Моделирование информационных ресурсов. Учебно-методический комплекс по специальности 080801 «Прикладная информатика (в информационной сфере)», специал

блемных ситуаций, условия возникновения двойственности. Теоремы двойственности. Инструментальные средства оптимизации информационных ресурсов. Несовместимость условий при решении задач оптимизации. Параметрический анализ результатов решения.

Тема 4.3. Модели оценки эффективности информационного обмена

Математическая модель деградации информационной эффективности системы. Микростатистические и макростатистические факторы, определяющие ценность информации. Коэффициент эффективности фактора. Критерий эффективности информационного ресурса. Мощность информационного ресурса. Модель функционирующего информационноресурсного комплекса. Матрица информационных ресурсов. Метод стохастического баланса. Сравнительный анализ моделей поиска систем, формирующих информационные ресурсы.

Тема 4.4. Общая теория иерархических систем

Отношения иерархии. Свойства отношений иерархии. Отношения двойственности, преемственности, полезности. Функциональные отношения иерархии. Оболочки иерархических систем. Целостность и надежность иерархических систем. Виды и основные свойства оболочек. Интегрированные оболочки. Закономерности двойственности, замкнутости иерархических систем, сжатия этапов эволюции систем, интеграции и дифференциации систем. Взаимосвязь целевых функций с законами иерархии.

Тема 4.5. Исследование эффективности физической структуры баз данных

Эффективное выполнение операций вычисления агрегатных функций. Эффективность выполнения запросов из выделенного набора. Особенности оптимизации запросов, структур данных и стратегий выполнения реляционных операций во всем спектре распределенных систем баз данных. Уровни оптимизации запросов. Стратегии выполнения соединений в распределенных базах данных.

11

МЕТОДИЧЕСКИЕ УКАЗАНИЯ ПО ИЗУЧЕНИЮ ДИСЦИПЛИНЫ

Учебно-методический комплекс призван помочь студентам специальности 080801 «Прикладная информатика (в информационной сфере)» в организации как аудиторной, так и самостоятельной работы по освоению дисциплины «Моделирование информационных ресурсов».

Изучение дисциплины следует начать с усвоения определённого объема теоретического материала. Акцент в лекционной части курса сделан на представлении методов моделирования информационных процессов, ресурсов и систем.

Дисциплина «Моделирование информационных ресурсов» относится

кциклу специальных дисциплин и носит прикладной характер. В связи

сэтим учебной программой предусмотрено проведение семинарских и практических занятий. Начиная подготовку к семинарским занятиям, студентам рекомендуется ознакомиться с «Методическими рекомендациями по подготовке студентов к семинарским занятиям», размещёнными в разделе «Планы семинарских занятий». При выполнении практических работ следует подробно изучить описания технологии выполнения заданий и требования, предъявляемые к отчету по каждой теме.

Вкомплексе представлены также тесты для самоконтроля и контрольные вопросы по каждому из четырёх разделов дисциплины, которые позволят проверить уровень усвоения изученного материала.

Следует обратить внимание на отсутствие современного учебника по всему комплексу изучаемых тем. В связи с этим студентам предлагается ознакомиться со списком как основной, так и дополнительной литературы по дисциплине.

Наиболее полно проблематика дисциплины отражена в учебных изданиях [1, 3, 7]. Особенностью указанных изданий является практикоориентированный подход к рассмотрению экономико-математических методов и моделей.

Изучение раздела 1 «Теоретические основы моделирования» следует начинать с рассмотрения теоретических основ моделирования [1, с. 7–12; 13, с. 11–24; 15, с. 6–20]. Характеристику математических методов моде-

лирования содержат работы [1, с. 12–15; 2, с. 20–25; 15, с. 6–20].

12

Раздел 2 «Критерии оценки эффективности информационных процессов и систем» предполагает рассмотрение задач оценки и оптимизации информационных систем. Для изучения этих вопросов следует обратиться к [2, с. 52–80; 7, с. 178–182]. Использование аппарата производственных и целевых функций описано в источниках [2, с. 20–25; 3, с. 136–144; 7,

с. 74–88; 8, с. 226–254].

При изучении раздела 3 «Математический аппарат описания информационных процессов, ресурсов и систем на макроуровне» следует обратить внимание на работы [3, с. 71–83; 5, с. 68–123; 9, с. 279–332; 10, с. 87–95].

В рамках раздела 4 «Макромодели оптимизации и координации информационной деятельности» вопросы оптимизации разрешения проблемных ситуаций и модели оценки эффективности информационного обмены рассмотрены в источниках [8, с. 50–72, 254–264; 10, с. 56–74, 274–296].

Также при изучении данного раздела следует обратить внимание на работу

[1, с. 7–25].

ПЛАНЫ СЕМИНАРСКИХ ЗАНЯТИЙ Методические указания по подготовке студентов к семинарским занятиям

Подготовка к семинарскому занятию может осуществляться как с применением традиционных источников литературы (книги, периодическая печать), так и электронных ресурсов, включая интернет-ресурсы.

К каждой теме семинарского занятия дается примерный список литературы, который является минимальным для подготовки к занятию и не ограничивается приведенными источниками. Студент может использовать дополнительные источники информации, осуществляя самостоятельный поиск.

При ответе на вопрос допускается использование конспектов, подготовленных во время изучения литературы по теме. Если студент в течение занятия не успел представить свое выступление, то занятие будет считаться зачтенным при предоставлении конспекта по данной теме.

Оформление конспекта: главными требованиями к конспекту являются ясность и четкость, выделение с помощью подчеркивания, использо-

13

вание шрифтовых и цветовых выделений наиболее важных в смысловом отношении положений первоисточника. Следует правильно оформлять цитаты, чтобы в дальнейшем их можно было отличить от тех фрагментов конспекта, которые его составитель переформулировал. В конце конспекта необходимо представить список использованных источников. Библиографическое описание источников информации следует оформлять в соответствии с ГОСТом на библиографическое описание.

Семинарское занятие 1 Модели и моделирование

2 часа

План:

1.Понятие модели, объекта и процесса моделирования.

2.Классификация моделей.

3.Процесс моделирования как средство анализа и метод обоснования принимаемых решений прогнозирования и управления информационными процессами.

Список литературы

1.Ашихмин, А. А. Разработка и принятие управленческих решений: формальные модели и методы выбора [Электронный ресурс] / А. А. Ашихмин. – М.: Горная книга, 2011. – С. 7–12 // Университетская библиотека online. – Электрон. дан. – Режим доступа: http://www.biblioclub.ru/ book/83530/

2.Шапкин, А. С. Математические методы и модели исследования операций [Электронный ресурс]: учебник для студентов высш. учеб. заведений / А. С. Шапкин, В. А. Шапкин. – 5-е изд. – М.: Дашков и Кº, 2012. – С. 11–24 // Университетская библиотека online. – Электрон. дан. – Режим доступа: http://www.biblioclub.ru/book/112204/

3.Ячиков, И. М. Введение в математическое моделирование [Электронный ресурс]: учебное пособие / И. М. Ячиков. – Магнитогорск: Изд-во Магнитогор. гос. ун-та им. Г. И. Носова, 2012. – С. 6–20 // Университетская библиотека online. – Электрон. дан. – Режим доступа: http://elibrary.ru/query_results.asp?pagenum=2

14

Семинарское занятие 2 Математические методы моделирования

2 часа

План:

1.Вероятностные методы исследований.

2.Оценки неизвестных параметров распределения случайных величин.

3.Проверка статистических гипотез.

4.Корреляционно-регрессионный анализ.

5.Кластерный анализ.

Список литературы

1.Ашихмин, А. А. Разработка и принятие управленческих решений: формальные модели и методы выбора [Электронный ресурс] / А. А. Ашихмин. – М.: Горная книга, 2011. – С. 12–25 // Университетская библиотека online. – Электрон. дан. – Режим доступа: http://www.biblioclub.ru/ book/83530/

2.Вентцель, Е. С. Исследование операций: задачи, принципы, методология [Текст]: учебное пособие / Е. С. Вентцель. – 5-е изд., стер. – М.: КНО-

РУС, 2010. – С. 20–25.

Семинарское занятие 3 Задачи оценки и оптимизации информационных систем

2 часа

План:

1.Оптимизационные задачи с линейными и нелинейными связями.

2.Основные направления при решении задач оптимизации распределения ресурсов.

3.Задачи многокритериальной оптимизации: метод последовательных уступок и метод случайных направлений.

Список литературы

1.Вентцель, Е. С. Исследование операций: задачи, принципы, методология [Текст]: учебное пособие / Е. С. Вентцель. – 5-е изд., стер. – М.:

КНОРУС, 2010. – С. 52–80.

2.Гусева, Е. Н. Экономико-математическое моделирование [Электронный ресурс]: учебное пособие / Е. Н. Гусева. – 2-е изд., стер. – М.: Флинта, 2011. – С. 178–182 // Университетская библиотека online. – Электрон.

дан. – Режим доступа: http://www.biblioclub.ru/book/83540/

15

Семинарское занятие 4 Модели оценки эффективности информационного обмена

2 часа

План:

1.Математическая модель деградации информационной эффективности системы.

2.Микростатистические и макростатистические факторы, определяющие ценность информации.

3.Метод стохастического баланса.

4.Сравнительный анализ моделей поиска систем, формирующих информационные ресурсы.

Список литературы

1.Попов, А. М. Экономико-математические методы и модели [Электронный ресурс]: учебник для студентов высш. учеб. заведений / А. М. Попов, В. Н. Сотников. – М.: ЮРАЙТ, 2011. – С. 254–264 // Университетская библиотека online. – Электрон. дан. – Режим доступа: http://www. biblioclub.ru/book/86636/

2.Юкаева, В. С. Принятие управленческих решений [Электронный ресурс]: учебник для студентов высш. учеб. заведений / В. С. Юкаева, Е. В. Зубарева, В. В. Чувикова. – М.: Дашков и Кº, 2012. – С. 274–296 // Университетская библиотека online. – Электрон. дан. – Режим доступа: http://www.biblioclub.ru/book/112334/

ОПИСАНИЯ ПРАКТИЧЕСКИХ РАБОТ

Практическая работа 1 Производственные функции

2 часа

Цель работы: ознакомление с видами моделей производственных функций, используемых при оценке информационных процессов и систем.

Задачи работы:

1.Приобрести умения математического выражения производственных функций.

2.Приобрести навыки оценки свойств производственных функций.

16

Обеспечивающие средства: таблица исходных данных для расчета производственных функций.

Задание: построить производственные функции информационного процесса/системы.

Требования к отчету: итоги выполнения задания представить в виде таблицы, а также математических расчетов (с учётом варианта задания). Примеры производственных функций информационных процессов/систем

Технология работы:

1.Рассмотреть основные виды моделей производственных функций. Привести примеры построения каждого вида (из рассмотренных) производственных функций для какого-либо информационного процесса или системы.

2.Пусть производственные функции имеют вид:

Контрольные вопросы

1.Перечислите виды моделей производственных функций.

2.Какие свойства CES-функции отличают её от функции затратывыпуск?

3.Поясните свойства производственной функции Кобба-Дугласа.

Список рекомендуемой литературы

1.Гетманчук, А. В. Экономико-математические методы и модели [Электронный ресурс]: учебное пособие / А. В. Гетманчук, М. М. Ермилов. – М.: Дашков и Кº, 2012. – С. 136–144 // Университетская библиотека online. – Электрон. дан. – Режим доступа: http://www.biblioclub.ru/ book/112332/

2.Гусева, Е. Н. Экономико-математическое моделирование [Электронный ресурс]: учебное пособие / Е. Н. Гусева. – 2-е изд., стер. – М.: Флинта, 2011. – С. 74–88 // Университетская библиотека online. – Электрон. дан.

– Режим доступа: http://www.biblioclub.ru/book/83540/

3.Попов, А. М. Экономико-математические методы и модели [Электронный ресурс]: учебник для студентов высш. учеб. заведений / А. М. Попов, В. Н. Сотников. – М.: ЮРАЙТ, 2011. – С. 226–254 // Университетская библиотека online. – Электрон. дан. – Режим доступа: http://www. biblioclub.ru/book/86636/

18

Практическая работа 2 Формализованное описание информационных процессов и объектов

2 часа

Цель работы: на базе графовой модели рассмотреть задачу оптимального размещения информационных ресурсов в сложившейся структуре сети по критерию минимизации суммарного потока.

Задачи работы:

1.Приобрести навыки формализованного описания информационных объектов и процессов по средствам графовой модели.

2.Изучить критерий минимизации суммарного потока. Обеспечивающие средства: образовательные порталы, размещенные

всети Интернет.

Задание: построить графовую модель размещения информационных ресурсов образовательного портала в сети.

Требования к отчету: итоги выполнения задания представить в виде двух графов: исходного дерева размещения информационных ресурсов портала и дерева с выделенной вершиной (информационным ресурсом), оптимально расположенной в системе. Представить расчеты поиска оптимального расположения некоторого информационного ресурса в обозначениях и терминах теории графов.

Технология работы:

1.Выбрать в качестве объекта анализа образовательный портал, размещенный в сети Интернет. Проанализировать расположение информационных ресурсов образовательного портала.

2.По результатам анализа составить графовую модель в виде дерева исходного размещения информационных ресурсов портала. При этом вершинам графа сопоставить узлы телекоммуникационной сети, а ребрам – линии связи. Основанием дерева выбрать главную страницу портала как единую точку входа в информационно-образовательную среду.

3.По полученной укладке графа построить матрицу смежности.

4.По матрице смежности графа построить квадратную матрицу рас-

стояний S, каждый элемент Sij которой характеризует расстояние (количество соединяющих ребер) между каждой парой i и j узлов сети. При этом будем полагать, что известны потоки, создаваемые при обращении каждого узла к каждому информационному ресурсу (эти потоки могут быть оп-

19

ределены как усредненные данные за некоторый интервал времени, например с помощью анализа журналов регистрации серверов). Пусть Rij – поток на j-ребре при помещении информационного ресурса в вершину i. При обращении к ресурсу из i-вершины возможны три варианта:

1)Вершина, содержащая ресурс, является соседом потребителя ресурса. В этом случае поток создается только в ребре, соединяющем потребителя и ресурсную вершину.

2)Вершина, содержащая ресурс, не является соседом потребителя.

Вэтом случае поток создается в каждом ребре пути, соединяющем потребителя и ресурсную вершину.

3)Потребитель и информационный ресурс находятся в одном узле.

Вэтом случае потока на ребрах не создается.

5.Выбрать некоторый информационный ресурс образовательного портала и определить его оптимальное расположение по критерию минимизации суммарного потока на ребрах сети. При этом, если i вершина воз-

буждает при доступе к информационному ресурсу поток Сi, то определить сумму потоков на всех ребрах пути от i-вершины до места нахождения ре-

сурса можно как Ri = Si × Ci, где Si – длина пути (расстояние) между i- вершиной и местом расположения ресурса. Вектор суммарных потоков сети в зависимости от места расположения информационного ресурса определится как F = S×C.

6.Составить графовую модель в виде дерева размещения информационных ресурсов портала с выделенной вершиной (информационным ресурсом), оптимально расположенной в системе.

Контрольные вопросы

1.Охарактеризуйте формализованное описание информационных объектов и процессов по средствам графовой модели.

2.В чем сходства и различия матрицы смежности и матрицы расстояний графа.

3.Как рассчитывается вектор суммарных потоков сети в зависимости от места расположения информационного ресурса?

Список рекомендуемой литературы

1.Гетманчук, А. В. Экономико-математические методы и модели [Электронный ресурс]: учебное пособие / А. В. Гетманчук, М. М. Ерми-

20