Лекции по "Информационным технологиям"

Введение

       Рассмотрим  понятие «технология». Наиболее  универсальным определением понятия  технологии можно считать следующее.  Технология это управление естественными  процессами направленное на создание  искусственных объектов. Технология  эффективна, если ей удается создать необходимые условия для протекания нужных процессов в нужном направлении.

      Естественные  процессы управляются не только  для преобразования состава, структуры  и формы вещества, но и для  фиксации, обработки и получения  новой информации.

     Эволюция  технологии продолжает естественную  эволюцию человечества. Освоение  каменных орудий помогло сформироваться  человеческому интеллекту. Металлические  орудия повысили производительность  физического труда. Машины механизировали  физический труд. На этом пути развития информационная технология освобождает человека от рутинного умственного труда, усиливает его творческие возможности.

      Этапы  возникновения и развития информационной  технологии:

      На ранних  этапах истории для синхронизации  выполняемых действие человеку потребовались кодированные сигналы общения. Человеческий мозг решил эту задачу без искусственно созданных инструментов: развилась человеческая речь. Речь являлась и первым носителем знаний. Знания накапливались и передавались от поколения к поколению в виде устных рассказов.

       Природные  возможности человека по накоплению  и передаче знаний получило  первую технологическую поддержку  с созданием письменности. Процесс  совершенствования носителей информации  еще продолжается: камень - кость - глина - папирус - шелк - бумага магнитные и оптические носители – кремний - … Письменность стала первым историческим этапом информационной технологии. Второй этап информационной технологии – возникновение книгопечатания. Оно стимулировало развитие наук, ускоряла темпы накопления профессиональных знаний. Знания, овеществленные через технологии в станки, машины, новые технологии, становились источниками новых идей. Т. О. Цикл: знания - наука - общественное производство - знания замкнулся. Спираль технологической цивилизации начала раскручиваться с бешеной скоростью.

       Книгопечатание  создало информационные предпосылки  роста производительных сил. Но  информационная революция связанна  с созданием ЭВМ в конце  40х годов. С этого же времени  начинается эра развития информационных технологии.

      Весьма  важным свойством информационной  технологии является то, что для  нее информация не  только продукт,  но и исходное сырье. Электронное  моделирование реального мира  на ЭВМ требует обработки существенно  большого объема информации, чем содержит конечный результат.

В развитии информационной технологии можно выделить этапы. Каждый этап характеризуется определенным признаком.

1. начальный этап развития ИТ (1950-1960-е годы) характеризуется тем, что в основе взаимодействия человека и ЭВМ лежат машинные языки. ЭВМ доступна только профессионалам
2. Следующий этап (1960-1970-е годы) характеризуются созданием операционных систем. Ведется обработка нескольких заданий, формулируемых разными пользователями; основная цель - наибольшая загрузка машинных ресурсов.
3. Третий этап (1970-1980-е годы) характеризуется изменением критерия эффективности обработки данных, основными стали человеческие ресурсы по разработке и сопровождению программного обеспечения. К этому этапу относятся распространение мини- ЭВМ Осуществляется интерактивный режим взаимодействия нескольких пользователей
4. Четвертый этап (1980-1990-е годы) новый качественный скачек технологии разработки программного обеспечения. Центр тяжести технологических решений переносятся на создания средств взаимодействия пользователей с ЭВМ при создании программного продукта. Ключевое звено новой информационной технологии – представление и обработка знаний. Создаются базы знаний, экспертные системы. Тотальное распространение персональных ЭВМ

     Заметим,  что эволюция всех поколений  ЭВМ происходит с постоянным  темпом – по 10 лет на поколение.  Прогнозы предполагают сохранение  темпов до начала 21 века.

Каждая смена поколений  средств информационной технологии требует переобучения и радикальной перестройки мышления специалистов и пользователей, смена оборудования и создания более массовой вычислительной техники. ИТ, как передовая область науки и техники определяет ритм времени технического развития всего общества.

     Соответственно  ИТ влияет на экономику, выводя ее в сторону наукоемкости, при этом ИТ определяет трудосберегающий характер развития общества, так как ИТ берет на себя управление многими видами работ и технологических операций.

     ИТ влияет  и на экологию. Она - средство  создания искусственного мира, поэтому оказывает экологическое давление на естественную среду. Главная опасность этого - сужение многообразия форм жизни. Примером влияния ИТ  может служить влияние ЭВМ на экологию человека. Но ИТ, с другой стороны – это возможный путь спасения экологического равновесия природы. Формирование информационной структуры техносферы позволит повысить эффективность и безопасность технологических производств.

Мы обсуждали ИТ сточки зрения понятия “технология”.  Теперь обсудим ИТ с точки зрения информации. Термин «информация» происходит от латинского “informatio” – разъяснение, изложение, осведомленность. Понятие информации, должно быть, связана с определенным объектом, свойство которого она отражает.

Информация относительно независима от ее носителя, так как возможны ее преобразования и передача по различным физическим средам разными физическими сигналами. При этом не важно содержание информации.

Информация о любом  материальном объекте может быть получена наблюдением, натурным или  вычисленным экспериментом, а также на основе логического вывода. Поэтому информацию можно разделить на доопытную, априорную и послеопытную, апостеририорную (полученную в итоге эксперимента).

Понятие информации предполагает наличие двух объектов: источника  информации и потребителя; важно, чтобы информация для потребителя имела смысл, чтобы он мог оценивать ее для своих целей. Поэтому выделяют три аспекта информации прагматический семантический и синтаксический:

• Прагматический аспект - это возможность достижения поставленной цели и использование полученной информации. Этот аспект информации влияет на поведение потребителя в зависимости от эффективности информации. То есть этот аспект характеризует поведенческую сторону проблемы.
• Семантический аспект – позволяет оценить смысл передаваемой информации. При этом оценивается вес новой информации в сравнении с уже имеющейся. Семантические связи между словами или другими смысловыми элементами отражает словарь – тезаурус.
• Синтаксический аспект информации связан со способом ее представления. В зависимости от реального процесса, в котором участвует информация: сбор, передача, преобразование, отображение, представление, ввод или вывод, информация представляется в виде специальных знаков, символов.

     Характерным  носителем информации является сообщение, - все то, что подлежит передаче. Это может быть электрический сигнал, или сигнал другого рода энергии, передаваемый по выбранной физической среде.

    Рассмотрим  виды информации.

• Научная информация. Это логическая информация, адекватно отображающая объективные закономерности природы общества мышления.
• Научную информацию делят по областям получения или использования (техническая биологическая политическая и т.д.); по назначению: массовая и специальная; по видам носителя: на бумаге – документальная, на магнитной ленте, в памяти ЭВМ.
• Техническая информация. Она используется и возникает при решении новых задач (конструирование, технологические процессы и т.д.).
• Научно - техническая информация - объединение первых двух.
• Технологическая информация – она циркулирует в сфере материально – технического производства.
• Планово – экономическая информация содержит интегральные сведения о ходе производств, экономических показателях.

 

     Верхним  уровнем информации являются  знания. Знания возникают как итог теоретической и практической деятельности. Информация в виде знаний отличается высокой степенью структурированности. По мере развития общества информация как совокупность научно-технических знаний превращается в базу информационного обслуживания общества во всех видах его деятельности.

Наряду с энергией, полезными ископаемыми и т.д.  информация является ресурсом общества. По мере продвижения технологического прогресса информационный ресурс становится наиболее важным национальным ресурсом. Эффективность промышленной эксплуатации информационных ресурсов определяет экономическую мощь страны.

Технологическую базу формирования и эксплуатации информационных ресурсов создает индустрия ЭВМ. Однако перекачивание  трудовых ресурсов из сфер материального  производства в информационную ведет к эре “информационного кризиса”.

Сейчас количества информации, поступающее в промышленность, управление, науку доходит до тревожных значения. Это может привести к “информационному взрыву”, то есть быстро прекратится  столь бурный рост. Можно показать приближения к кризису

1). Время удвоения объема  информации, накопленных научных  знаний – 2-3 года.

2). Материальные затраты  на хранение, передачу и переработку  информации превышают расходы  на энергетику.

3). Уровень радио излучений на отдельных участках земли приближается к уровню радиоизлучения солнца.

    В таком  информационном состоянии общества  очень важна эффективная эксплуатация  информационных ресурсов. Три ведущих  отрасли, отвечают за эксплуатацию  информационных ресурсов: вычислительная техника промышленная электроника и связь играют для развитых стран ту же роль, что раньше играла тяжелая промышленность.

Активные информационные ресурсы - это та часть национальных информационных ресурсов, которая в  том или ином виде доступна пользователям  на коммерческой основе. Отношение объема активных информационных ресурсов к общему объему национальных информационных ресурсов – это один из существенных экономических показателей состояния страны.

 

Современные  информационные технологии и их классификация.

        Под информацией понимаются сведения  об объективно существующих объектах  и процессах, об их связях  и взаимодействиях, доступные  для практического использования  в деятельности людей. Задачи  информатизации состоят в сокращении  различных видов материальных, энергетических, финансовых и других потоков сведений за счет их частичной замены и компенсации.

      Информационными  ресурсами являются формализованные  идеи и значения, данные, методы  и средства их накопления, хранения  и обмена между источниками и потребителями информации.

    Разработан  проект “информатизации России”,  который содержит рекомендации  по основным сферам деятельности  общества: информатизация государственных  органов управления, информатизация  социальной сферы и т.д. Главная цель информатизации – повышение эффективности общественного производства во всех его направлениях.

     Для решения  задач информатизации применяются  информационные системы, реализующие  соответствующие информационные  технологии.

     Информационная  технология  - это совокупность методов, производственных процессов и программно-технических средств, объединенных в технологическую цепочку, обеспечивающую сбор, обработку, хранение, передачу и отображение информации.

     Цель функционирования  этой цепочки, т.е. информационной технологии, - это снижения трудоемкости процессов использования информационного ресурса и повышение их надежности и оперативности.

     Эффективность  информационной технологии определяется, в конечном счете, квалификацией  субъектов процессов информатизации. При этом технологии должны быть максимально доступны потребителям.

Можно классифицировать информационные технологии с различных  точек зрения. Например:

1. Информационные технологии можно различать по типу обрабатываемой информации.

 

 

 

 

    Рис.1. Классификация ИТ по типу обрабатываемой информации

 

     Разделение достаточно  условное, т.к. большинство информационных  технологий позволяет поддерживать  и другие виды информации. Например, в текстовых процессорах возможна  и несложная расчетная деятельность, а табличные процессоры обрабатывают не только цифровую информацию, но и могут генерировать графики. Однако каждая из видов технологии в основном ориентированна на работу с информацией определенного вида. Модификация элементов, составляющих информационные технологии, дает возможность образования новых  технологий в различных компьютерных средах.

 

2. Информационные технологии  можно разделить на обеспечивающие (ОИТ) и функциональные (ФИТ).

Обеспечивающие технологии  - это технологии обработки информации, которые могут использоваться как инструментарий в различных предметных областях. При этом они могут обеспечивать решение задать разного плана и разной степени сложности. ОИТ могут быть разделены по классам задач, в зависимости от класса ОИТ используют разные виды компонентов и программных средств.