- •Содержание
- •Тема 1. Общие сведения об информационных системах, теории систем 10
- •Тема 2. Модели как основа теории информационных систем 77
- •Тема 3. Описание динамики информационных систем 98
- •Тема 4. Реляционные основы проектирования информационных систем 136
- •Тема 5. Информационные модели принятия решений 191
- •Тема 6. Проблемы принятия решений в четких и нечетких информационных пространствах 246
- •Введение
- •Тема 1. Общие сведения об информационных системах, теории систем
- •1.1. Понятие системы
- •1.1.1. Основные свойства системы
- •Характеристика основных свойств системы
- •1.1.2. Дескриптивный и конструктивный подходы к определению системы
- •1.1.3. Основные категории системного подхода
- •Классификация категорий системного подхода
- •1.1.4. Основные задачи теории систем
- •Основные задачи и функции системного анализа
- •1.1.5. Логика и методология системного анализа
- •Принципы системного анализа и их характеристика
- •Характеристика основных подходов в системном анализе
- •Методы системного анализа
- •Системные теории, их авторы и характеристика
- •Контрольные вопросы
- •1.2. Понятие информации
- •1.2.1. Количественные методы оценки и характеристики информации
- •Качественные характеристики информации
- •Меры информации
- •1.2.2. Атрибутивный, логико-семантический и прагматический аспекты теории информации
- •1.2.3. Уровни представления информации
- •1.2.4. Стандарты, относящиеся к терминам и определениям понятий на уровнях представления информации
- •Контрольные вопросы
- •1.3. Понятие информационной системы
- •1.3.1. Взаимосвязь информационного процесса, информационной технологии, информационной системы
- •1.3.2. Структура информационной системы
- •1.3.3. Принципы построения информационных систем
- •1.3.4. Классификация информационных систем
- •Общая классификация систем
- •1.3.5. Уровни представления информации в информационных системах
- •Контрольные вопросы
- •Тема 2. Модели как основа теории информационных систем
- •2.1. Качественные и количественные методы описания информационных систем
- •Контрольные вопросы
- •2.2. Кибернетический подход к описанию функциональных преобразований в информационной системе
- •Контрольные вопросы
- •2.3. Метод имитационного моделирования систем
- •Контрольные вопросы
- •Тема 3. Описание динамики информационных систем
- •3.1. Информация как элемент управления
- •Этапы формирования информационного обеспечения
- •Контрольные вопросы
- •3.2. Информационные потоки
- •3.2.1. Используемые виды информационных потоков
- •3.2.2. Принципы построения информационных потоков
- •Контрольные вопросы
- •3.3. Агрегатное описание информационных систем
- •Операторы переходов агрегата
- •Частные случаи агрегата
- •Контрольные вопросы
- •3.4. Математическое и имитационное моделирование динамики сложной информационной системы
- •Преимущества моделирования динамики системы
- •Имитационное моделирование
- •Недостатки моделирования динамики системы
- •Контрольные вопросы
- •3.5. Элементы управления в информационной системе
- •Этапы разработки управления системой
- •Контрольные вопросы
- •Тема 4. Реляционные основы проектирования информационных систем
- •4.1. Концептуальное, инфологическое и физическое моделирование предметной области
- •Модели «сущность-связь» (er-модель)
- •Моделирование локальных представлений
- •Контрольные вопросы
- •4.2. Выделение информативных свойств объектов предметной области Выявление классов объектов и связей
- •Отличия между классом объектов и свойством
- •Связи между классами объектов
- •Правило чтения связи
- •Контрольные вопросы
- •4.3. Общность реляционного подхода при проектировании баз данных
- •4.3.1. Переход от er-модели к схеме реляционной базы данных
- •4.3.2. Нормализация отношений
- •4.3.3. Языки манипулирования реляционными данными
- •4.3.4. Независимость данных
- •4.3.5. Понятие логической и физической целостности данных
- •4.3.6. Способы организации данных
- •Контрольные вопросы
- •Тема 5. Информационные модели принятия решений
- •5.1. Интеллектуализация процесса анализа данных
- •5.1.1. Технология Data Mining
- •5.1.2. Olap – системы оперативной аналитической обработки данных
- •5.1.3. Системы поддержки принятия решений
- •Контрольные вопросы
- •5.2. Этапы проектирования интеллектуальных информационных систем
- •Контрольные вопросы
- •Этапы проектирования интеллектуальных информационных систем.
- •5.3. Общая постановка задачи оптимизации интеллектуальных информационных систем
- •Классификация задач оптимизации
- •Регламентированные и оптимизирующие проектные переменные системы
- •Реконфигурация структуры системы
- •Контрольные вопросы
- •Общая постановка задачи оптимизации интеллектуальных информационных систем.
- •5.4. Перспективы развития информационных систем и технологий для работы с данными в виртуальных корпоративных структурах
- •5.4.1. Основные виды виртуальных корпоративных структур
- •Виртуальный удаленный доступ
- •Виртуальное малое предприятие
- •Виртуальные команды
- •Виртуальные предприятия
- •Виртуальная корпорация
- •Виды виртуальных корпораций
- •Особенности информационного обеспечения виртуальных корпораций
- •5.4.2. Когнитивная графика, гипертекстовая технология, геоинформационные системы Когнитивная графика
- •Задачи когнитивной компьютерной графики
- •Гипертекстовая технология
- •Географические информационные системы
- •Контрольные вопросы
- •Тема 6. Проблемы принятия решений в четких и нечетких информационных пространствах
- •6.1. Основы теории принятия решений
- •Контрольные вопросы
- •6.2. Основные типы метрических пространств
- •6.2.1. Метризация информационных пространств при четкой постановке задачи. Локальные метрики
- •6.2.2. Дивизимные и агломеративные стратегии поиска альтернатив
- •6.2.3. Функции полезности. Минимаксные подходы
- •Контрольные вопросы
- •Функции полезности. Минимаксные подходы.
- •6.3. Решение задачи многоцелевой оптимизации при нечеткой постановке задачи
- •6.3.1. Нечеткие множества и отношения: основные свойства
- •Стандартные функции принадлежности
- •6.3.2. Операции над нечеткими множествами и отношениями
- •Операции над нечеткими множествами и отношениями
- •6.3.3. Формирование нечетких отношений с использованием экспертных знаний
- •6.3.4. Нечеткие и лингвистические переменные. Нечеткие системы Нечеткие и лингвистические переменные
- •Нечеткие системы
- •6.3.5. Формулировка измерительных задач как задач многоцелевой оптимизации в нечеткой среде
- •Контрольные вопросы
- •6.4. Модели представления знаний
- •Продукционные модели
- •Семантические сети
- •Формальные логические модели
- •Контрольные вопросы
- •Заключение
- •Список литературы Основная
- •Дополнительная
- •Терминологический словарь
1.3.3. Принципы построения информационных систем
Основные принципы построения информационной системы:
-
иерархия (подчиненность задач и использования источников данных);
-
принцип агрегированности данных (учет запросов на разных уровнях);
-
избыточность (построение с учетом не только текущих, но и будущих задач);
-
конфиденциальность;
-
адаптивность к изменяющимся запросам;
-
согласованность и информационное единство (определяется разработкой системы показателей, в которой исключалась бы возможность несогласованных действий и вывод неправильной информации);
-
открытость системы (для пополнения данных).
1.3.4. Классификация информационных систем
Таблица 1.9
Общая классификация систем
Основание классификации |
Система |
|
Вид |
Характеристика |
|
Субстанциональный уровень системы |
||
Природа системы |
Физическая |
Совокупность физических элементов, интегрированных на физических законах (поезд, мост, космические объекты) |
Техническая |
Совокупность деталей, техническое устройство (станок, конвейер, техническое устройство) |
Таблица 1.9 (продолжение)
Основание классификации |
Система |
|
Вид |
Характеристика |
|
Субстанциональный уровень системы |
||
Природа системы |
Кибернетическая |
Множество взаимосвязанных объектов – элементов системы, способных воспринимать, запоминать и перерабатывать информацию, а также обмениваться информацией (автопилот, регулятор температуры в холодильнике, ЭВМ, человеческий мозг, живой организм, биологическая популяция, человеческое общество) |
Химическая |
Множество элементов, взаимосвязанных химическими связями (молекула, химическое соединение) |
|
Биологическая |
Организмы или их сообщества (растение, животное) |
|
Социальная |
Общество или некоторая его составляющая, развивающаяся как целое (государство, экономика, законодательство) |
|
Интеллектуальная |
Знание, способы познания и мышления (методы научного познания, математика) |
|
Способ существования системы |
Абстрактная |
Продукт человеческого мышления – единство некоторых символов или знаков (теория, система исчисления, гипотезы, знания, теоремы) |
Материальная |
Совокупность материальных явлений (город, горная система) |
|
Характер детерминации |
Стохастическая, вероятностная |
Поведение носит вероятностный характер – предусмотреть состояние системы невозможно (ценообразование, игра) |
Детерминированная |
Поведение предопределено – состояние элементов системы в данный момент времени полностью определяет их состояние в любой предыдущий или следующий момент времени (падение предметов) |
|
Происхождение систем |
Естественная |
Возникает и развивается естественно, без вмешательства человека |
Искусственная |
Возникает и развивается благодаря человеку |
|
Естественно-искусственная |
Возникает и развивается естественно и путем вмешательства человека |
|
Масштабы |
Микромасштабная |
Относительно небольшое образование (малая или контактная группа, вирусы) |
Макромасштабная |
Значительное по размеру образование |
|
Метасистема |
Сверхбольшое образование (общество, планета) |
|
Мегасистема |
Бесконечное по размеру образование (Вселенная) |
Таблица 1.9 (продолжение)
Основание классификации |
Система |
|
Вид |
Характеристика |
|
Уровень строения системы |
||
Количество элементов |
Одноклеточная |
Состоит из одного элемента (Земля, клетка) |
Бинарная |
Состоит из двух элементов (Земля-Луна) |
|
Тринарная |
Состоит из трех элементов (системы-треугольники) |
|
Четырехэлементная |
Состоит из четырех элементов (футбольное поле) |
|
Многоэлементная |
Состоит из многих элементов (план города) |
|
Степень открытости |
Открытая |
Открыта для воздействия внешней среды, активно взаимодействует с ней, сохраняя высокий уровень организованности и развиваясь в сторону усложнения (демократическое общество) |
Закрытая |
Закрыта (изолирована) для воздействия внешней среды, все процессы, кроме энергетических, происходят лишь внутри самой системы (тоталитарное общество) |
|
Характер взаимодействия элементов |
Координационная |
Элементы отличаются равноправием (дружба, отделы одного уровня в системе управления) |
Иерархическая |
Элементы соподчинены (система управления) |
|
Координационно-иерархическая |
Объединяет равноправные и неравноправные элементы (общество) |
|
Степень организованности |
Недостаточно организованная система или хаос-система |
Переходная экономика, реорганизуемое предприятие, кризис |
Суммативная |
Неразвитое взаимодействие между элементами (империя Александра Македонского) |
|
Организованная |
Выраженная организационными структурами (правительство, предприятие) |
|
Степень организованности |
Заорганизованная |
Однозначно предопределенное поведение элементов (армия, тюрьма) |
Степень сложности системы |
Простая |
Состоит из небольшого числа элементов и связей между ними (телефонный абонент) |
Сложная |
Включает в себя большое число простых систем (телефонная станция) |
|
Сверхсложная |
Включает в себя большое число сложных систем (телефонная связь) |
|
Тип структуры |
Линейная |
Линейная структура взаимосвязи элементов (цепь, участок метро) |
Сотовая |
Разветвленные связи, множество путей прохождения информации (связь) |
Таблица 1.9 (продолжение)
Основание классификации |
Система |
|
Вид |
Характеристика |
|
Уровень строения системы |
||
Тип структуры |
Иерархическая |
Соподчинение элементов (власть) |
Смешанная |
Наличие всех типов структуры (предприятие) |
|
Наличие информации о строении системы |
«Черный ящик» |
С неизвестным строением |
«Серый ящик» |
С наличием некоторой информации о ее строении |
|
«Белый ящик» |
С известным строением |
|
Уровень функционирования системы |
||
Характер воспроизводства |
Воспроизводимая окружающей средой |
Последствия любых действий |
Воспроизводящая себе подобных |
Животные, растения |
|
Количество функций |
Монофункциональная |
Реализация одной функции (контроль) |
Полифункциональная |
Реализация одновременно нескольких функций (система управления) |
|
Характер размещения |
Плоскостная |
Размещена в плоскости (земельный участок) |
Трехмерно-пространственная система |
Городская среда |
|
Многомерная |
Социальная технология |
|
Равновесие |
Равновесная |
Сохранение равновесия (рынок) |
Неравновесная |
Нарушение равновесия (конфликт) |
|
Цель |
Одноцелевая |
Ориентирована на достижение одной цели (карьера, система обслуживания) |
Многоцелевая |
Направлена на достижение нескольких целей (человек, многопрофильная фирма) |
|
Эффективность |
Неэффективная |
Отличается низкой эффективностью (погрузка неподготовленными людьми) |
Средней эффективности |
Свойственна выраженная эффективность (грузчик) |
|
Эффективность |
Эффективная |
Со значительной эффективностью (автопогрузчик) |
Результат |
С нулевым результатом |
Не имеет результата (пассивный работник) |
Результативная |
Отличается результативностью (активный работник) |
|
С высоким результатом |
Высокий синергетический результат (работоголик) |
|
Уровень развития системы |
||
Способность приспосабливаться |
Адаптивная |
Способность приспосабливаться, не теряя своей идентичности (успевающие студенты первого курса) |
Таблица 1.9 (продолжение)
Основание классификации |
Система |
|
Вид |
Характеристика |
|
Уровень развития системы |
||
Способность приспосабливаться |
Неадаптивная |
Не обладает способностью приспосабливаться (неуспевающие студенты первого курса) |
Способность к движению (скорость) |
Статическая |
Статические, неменяющиеся образования – состояние системы с течением времени не изменяется (скала) |
Динамическая |
Характеризуется изменяемостью – с течением времени изменяет свое состояние (экономика наиболее развитых стран) |
|
Вектор развития |
Восходящего развития |
Свойственен рост показателей развития с той или иной скоростью (экономика периода подъема, политики с нарастающими рейтингами) |
Нисходящая |
Присуще падение показателей развития с той или иной скоростью (кризисная экономика, политики с падающей поддержкой электората) |
|
Стабильная |
Свойственно сохранение показателей (системы устойчивого развития) |
|
Способность самовоспроизводства |
Неорганическая |
Неспособность к самовоспроизводству (механические, технические системы) |
Органическая |
Способность к самовоспроизводству (организмы) |
|
Этап развития |
Система-зародыш |
Находится на стадии возникновения (зародыши) |
Детская |
На стадии становления (ребенок, новое государство) |
|
Молодая |
В процессе достижения зрелости (молодежь, молодое государство) |
|
Этап развития |
Зрелая |
Соответствует всем качествам зрелости (человек среднего возраста, развитое демократическое государство) |
Кризисная |
В процессе падения показателей, разрушения и перестройки (кризисная экономика) |
|
Переходная |
Переходит из одного состояния в другое (украинская экономика) |
|
Деградирующая |
Доминирование процессов ухудшения показателей и разрушения (экономика России начала 90-х годов) |
|
Траектория развития |
Линейная |
Подчиняется линейной функции развития (линейные зависимости) |
Нелинейная |
Подчиняется нелинейным функциям развития (население планеты) |
|
|
|
|
Информационные системы могут значительно различаться по типам объектов, характером и объемом решаемых задач и рядом других признаков.
Согласно общепринятой классификации ИС подразделяются:
-
по масштабам применения – настольные и офисные;
-
по признаку структурированности задач – структурированные (формализуемые), не структурируемые (не формализуемые), частично структурируемые.
Частично-структурированные делятся на: ИС репортинга и ИС разработки альтернативных решений (модельные, экспертные). Экспертные в свою очередь делятся на: централизованные, децентрализованные и коллективного использования; с интеграцией по уровням управления, по уровням планирования и т.д.
-
по функциональному признаку – производственные, маркетинговые (анализа рынка, рекламные, снабженческие и т.п.), финансовые (бухгалтерские, статистические, и т.п.), кадровые;
-
по квалификации персонала и уровням управления – стратегические (топ-менеджеров), функциональные (менеджеров среднего звена) и оперативные (специалистов);
-
по характеру обработки информации: системы обработки данных, системы управления, система поддержки принятия решений;
-
по оперативности обработки данных – пакетной обработки и оперативные;
-
по степени автоматизации – ручные, автоматические, автоматизированные;
-
по характеру использования информации – информационно-поисковые, информационно-справочные, информационно-решающие, управляющие, советующие и т.п.;
-
по степени централизации обработки информации – централизованные, децентрализованные, информационные системы коллективного использования;
-
по характеру использования вычислительных ресурсов – локальные и распределенные;
-
по сфере деятельности – государственные, территориальные (региональные), отраслевые, объединений, предприятий или учреждений, технологических процессов;
-
по классу реализуемых технологических операций – системы с текстовыми редакторами, системы с табличными редакторами, СУБД, СУБЗ, системы с графикой, мультимедиа, гипертекстом;
-
по месту в процессе управления предприятия – АРМ специалиста, ИС руководителя, ИС внешнего контролера, интегрированные системы, объединяющие в себе часть или все из этих функций;
-
по концепции построения – файловые, автоматизированные банки данных, банки знаний, ХД;
-
по режиму работы – пакетные, диалоговые и смешанные.