основе биологических элементов, а также создание соответствующих вычислительных систем, таких как нейрокомпьютер или биокомпьютер.

Последний подход, строго говоря, не относится к науке о  ИИ в смысле, данном Джоном Маккарти, — их объединяет только общая конечная цель.

Можно выделить два направления  развития ИИ:

• решение проблем, связанных с приближением специализированных систем ИИ к возможностям человека, и их интеграции, которая реализована природой человека (см. Усиление интеллекта);
• создание искусственного разума, представляющего интеграцию уже созданных систем ИИ в единую систему, способную решать проблемы человечества (см. Сильный и слабый искусственный интеллект).

Но в настоящий момент в области искусственного интеллекта наблюдается вовлечение многих предметных областей, имеющих скорее практическое отношение к ИИ, а не фундаментальное. Многие подходы были опробованы, но к возникновению искусственного разума ни одна исследовательская группа пока так и не подошла. Ниже представлены лишь некоторые наиболее известные разработки в области ИИ.

В компьютерных науках проблемы искусственного интеллекта рассматриваются с позиций проектирования экспертных систем и баз знаний. Под базами знаний понимается совокупность данных и правил вывода, допускающих логический вывод и осмысленную обработку информации. В целом исследования проблем искусственного интеллекта в компьютерных науках направлены на создание, развитие и эксплуатацию интеллектуальных информационных систем, а вопросы подготовки пользователей и разработчиков таких систем решаются специалистами информационных технологий.

В начале восьмидесятых годов в исследованиях по искусственному интеллекту сформировалось самостоятельное направление, получившее название "экспертные системы" (ЭС). Цель исследований по ЭС состоит в разработке программ, которые при решении задач, трудных для эксперта-человека, получают результаты, не уступающие по качеству и эффективности решениям, получаемым экспертом. Исследователи в области ЭС для названия своей дисциплины часто используют также термин "инженерия знаний", введенный Е.Фейгенбаумом как "привнесение принципов и инструментария исследований из области искусственного интеллекта в решение трудных прикладных проблем, требующих знаний экспертов".

Программные средства (ПС), базирующиеся на технологии экспертных систем, или инженерии знаний (в  дальнейшем будем использовать их как синонимы), получили значительное распространение в мире. Важность экспертных систем состоит в следующем:

 технология экспертных  систем существенно расширяет  круг практически значимых задач,  решаемых на компьютерах, решение  которых приносит значительный экономический эффект;

 технология ЭС является  важнейшим средством в решении  глобальных проблем традиционного  программирования: длительность и,  следовательно, высокая стоимость  разработки сложных приложений;

высокая стоимость сопровождения сложных систем, которая часто в несколько раз превосходит стоимость их разработки; низкий уровень повторной используемости программ и т.п.;

 объединение технологии  ЭС с технологией традиционного  программирования добавляет новые  качества к программным продуктам за счет: обеспечения динамичной модификации приложений пользователем, а не программистом; большей "прозрачности" приложения (например, знания хранятся на ограниченном ЕЯ, что не требует комментариев к знаниям, упрощает обучение и сопровождение); лучшей графики; интерфейса и взаимодействия.

Вопрос 9.

КОМПЬЮТЕРНЫЕ КОММУНИКАЦИИ 
 
(телекоммуникации, Интернет, протокол, провайдер, браузер, аппаратные средства, модем, услуги Интернет (e-mail, электронная коммерция, БД, BBS, chat) , URL, WWW, почтовый ящик, адресация, почтовый компьютер, гиперссылка, web-сайт, телеконференция, поисковые системы: Nigma, Google, Yandex, Rambler, yahoo), хостинг. 
 
 
ПЕРЕДАЧА ИНФОРМАЦИИ. ОРГАНИЗАЦИЯ И СТРУКТУРА 
 
ТЕЛЕКОММУНИКАЦИОННЫХ СЕТЕЙ. 
 
ТЕЛЕКОММУНИКАЦИЯ (от греч. tele - "вдаль, далеко" и лат. communicato - "связь") - это обмен информацией на расстоянии. Радиопередатчик, телефон, телетайп, факсимильный аппарат, телекс и телеграф - наиболее распространенные и привычные нам сегодня примеры технических средств и телекоммуникации. 
 
В последнее десятилетие к ним прибавилось еще одно средство – это компьютерные коммуникации, которые получают сейчас все более широкое распространение. Они обещают потеснить факсимильную и телетайпную связь подобно тому, как последние вытесняют сегодня телеграф. 
 
Компьютерная (электронная) сеть - это система обмена информацией между различными компьютерами. Сети бывают локальные, отраслевые, региональные, глобальные. Принципы функционирования различных электронных сетей примерно одинаковы. Сеть состоит из связанных между собой компьютеров. В большинстве случаев сеть строится на основе нескольких мощных компьютеров, называемых серверами. Серверы могут подключаться друг к другу по обычным телефонным каналам, а также по выделенным линиям и посредством цифровой и спутниковой связи. К серверам глобальной сети обычно подключены серверы и соответственно сети второго порядка (региональные), третьего порядка (отраслевые или корпоративные), четвертого порядка (локальные), а к ним - пользователи отдельных компьютеров - абоненты сети. Заметим, что сети не всех промежуточных уровней (например, отраслевые) обязательны. 
 
В компьютерных сетях каждый абонент может использовать различные марки компьютеров, типы модемов, линии связи, коммуникационные программы. Чтобы все это оборудование работало согласованно, работа сетей подчиняется специальным техническим соглашениям, которые называются протоколами. 
 
Протоколы - это стандарты, определяющие формы представления и способы пересылки сообщений, процедуры их интерпретации, правила совместной работы различного оборудования в сетях. 
 
Международная организация по стандартизации (ISO) подготовила и ввела в действие многоуровневую (иерархическую) структуру протоколов. Один из таких протоколов, названный сокращенно TCP/IP, и стали вводить у себя многие глобальные сети, чтобы обеспечить их взаимодействие. Аббревиатура TCP/IP расшифровывается как Transmission Control Protokol / Internet Protocol (т.е. протокол управления передачей / протокол Интернет). Можно сказать, Интернет - это объединение глобальных сетей, поддерживающих протокол TCP/IP. 
 
Работу сервера обеспечивает специальная сетевая программа, которая ведет диалог с пользователями и поддерживает все действующие в сети протоколы связи. Сегодня в мире используются десятки сетевых программ, имеющих различный пользовательский интерфейс. Поэтому в каждой сети надо осваивать принятые здесь технические правила работы, соглашения о способах адресации корреспонденции и т.п. 
 
АППАРАТНЫЕ СРЕДСТВА. 
 
Абоненту телекоммуникационной сети нужен компьютер с соответствующей программой (терминал), модем и линия связи, позволяющая компьютеру соединяться с другой компьютерной системой. 
 
1. Терминал. Обычно это персональная ЭВМ, используемая для получения и отправки корреспонденции. 
 
2. Модем. Для того чтобы соединить персональный компьютер с телефонной сетью, необходимо специальное устройство, согласующее их работу. Таким устройством является модем (сокращение от слов "модулятор/демодулятор"). Модем переводит двоичные сигналы, используемые ЭВМ, в аналоговые, которые характерны для существующих телефонных линий (работает как демодулятор). Для соединения модема с ЭВМ используется стандартный последовательный порт связи, который имеется у каждого компьютера. Последнее время стали использоваться цифровые модемы. 
 
Одной из важнейших характеристик модема является скорость передачи данных. Сегодня применяются модемы, передающие по телефонной сети данные со скоростью 56000 бод (бод=бит/сек). 
 
3. Линия связи. Для компьютерной коммуникации используют коммутируемые телефонные линии, выделенные линии связи, спутниковую связь и каналы цифровой связи. Пропускная способность каналов цифровой связи составляет от десятков тысяч до сотен миллионов килобод. Они используются для быстрой передачи между ЭВМ больших и очень больших объемов информации. 
 
АДРЕСАЦИЯ. 
 
Важная часть устройства сети - способ идентификации абонентов в сети, называемый адресацией. 
 
Наиболее распространен доменный способ адресации. На его основе построена, например, сеть Интернет. Типичный адрес в этой сети - dedushka@zhukov.derevnya.ru. Здесь символы перед @ задают имя абонента, а после - имя компьютера, на котором установлена данная почтовая система. В рассматриваемом имени первая часть zhukov - это название машины, derevnya - название организации, региона или города, а ru - код страны России. Самый общий элемент имени называется доменом первого уровня, derevnya - второго и т.д. Количество доменов в адресе абонента не регламентируется. Домены первого уровня стандартизированы, а остальные выбираются по желанию владельца адреса. 
 
Наличие у пользователей адреса в сети позволяет им посылать и получать сообщения разного характера от других пользователей сети, т.е. использовать компьютерную (электронную) почту для пересылки информации использовать компьютерную (электронную) почту для пересылки информации и общения. 
 
Кроме услуг компьютерной почты сеть Интернет, например, предоставляет возможность получать доступ к многочисленным каталогам, базам данных, пользоваться BBS - электронной доской объявлений, где любой абонент может прочитать всю хранящуюся информацию общего доступа и записать свою. Такой режим работы позволяет использовать электронную доску для проведения компьютерных конференций (телеконференций), в том числе общаться в реальном времени (on-line), т.е. абонент может прочитывать информацию уже в процессе ее ввода собеседником. Широкое развитие получает WWW (World Wide Web - всемирная паутина), позволяющая осуществить все перечисленные операции в сети с помощью полноэкранного графического интерфейса. 
 
Благодаря компьютерным телекоммуникациям стало реально дистанционное обучение, когда с помощью компьютерной связи можно из любой точки планеты прослушать лекции лучших преподавателей, получит доступ в ведущие научные лаборатории мира и музеи. 
 
 
ЛОКАЛЬНЫЕ ВЫЧИСЛИТЕЛЬНЫЕ СИСТЕМЫ. 
 
Локальные компьютерные (вычислительные) сети (ЛВС) - это коммуникационная система, которая (как видно из названия) охватывает относительно небольшие расстояния. Обычно ЛВС ограничена офисом, кабинетом информатики, одним зданием. Наиболее распространены локальные сети из 3-12 персональных компьютеров, различных запоминающих устройств, печатающих и других специализированных периферийных устройств. ЛВС должны быть легко адаптируемы, т.е. иметь гибкую архитектуру, которая позволяет произвольно располагать рабочие места, добавлять или переставлять персональные компьютеры или периферийные устройства. В хорошо организованной сети сбой, поломка одной из составных частей не влияет на работу остальных. 
 
Одной из существенных особенностей ЛВС является совместное использование всеми ПК (рабочими станциями), включенными в сеть, информационных ресурсов сети и потенциальных возможностей других устройств сети. Благодаря этому возможна одновременная и даже совместная работа с какой-либо программой, обмен файлами и письмами, разделение периферийных устройств (принтеров, накопителей CD-ROM, сканеров и т.д.). 
 
Составные части ЛВС: рабочие станции (ПК), кабель, сетевая интерфейсная плата (в ПК), сервер сети, центральное запоминающее устройство, коммутатор (свитч или хаб). 
 
К кабелю передачи данных подключено каждое устройство в сети, именно поэтому возможен обмен информацией между ними. ЛВС могут работать с разными кабелями - от двужильных телефонных до оптоволоконных, позволяющих повысить качество и скорость передачи данных. 
 
Сетевая интерфейсная плата, или сетевой адаптер, - специальное аппаратное средство для эффективного взаимодействия персональных компьютеров сети. Она устанавливается в одно из свободных гнезд расширения шины ПК, а кабель передачи данных подключается в разъем на этой плате. 
 
Сервер сети - это специальная система управления сетевыми ресурсами общего доступа. Сервер является комбинацией аппаратного и программного обеспечения. Аппаратным средством может быть типовой ПК или специально спроектированный компьютер. 
 
Центральное запоминающее устройство - это жесткий магнитный диск, содержащий программы и данные, к которым допустим совместный доступ пользователей сети. Одна сеть может иметь несколько таких дисков, что позволяет, например, хранить базу данных большого объема, распределенную на несколько дисков. Таким образом, ЛВС представима как система общего доступа к различным устройствам с возможностью коммуникации (связи) внутри нее, допускающая через подключение ЛВС к сетям другого уровня общение с другими ЛВС и персональными компьютерами. 
 
Локальные сети бывают: 
 
1) одноранговые (которые могут одинаково предоставлять и брать ресурсы) ; 
 
Например: NOVEL DOS 7.0 
 
WINDOWS 95 
 
IOLA 
 
При небольшом количестве компьютеров, объединенных в локальную сеть, может оказаться целесообразным использование одноранговой сети, в ней все компьютеры сети равноправны, все принимаются для работы пользователей, и каждый пользователь сам определяет, какие ресурсы на его компьютере доступны другим пользователем через локальную сеть, но одна из машин выделяется для обслуживания сети такой компьютер называется сервер, остальные называются рабочими станциями. 
 
2) многоранговые. 
 
Например:NOVEL NETWARE 3.1. 
 
При большом количестве в локальной сети или при особых требований к доступности и сохранности совместно используемых данных требуется многоранговая более мощная сеть. Обычно в них несколько компьютеров выделяется для обслуживания сети и совместно используемых ресурсов (данных и устройств). На дисках серверов располагаются совместно используемые программы, базы данных и т.д.

Коммуникационное оборудование является неотъемлемой частью любой  системы сбора данных и управления. Учитывая многообразие задач, возникающих  при создании сетей сбора данных, компания ICP DAS разработала широкую номенклатуру коммуникационных устройств для интерфейсов RS-232/485/422, Ethernet, CAN, PROFIBUS и FRnet c поддержкой соответствующих протоколов на их основе (DCON, Modbus-RTU, Modbus-TCP, CANopen, DeviceNet, PROFIBUS). Компания ICP DAS производит коммутаторы в промышленном исполнении с поддержкой ряда технологий, повышающих надежность сетей, а также гигабитные коммутаторы и коммутаторы с поддержкой PoE.

Вопрос 10.

Информационная безопасность

 

 

Информационная безопасность – многогранная, можно даже сказать, многомерная область деятельности, в которой успех может принести только систематический, комплексный подход.

Спектр интересов субъектов, связанных с использованием информационных систем, можно разделить на следующие  категории: обеспечение доступности, целостности и конфиденциальности информационных ресурсов и поддерживающей инфраструктуры.

Иногда в число основных составляющих ИБ включают защиту от несанкционированного копирования информации, но, на наш  взгляд, это слишком специфический  аспект с сомнительными шансами на успех, поэтому мы не станем его выделять.

Поясним понятия доступности, целостности и конфиденциальности.

Доступность – это возможность за приемлемое время получить требуемую информационную услугу.

Под целостностью подразумевается актуальность и непротиворечивость информации, ее защищенность от разрушения и несанкционированного изменения.

Наконец, конфиденциальность – это защита от несанкционированного доступа к информации.

Информационные системы  создаются (приобретаются) для получения определенных информационных услуг. Если по тем или иным причинам предоставить эти услуги пользователям становится невозможно, это, очевидно, наносит ущерб всем субъектам информационных отношений. Поэтому, не противопоставляя доступность остальным аспектам, мы выделяем ее как важнейший элемент информационной безопасности.

Особенно ярко ведущая  роль доступности проявляется в разного рода системах управления – производством, транспортом и т.п. Внешне менее драматичные, но также весьма неприятные последствия – и материальные, и моральные – может иметь длительная недоступность информационных услуг, которыми пользуется большое количество людей (продажа железнодорожных и авиабилетов, банковские услуги и т.п.).

Целостность можно подразделить на статическую (понимаемую как неизменность информационных объектов) и динамическую (относящуюся к корректному выполнению сложных действий (транзакций)). Средства контроля динамической целостности применяются, в частности, при анализе потока финансовых сообщений с целью выявления кражи, переупорядочения или дублирования отдельных сообщений.

Целостность оказывается  важнейшим аспектом ИБ в тех случаях, когда информация служит "руководством к действию". Рецептура лекарств, предписанные медицинские процедуры, набор и характеристики комплектующих изделий, ход технологического процесса – все это примеры информации, нарушение целостности которой может оказаться в буквальном смысле смертельным. Неприятно и искажение официальной информации, будь то текст закона или страница Web-сервера какой-либо правительственной организации.

Конфиденциальность – самый проработанный у нас в стране аспект информационной безопасности. К сожалению, практическая реализация мер по обеспечению конфиденциальности современных информационных систем наталкивается в России на серьезные трудности. Во-первых, сведения о технических каналах утечки информации являются закрытыми, так что большинство пользователей лишено возможности составить представление о потенциальных рисках. Во-вторых, на пути пользовательской криптографии как основного средства обеспечения конфиденциальности стоят многочисленные законодательные препоны и технические проблемы.

Если вернуться к  анализу интересов различных  категорий субъектов информационных отношений, то почти для всех, кто  реально использует ИС, на первом месте стоит доступность. Практически не уступает ей по важности целостность – какой смысл в информационной услуге, если она содержит искаженные сведения?

При анализе проблематики, связанной с информационной безопасностью, необходимо учитывать специфику данного аспекта безопасности, состоящую в том, что информационная безопасность есть составная часть информационных технологий – области, развивающейся беспрецедентно высокими темпами. Здесь важны не столько отдельные решения (законы, учебные курсы, программно-технические изделия), находящиеся на современном уровне, сколько механизмы генерации новых решений, позволяющие жить в темпе технического прогресса.

К сожалению, современная  технология программирования не позволяет  создавать безошибочные программы, что не способствует быстрому развитию средств обеспечения ИБ. Следует исходить из того, что необходимо конструировать надежные системы (информационной безопасности) с привлечением ненадежных компонентов (программ). В принципе, это возможно, но требует соблюдения определенных архитектурных принципов и контроля состояния защищенности на всем протяжении жизненного цикла ИС.