Учебное пособие 800529
.pdfпри которой осуществляется отображение, обеспечивающее однозначное упорядочение элементов ЭС в соответствии с порядком их следования.
Такое представление сущности процедуры принятия решения является ее формализованной моделью, то есть упрощением процедуры. Это сделано для того, чтобы избавиться от необходимости рассмотрения упомянутой выше интеллектуальной сущности процедуры принятия решения, являющейся из-за "таинства" совершенно неоперационной. Есть и другие упрощения.
Во-первых, мы принимаем без доказательства, так сказать, аксиоматически, предметное содержание эмпирической системы (ЭС). Считаем, что из прошлого опыта при формулировании мотивации необходимости принятия решения субъект однозначно определяет предметную направленность (содержание) этой системы. А вот ее размер, то есть границы системы и ее состав, являются тем критерием, определяющим объем и глубину информационной обработки, интересующую нас по целевой направленности изучаемой дисциплины.
Из этого следует "железный" вывод о том, что реализация всех информационных технологий сосредоточена в сфере синтеза (проектирования, определения, выявления) какой-то новой системы. Содержание такого синтеза частично изложено в курсе "Моделирование систем" (часть 4 пособия). При этом информационная технология, как процесс получения и обработки нужной информации, влияет на установление границ определяющей системы, состав и точность обоснования параметров системы, принимаемых ЛПР за альтернативы в ходе принятия решения.
Это очень важный концептуальный вывод, позволяющий методически "оконтурить" рассматриваемую нами проблему взаимодействия вещества, энергии, информации абстрактной системой, как аналитической единицей исследования теории систем. Тем самым получается методическое "подспорье". Нашей же спецификой при исследовании системы является установление закономерностей влияния количества, качества и содержания используемой информации на состав и достоверность определения некоторых параметров системы, рассматриваемых ЛПР как "решающие" (то
311
есть как альтернативы выбора решения). То есть содержание решаемой нами задачи свелось к установлению закономерности влияния количества информации и процесса ее обработки, а в общем - информационной технологии, на величину неопределенности параметров ЭС (ее границы и состава). Для уяснения этого нам необходимо познакомиться с некоторыми свойствами неопределенности.
Неопределенность: содержание, классификация и измерение. Степень определенности информации является кардиналь-
ным признаком классификации решений. Определенность информации характеризуется полнотой и достоверностью данных, необходимых для принятия решений. По признаку степени определенности информации задачи принятия решений классифицируются на три группы:
задачи в условиях определенности; задачи в условиях вероятностной определенности (да, это для
нас определенность, если имеются параметры законов распределения случайных величин);
задачи в условиях неопределенности.
Принятие решений в условиях определенности производится при наличии полной и достоверной информации о проблемной ситуации, целях, ресурсах, ограничениях и последствиях решений (побочных эффектах). Для нас она имеет только дисциплинирующее (нормативное) значение, позволяющее увидеть облик эталона ситуации принятия решения, необходимого для установления роли и содержания информационных технологий.
Элементы эталонного представления следующие:
нет необходимости доопределять проблемную ситуацию дополнительными сведениями;
цели, ограничения и побочные эффекты определены формально в виде целевых функций и неравенств;
функция предпочтений совпадает с целевой функцией, а критерий выбора предпочтения определяется максимумом или минимумом целевой функции.
Наличие перечисленной информации позволяет построить формальную математическую модель задачи принятия решения и
312
алгоритмически ее разрешить (найти оптимальное решение). Роль человека в решении такой задачи сводится к приведению реальной ситуации к типовой задаче математического программирования. Роль информационных технологий для доопределения задачи равна нулю. Такой случай далее будем именовать первой ситуацией принятия решения.
Принятие решения в условиях вероятностной определенности сводится к выбору стратегий из некоторого их множества, формулируемого методами теории статистических решений. То есть относительно однозначного оптимального решения первой ситуации (ОдРеш1сит) мы получили размножение определенности (РО) в части трактовки стратегии (по сравнению с предпочтением однозначного решения - назовем это размножением определенности 1 (РО1)) в части множества стратегий (размножение РО2). Каждое i- ое размножение определенности Роi будем оценивать мощностью соответствующего множества и формально обозначать CardPOi. Так как статистические закономерности выполняются только в полной группе событий, то во второй ситуации в качестве меры неопределенности можно взять "квазиинформационную" характеристику - энтропию
H( PO2 ) |
Pi ln pi . |
|
СardPO2 |
В этой ситуации (второй) видна и роль информационных технологий, заключающаяся в уменьшении энтропии законов распределения множеств CardPO2 (замена закона распределения на более "компактный", уменьшение дисперсии нормального закона и т.п.).
Задача принятия решения в условиях неопределенности является для нас более характерной, то есть более нужной. Для этой задачи характерна большая неполнота информации и неясность закономерностей, определяющих содержание решений, принимаемых ЛПР по использованию вещества и энергии. Поэтому роль информационных технологий в данной, третьей ситуации, наиболее велика. В ходе ее рассмотрения (разрешения) за счет использования привлекаемых источников информации и создания новой она постепенно переходит во вторую, а в частных случаях и в пер-
313
вую ситуации.
При этом с помощью информационных технологий добывается и производится готовая информация и неготовая информация (знания). То есть любой процесс проектирования нового изделия и его технологий нужно рассматривать в двух срезах: в обычном срезе синтеза новых материальных свойств изделия; в новом срезе информационной технологии по поиску готовой и производству неготовой информации, определяющей свойства проектируемого изделия и его технологии. Доля объемов информации этих принципиально различающихся видов в различных ситуациях будет различной.
Так как эта ситуация является наиболее сложной, то она является и предметно более длинной. На соответствующей предметной дистанции рассматриваемые сущности имеют различную степень неопределенности. Для ее дифференциации необходимо предметную дистанцию разделить на уровни. По имеющемуся опыту такие уровни можно именовать так: вариант обстановки, эпизод, ситуация, состояние. Нижний уровень - состояние, при этом, должно иметь такую степень обобщения (такую совокупность свойств), чтобы было возможным составить марковскую (полумарковскую) цепь состояний динамической системы, исследуемую далее количественным методом. На верхнем же уровне - варианте обстановки формальные методы ее анализа (раскрытия) не применимы. Там будем рассматривать возможность использования информационных технологий интеллектуальными методами для производства неготовой информации, как имеющей больший вес относительно готовой. На средних же уровнях - эпизод, ситуация в большей мере используются формализованные методы поиска готовой информации, частично поддерживаемые, однако, и интеллектуальными методами.
314
5.2.Понятие информационных технологий и их типизация
Таким образом, получение неготовой информации и поиск готовой мы будем осуществлять с использованием определенных информационных технологий. Поэтому с общими свойствами информационных технологий и их классификацией (типизацией) мы должны познакомиться, сведя в будущем к единому представлению - модели информационной технологии.
Под информационной технологией (ИТ) понимается совокупность технологических элементов - устройств и методов, используемых людьми для производства и обработки информации, используемой для принятия требуемых решений. Информационные технологии существуют с глубокой древности и первые из них основывались на использовании счет и книгопечатанья. Узкий смысл термина "информационные технологии" определился в конце 70-х годов, когда его стали употреблять в связи с использованием современной электронной техники для обработки информации. В настоящее время это гигантский пласт человеческой деятельности, с которым мы познакомимся только в части, нас касающейся. Следует сразу констатировать, что из всего многообразия видов технической реализации информационной технологии с целью поиска готовой и производства неготовой информации мы будем рассматривать только информационно - телекоммуникационную систему (ИТКС), представляющую собой совокупность персональных ЭВМ малой и средней производительности, взаимодействующих через подсистему связи. Она (ИТКС) будет различаться величиной территориального разноса (локальные, региональные, глобальные), мощностью ЭВМ, типом и пропускной способностью каналов связи. Физическую основу единства указанного разнообразия составляет распределенная компьютерная сеть (РКС
) с различными параметрами.
РКС не следует путать с распределѐнной вычислительной системой (РВС), которая является программной системой с инкогнито присутствующим пользователем.
315
РКС представляет собой интегрированную многомашинную, территориально рассредоточенную систему, состоящую из взаимодействующих абонентских пунктов и подсистем связи для передачи данных. В качестве абонентских пунктов используются персональные ЭВМ малой и средней производительности и к пунктам могут быть подключены различные оконечные устройства. Территориально близкие абонентские пункты объединяются в локальные вычислительные сети (ЛВС) при помощи сетевых адаптеров, концентраторов (хабов) и коммутаторов. Несколько ЛВС могут быть объединены с помощью маршрутизаторов и коммуникационных ЭВМ. Передача данных в РКС осуществляется коммуникацией каналов, сообщений и пакетов. То есть ЛВС отводится ключевая роль в объединении вычислительной техники, средств связи и другого оборудования для построения развитых информационных систем.
В качестве локального фрагмента сети, ориентированного на решение определенных задач, служит автоматизированное рабочее место (АРМ).
1. Автоматизированное рабочее место или рабочая стан-
ция - это комплекс средств подготовки, ввода, отображения и документирования данных, реализованный на базе персональной ЭВМ для решения задач в определенной (четко заданной) предметной области. Отличие АРМ на базе ПЭВМ от просто ПЭВМ на рабочем столе пользователя заключается в том, что АРМ функционально и эргономически (наука о взаимодействии человека с машиной) настраивается под конкретного пользователя (персональное АРМ) или группу пользователей в групповом АРМ.
Для успешной работы пользователей АРМ должно иметь следующие виды обеспечения его функционирования: техническое, информационное, математическое, программное и лингвистическое. В АРМ также должна осуществляться защита информации.
Техническое обеспечение представляет собой персональную ЭВМ с необходимыми периферийными устройствами и средствами коммуникаций.
Информационное обеспечение включает сведения об источниках и потребителях информации, периодичность обновления,
316
объем, диапазон изменения, точность, форматы и другие характеристики входных и выходных данных.
Основными источниками информации для АРМ и других функций информационных технологий являются базы данных (БД) и банки данных (БнД), рассматриваемые ниже.
Математическое обеспечение объединяет совокупность математических моделей и алгоритмов обработки информации в АРМ.
Программное обеспечение - совокупность программ автоматизации решения задач в соответствии с функциональным назначением АРМ.
Лингвистическое обеспечение - это специальный язык диалога пользователя с ЭВМ АРМ, обеспечивающий однозначное соответствие между действиями пользователя и реакцией АРМ. Язык АРМ является непроцедурным и проблемно-ориентированным. Непроцедурный язык задает ЧТО нужно делать, не детализируя КАК это делать. Процедуру выполнения (ответ на вопрос КАК) организуют внутренние средства языка без участия пользователя.
2. Банки и базы данных. Являются хранилищами значительных объемов информации на базе компьютерной техники. Банк данных, как правило, включает несколько баз данных по разным отраслям, организованных на накопителях большой емкости и обеспечивает информацией большое число фирм и пользователей. Сердцевину компьютерного хранения информации составляют БАЗЫ ДАННЫХ - совокупность данных о предметной области, организованная по определенным правилам, которые предусматривают общие принципы описания, хранения и манипулирования данными. Для управления процессом использования и эксплуатации БД создаются специальные системы управления БД (СУБД).
СУБД - это совокупность программных и языковых средств для создания, ведения и использования баз данных. Начало СУБД для персональных ЭВМ положила фирма Asthon Tate выпуском в 1980 году программы dBASE. В настоящее время СУБД - это пакет программ, обеспечивающих запоминание, сортировку, поиск, объединение, структуризацию данных на основе использования современных средств вычислительной техники и оргтехники.
317
Основными функциями баз данных и СУБД являются: хранение больших объемов актуальной и достоверной ин-
формации; обеспечение простого обращения пользователя к БД;
возможность внесения, изменения, удаления, сортировки и других манипуляций с данными;
обеспечение разграничения доступа к данным пользователей с соответствующими полномочиями;
выдача информации пользователям в разной форме; поиск информации по различным группам признаков;
возможность расширения и реорганизации данных в БД при изменениях предметных областей.
Информационное содержание БД составляют файлы, состоящие из записей, а те. в свою очередь, из полей. Самой типовой структурой записи является таблица, имеющая 4 колонки: номер поля, тип поля, название поля и содержание поля.
Основными компонентами СУБД, составляющими ее архитектуру, являются: средства представления данных; средства манипулирования данными; интерфейсы пользователей, администратора БД и коммуникации.
Средства представления данных совместно с интерфейсами осуществляют организацию БД на разных уровнях абстракции данных. Различают три уровня абстракции и соответственно представления данных: физический, концептуальный и внешний (пользовательский). Средства физического уровня учитывают характер соответствующего внешнего запоминающего устройства (ЗУ), форматы и способы записи данных на физический носитель. Средства концептуального уровня отображают данные физического уровня с определенным обобщением (абстракцией), формируя модель представления данных в БД. В настоящее время применяются три модели представления данных в БД: реляционная, сетевая и иерархическая, определяющие три типа отношений между файлами, записями и полями БД. Самой распространенной является реляционная модель. Средства внешнего уровня преобразуют данные в форму, понятную пользователю.
318
В зависимости от назначения СУБД и модели представления данных в БД ПОЛЬЗОВАТЕЛЮ могут быть представлены следующие интерфейсы:
взаимодействие с системой по принципу «МЕНЮ»; многоканальный интерфейс;
графический интерфейс (GUI); генератор отчетов;
язык запросов и манипулирования данными в БД.
Язык запросов и манипулирования данными в БД является основным интерфейсом создания и ведения БД. Наиболее совершенным и известным является язык SQL – Язык структурирования запросов, разработанный фирмой IBM и принятый в качестве стандарта при разработке СУБД.
Интерфейс администратора базы данных кроме всех интерфейсов пользователя включает:
языки программирования высокого уровня (Паскаль, Си и
др.);
генераторы интерфейсов пользователя, позволяющие администратору БД разрабатывать интерфейсы с учетом специфики пользователя;
языки баз данных.
ЯЗЫК баз данных является частью СУБД, с помощью которого создаются программы для работы с информацией в БД. Их существует очень много, наиболее популярный язык СУБД dBASE III Plus и язык СУБД Paradox.
Среди СУБД наибольшее применение находят многофайловые программируемые СУБД, представляющие пользователям возможность разрабатывать прикладные программына своих же языках. Наиболее известные среди них это: dBASE III Plus (руссифицированная версия «Ребус»), dBASE IV, FoxBASE Plus («Карат М»), Oracle (Каро Микро»), Clipper, Paradox, MS Access. Для рабо-
ты в локальных вычислительных сетях используются многопользовательские СУБД. Наиболее распространенные Mikrosoft SQL Server.
319
3. Интегрированные пакеты
Интегрированные пакеты (системы) объединяют несколько наиболее часто используемых на АРМ программ, например: текстовый редактор, электронную таблицу, СУБД, деловую графику, различные сервисные программы. К ним относятся Lotus – 1, - 2, - 3 и Symphony, Framework, Мастер, Респект База и др.
Особенностями интегрированных пакетов являются:
-в пакет обычно входят составные части (программные модули), которые обеспечивают стандартные области электронной обработки информации;
-модули пакета объединены в единое целое и это гораздо эффективнее, чем простая сумма отдельных модулей;
-однотипный интерфейс для всех модулей пакета;
-быстрый и удобный обмен информацией между модулями пакета.
Рассмотрим некоторые составляющие пакета.
Текстовые редакторы используются для подготовки обычных документов и научно-технической документации. Самым распространенным является Word для WINDOWS. Кроме них используются еще несколько видов редакторов. Главными для нас являются редакторы систем программирования и редакторы, исправляющие ошибки программистов. К ним относятся: GV Basic, Quick Basic, Borland Pascal, Borland C++ и др. Есть такие «компоновочные» редакторы, позволяющие встраивать в текст таблицы, графики, диаграммы, подготовленные другими модулями пакета. (К ним относятся следующие: Мастер, Респект База, Frame Work, MS Work.)
Графические редакторы предназначены для изготовления эскизов, чертежей, графиков, рисунков. Самым распространенным редактором инженерной графики являются Autocad и CorelDRAWб входящий в состав мощнейшей графической систе-
мы Corel Graphics.
Важным компонентом интегрированных пакетов АРМ являются ЭЛЕКТРОННЫЕ ТАБЛИЦЫ. Область их применения поистине безгранична. Их основное преимущество – универсальность применения. Поэтому иногда электронные таблицы (ЭТ) называют универсальными расчетными таблицами.
320