Тема 9. Структура базовой информационной технологии.

Базовой информационной технологией будем называть инфор­мационную технологию, ориентированную на определенную об­ласть применения. Предметом изучения излагаемого курса явля­ются информационные технологии в управлении организацион­но-экономическими системами, создаваемыми при производстве материальных благ и услуг. Любая информационная технология слагается из взаимосвязанных информационных процессов, каж­дый из которых содержит определенный набор процедур, реали­зуемых с помощью информационных операций. Информацион­ная технология выступает как система, функционирование каждого элемента которой подчиняется общей цели функциони­рования системы — получению качественного информационно­го продукта из исходного информационного ресурса в соответ­ствии с поставленной задачей.

Как базовая информационная технология в целом, так и от­дельные информационные процессы могут быть рассмотрены на трех уровнях: концептуальном, логическом и физическом.

На концептуальном уровне определяется содержательный аспект информационной технологии или процесса, на логическом ото­бражается формализованное (модельное) описание, а на физи­ческом происходит программно-аппаратная реализация инфор­мационных процессов и технологии.

Концептуальный уровень.

При производстве информационного продукта исходный ин­формационный ресурс в соответствии с поставленной задачей подвергается в определенной последовательности различным пре­образованиям. Таким об­разом, информационный процесс — это процесс преобразова­ния информации. В результате выполнения этого процесса ин­формация может изменить и содержание, и форму представле­ния, причем как в пространстве, так и во времени. На этом уровне представле­ния преобладает синтаксический аспект информации. Технология переработки информации начинается с формиро­вания информационного ресурса, который после определенных целенаправленных преобразований должен превратиться в ин­формационный продукт. Формирование информационного ре­сурса (получение исходной информации) начинается с процесса сбора информации, которая должна в информационном плане отразить предметную область, т.е. объект управления или иссле­дования (его характеристики, параметры, состояние и т.п.).

Собранная информация для ее оценки (полнота, непротиво­речивость, достоверность и т.д.) и последующих преобразова­ний должна быть соответствующим образом подготовлена (ос­мыслена и структурирована, например, в виде таблиц). После подготовки информация может быть передана для дальнейшего преобразования традиционными способами (с помощью телефо­на, почты, курьера и т.п.), а может быть подвергнута сразу про­цессу преобразования в машинные данные, т.е. процессу ввода.

Процессы сбора, подготовки и ввода в информационной технологии организационно-экономических систем по своей ре­ализации являются в основном ручными (кроме процесса подго­товки, который частично может быть автоматизированным). В процессе ввода информация преобразуется в данные, имеющие форму цифровых кодов, реализуемых на физическом уровне с помощью различных физических представлений (электрических, магнитных, оптических, механических и т.д.).

Следующие за вводом информационные процессы уже произ­водят преобразование данных в соответствии с поставленной задачей. Эти процессы протекают в ЭВМ (или организуются ЭВМ) под управлением различных программ, которые и позволяют так организовать данные, что после вывода из ЭВМ результат обработки представляет собой наполненную смыслом информацию о результате решения поставленной задачи. В ходе преобразова­ли данных можно выделить четыре основных информационных процесса и соответствующие им процедуры. Это процессы обработки, обмена, накопления данных и представления знаний.

Логический уровень.

Логический уровень информационной технологии представ­ится комплексом взаимосвязанных моделей, формализующих информационные процессы при технологических преобразова­ниях информации и данных. Формализованное в виде моделей представление информационной технологии позволяет связать параметры информационных процессов, а это означает возможность реализации управления информационными процессами и процедурами.

На основе модели предметной области (МПО), характеризу­ющей объект управления, создается общая модель управления (ОМУ), а из нее вытекают модели решаемых задач (МРЗ). Так как решаемые задачи в информационной технологии предполагают в своей основе различные информационные процессы, то на пе­редний план выходит модель организации информационных про­цессов, призванная на логическом уровне увязать эти процессы при решении задач управления.

При обработке данных формируются четыре основных ин­формационных процесса: обработка, обмен и накопление дан­ных, представление знаний.

Процедуры преобразования данных на логическом уровне представляют собой алгоритмы и программы обработки данных и их структур. Сюда включаются стандартные процедуры, такие, как сортировка, поиск, создание и преобразование статических и динамических структур данных, а также нестандартные процеду­ры, обусловленные алгоритмами и программами преобразова­ния данных при решении конкретных информационных задач.

Моделями процедур отображения данных являются ком­пьютерные программы преобразования данных, представленных машинными кодами, в воспринимаемую человеком информацию, несущую в себе смысловое содержание. В современных ЭВМ дан­ные могут быть отражены в виде текстовой информации, в виде графиков, изображений, звука, с использованием средств мультимедиа, которые интегрируют в компьютере все основные спо­собы отображения.

Модель обмена данными включает в себя формальное описание процедур, выполняемых в вычислительной сети: передачи, коммутации, маршрутизации. Именно эти процедуры и составляют информационный процесс обмена.

Концептуальная схема информационной базы описыва­ет информационное содержание предлагаемой области, т.е. ка­кая и в каком объеме информация должна накапливаться при реализации информационной технологии. Логическая схема ин­формационной базы должна формализовано описать ее структуру и взаимосвязь элементов информации. При этом могут быть использованы различные подходы: реляционный, иерархический, сетевой.

Выбор подхода определяет и систему управления базой дан­ных, которая, в свою очередь, определяет физическую модель дан­ных — физическую схему информационной базы (ФСБ), описыва­ющую методы размещения данных и доступа к ним на машинных (физических) носителях информации.

Модель представления знаний, В современных информацион­ных технологиях формирование моделей предметной области и решаемых задач производится в основном человеком, что связа­но с трудностями формализации этих процессов. Но по мере раз­вития теории и практики интеллектуальных систем становится возможным формализовать человеческие знания, на основе ко­торых и формируются вышеуказанные модели. Модель представ­ления знаний, включенная в систему моделей информационной технологии, позволит проектировщику информационных техно­логий (ИТ) в автоматизированном режиме формировать из фраг­ментов модель предметной области, а также модели решаемых задач. Наличие этих моделей поможет пользователю в заданной предметной области выбрать необходимую ему модель задачи и решить ее с помощью информационной технологии. Модель пред­ставления знаний может быть выбрана в зависимости от пред­метной области и вида решаемых задач. В настоящее время ис­пользуются такие модели, как логические (Л), алгоритмические (А), семантические (С), фреймовые (Ф) и интегральные (И).

Физический уровень.

Физический уровень информационной технологии представляет ее программно-аппаратную реализацию. При этом стремятся максимально использовать типовые технические средства и программное обеспечение, что существенно уменьшает затраты на создание и эксплуатацию ИТ. С помощью программно-аппаратных средств осуществляются базовые информационные про­цессы и процедуры в их взаимосвязи и подчинении единой цели функционирования. Таким образом, и на физическом уровне ИТ рассматривается как система, причем большая система, в кото­рой выделяется несколько крупных подсистем. Это под­системы, реализующие на физическом уровне информационные процессы обработки данных, обмена данными, накопления дан­ных, управления данными и представления знаний.

Подсистема обработки данных. Для выполнения функций этой подсистемы используются электронные вычислительные машины различных классов.

Подсистема обмена данными. В эту подсистему входят комп­лекс программ и устройств, позволяющих создать вычислитель­ную сеть и осуществить по ней передачу и прием сообщений с необходимыми скоростью и качеством. Физическими компонен­тами подсистемы обмена служат устройства приема-передачи данных: модемы, усилители, коммутаторы, кабели, специальные вычислительные комплексы, осуществляющие коммутацию, мар­шрутизацию и доступ к сетям. Программными компонентами подсистемы являются программы сетевого обмена, реализующие сетевые протоколы, кодирование-декодирование сообщений и др.

Подсистема накопления данных. Подсистема реализуется с помощью банков и баз данных, организованных на внешних ус­тройствах компьютеров и ими управляемых.

Подсистема представления знаний. Для автоматизированного формирования модели предметной области из ее фрагментов и модели решаемой информационной технологией задачи созда­стся подсистема представления знаний. Подсистемы представления знаний реализуются, как прави­ло, на персональных компьютерах, программное обеспечение ко­торых пишется на специальных формальных языках программи­рования.

Подсистема управления данными. Это подсистема на компью­терах с помощью подпрограммных систем управления обработ­кой данных и организации вычислительного процесса, систем управления вычислительной сетью и систем управления базами данных. При больших объемах накапливаемой на компьютере и циркулирующей в сети информации на предприятиях, где вне­дрена информационная технология, могут создаваться специаль­ные службы, такие, как администратор баз данных, администра­тор вычислительной сети и т.п.