Тема 2. Информационные технологии Трофимов Валерий Владимирович: заведующий кафедрой Информатики СПбГУЭФ, доктор технических наук, профессор. - презентация

1 Тема 2. Информационные технологии Трофимов Валерий Владимирович: заведующий кафедрой Информатики СПбГУЭФ, доктор технических наук, профессор

2 В.В.Трофимов2 План изложения 2.1. Основные понятия, терминология и классификация Истоки и этапы развития информационных технологий Информатика и информационные технологии 2.2. Технология и методы обработки экономической информации Основные классы технологий Базовые методы обработки экономической информации 2.3. Структура базовой информационной технологии Концептуальный уровень описания (содержательный аспект) Логический уровень (формализованное/модельное описание) Физический уровень (программно-аппаратная реализация)

3 В.В.Трофимов Основные понятия, терминология и классификация Информационные технологии различным образом влияют на повышение производительности труда в компании: 1.сама по себе технология позволяет быстрее и эффективнее выполнить необходимую работу; 2.она преобразует сам процесс производства продукции. Поэтому многие компании, вкладывающие деньги в крупные инвестиционные ИТ-проекты, значительно улучшают свои позиции на рынке. Для оценивания результатов инвестиций, сделанных в ИТ-проект, разработано 7 основных критериев, позволяющих оценивать уровень внедрения ИТ в компании.

4 В.В.Трофимов4 Критерии оценки уровня внедрения ИТ 1.Преобразование бумажного документооборота в электронный документооборот. 2.Использование распределенной системы принятия решений в организации.. 3.Разработка системы поощрений за различные достижения в области повышения производительности работы компании. 4.Создание более открытого доступа к информации и средствам связи. 5.Сосредоточение на более доходных сферах деятельности предприятия. 6.Инвестирование средств в кадровую политику. 7.Активное инвестирование денежных средств в систему обучения сотрудников с целью повышения их квалификации. Замечание: 90% совокупных затрат и 90% прибыли от крупного ИТ-проекта приходятся не на оборудование и даже не на программное обеспечение. Эти деньги тратятся на формирование новой структуры бизнес-процессов предприятия и на обучение персонала

5 В.В.Трофимов Истоки и этапы развития информационных технологий Информационные технологии можно представить совокупностью трех основных способов преобразования информации: хранение, обработка и передача. Информационные технологии = способы + хранения + обработки + передачи

6 В.В.Трофимов6 Ранний этап развития информационных технологий На раннем этапе развития общества профессиональные навыки передавались в основном личным примером по принципу "делай как я". В качестве форм передачи информации использовались: ритуальные танцы, обрядовые песни, устные предания и т. д. Все три способа преобразования информации реализовывались человеком.

7 В.В.Трофимов7 Первый этап развития информационных технологий Первый этап развития информационной технологии связан с открытием способов длительного хранения информации на материальном носителе. Это пещерная живопись (сохраняет наиболее характерные зрительные образы, связанные с охотой и ремеслами) - выполнена тыс. лет назад; гравировка по кости (лунный календарь, числовые нарезки для измерения) - выполнена 20 – 25 тыс. лет назад. Совершенствованию подверглись способы хранения информации.

8 В.В.Трофимов8 Наскальная (пещерная) живопись

9 В.В.Трофимов9 Второй этап развития информационных технологий Второй этап развития информационной технологии начал свой отсчет около 6 тыс. лет назад и связан с появлением письменности. Эра письменности характеризуется появлением новых способов регистрации (хранения) на материальном носителе символьной информации. Применение этих технологий позволяет осуществлять накопление и длительное хранение знаний. В качестве носителей информации на втором этапе развития ИТ выступали и до сих пор выступают: камень, кость, дерево, глина, папирус, шелк, бумага. Сейчас этот ряд можно продолжить: магнитные покрытия (лента, диски, цилиндры и т. д.), жидкие кристаллы, оптические носители, полупроводники и т. д.

10 В.В.Трофимов10 Третий этап развития информационных технологий Начало третьего этапа датируется 1445 годом, когда Иоганн Гуттенберг изобрел печатный станок, и подводит итог становлению способов регистрации информации. "За три столетия после изобретения печатного станка оказалось возможным накопить ту "критическую массу" социально доступных знаний, при которой начался лавинообразный процесс развития промышленной революции. Печатный станок сыграл роль информационного ключа, резко повысив пропускную способность социального канала обмена знаниями. Характерным признаком первой информационной революции является то, что с этого момента началось необратимое поступательное движение технологической цивилизации"

11 В.В.Трофимов11 Печатный станок И. Гуттенберга

12 В.В.Трофимов12 Четвертый этап развития информационных технологий Четвертый этап развития информационной технологии начинается в 1946 году с появлением электронной вычислительной машины (ЭВМ) для обработки информации. Этой машиной является первая ЭВМ (типа ENIAC), запущенная в эксплуатацию в Пенсильванском университете. Эта машина не имела хранимой программы, которая задавалась путем шнуровой коммутации (аналог табуляторов – счетно- решающих машин). Электронно-вычислительная машина UNIVAC (1949 г.) уже использовала общую память и для программ, и для данных, что обеспечивала сохранение программ на носителе (магнитных лентах, магнитных барабанах). К этому времени уже значительная часть населения была занята в информационной сфере. Характерным признаком второй информационной революции является появление впервые за всю историю развития человечества усилителя интеллекта ЭВМ.

13 В.В.Трофимов13 Первая ЭВМ ENIAC Пенсильванский университет 1946 г.

14 В.В.Трофимов14 Переток рабочей силы из сферы материального производства в сферу информационных услуг (США)

15 В.В.Трофимов15 Пятый этап развития информационных технологий С появлением компьютеров, вслед за совершенствованием способов обработки информации, бурно стали развиваться способы передачи информации, которые в 1983 году привели к появлению стандарта OSI/ISO эталонной модели взаимодействия открытых систем (ЭМ ВОС). Появление этого стандарта сыграло важную роль при формировании Internet. Некоторые авторы, анализируя информационные технологии, которые используются в Internet, сравнивают его с нейронной сетью и обсуждают вопрос о возникновении и развитии нейронной сети планеты и становлении планетарного разума. Зарождение планетарного разума характеризует третью информационную революцию.

16 В.В.Трофимов Информатика и информационные технологии Информационные технологии имеют определенные цели, методы и средства реализации, которые наполнены содержанием. Целью информационной технологии является создание из информационного ресурса качественного информационного продукта, удовлетворяющего требованиям пользователя. Методами информационных технологий являются методы и приемы моделирования, разработки и реализации процедур обработки данных. В качестве средств информационных технологий применяются математические методы и модели решения задач, алгоритмы обработки данных, инструментальные средства моделирования бизнес-процессов, данных, проектирования информационных систем, разработки программ, собственно программные продукты, разнообразные информационные ресурсы, технические средства обработки данных.

17 В.В.Трофимов17 Классификация ИТ Различают глобальную, базовые и специальные (конкретные) информационные технологии. Глобальная информационная технология включает в себя модели, методы и средства, формирующие информационные ресурсы общества. Базовые информационные технологии предназначены для определенной области применения – производство, научные исследования, обучение и др. Специальные (конкретные) информационные технологии реализуют обработку данных при решении функциональных задач пользователей, например, учета, планирования, анализа. При моделировании информационного процесса и его фаз выделяют три уровня: концептуальный, на котором описываются содержание и структура предметной области; логический, на котором проводится формализация модели; физический, определяющий способ реализации информационной модели в техническом устройстве.

18 В.В.Трофимов18 Место ИТ в структуре «Информатика» 1.Теоретическая информатика 1.1.Философские основы информатики. 1.2.Начала общей теории информации. 1.3.Начала компьютерной семантики. 1.4.Основы информационного моделирования. 1.5.Интеллектуальные информационные системы. 1.6.Информация и познание. 2.Средства информатизации 2.1.Технические средства информатизации Средства обработки, отображения и передачи данных: 2.2.Программные средства информатизации Системные программные средства: Средства информационного обеспечения Универсальные Профессионально-ориентированные. 3.Информационные технологии 3.1.Базовые (универсальные) -Ввода/вывода, сбора, хранения, передачи и обработки данных. -Подготовки текстовых и графических документов, технической документации. -Интеграции и коллективного использования разнородных информационных ресурсов. 3.2.Прикладные (специальные) -Защиты информации. -Программирования, проектирования, моделирования, обучения, диагностики, управления (объектами, процессами, системами) 4.Социальная информатика 4.1.Информационные ресурсы 4.2.Информационный потенциал общества 4.3.Информационное общество 4.4.Человек в информационном обществе

19 В.В.Трофимов19 Классификация ИТ в качестве составляющих базовой информационной технологии, описанной на концептуальном уровне, можно назвать такие процессы, как: получение, отображение информации и накопление, обработка, передача данных, и соответствующие им процедуры: сбор, подготовка, ввод; перевод в алфавитно-цифровую форму, построение графиков, синтез речи; архивирование, обновление, поиск; преобразование, логический вывод, генерация знаний; коммутация, маршрутизация, обмен.

20 В.В.Трофимов20 План изложения 2.1. Основные понятия, терминология и классификация Истоки и этапы развития информационных технологий Информатика и информационные технологии 2.2. Технология и методы обработки экономической информации Основные классы технологий Базовые методы обработки экономической информации 2.3. Структура базовой информационной технологии Концептуальный уровень описания (содержательный аспект) Логический уровень (формализованное/модельное описание) Физический уровень (программно-аппаратная реализация)

21 В.В.Трофимов Основные классы технологий Еще одно определение технологии, представленное в проектной форме т.е. в виде формализованных представлений (технических описаний, чертежей, схем, инструкций, наставлений и т.п.). Технология – это концентрированное выражение научных знаний и практического опыта, позволяющее рациональным образом организовать любой процесс с целью экономии затрат труда, энергии материальных ресурсов или же социального времени, необходимых для реализации этого процесса. Выделяют три основных класса технологий: –производственные технологии, предназначенные для оптимизации процессов в сфере материального производства товаров и услуг и их общественного распределения; –информационные технологии, предназначенные для рациональной организации процессов, протекающих в информационной сфере общества, включая науку, культуру, образование, средства массовой информации и информационные коммуникации; –социальные технологии, ориентированные на рациональную организацию социальных процессов.

22 В.В.Трофимов22 Социальное время В качестве универсальной меры затрат общественного труда используют понятие «социального времени», введенное академиком В.Г.Афанасьевым. Это понятие используют в качестве общего показателя для количественной оценки характеристик любых видов технологий. Действительно технология имеет целью рациональную организацию некоторого производственного, социального или информационного процесса. При этом может достигаться экономия не только необходимого для реализации этого процесса астрономического времени, но также и экономия материальных ресурсов, энергии или оборудования, обеспечивающих данный процесс. Учитывая тот факт, что затраты общественного труда на производство и доставку указанных обеспечивающих средств к месту реализации рассматриваемого нами технологического процесса, в свою очередь, также могут быть выражены некоторым количеством затрат социального времени, можно сделать вполне обоснованный вывод о том, что социальное время является универсальным общим показателем любых технологических процессов.

23 В.В.Трофимов Базовые методы обработки экономической информации Одним из главных предназначений информационных технологий является сбор, обработка и предоставление информации для принятия менеджерами управленческих решений. Поэтому методы обработки экономической информации удобно рассматривать по фазам жизненного цикла процесса принятия управленческого решения: 1) диагностика проблем, 2) выявление (генерирование) альтернатив, 3) выбор решения, 4) реализация решения.

24 В.В.Трофимов24 Методы фазы 1 «Диагностика проблем» Все эти методы осуществляют сбор, хранение, обработку, и анализ информации, фиксацию важнейших событий. Набор методов зависит от характера и содержания проблемы, сроков и средств, которые выделяются на этапе постановки.

25 В.В.Трофимов25 Методы фазы 2 «Выявление альтернатив» Используются методы сбора информации, но в отличие от первого этапа, на котором осуществляется поиск ответов на вопросы типа «что произошло?» и «по каким причинам?», здесь уясняют, «как можно решить проблему, с помощью каких управленческих действий?». Для помощи ЛПР привлекаются эксперты по решению проблем, которые участвуют в разработке вариантов альтернатив и используют методы: номинальной группой техники, мозгового штурма и «Дельфи».

26 В.В.Трофимов26 Алгоритм процесса мозгового штурма

27 В.В.Трофимов27

28 В.В.Трофимов28 Методы фазы 3 «Выбор альтернатив» Отличие между этими состояниями среды определяется различной информацией, степенью знаний лица, принимающего решения (ЛПР) сущности явлений, условий принятия решений.

29 В.В.Трофимов29 Условия определенности Условия определенности представляют собой такие условия принятия решений (состояние знаний о сущности явлений), когда ЛПР заранее может определить результат (исход) каждой альтернативы, предлагаемой для выбора. Такая ситуация характерна для тактических решений, краткосрочных. В этом случае ЛПР располагает подробной информацией, т. е. исчерпывающими знаниями о ситуации для принятия решения

30 В.В.Трофимов30 Условия риска Условия риска характеризуются таким состоянием знания о сущности явления, когда ЛПР известны вероятности возможных последствий реализации каждой альтернативы. Условия риска и неопределенности характеризуются так называемыми условиями многозначных ожиданий будущей ситуации во внешней среде. В этом случае ЛПР должен сделать выбор альтернативы, не имея точного представления о факторах внешней среды и их влияния на результат. В этих условиях исход, результат каждой альтернативы представляет собой функцию условий – факторов внешней среды (функцию полезности), который не всегда способен предвидеть ЛПР. Для предоставления и анализа результатов выбранных альтернативных стратегий используют матрицу решений, называемую также платежной матрицей.

31 В.В.Трофимов31 Условия неопределенности Условия неопределенности представляют собой такое состояние окружающей среды (знания о сущности явлений), когда каждая альтернатива может иметь несколько результатов, и вероятность возникновения этих исходов неизвестна. Неопределенность среды принятия решения зависит от соотношения между количеством информации и ее достоверностью. Естественно, чем неопределеннее внешнее окружение, тем труднее принимать эффективные решения. Среда принятия решения зависит также и от степени динамики, подвижности среды, т.е. скорости происходящих изменений условий принятия решения. Изменение условий может происходить как вследствие развития организации, т.е. приобретения ею возможности решать новые проблемы, способности к обновлению, так и под влиянием внешних по отношению к организации факторов, которые не могут регулироваться организацией. Выбор наилучшего решения в условиях неопределенности существенно зависит от того, какова степень этой неопределенности, т.е. от того, какой информацией располагает ЛПР. Выбор наилучшего решения в условиях неопределенности, когда вероятности возможных вариантов условий неизвестны, но существуют принципы подхода к оценке результатов действий, обеспечивает использование следующих четырех критериев: максиминный критерий Вальда; минимаксный критерий Сэвиджа; критерий пессимизма-оптимизма Гурвица; критерий Лапласа или Байесов критерий.

32 В.В.Трофимов32 Методы фазе 4 «Реализация решений» Составление плана реализации решения предполагает получение ответа на вопросы «что, кому и с кем, как, где и когда делать?» Ответы на эти вопросы должны быть документально оформлены.

33 В.В.Трофимов33 Схема матрицы распределения ответственности Основными методами, применяемыми при составлении плана реализации управленческих решений, являются разделение обязанностей (ответственности) и сетевое моделирование

34 В.В.Трофимов34 Схема сетевой матрицы Основными инструментами сетевого моделирования выступают сетевые матрицы где сетевой график совмещен с календарно- масштабной сеткой времени.

35 В.В.Трофимов35 Методы контроля выполнения решений Методы контроля выполнения решений подразделяются на: контроль по промежуточным, контроль по конечным результатам и контроль по срокам выполнения (операции в ИТРР). Основное назначение контроля заключается в создании системы гарантий выполнения решений, системы обеспечения максимально возможного качества решения.

36 В.В.Трофимов36 План изложения 2.1. Основные понятия, терминология и классификация Истоки и этапы развития информационных технологий Информатика и информационные технологии 2.2. Технология и методы обработки экономической информации Основные классы технологий Базовые методы обработки экономической информации 2.3. Структура базовой информационной технологии Концептуальный уровень описания (содержательный аспект) Логический уровень (формализованное/модельное описание) Физический уровень (программно-аппаратная реализация)

37 В.В.Трофимов37 3. Структура базовой ИТ Так как средства и методы обработки данных могут иметь разное значение, то различают глобальную, базовую и специальную (конкретную) информационные технологии. Глобальная ИТ включает модели, методы и средства формирования и использования информационных ресурсов в обществе. Базовая ИТ ориентируется на определённую область применения (производство, научные исследования, проектирование, обучение и т.д.). Базовая информационная технология предназначена для определенной области применения – производство, научные исследования, обучение и др. Базовая технология должна задавать модели, методы и средства решения информационных задач в своей предметной области. Специальные (конкретные) ИТ задают обработку данных в определенных типах задач пользователей.

38 В.В.Трофимов38 Состав базовой ИТ Базовая ИТ может быть представлена совокупностью информационных процессов, процедур и операций и направлена на получение качественного информационного продукта из исходного информационного ресурса в соответствии с поставленной задачей. Она может быть рассмотрена на трех уровнях: концептуальном (определяется содержательный аспект, использующий язык соответствующей предметной области), логическом (отображается формальное – модельное – описание на языке информационных или математических моделей) и физическом (описывается реализация на языке программно-аппаратных средств). Применительно к информационной технологии это означает: содержательное описание используемых в ней информационных процессов и процедур на концептуальном уровне, описание в виде набора моделей (информационных, математических и т.д.) процессов и их составляющих на логическом уровне и реализацию информационных процессов в виде совокупности аппаратных средств, системного и прикладного программного обеспечения на физическом уровне.

39 В.В.Трофимов Концептуальный уровень описания Концептуальная модель базовой информационной технологии содержит информационное описание предметной области

40 В.В.Трофимов40 Процессы преобразования ИР в информационный продукт

41 В.В.Трофимов Логический уровень (формализованное/модельное описание) Логический уровень информационной технологии представляется комплексом взаимосвязанных моделей, формализующих информационные процессы при трансформации информации в данные. Формализованное в виде моделей представление информационной технологии позволяет связать параметры информационных процессов и дает возможность реализации управления информационными процессами и процедурами. На основе модели предметной области, характеризующей объект управления, создается общая модель управления, а на ее основе формируются модели решаемых задач. Так как для решения задач необходимы различные информационные процессы, то необходимо строить модель организации информационных процессов, которая на логическом уровне увязывает применяемые при решении задач процессы управления. При обработке данных формируются все основные информационные процессы: обработка, обмен и накопление данных, преставление знаний.

42 В.В.Трофимов42 Так как базовые информационные процессы оперируют с информацией, данными и знаниями, то управление информацией происходит через процессы получения (сбор, подготовка и ввод) и отображения (построение графики, текста и видео, синтез речи), а управление данными происходит через процессы: обработки (управление организацией вычислительного процесса преобразования), обмена (управление маршрутизацией и коммутацией в вычислительной сети, передачей сообщений по каналам связи) и накопления (системы управления базами данных), а управление знаниями – через процесс представления знаний (управление получением и генерацией знаний).

43 В.В.Трофимов Физический уровень (программно-аппаратная реализация) Физический уровень информационной технологии представляет ее программно-аппаратную реализацию. На физическом уровне информационная технология рассматривается как система, состоящая из крупных подсистем: –обработки данных, –обмена данными, –накопления данных, –получения и отображения информации, –представления знаний и –управления данными и знаниями. С системой, реализующей информационные технологии на физическом уровне, взаимодействуют пользователь и разработчик системы.

44 В.В.Трофимов44 Подсистемы ИТ Подсистемы обработки данных строятся на базе электронных вычислительных машин различных классов и отличаются как по вычислительной мощности, так и по производительности. В зависимости от потребности решаемых задач используются как большие универсальные ЭВМ для обработки громадных объемов информации, так и персональные компьютеры (ПК). В сети используются как серверы, так и клиенты (рабочие станции) Подсистемы обмена данными включают комплексы программ и устройств (модемы, усилители, коммутаторы, кабели и др.), создающие вычислительную сеть и осуществляющие коммутацию, маршрутизацию и доступ к сетям. Подсистема накопления данных реализуется с помощью банков и баз данных на внешних устройствах компьютеров и ими управляемых. Возможна организация как локальных баз и банков, реализуемых на отдельных компьютерах, так и организация распределенных банков данных, использующих сети ЭВМ и распределенную обработку данных. Подсистемы получения, отображения информации и представления знаний используются для формирования модели предметной области из ее фрагментов и модели решаемой задачи. На стадии проектирования разработчик формирует в памяти компьютера комплекс моделей решаемых задач. На стадии эксплуатации пользователь обращается к подсистеме отображения информации и представления знаний и, исходя из поставленной задачи, выбирает соответствующую модель решения, после чего через подсистему управления данными включаются другие подсистемы. Подсистема управления данными и знаниями, как правило, частично реализуется на тех же компьютерах, на которых реализуются соответствующие подсистемы, а частично с помощью систем управления организацией вычислительно процесса и систем управления базами данных. При больших потоках информации создаются специальные службы администраторов сети и баз данных.