учебник по инф. ВАЖНО
.pdfязыков. Интеллектуальные речевые решения, позволяющие автоматически синтезировать и распознавать человеческую речь, являются следующей ступенью развития интерактивных голосовых систем.
Банки применяют системы искусственного интеллекта(СИИ) в страховой деятельности (актуарная математика) при игре на бирже и управлении собственностью. Методы распознавания образов (включая, как более сложные и специализированные, так и нейронные сети) широко используют при оптическом и акустическом распознавании (в том числе текста и речи), медицинской диагностике, спам-фильтрах, в системах противовоздушной обороны (определение целей), а также для обеспечения ряда других задач национальной безопасности.
Интеллектуальные информационные технологии также находят широкое применение для распределенного решения сложных задач, совместного проектирования изделий, построения виртуальных предприятий, моделирования больших производственных систем и электронной торговли, электронной разработки сложных компьютерных систем, управления системами знаний и информации и т. п. Еще одно эффективное применение – поиск информации в Интернете и других глобальных сетях, ее структуризация и доставка заказчику.
Тенденции и перспективы развития ИИТ
Представляется, что ИИТ подошли к принципиально новому этапу своего развития. Так, за последние 10 лет существенно расширились возможности ИИТ за счет разработки новых типов логических моделей, появления новых теорий и представлений. «Узловыми» точками в развитии ИИТ считаются [3]:
·переход от логического вывода к моделям аргументации и рассуждения;
·поиск релевантных знаний и порождение объяснений;
·понимание и синтез текстов;
·когнитивная графика, то есть графическое и образное представление знаний;
·мультиагентные системы;
·интеллектуальные сетевые модели;
·вычисления, основанные на нечеткой логике, нейронных сетях, генетических алгоритмах, вероятностных вычислениях (реализуемых
вразличных комбинациях друг с другом и с экспертными системами);
·проблема метазнаний.
Новой парадигмой создания перспективных ИИТ стали мультиагентные системы [6]. Здесь предполагается, что агент – это самостоятельная
61
интеллектуальная система, имеющая свою систему целеполагания и мотивации, свою область действий и ответственности. В мультиагентных системах моделируется виртуальное сообщество интеллектуальных агентов – объектов, которые автономны, активны, вступают в различные «социальные» отношения – кооперации и сотрудничества (дружбы), конкуренции, соревнования, вражды и т. п. «Социальный» аспект решения современных задач и есть фундаментальная особенность концептуальной новизны передовых интеллектуальных технологий– виртуальных организаций, виртуального общества.
Глобальные информационные сети и ИИТ могут в корне поменять наши представления о компаниях и о самом умственном труде. Присутствие сотрудников на рабочем месте станет практически не нужным. Люди могут работать дома и взаимодействовать друг с другом при необходимости через сети. Известен, например, успешный опыт создания новой модификации самолета«Боинг-747» распределенным коллективом специалистов, взаимодействующих по Интернету. Местонахождение участников каких-либо разработок будет играть все меньшую роль, зато возрастает значение уровня квалификации участников.
Другая причина, определившая бурное развитие ИИТ, связана с усложнением систем коммуникации и решаемых на их основе задач. Потребовался качественно новый уровень«интеллектуализации» таких программных продуктов, как системы анализа разнородных и нестрогих данных, обеспечения информационной безопасности, выработки решений в распределенных системах и т. п.
С использованием ИИТ в армии существенно изменились стратегии военных действий. Так, руководство вооруженных сил США предполагает за счет внедрения интеллектуальных АСУ поддержки принятия решений командирами и планирования боевых действий сократить временные циклы управления в три-четыре раза.
Уже сегодня дистанционное обучение начинает играть важную роль в образовании, а внедрение ИИТ позволит существенно индивидуализировать этот процесс сообразно с потребностями и способностями каждого обучаемого.
Информатизация быта уже началась, но с развитием ИИТ появятся принципиально новые возможности. Постепенно компьютеру будут передаваться все новые функции: контроль за состоянием здоровья пользователя, управление бытовыми приборами, такими как увлажнители, освежители воздуха, обогреватели, ионизаторы, музыкальные центры, средства медицинской диагностики и т. п. Другими словами, системы станут еще и диагностами состояния человека и его жилища. Будет
62
обеспечено комфортное информационное пространство в помещениях, где информационная среда станет частью окружающей человека среды.
ИИТ непрерывно развиваются, и оттого, насколько активно будут они использоваться во всех сферах деятельности (будь то управление предприятием, поддержка принятия управленческих решений или образование), зависит качество нашей жизни.
Источники в помощь
1.Болотова, Л. Интеллектуальные информационные технологии(история и тенденции развития) / Л. Болотова, С. Любкин, В. Резер // Открытые системы. – 2002. – № 5. – URL: http://www.osp.ru/cio/2002/05/172154/
2.Казаков, П. В. Основы искусственного интеллекта : учеб. пособие / П. В. Казаков, В. А. Шкаберин. – Брянск : БГТУ, 2007. – 196 с.
3.Лепский, В. Е. Субъективный подход – парадигма искусственного интеллекта / В. Е. Лепский // Новости искусствен. интеллекта. – 1999. – № 1. – URL: http://www.raai.org/library/library.shtml?ainews
4.Лосев, С. А. Системы искусственного интеллекта : учеб. пособие / С. А. Лосев, С. Г. Толмачев ; Балт. гос. техн. ун-т «Военмех». – СПб. : БГТУ, 2005. – 84 с.
5.Смолин, Д. В. Введение в искусственный интеллект: конспект лекций / Д. В. Смолин. – Изд. 2-е, перераб. – М. : Физматлит, 2007. – 259 с.
6.Тарасов, В. Б. Методика смешанного V-образного проектирования многоагентных систем и виртуальных организаций/ В. Б. Тарасов, С. В. Арсеньев, С. В. Егоров // Сборник научных трудов VII национальной конференции по искусственному интеллекту КИИ’2000 (Переславль-Залесский, 24–27 октября
2000 г.).– М., 2000. – Т. 2.– С. 851–859.
7.Технологии искусственного интеллекта [Электронный ресурс]. – URL: http://technologies.su/tehnologii_iskusstvennogo_intellekta
10. Геоинформационные системы и технологии
Геоинформационные технологии – это совокупность програм-
мно-технологических средств получения новых видов информации об окружающем мире. Геоинформационные технологии предназначены для повышения эффективности процессов управления, хранения и представления информации, обработки и поддержки принятия решений.
Особенностью геоинформационных систем(ГИС) является то, что как информационные системы они являются результатом эволю-
ции этих систем и поэтому включают в себя основы построения и функционирования информационных систем. ГИС как система включает множество взаимосвязанных элементов, каждый из которых
63
связан прямо или косвенно с каждым другим элементом, а два любые подмножества этого множества не могут быть независимыми, не нарушая целостность, единство системы.
История ГИС
Пионерский период (поздние 1950-е – ранние 1970-е гг.):
·исследование принципиальных возможностей, пограничных областей знаний и технологий, наработка эмпирического опыта, первые крупные проекты и теоретические работы;
·появление электронных вычислительных машин (ЭВМ) в 1950-е гг.;
·появление плоттеров, графических дисплеев и других перифе-
рийных устройств в1960-е гг. и создание программных алгоритмов и процедур графического отображения информации на дисплеях и с помощью плоттеров;
·создание формальных методов пространственного анализа;
·создание программных средств управления базами данных.
Период государственных инициатив(ранние 1970-е – ранние
1980-е гг.):
·государственная поддержка ГИС стимулировала развитие экспериментальных работ в области ГИС, основанных на использовании баз данных по уличным сетям: автоматизированные системы навигации, системы вывоза городских отходов и мусора, движение транспортных средств в чрезвычайных ситуациях и т. д.
Период коммерческого развития (ранние 1980-е гг.):
·широкий рынок разнообразных программных средств, развитие настольных ГИС, расширение области их применения за счет интеграции
сбазами непространственных данных, появление сетевых приложений, появление значительного числа непрофессиональных пользователей, системы, поддерживающие индивидуальные наборы данных на отдельных компьютерах, открывают путь системам, поддерживающим корпоративные и распределенные базы геоданных.
Пользовательский период (поздние 1980-е гг.):
·повышенная конкуренция среди коммерческих производителей геоинформационных технологий услуг дает преимущества пользователям ГИС, доступность и «открытость» программных средств позволяет использовать и даже модифицировать программы, появление пользовательских «клубов», телеконференций, территориально разобщенных, но связанных единой тематикой пользовательских групп, возросшая потребность в геоданных, начало формирования мировой геоинформационной инфраструктуры.
64
ГИС – это многомиллионная индустрия. Эту технологию применяют практически во всех сферах человеческой деятельности – будь то анализ таких глобальных проблем, как перенаселение, загрязнение территории, голод и перепроизводство сельскохозяйственной продукции, сокращение лесных угодий, природные катастрофы, так и решение частных задач, таких как поиск наилучшего маршрута движения между пунктами, подбор оптимального расположения нового офиса, поиск дома по его адресу, прокладка трубопровода или линии электропередачи на местности, различные муниципальные задачи, типа регистрации земельной собственности.
Составные части ГИС
Работающая ГИС включает в себя пять ключевых составляющих: аппаратные средства, программное обеспечение, данные, исполнители
иметоды.
1.Аппаратные средства. Это компьютер, на котором запущена ГИС. В настоящее время ГИС работают на различных типах компьютерных платформ, от централизованных серверов до отдельных или связанных сетью настольных компьютеров.
2.Программное обеспечение. ГИС содержит функции и инструменты, необходимые для хранения, анализа и визуализации географической (пространственной) информации. Ключевыми компонентами программных продуктов являются: инструменты для ввода и оперирования географической информацией; СУБД; инструменты поддержки пространственных запросов, анализа и визуализации(отображения); графический пользовательский интерфейс для легкого доступа к инструментам и функциям.
3.Данные. Это, вероятно, наиболее важный компонент ГИС. Данные о пространственном положении(географические данные) и связанные с ними табличные данные могут собираться и подготавливаться самим пользователем, либо приобретаться у поставщиков на коммерческой или другой основе. В процессе управления пространственными данными ГИС интегрирует пространственные данные с другими типами и источниками данных, а также может использовать СУБД, применяемые многими организациями для упорядочивания и поддержки имеющихся в их распоряжении данных.
4.Исполнители. Широкое применение технологии ГИС невозможно
без людей, которые работают с программными продуктами и разрабатывают планы их использования при решении реальных задач. Пользователями ГИС могут быть как технические специалисты, разра-
65
батывающие и поддерживающие систему, так и обычные сотрудники (конечные пользователи), которым ГИС помогает решать текущие каждодневные дела и проблемы.
5. Методы. Успешность и эффективность (в том числе экономическая) применения ГИС во многом зависит от правильно составленного плана и правил работы, которые составляются в соответствии со спецификой задач и работы каждой организации.
ГИС может работать с двумя существенно отличающимися типами данных – векторными и растровыми. В векторной модели информация о точках, линиях и полигонах кодируется и хранится в виде набора координат X,Y (в современных ГИС часто добавляется третья пространственная и четвертая, например временная координата). Местоположение точки (точечного объекта), например буровой скважины, описывается двумя координатами (X,Y). Линейные объекты, такие как дороги, реки или трубопроводы, сохраняются как наборы координат X,Y. Полигональные объекты, типа речных водосборов, земельных участков или областей обслуживания, хранятся в виде замкнутого набора координат. Векторная модель особенно удобна для описания дискретных объектов и меньше подходит для описания непрерывно -ме няющихся свойств, таких как плотность населения или доступность объектов. Растровая модель оптимальна для работы с непрерывными свойствами. Растровое изображение представляет собой набор значений для отдельных элементарных составляющих(ячеек), оно подобно отсканированной карте или картинке. Обе модели имеют свои преимущества и недостатки. Современные ГИС могут работать как с векторными, так и с растровыми моделями данных.
Возможности геоинформационных систем
ГИС общего назначения, в числе прочего, обычно выполняет пять процедур (задач) с данными: ввод, манипулирование, управление, запрос и анализ, визуализацию.
1. Ввод. Для использования в ГИС данные должны быть преобразованы в цифровой формат. В современных ГИС этот процесс может быть авто,матизирован с применением сканерной технологии, что особенно важно при выполнении крупных проектов, либо, при сравнительно небольшом объеме работ, данные можно вводить с помощью дигитайзера. Некоторые ГИС имеют встроенные векторизаторы, автоматизирующие процесс оцифровки растровых изображений. Многие данные уже переведены в форматы, напрямую воспринимаемые ГИСпакетами.
66
2. Манипулирование. Часто для выполнения конкретного проекта имеющиеся данные нужно дополнительно видоизменить в соответствии с требованиями конкретной системы. Например, географическая информация может быть в разных масштабах(осевые линии улиц имеются в масштабе 1: 100 000, границы округов переписи населения– в масштабе 1: 50 000, а жилые объекты – в масштабе 1: 10 000). Для совместной обработки и визуализации все данные удобнее представить в едином масштабе и одинаковой картографической проекции.
ГИС-технология предоставляет разные способы манипулирования пространственными данными и выделения данных, нужных для определенной задачи.
3.Управление. В небольших проектах географическая информация может храниться в виде обычных файлов. Но при увеличении объема информации и росте числа пользователей для хранения, структурирования и управления данными применяют СУБД, специальные компьютерные средства для работы с интегрированными наборами данных (базами данных). В ГИС наиболее удобно использовать реляционную структуру, при которой данные хранятся в табличной форме. При этом для связывания таблиц применяются общие поля. Этот простой подход достаточно гибок и широко используется во многих, как ГИС, так и не ГИС-приложениях.
4.Запрос и анализ. При наличии ГИС и географической информации можно получать ответы как на простые вопросы(Кто владелец данного земельного участка? На каком расстоянии друг от друга расположены эти объекты? Где расположена данная промзона?), так и на более сложные, требующие дополнительного анализа, запросы (Где есть места для строительства нового дома? Каков основной тип почв под еловыми лесами? Как повлияет на движение транспорта строительство новой дороги?). Запросы можно задавать как простым щелчком мышью на определенном объекте, так и посредством развитых аналитических средств. С помощью ГИС можно выявлять и задавать шаблоны для поиска, проигрывать сценарии по типу «что будет, если…».
Современные ГИС имеют множество мощных инструментов для анализа, среди них наиболее значимы два: анализ близости и анализ наложения. Для проведения анализа близости объектов относительно друг друга в ГИС применяется процесс, называемый буферизацией. Он помогает ответить на вопросы типа: Сколько домов находится в пре-
делах 100 м от этого водоема? Сколько покупателей живет не далее 1 км от данного магазина? Какова доля добытой нефти из скважин , находящихся в пределах 10 км от здания управления? Процесс наложения
67
включает интеграцию данных, расположенных в разных тематических слоях. В простейшем случае это операция отображения, но при ряде аналитических операций данные из разных слоев объединяются физически. Наложение, или пространственное объединение, позволяет, например, интегрировать данные о почвах, уклоне, растительности и землевладении со ставками земельного налога.
5.Визуализация. Для многих типов пространственных операций конечным результатом является представление данных в виде карты или графика. Карта – это очень эффективный и информативный способ хранения, представления и передачи географической(имеющей пространственную привязку) информации. Раньше карты создавались на столетия. ГИС предоставляет новые удивительные инструменты, расширяющие и развивающие искусство и научные основы картографии.
Сее помощью визуализация самих карт может быть легко дополнена отчетными документами, трехмерными изображениями, графиками, таблицами, диаграммами, фотографиями и другими средствами, например, мультимедийными.
Геоинформационные системы позволяют:
1.Улучшать интеграцию внутри организации. Многие применяющие ГИС организации обнаружили, что одно из основных ее преимуществ заключается в новых возможностях улучшения управления собственной организацией и ее ресурсами на основе географического объединения имеющихся данных, в возможности их совместного использования
исогласованной модификации разными подразделениями. Возможность коллективного использования и постоянно наращиваемая и исправляемая разными структурными подразделениями база данных позволяют повысить эффективность работы как каждого подразделения, так и организации в целом. Так, компания, занимающаяся инженерными коммуникациями, может четко спланировать ремонтные или про-
филактические работы, начиная с получения полной информации и отображения на экране компьютера (или на бумажных копиях) соответствующих участков, например водопровода, и заканчивая автоматическим определением жителей, на которых эти работы повлияют, и уведомлением их о сроках предполагаемого отключения или перебоев
сводоснабжением.
2.Принимать более обоснованные решения. ГИС – это не инструмент для выдачи решений, а средство, помогающее ускорить и повысить эффективность процедуры принятия решений. Оно обеспечивает ответы на запросы и функции анализа пространственных данных, пред-
68
ставление результатов анализа в наглядном и удобном для восприятия виде. ГИС помогает, например, в решении таких задач, как предоставление разнообразной информации по запросам органов планирования, разрешение территориальных конфликтов, выбор оптимальных (с разных точек зрения и по разным критериям) мест для размещения объектов и т. д. Требуемая для принятия решений информация может быть представлена в лаконичной картографической форме с дополнительными текстовыми пояснениями, графиками и диаграммами. Наличие доступной для восприятия и обобщения информации позволяет ответственным работникам сосредоточить свои усилия на поиске решения, не тратя значительного времени на сбор и обмысливание доступных разнородных данных. Можно достаточно быстро рассмотреть несколько вариантов решения и выбрать наиболее эффектный , эффективный и экономически целесообразный.
3. Создавать карты. Картам в ГИС отведено особое место. Процесс создания карт в ГИС намного более прост и гибок, чем в традиционных методах ручного или автоматического картографирования. Он начинается с создания базы данных. В качестве источника получения исходных данных можно пользоваться и оцифровкой обычных бумажных карт. Основанные на ГИС картографические базы данных могут быть непрерывными (без деления на отдельные листы и регионы) и не связанными с конкретным масштабом или картографической проекцией. На основе таких баз данных можно создавать карты (в электронном виде или как твердые копии) на любую территорию, любого масштаба, с нужной нагрузкой, с ее выделением и отображением требуемыми символами.
Источники в помощь
1.Ковальчук, А. К. Разработка ГИС-проектов : учеб. пособие по курсу «Геоинформ. системы» / А. К. Ковальчук, С. В. Шайтура ; М-во образования
инауки РФ, Моск. гос. техн. ун-т им. Н. Э. Баумана, Межотраслевой ин-т повышения квалификации кадров, Моск. гос. обл. ун-т. – М. : МГПУ : Изд-во МГОУ, 2006. – 127 с.
2.Ковальчук, А. К. Основы ГИС : учеб. пособие по курсу«Геоинформ. системы» / А. К. Ковальчук, Н. К. Колесников, С. В. Шайтура и др. ; ред. С. В. Шайтура ; Моск. гос. техн. ун-т им. Н. Э. Баумана, Межотраслевой ин-т повышения квалификации кадров, Моск. гос. обл. ун-т. – М. : Изд-во МГОУ, 2006. – 85 с.
3.Сырецкий, Г. А. Информатика : фундамент. курс / Г. А. Сырецкий. – СПб. : БХВ-Петербург – 2007. – Т. 2 : Информационные технологии и систе-
мы. – C. 812–835.
69
11. Технология защиты информации
Глоссарий
Аутентификация – процедура проверки и подтверждения подлинности принадлежности субъекту доступа предъявленного им идентификатора. Средствами аутентификации служат: идентификационные брелки, цифровые подписи, пароли, смарт-карты, биометрические характеристики аутентифицируемых лиц.
Авторизация – процесс предоставления пользователю или ком- пьютеру-клиенту разрешения на доступ к конкретной информации или выполнение допустимых действий (обычно выполняется после его аутентификации). Авторизацию не следует путать с аутентификацией: аутентификация – это установление подлинности лица, а авторизация – предоставление этому лицу некоторых прав.
Идентификация – присвоение субъектам и объектам доступа идентификатора и / или сравнение предъявляемого идентификатора с перечнем присвоенных идентификаторов. Например, идентификация по штрих-коду. Одним из самых современных способов идентификации личности, например, в охранных системах является использование так называемых биометрических паролей, основанных на сопоставлении изображений сетчатки глаза, отпечатков пальцев и т. п.
Несанкционированный доступ к информации– доступ к ин-
формации, нарушающий правила разграничения доступа с использованием штатных средств, предоставляемых средствами вычислительной техники или автоматизированными системами. Под штатными средствами понимается совокупность программного, микропрограммного и технического обеспечения средств вычислительной техники или автоматизированных систем. Система защиты информации от несанкционированного доступа – комплекс организационных мер и программно-технических (в том числе криптографических) средств защиты от несанкционированного доступа к информации в автоматизированных системах.
Открытый доступ – категория, присваиваемая ресурсам, которые свободно доступны пользователям без требований их идентификации или оплаты.
Криптография – специальная система преобразования текста обычного письма в совокупность символов, понятную лишь ограниченному кругу лиц, знающих эту систему и владеющих ключом к ней.
Скремблирование – аналоговое преобразование исходного речевого сигнала в целях минимизации признаков речевого сообщения, в результате
70