Лекции / 2. Информация и информационные системы

Термин информация происходит от латинского слова informatio, что означает сведения, разъяснения, изложение. В настоящее время наука пытается найти общие свойства и закономерности, присущие многогранному понятию информация, но пока это понятие во многом остается интуитивным и получает различные смысловые наполнения в различных отраслях человеческой деятельности:

··в быту информацией называют любые данные, сведения, знания, которые кого-либо интересуют. Например, сообщение о каких-либо событиях, о чьей-либо деятельности и т.п.;

··в технике под информацией понимают сообщения, передаваемые в форме знаков или сигналов (в этом случае есть источник сообщений, получатель (приемник) сообщений, канал связи);

··в кибернетике под информацией понимают ту часть знаний, которая используется для ориентирования, активного действия, управления, т.е. в целях сохранения, совершенствования, развития системы;

··в теории информации под информацией понимают сведения об объектах и явлениях окружающей среды, их параметрах, свойствах и состоянии, которые уменьшают имеющуюся о них степень неопределенности, неполноты знаний.

Применительно к компьютерной обработке данных под информацией понимают некоторую последовательность символических обозначений (букв, цифр, закодированных графических образов и звуков и т. п.), несущую смысловую нагрузку н представленную в понятном компьютеру виде. Каждый новый символ в такой последовательности увеличивает информационный объем сообщения.

Информация в наиболее общем определении — это отражение предметного мира с помощью знаков и сигналов.

Чтобы информация способствовала принятию на ее основе правильных решений, она должна характеризоваться такими свойствами, как достоверность, полнота, актуальность, полезность, понятность.

Достоверность. Информация достоверна, если она отражает истинное положение дел. Недостоверная информация может привести к неправильному пониманию или принятию неправильных решений.

Полнота. Информация полная, если ее достаточно для понимания и принятия решений. Неполнота информации сдерживает принятие решений или может повлечь ошибки.

Полезность. Актуальность. Ценность информации зависит от того, какие задачи мы можем решить с ее помощью. Актуальную информацию важно иметь при работе в изменившихся условиях.

Понятность. Если ценная и актуальная информация выражена непонятными словами, она может стать бесполезной. Информация становится понятной, если она передается языком, на котором говорят те, кому предназначена эта информация.

Знаковая форма восприятия, хранения и передачи информации означает использование какого-либо языка. Языки делятся на разговорные (естественные) и формальные. Естественные языки носят национальный характер. Формальные языки чаше всего относятся к специальной области человеческой деятельности (например язык математики).

Информацию следует считать особым видом ресурса, при этом имеется в виду толкование “ресурса” как запаса неких знаний материальных предметов или энергетических, структурных или каких-либо других характеристик предмета. В отличие от ресурсов, связанных с материальными предметами, информационные ресурсы являются неистощимыми и предполагают существенно иные методы воспроизведения и обновления, чем материальные ресурсы.

Информацию можно разделить на виды по различным критериям:

по истинности

• истинная

• ложная

по способу восприятия

• Визуальная — воспринимаемая органами зрения.

• Аудиальная — воспринимаемая органами слуха.

• Тактильная — воспринимаемая тактильными рецепторами.

• Обонятельная — воспринимаемая обонятельными рецепторами.

• Вкусовая — воспринимаемая вкусовыми рецепторами.

по форме представления

• Текстовая — передаваемая в виде символов, предназначенных обозначать лексемы языка.

• Числовая — в виде цифр и знаков, обозначающих математические действия.

• Графическая — в виде изображений, предметов, графиков.

• Звуковая — устная или в виде записи передача лексем языка аудиальным путём.

по назначению

• Массовая — содержит тривиальные сведения и оперирует набором понятий, понятным большей части социума.

• Специальная — содержит специфический набор понятий, при использовании происходит передача сведений, которые могут быть не понятны основной массе социума, но необходимы и понятны в рамках узкой социальной группы, где используется данная информация.

• Секретная — передаваемая узкому кругу лиц и по закрытым (защищённым) каналам.

• Личная (приватная) — набор сведений о какой-либо личности, определяющий социальное положение и типы социальных взаимодействий.

Термин информационная система используется как в широком, так и в узком смысле.

В широком смысле информационная система есть совокупность технического, программного и организационного обеспечения, а также персонала, предназначенная для того, чтобы своевременно обеспечивать надлежащих людей надлежащей информацией.

Также в достаточно широком смысле трактует понятие информационной системы Федеральный закон РФ «Об информации, информационных технологиях и о защите информации»: «информационная система — совокупность содержащейся в базах данных информации и обеспечивающих ее обработку информационных технологий и технических средств».

Информационную систему в узком смысле рассматривают как программно-аппаратную систему, предназначенную для автоматизации целенаправленной деятельности конечных пользователей, обеспечивающую, в соответствии с заложенной в нее логикой обработки, возможность получения, модификации и хранения информации

Для лучшего понимания информационной системы следует обратиться к самому понятию системы, его основным признакам и свойствам.

Система - это сложный объект, состоящий из взаимосвязанных частей (элементов) и существующий как единое целое. Всякая система имеет определенное назначение (функцию, цель).

Для описания системы используют следующие понятия: состояние, поведение, равновесие, устойчивость.

- Состояние системы - это срез системы во времени. Состояние системы описывают либо через входные воздействия и выходные результаты.

- Поведение системы. Если система способна переходить из одного состояния в другое, то говорят, что система обладает поведением. Поведение системы - это ее состояние во времени. Этим понятием пользуются тогда, когда неизвестны правила и закономерности перехода системы из одного состояния в другое.

- Равновесие системы - это способность системы в отсутствие внешних воздействий или при постоянных воздействиях сохранять свое поведение сколь угодно долго.

- Устойчивость системы - это способность системы возвращаться в состояние равновесия после того, как она была из этого состояния выведена внешними воздействиями.

Простые системы характеризуются малым числом внутренних связей и легкостью математического описания. При выходе из строя элементов система или полностью теряет свою работоспособность или продолжает выполнять заданные функции в полном объеме.

Сложные системы имеют разветвленную структуру, большое разнообразие связей и множество состояний работоспособности. Это все технические системы.

Сверхсложные системы - это человеко-машинные системы. К ним относят все технологические, экономические, социальные и организационные системы.

Детерминированные (предсказуемые) системы функционируют по заранее заданным правилам с заранее определенным результатом.

Стохастические (вероятностные) системы характеризуются трудно предсказуемыми входными воздействиями и выходными результатами. На практике элемент случайности обычно вводится в анализ системы, когда у исследователя имеется большое число переменных, влияющих на поведение системы или они настолько сложны для анализа, что не остается иного выхода, как изучать систему, подверженную влиянию случайности.

Мягкие системы характеризуются высокой чувствительностью к внешним воздействиям. Вследствие этого они обладают слабой устойчивостью. Примерами мягких систем может служить курс доллара, котировка ценных бумаг и т.д.

Жесткие системы - это авторитарные, основанные на высоком профессионализме небольшой группы руководителей, организации. Такие системы обладают высокой устойчивостью к внешним воздействиям.

Закрытая система - это система, которая отграничена от окружающего мира. Взаимодействие происходит только внутри системы между ее структурными компонентами.

Открытая система - это система, которая функционирует благодаря взаимодействию с окружающим миром. Первостепенное значение при этом имеет обмен энергией и информацией с окружающей средой.

Абстрактные (символические) системы включают в качестве элементов понятия, связанные между собой определенными отношениями с заданными свойствами.

Материальные (реальные) системы в качестве элементов включают материальные (физические) объекты.

Технические системы решают задачи по программам, составленным человеком.

Технологические системы представляют собой набор правил и норм, определяющих последовательность операций в процессе производства товаров, продукции или предоставления услуг. Человек является элементом технологической системы.

Экономические системы представляют собой множество экономических процессов и связей всех сторон производства. Основными элементами экономической системы являются трудовые, материальные, финансовые и информационные ресурсы. В широком смысле экономическая система - это система общественного производства. В узком смысле это система производственных отношений в процессе производства продукции или предоставления услуг.

Социальные системы представляют собой совокупность мероприятий, направленных на социальное развитие коллектива (улучшение условий труда, охрана окружающей среды и т.п.).

Организационная система представляет собой комплекс элементов или подсистем. Она обеспечивает взаимодействие технической, технологической, экономической и социальной подсистем. Включает также информационное, математическое, программное и другое обеспечение.

Системе любой природы присущи 3 основных свойства. Свойства системы отличаются от алгебраической суммы свойств ее элементов.

1. Целостность - это внутреннее единство объекта. Целостность означает, что система выступает и воспринимается относительно окружающей среды как нечто целое. Важным выражением целостности является наличие у нее особого рода внутренних и внешних связей, благодаря которым система отделяется от своей среды как нечто единое. Такие связи называются системообразующими. Выявление этих связей служит необходимым условием исследования объекта как системы.

2. Сложность. Любые воздействия на систему в общем случае однозначно не определяют те процессы, которые происходят внутри системы. Преобразования, которые система претерпевает, вызываются взаимодействием внешних и внутренних факторов, причем чем сложнее система, тем в большей степени происходящие с ней преобразования определяются присущими ей внутренними закономерностями.

3. Организованность. В ходе исследования системы необходимо учитывать внутреннюю упорядоченность отношений и связей между ее элементами. Организованность системы выражается в частности в иерархичности ее строения, т.е. любая система может рассматриваться как элемент системы более высокого порядка, в то время как ее элементы могут выступать в качестве систем более низкого порядка.

Помимо свойств информационной системы, идентичных со свойствами системы обычной, ей, безусловно, присущи и некоторые специфические свойства.

Основные свойства информационных систем:

1.Структура ИС, ее функциональное назначение должны соответствовать поставленным целям.

2.Производство достоверной, надежной, своевременной и систематизированной информации, основанной на использование БД, экспертных систем и баз знаний. Так как любая ИС предназначена для сбора, хранения и обработки информации, то в основе любой ИС лежит среда хранения и доступа к данным. Среда должна обеспечивать уровень надежности хранения и эффективность доступа, которые соответствуют области применения ИС.

3.ИС должна контролироваться людьми, ими пониматься и использоваться в соответствии с основными принципами, реализованными в виде стандарта предприятия на ИС. Интерфейс пользователя ИС должен быть легко понимаем на интуитивном уровне.

4.Использование сетей передачи данных.

Классификации информационных систем

Классификация по архитектуре

По степени распределённости отличают:

настольные (desktop), или локальные ИС, в которых все компоненты (БД, СУБД, клиентские приложения) находятся на одном компьютере;

распределённые (distributed) ИС, в которых компоненты распределены по нескольким компьютерам.

Классификация по степени автоматизации

По степени автоматизации ИС делятся на:

автоматизированные: информационные системы, в которых автоматизация может быть неполной (то есть требуется постоянное вмешательство персонала);

автоматические: информационные системы, в которых автоматизация является полной, то есть вмешательство персонала не требуется или требуется только эпизодически.

Классификация по характеру обработки данных

По характеру обработки данных ИС делятся на:

информационно-справочные, или информационно-поисковые ИС, в которых нет сложных алгоритмов обработки данных, а целью системы является поиск и выдача информации в удобном виде;

ИС обработки данных, или решающие ИС, в которых данные подвергаются обработке по сложным алгоритмам. К таким системам в первую очередь относят автоматизированные системы управления и системы поддержки принятия решений.

Классификация по сфере применения

Поскольку ИС создаются для удовлетворения информационных потребностей в рамках конкретной предметной области, то каждой предметной области (сфере применения) соответствует свой тип ИС. Перечислять все эти типы не имеет смысла, так как количество предметных областей велико, но можно указать в качестве примера следующие типы ИС:

Экономическая информационная система — информационная система, предназначенная для выполнения функций управления на предприятии.

Медицинская информационная система — информационная система, предназначенная для использования в лечебном или лечебно-профилактическом учреждении.

Географическая информационная система — информационная система, обеспечивающая сбор, хранение, обработку, доступ, отображение и распространение пространственно-координированных данных (пространственных данных).

Классификация по охвату задач (масштабности)

Персональная ИС предназначена для решения некоторого круга задач одного человека.

Групповая ИС ориентирована на коллективное использование информации членами рабочей группы или подразделения.

Корпоративная ИС в идеале охватывает все информационные процессы целого предприятия, достигая их полной согласованности, безызбыточности и прозрачности. Такие системы иногда называют системами комплексной автоматизации предприятия.

Основные задачи информационных систем:

• Поиск, обработка и хранение информации, которая долго накапливается и утрата которой невосполнима. Компьютеризованные ИС предназначены для более быстрой и надежной обработки информации, чтобы люди не тратили время, чтобы избежать свойственных человеку случайных ошибок, чтобы сэкономить расходы, чтобы сделать жизнь людей более комфортной.

• Хранение данных разной структуры. Не существует развитой ИС работающей с одним однородным файлом данных. Более того, разумным требованием к информационной системе является то, чтобы она могла развиваться. Могут появиться новые функции, для выполнения которых требуются дополнительные данные с новой структурой. При этом вся накопленная ранее информация должна остаться сохранной.

• Анализ и прогнозирование потоков информации различных видов и типов, перемещающихся в обществе. Изучаются потоки с целью их минимизации, стандартизации и приспособления для эффективной обработки на вычислительных машинах, а также особенности потоков информации, протекающей через различные каналы распространения информации.

• Исследование способов представления и хранения информации, создание специальных языков для формального описания информации различной природы, разработка специальных приемов сжатия и кодирования информации, аннотирования объемных документов и реферирования их. В рамках этого направления развиваются работы по созданию банков данных большого объема, хранящих информацию из различных областей знаний в форме, доступной для вычислительных машин.

• Построение процедур и технических средств для их реализации, с помощью которых можно автоматизировать процесс извлечения информации из документов, не предназначенных для вычислительных машин, а ориентированных на восприятие их человеком

• Создание информационно-поисковых систем, способных воспринимать запросы к информационным хранилищам, сформулированы на естественном языке, а также специальных языках запросов для систем такого типа.

• Создание сетей хранения, обработки и передачи информации, в состав которых входят информационные банки данных, терминалы , обрабатывающие центры и средства связи.

Конкретные задачи, которые должны решаться информационной системой, зависят от той прикладной области, для которой предназначена система. Области применения информационных приложений разнообразны: банковское дело, управление производством, медицина, транспорт, образование и т.д.

Тенденции развития современных ИТ приводят к постоянному возрастанию сложности ИС, создаваемых в различных областях. Современные крупные проекты ИС характеризуются, как правило, несколькими особенностями.

Характеристики проектов информационных систем:

• Сложность описания - наличие достаточно большого количества функций, процессов, элементов данных и сложных взаимосвязи между ними, требующие тщательного моделирования и анализа данных и процессов;

• Наличие совокупности тесно взаимодействующих компонентов (подсистем), имеющих свои локальные задачи и цели функционирования (например, традиционных приложений, связанных с обработкой транзакций и решением регламентных задач, и приложений аналитической обработки (поддержки принятия решений), использующих нерегламентированные запросы к данным большого объема);

• Отсутствие прямых аналогов, ограничивающее возможность использования каких-либо типовых проектных решений и прикладных систем;

• Необходимые интеграции существующих и вновь разрабатываемых приложений;

• Функционирование в неоднородной среде на нескольких аппаратных платформах;

• Разобщенность и разнородность отдельных групп разработчиков по уровню квалификации и сложившимся традициям использования тех или иных инструментальных средств;

• Существенная временная протяженность проекта, обусловленная, с одной стороны, ограниченными возможностями коллектива разработчиков, и, с другой стороны, масштабами организации заказчика и различной степенью готовности отдельных ее подразделений к внедрению ИС.

Процессы, обеспечивающие работу ИС любого назначения, условно можно представить в виде схемы, состоящей из блоков:

• ввод информации из внешних или внутренних источников;

• обработка входной информации и представление ее в удобном виде;

• вывод информации для представления потребителям или передачи в другую систему;

• обратная связь - это информация, переработанная людьми данной организации для коррекции входной информации.

ИС определяется следующими свойствами:

• может быть подвергнута анализу, построена и управляема на основе общих принципов построения систем;

• является динамичной и развивающейся;

• при построении необходимо использовать СИСТЕМНЫЙ ПОДХОД;

• выходной продукцией является информация, на основе которой принимаются решения;

• следует воспринимать как автоматизированную, т.е. человеко-компьютерную систему обработки информации.

В настоящее время сложилось мнение об информационной системе как о системе, реализованной с помощью компьютерной техники. Хотя в общем случае информационную систему можно понимать и в некомпьютерном варианте.

Внедрение информационной системы может способствовать:

• получению более рациональных вариантов решения поставленных задач за счет внедрения математических методов и интеллектуальных систем и т.д.;

• освобождению работников от рутинной работы за счет ее автоматизации;

• повышение качества производимых товаров и услуг;

• обеспечению достоверности информации;

• замене бумажных носителей данных на магнитные/оптические диски, что приводит к более рациональной организации переработки информации на компьютере и снижению объемов документов на бумаге;

• совершенствованию структуры потоков информации и системы документооборота;

уменьшению затрат на производство продуктов и услуг.

• уменьшение затрат на производство продуктов и услуг;

• предоставление потребителям уникальных услуг;

• отыскание новых рыночных ниш;

• привязка к фирме покупателей и поставщиков за счет предоставления им разных скидок и услуг.