Введение в современные информационные технологии

1. Введение в современные информационные технологии

2. Основные понятия информатики

Попытки широкого использования идей
теории информации в различных областях
науки связаны с тем, что в основе своей эта
теория математическая. Основные ее
понятия (энтропия, количество
информации, пропускная способность)
определяются только через вероятности
событий, которым может быть приписано
самое различное физическое содержание.
18.12.2017
2

3.

Подход к исследованиям в других областях
науки с позиций использования основных
идей теории информации получил название
теоретико-информационного подхода. Его
применение в ряде случаев позволило
получить новые теоретические результаты и
ценные практические рекомендации. В
статистическом методе используется
энтропийный подход — количество
информации оценивается мерой уменьшения
у получателя неопределенности (энтропии)
выбора или ожидания событий после
получения информации.
Количество информации должно быть тем
больше, чем ниже вероятность события.
18.12.2017
3

4.

Такой подход широко используется при оценке количества
информации, передаваемой по каналам связи. Выбор при
приеме информации осуществляется между символами
алфавита в принятом сообщении. Пусть, например, принятое
по каналу связи сообщение состоит из N символов (без учета
связи между символами в сообщении). Тогда для определения
количества информации I в сообщении можно
воспользоваться формулой К.Шеннона:
где k — количество символов в алфавите языка, Pi —
вероятность появления в сообщении символа с номером i.
Здесь количество информации в двоичном
представлении (в битах или байтах) зависит от двух
величин: количества символов в сообщении и частоты
появления того или иного символа для используемого
алфавита.
18.12.2017
4

5.

В обществе циркулируют разные виды информации. Но
из них особенно важную роль играет научная
информация, так как она неразрывно связана с наукой.
Определение «научный» в термине «научная
информация» означает, что эта информация
удовлетворяет общепринятым в данное время
критериям научности (т. е. она объективна, истинна,
проверяема и т. п.), но не обязательно получена или
используется только в сфере науки. Если попытаться
дать более четкое и полное определение понятию
«научная информация», то оно может иметь
следующий вид.
Научная информация – это логическая
информация, получаемая методами опытнорационального познания объективного мира в
любой сфере деятельности людей, не
противоречащая господствующей системе
научных представлений и используемая в
общественно-исторической практике.
18.12.2017
5

6. Кодирование информации

По способам кодирования
выделяют следующие типы
информации:
символьную, основанную на
использовании символов - букв,
цифр, знаков и т. д. Она является
наиболее простой, но практически
применяется только для передачи
несложных сигналов о различных
событиях. Примером может служить
зеленый свет уличного светофора,
который сообщает о возможности
начала движения пешеходам или
водителям автотранспорта.
18.12.2017
6

7.

текстовую, основанную на
использовании комбинаций символов.
Здесь так же, как и в предыдущей
форме, используются символы: буквы,
цифры, математические знаки. Однако
информация заложена не только в этих
символах, но и в их сочетании, порядке
следования. Так, слова КОТ и ТОК
имеют одинаковые буквы, но содержат
различную информацию. Благодаря
взаимосвязи символов и отображению
речи человека текстовая информация
чрезвычайно удобна и широко
используется в деятельности человека:
книги, брошюры, журналы, различного
рода документы, аудиозаписи
кодируются в текстовой форме.
18.12.2017
7

8.

графическую, основанную на использовании
произвольного сочетания в пространстве
графических примитивов.
К этой форме относятся фотографии, схемы,
чертежи, рисунки, играющие большое значение
в деятельности человек.
18.12.2017
8

9.

Для определения количества информации был
найден способ представить любой ее тип
(символьный, текстовый, графический) в едином
виде, что позволило все типы информации
преобразовать к единому стандартному виду.
Таким видом стала так называемая двоичная
форма представления информации. Она
заключается в записи любой информации в виде
последовательности только двух символов.
Каждая такая последовательность называется
двоичным кодом. Недостаток двоичного
кодирования – длинные коды. Но в технике легче
иметь дело с большим числом простых однотипных
элементов, чем с небольшим числом сложных.
18.12.2017
9

10. Кодирование различных типов информации

С помощью набора битов, можно представить любое число
и любой знак. В информационных документах широко
используются не только русские, но и латинские буквы,
цифры, математические знаки и другие специальные
знаки, всего их количество составляет примерно 200-250
символов. Поэтому для кодировки всех указанных
символов используется восьмиразрядная
последовательность цифр 0 и 1.
Таким образом, текстовая информация кодируется с
помощью кодовой таблицы.
18.12.2017
10

11.

Кодовая таблица – это внутреннее преставление
символов в компьютере. Во всем мире в качестве
стандарта принята таблица ASCII – Американский
стандартный код для обмена информацией. Для хранения
двоичного кода одного символа выделен 1 байт = 8 бит.
Следует отметить, что указанный способ кодирования
используется тогда, когда к нему не предъявляются
дополнительные требования, такие как необходимость
указать на возникшую ошибку, исправление ошибки,
секретность информации. При специальном кодировании
коды получаются длиннее, чем в указанной таблице.
18.12.2017
11

12.

Наиболее просто кодируется числовая
информация – она переводится в двоичную
систему исчисления.
18.12.2017
12

13.

Для представления графической информации в двоичной
форме используется так называемый поточечный способ.
На первом этапе вертикальными и горизонтальными линиями
делят изображение. Чем больше при этом получилось
квадратов, тем точнее будет передана информация о
картинке.
Как известно из физики, любой цвет может быть представлен в
виде суммы различной яркости зеленого, синего, красного
цветов. Поэтому информация о каждой клетке должна
содержать кодировку значения яркости и количеств зеленого,
синего и красного компонентов. Таким образом кодируется
растровое изображение – изображение, разбитое на
отдельные точки.
Объем растрового изображения определяется умножением
количества точек на рисунке на информационный объем
одной точки, который зависит от количества возможных
цветов отображения (для черно-белого изображения
информационный объем одной точки равен 1 биту и
кодируется двумя цифрами – 0 или 1).
Разные цвета и их оттенки получаются за счет наличия или
отсутствия трех основных цветов – красного, синего, зеленого
и их яркости. Каждая точка на экране кодируется с помощью 4
битов.
18.12.2017
13

14.

Векторное изображение кодируется
разбиением рисунка на элементарные
отрезки, геометрические фигуры и дуги.
Положение этих элементарных объектов
определяется координатами точек. Для
каждой линии указывается ее тип
(сплошная, пунктирная, штрихпунктирная ), толщина и цвет.
Информация о векторном изображении
кодируется как обычная буквенноцифровая и обрабатывается
специальными программами.
18.12.2017
14

15.

Звуковая информация может быть
представлена последовательностью
элементарных звуков и пауз между ними.
Вывод звуков из компьютера
осуществляется синтезатором речи,
который считывает из памяти хранящийся
код звука. Речь человека имеет большое
разнообразие оттенков, поэтому каждое
произнесенное слово должно сравниваться
с предварительно занесенным в память
компьютера эталоном, и при их совпадении
происходит его распознавание и запись.
18.12.2017
15

16. Основы современных информационных технологий

Информационная система — взаимосвязанная
совокупность концепций, методов, технологий,
технических и программных средств,
используемых для сбора, обработки, хранения и
выдачи информации потребителю в интересах
достижения поставленной цели. Современное
понимание информационной системы
предполагает использование компьютера в
качестве основного технического средства для
поиска и переработки информации.
18.12.2017
16

17.

Информационная система определяется
следующими свойствами:
любая ИС может быть подвергнута анализу, построена и
управляема на основе общих принципов построения
сложных систем;
при построении ИС необходимо использовать системный
подход;
ИС является динамичной и развивающейся системой;
ИС следует воспринимать как систему обработки
информации, состоящую из компьютерных и
телекоммуникационных устройств, реализованную на базе
современных технологий;
выходной продукцией ИС является информация, на основе
которой принимаются решения или производятся
автоматическое выполнение рутинных операций;
участие человека зависит от сложности системы, типов и
наборов данных, степени формализации решаемых задач.
18.12.2017
17

18.

Информационные системы (ИС) могут очень сильно
различаться по своим функциям, архитектуре,
реализации в зависимости от конкретной области
применения. Однако можно выделить, по крайней мере,
два свойства, которые являются общими для всех
информационных систем.
Во-первых, любая информационная система
предназначена для сбора, хранения и обработки
информации. Поэтому в основе любой информационной
системы лежит среда переработки, хранения и доступа к
данным. Среда должна обеспечивать уровень
надежности хранения и эффективность доступа,
соответствующие области применения информационной
системы. Заметим, что в обычных вычислительных
программных системах наличие такой среды не является
обязательным.
18.12.2017
18

19.

Во-вторых, информационные системы ориентируются на
конечного пользователя, например, банковского клерка,
работника склада, бухгалтера или чиновника городской
администрации. Такие пользователи могут быть очень
далеки от мира компьютеров. Для них терминал,
персональный компьютер или рабочая станция являются
всего лишь средством обеспечения профессиональной
деятельности.
Поэтому информационная система обязана обладать
простым, удобным, легко осваиваемым, "комфортным"
интерфейсом, который должен предоставить конечному
пользователю все необходимые для его работы функции, но
в то же время не дать ему возможности выполнять какиелибо действия, могущие нанести вред информационной
системе.
18.12.2017
19

20.

Структура любой информационной
системы может быть представлена
совокупностью обеспечивающих
подсистем, таких как: информационное;
математическое и программное;
организационное; правовое.
Различают три типа задач, для которых
создаются информационные системы:
структурированные (формализуемые),
неструктурированные
(неформализуемые) и частично
структурированные.
18.12.2017
20

21.

Структурированная (формализуемая)
задача - в которой известны все ее
элементы и взаимосвязи между ними. В
такой задаче удается выразить ее
содержание в форме математической
модели, имеющей точный алгоритм
решения. Подобные задачи обычно
приходится решать многократно и они
носят рутинный характер.
Использование информационной
системы для решения
структурированных задач обеспечивает
полную автоматизацию их решения.
18.12.2017
21

22.

Неструктурированная (неформализуемая)
задача - в которой невозможно выделить
элементы и установить связи между ними.
Решение этих задач связано с большими
трудностями из-за невозможности создания
математического описания и разработки
алгоритма. Возможности использования
информационной системы невелики.
Решение в таких случаях принимается
человеком на основе своего опыта (из
эвристических соображений) и косвенной
информации из разных источников.
18.12.2017
22

23.

На практике сравнительно немного
полностью структурированных или
совершенно неструктурированных задач.
В большинстве задач известна лишь
часть их элементов и связей между ними.
Такие задачи называются частично
структурированными.
В этих условиях можно создать
информационную систему. Получаемая в
ней информация анализируется
человеком, который играет
определяющую роль. Такие
информационные системы являются
автоматизированными, т.к. в их
функционировании принимает участие
человек.
18.12.2017
23

24.

Информационная технология - процесс,
использующий совокупность средств и
методов сбора, обработки и передачи
данных (первичной информации) для
получения информации нового качества о
состоянии объекта, процесса или явления
(информационного продукта). В качестве
инструментария информационной
технологии можно использовать: текстовый
процессор, настольные издательские
системы, электронные таблицы, системы
управления базами данных, электронные
календари, и т. п.
18.12.2017
24

25.

Cовременное состояние ИТ можно охарактеризовать
следующими положениями:
наличие большого количества программно-аппаратных
комплексов и платформ для эффективного управления и
сопровождения производства, промышленно
функционирующих баз данных и хранилищ знаний большого
объема, содержащих информацию по всем направлениям
деятельности общества;
наличие технологий, обеспечивающих интерактивный доступ
любого пользователя к информации и ресурсам —
технической основой для этого служат открытые (Free) и
корпоративные системы поиска информации (Information
Retrieval Systems — IRS) государственные и коммерческие
системы связи, глобальные (Global Network Systems),
национальные (NNS) и региональные (RNS) информационновычислительные сети; международные соглашения, стандарты
и протоколы обмена данными;
18.12.2017
25

26.

расширение функциональных возможностей ИТ,
обеспечивающих распределенную работу баз и
хранилищ данных с данными разнообразной
структуры и содержания, мультиобъектных
документов, гиперсред; создание локальных и
интегрированных проблемно-ориентированных ИС
различного назначения на основе мощных серверов
и локально-вычислительных сетей;
включение в ИС специализированных интерфейсов
пользователя для взаимодействия с экспертными
системами (Expert System — ES), систем поддержки
принятия решения (Decision Support System — DSS),
систем поддержки исполнения (Executive Support
System — ESS), систем машинного перевода
(Translating Computer System — TCS) и другие
технологии и средства.
18.12.2017
26

27.

Также можно выделить пять основных
тенденций в развитии ИТ:
Глобализация. Компании могут с помощью ИТ
вести дела на мировом рынке, где угодно,
немедленно получая исчерпывающую
информацию. Происходит
интернационализация программных средств и
рынка информационного продукта. Получение
преимуществ за счет постоянного
распределения информационных расходов на
более широкий географический регион
становится необходимым элементом стратегии.
Конвергенция. Стираются различия между
промышленными изделиями и услугами,
информационным продуктом и средствами его
получения, их профессиональным и бытовым
использованием. Передача и прием цифровых,
звуковых и видеосигналов объединяются в
одних устройствах и системах.
18.12.2017
27

28.

Усложнение информационных продуктов и услуг.
Информационный продукт в виде программно-аппаратных
средств, баз и хранилищ данных, служб эксплуатации и
экспертного обеспечения имеет тенденцию к постоянному
развитию и усложнению. В то же время интерфейсная часть
ИТ при всей сложности решаемых задач постоянно
упрощается, делая все более комфортным интерактивное
взаимодействие пользователя и системы.
Способность к взаимодействию (Interoperability). Проблемы
оптимального обмена данными между компьютерными
информационными системами, между системой и
пользователями, проблемы обработки и передачи данных и
формирование требуемой информации приобрели статус
ведущих технологических проблем. Современные
программно-аппаратные средства и протоколы обмена
данными позволяют решать их во все более полном объёме.
18.12.2017
28

29.

Ликвидация промежуточных звеньев
(Disintermediation). Развитие
способности к взаимодействию
однозначно ведет к упрощению
доставки информационного продукта
к потребителю. Становится ненужной
цепочка посредников, если есть
возможность размещать заказы и
получать требуемое непосредственно
с помощью ИТ.
18.12.2017
29

30.

Применительно к бизнесу это означает
следующее:
осуществление распределенной обработки
данных, когда на рабочем месте достаточно
ресурсов для получения и анализа информации;
создание развитых систем коммуникации, когда
рабочие места объединены для максимально
быстрой пересылки сообщений;
устранение помех в системе интеграции
организация — внешняя среда, прямой доступ в
мировые информационные потоки;
создание и развитие систем электронных заказов и
торговли;
поддержка социальных сетей.
18.12.2017
30

31.

Современное состояние информационных
технологий можно охарактеризовать
следующим образом:
Наличие множества промышленно
функционирующих баз данных большого объема,
содержащих информацию практически обо всех
областях жизни общества.
Создание технологий, обеспечивающих
интерактивный доступ массового пользователя к
информационным ресурсам. Технической основой
указанной тенденции явились государственные и
частные системы связи и передачи данных общего
назначения, а также специализированные,
объединенные в национальные, региональные и
глобальные, информационно-вычислительные сети.
18.12.2017
31

32.

Расширение функциональных возможностей
информационных систем и технологий,
обеспечивающих одновременную обработку баз
данных с разнообразной структурой,
мультиобъектных документов, гиперсред, в том
числе реализующих технологии создания и
ведения гипертекстовых баз данных. Создание
локальных, многофункциональных проблемноориентированных информационных систем
различного назначения на основе мощных
персональных компьютеров и локальных
вычислительных сетей.
Включение в информационные системы
элементов интеллектуализации интерфейса
пользователя, экспертных систем, систем
машинного перевода, автоиндексирования и
других технологических средств
18.12.2017
32

33.

Конкретные задачи, которые должны решаться
информационной системой, зависят от той
прикладной области, для которой предназначена
система. Области применения информационных
приложений разнообразны: банковское дело,
страхование, медицина, транспорт, образование,
государственное управление, разработка
программного обеспечения и т. д. Трудно найти
область деловой активности, в которой сегодня
можно было бы обойтись без использования
информационных систем.
18.12.2017
33