Понятия “информация”, “знание”, “информационная система” следует в значительной степени считать интуитивными. До настоящего времени формальной теории автоматизированных информационных систем, подобной, допустим, теории кодирования и передачи информации или аналитической теории алгоритмов, не существует.
В то же время существует инженерная дисциплина, которая базируется на хорошо формализованных теоретических построениях и имеет огромное значение в жизни современного общества. Эта дисциплина в различных странах имеет различные названия, но в содержательном плане ее предметная область является общепризнанной в мировом научном сообществе. В Европе эту дисциплину называют информатикой, а в США и других англоязычных странах – компьютерной наукой. Основными понятиями этой дисциплины являются следующие:
Ÿ информация – любой вид сведений о предметах, фактах, понятиях предметной области или сведения, не известные до их получения, являющиеся объектом хранения, передачи и обработки;
Ÿ данные – информация, представленная в формализованном виде, удобном для пересылки, сбора, хранения и обработки;
Ÿ сигнал – носитель данных (информации), который может представлять собой физический сигнал или математическую модель.
С понятием информации тесно связано понятие знания – всей совокупности полезной информации и процедур, которые можно к ней применить, чтобы произвести новую информацию. Знание всегда дает власть тем, кто им владеет и умеет им пользоваться. Владение и распоряжение знанием в сегодняшнем мире требует определенного уровня информационной культуры – степени упорядоченности, системности и эффективности использования информационных технологий,
а также относительного объема использования новых информационных технологий. Под информационной культурой при этом понимается совокупность методов, приемов и навыков по сбору, хранению, обработке и созданию информации.
Важнейшим аспектом использования информации является управление. Управление – практическая деятельность человека, сопровождающаяся познанием и использованием законов природы, общества и искусственных систем для целенаправленной организации процессов, которые происходят в природе, технике и обществе.
В кибернетике под управлением понимают такое входное воздействие или сигнал, в результате которого управляемая система ведет себя заданным образом. Обычно управление направлено на то, чтобы система находилась в стационарном режиме (равновесном или периодическом).
Управление развитием системы – это воздействия или сигналы, направленные на изменение структуры или множества состояний системы. Например, план реконструкции предприятия.
В этом случае осуществляется управление поведением системы, которая реализует развитие данной системы.
Управление всегда имеет определенную цель. Обычно она формулируется как ограничение на множество возможных состояний системы или какой-либо показатель системы, который нужно поддерживать в заданных пределах, либо максимизировать. Если известна зависимость указанного показателя от входных воздействий на систему или ее состояния, то показатель называется целевой функцией.
Часто цель не может быть достигнута сразу. Необходимо пройти несколько этапов, на каждом из которых реализуется локальная цель, не совпадающая с главной целью. Эти локальные цели называются задачами управления.
Для осуществления процесса управления нужно наличие трех элементов:
– управляемого объекта;
– органа управления;
– исполнительного органа.
Орган управления – это система, на вход которой поступают сигналы о состоянии управляемого объекта и среды, а на выходе формируется сигнал о необходимом в данной ситуации управлении.
Исполнительный орган – это система, на вход которой поступает сигнал о необходимом управлении, а на выходе вырабатывается управляющее воздействие на управляемый объект.
В управление сложными социально-экономическими системами особенное значение приобретает подготовка оптимальных решений – наилучших решений задач, определяемых на основании заранее установленного критерия.
Оптимизация в широком смысле слова находит применение в науке, технике и в любой другой области человеческой деятельности, например:
– при проектировании сложных инженерных сооружений и систем;
– в управлении производственными, техническими и экономическими системами;
– в процессах разработки автоматизированных информационных систем и т.д.
Так, оптимальная система управления – это система, реализованная в виде набора правил (стратегий), согласно которым следует поступать в соответствующих ситуациях для получения оптимального решения. Оптимальная система управления может быть реализована в виде комплекса технических средств управления (космическим или морским объектом, инженерным проектом и т.д.).
Поиски оптимальных решений привели к созданию специальных математических методов. Уже в XVII в. были заложены математические основы оптимизации (вариационное исчисление, численные методы и др.). Однако до второй половины ХХ в. методы оптимизации во многих областях науки и техники применялись редко, поскольку практическое использование математических методов оптимизации требовало огромной вычислительной работы, которую без ЭВМ реализовать было крайне трудно, а в ряде случаев – невозможно. Например, большие трудности возникают при решении задач оптимизации процессов в химической технологии из-за большого числа параметров и их сложной взаимосвязи между собой. При наличии ЭВМ задача заметно упрощается.
Постановка задачи оптимизации предполагает существование четырех следующих условий.
1. Наличие объекта оптимизации и цели оптимизации. Формулировка каждой задачи оптими-зации должна требовать экстремального значения лишь одной величины, т.е. одновременно системе не должно приписываться два или более критериев оптимизации (практически всегда условия, обеспечивающие один экстремум одного критерия не обеспечивает экстремум другого).
Вот типичный пример неправильной постановки задачи оптимизации: “Получить макси-мальную производительность при минимальной себестоимости”.
Ошибка заключается в том, что ставится задача поиска оптимума двух величин, противоречащих друг другу по своей сути. Правильная постановка задачи могла быть следующая: «Получить максимальную производительность при заданной себестоимости или получить минимальную себестоимость при заданной производительности».
В первом случае критерий оптимизации – производительность, а во втором – себестоимость.
2. Наличие ресурсов оптимизации. Под ресурсами понимают возможность выбора значений некоторых параметров оптимизируемого объекта. Объект должен обладать определенными степенями свободы – управляющими воздействиями.
3. Возможность количественной оценки оптимизируемой величины, поскольку только в этом случае можно сравнивать эффекты от выбора тех или иных управляющих воздействий.
4. Учет ограничений.
Часто оптимизируемая величина связана с требованием экономичности работы рас-сматриваемого объекта. Оптимизируемый вариант работы объекта должен оцениваться критерием оптимальности, под которым понимается количественная оценка оптимизируемого качества объекта.
На основании выбранного критерия оптимальности составляется целевая функция, представ-ляющая собой зависимость критерия оптимальности от параметров, влияющих на ее значение. Вид критерия оптимальности или целевой функции определяется конкретной задачей оптимизации.
Таким образом, задача оптимизации сводится к нахождению экстремума целевой функции.
Наиболее общей постановкой оптимальной задачи является выражение критерия оптималь-ности в виде экономической оценки (производительность, себестоимость продукции, прибыль, рентабельность).
В задачах оптимизации важным моментом является использование системного подхода при постановке задачи. Сущность системного подхода заключается в комплексном, едином рассмот-рении всех частей системы и их эффективном сочетании.
Современные системы управления при подготовке и реализации оптимальных решений в значительной степени опираются на автоматизированные информационные системы (АИС), которые хранят и перерабатывают огромные объемы информации.
Увеличение объема и распространение информации среди массы людей является предвестни-ком изменений существующих структур власти. Политический и экономический кризис, который переживает сегодня мировое сообщество, связан с начавшимся переходом многих стран к “информационному обществу”. Информационное (постиндустриальное) общество – это обще-ство, основным фактором развития которого являются автоматизированные информационные технологии.
В своем развитии человечество с неизбежностью проходило ряд кризисов, вызванных тем, что оно как биологический вид уже давно стало монополистом. Например, экономический кризис 1929 г. или региональные экологические. Последнее столетие активная деятельность людей меняет весь облик планеты. Еще в начале века выдающийся русский ученый и мыслитель
В.И. Вернадский говорил, что человек превращается в основную преобразующую силу планеты. Его монополизм стал беспрецедентным, поэтому экологические кризисы в истории человечества неизбежны. А поскольку сферой обитания человечества является вся планета, то эти кризисы носят глобальный характер и сказываются на судьбе всей биосферы, превращаясь во всепланетное явление.
Представление о новом “революционном” прорыве человеческого общества в области технологий, как о переходе к “постиндустриальному, информационному обществу”, появилось в работах американских авторов в 1980-х гг. в результате анализа статистических данных о зна-чительных изменениях в структуре занятого населения США. В частности, к середине 1980-х гг.
в США сложилась следующая структура занятости активного населения:
– около 4 % активной рабочей силы было непосредственно занято в сельском хозяйстве;
– около 14 % составляли собственно рабочие;
– более 60 % активной рабочей силы составляли работники умственного труда – “информа-ционные работники”.
Изменения в сфере производства, которые происходят в настоящее время, во многом сравни-мы с изменениями, которые происходили в промышленности на первых этапах индустриализации около двух столетий назад.
Действительно, до начала прошлого века основная масса людей была занята в сфере сельскохозяйственного производства. В процессе индустриализации и массового переселения в города это соотношение постепенно изменялось. Уже в начале этого века больше половины рабочей силы большинства европейских стран и США было занято в сфере промышленного производства. К середине XX века “индустриальное общество” окончательно пришло на смену “аграрному”. Всеобщее среднее образование, развитие масштабов высшего образования и превращение науки в производительную силу привели к следующему этапу глобальных изменений, которые мы наблюдаем сегодня.
В условиях радикального усложнения жизни общества, его технической и социальной инфраструктуры решающим становится изменение отношения людей и информации, которая становится таким же стратегическим ресурсом общества, как продукты питания в “аграрном” обществе, а традиционные материальные или энергетические ресурсы – в “индустриальном”.
“Информационная революция”, как и предшествовавшие ей “аграрная” и “индустриальная”, решая одни проблемы, порождают новые.
Одной из таких проблем является “информационный взрыв” – избыток доступных многим современным людям данных, которых больше, чем в состоянии переварить человеческое сознание, – служащий причиной снижения качества мышления. Информационная перегрузка – это реальность. Ежегодно публикуется более 40 000 научных статей. Специалисты жалуются, что они не в состоянии оценить все, что относится к их предметной области. Огромные объемы информации, особенно собранные в виде статистических данных, являются полем для ошибочной и (или) преднамеренно ложной интерпретации.
Опасность того, что немногочисленные “эксперты”, контролирующие информационные потоки, могут эксплуатировать менее образованную часть населения, становится реальностью.
Те, кто не имеет достаточного доступа к информационным системам, будут находиться в гораздо менее выгодном положении.
Различие в уровне информационного обеспечения сегодня становится одной из существенных причин в дисбалансе экономического развития передовых и слаборазвитых стран, порождает нестабильность в отношениях между странами. Информационная революция меняет глобальную экономику, преобразует национальную политику и предпринимательство, заставляет пересматривать внешнеполитические цели государств и методы их достижения.
Реальным и эффективным ответом человечества на этот вызов является повсеместное использование информационных технологий для анализа ситуаций, подготовки, принятия и реализации решений.