Введение в информатику

3. получение ответов на всевозможные текущие запросы и оформление их в виде бумажных документов или отчетов.

Пример контрольного отчета: ежедневный отчет о поступлениях и выдачах наличных средств банком, формируемый в целях контроля баланса наличных средств. Пример запроса: запрос к базе данных по кадрам, который позволит получить данные о требованиях, предъявляемых к кандидатам на занятие определенной должности.

Существует несколько особенностей, связанных с обработкой данных, отличающих данную технологию от всех прочих:

1. выполнение необходимых фирме задач по обработке данных. Каждой фирме предписано законом иметь и хранить данные о своей деятельности, которые можно использовать как средство обеспечения и поддержания контроля на фирме. Поэтому в любой фирме обязательно должна быть информационная система обработки данных и разработана соответствующая информационная технология;

2. решение только хорошо структурированных задач, для которых можно разработать алгоритм;

3. выполнение стандартных процедур обработки. Существующие стандарты определяют типовые процедуры обработки данных и предписывают их соблюдение организациями всех видов;

4. выполнение основного объема работ в автоматическом режиме с минимальным участием человека;

5. использование детализированных данных. Записи о деятельности фирмы имеют детальный (подробный) характер, допускающий проведение ревизий. В процессе ревизии деятельность фирмы проверяется хронологически от начала периода к его концу и от конца к началу;

6. акцент на хронологию событий;

7. требование минимальной помощи в решении проблем со стороны специалистов других уровней.

37. Цель ИТ управления (ИТУ). Классы задач, решаемые в рамках ИТУ

Основные компоненты ИТУ.

Целью информационных технологии управления является удовлетворение информационных потребностей всех сотрудников фирмы, имеющих дело с принятием решения. Такая информационная технология полезна на любом уровне управления. Она ориентирована на работу в среде ИС управления и используется при худшей структурированности решаемых задач, нежели ИТ обработки данных. Используемая и поставляемая ИТУ информация содержит сведения о прошлом, настоящем и вероятном будущем объекта управления.

Для принятия решений на уровне управленческого контроля информация должна быть представлена в агрегированном виде так, чтобы просматривались тенденции изменения данных, причины возникших отклонений и возможные решения. На этом этапе решаются следующие задачи обработки данных:

1. оценка планируемого состояния объекта управления;

2. оценка отклонений от планируемого состояния;

3. выявление причин отклонений;

4. анализ возможных решений и действий.

Информационная технология управления направлена на создание различных видов отчетов. Регулярные отчеты создаются в соответствии с установленным графиком, определяющим время их создания, например месячный анализ продаж компании. Специальные отчеты создаются по запросам управленцев или когда в компании произошло что-то незапланированное.

Как регулярные, так и специальные отчеты могут иметь форму суммирующих, сравнительных и чрезвычайных отчетов. В суммирующих отчетах данные объединены в отдельные группы, отсортированы и представлены в виде промежуточных и окончательных итогов по отдельным полям. Сравнительные отчеты содержат данные, полученные из различных источников или классифицированные по различным признакам и используемые для целей сравнения. Чрезвычайные отчеты содержат данные исключительного характера.

Использование отчетов для поддержки управления оказывается особенно эффективным при реализации так называемого управления по отклонениям.

Управление по отклонениям предполагает, что главным содержанием получаемых менеджером данных должны являться отклонения состояния хозяйственной деятельности фирмы от некоторых установленных стандартов (например, от ее запланированного состояния). При использовании на фирме принципов управления по отклонениям к создаваемым отчетам предъявляются следующие требования:

1. отчет должен создаваться только тогда, когда отклонение произошло;

2. сведения в отчете должны быть отсортированы по значению критического для данного отклонения показателя;

3. все отклонения желательно показать вместе, чтобы менеджер мог уловить существующую между ними связь;

4. в отчете необходимо показать количественное отклонение от нормы.

Входная информация поступает из систем операционного уровня. Выходная информация формируется в виде управленческих отчетов в удобном для принятия решения виде.

Содержимое базы данных при помощи соответствующего программного обеспечения преобразуется в периодические и специальные отчеты, поступающие к специалистам, участвующим в принятии решений в организации. База данных, используемая для получения указанной информации, должна состоять из двух элементов: 1) данных, накапливаемых на основе оценки операций, проводимых фирмой; 2) планов, стандартов, бюджетов и других нормативных документов, определяющих планируемое состояние объекта управления (подразделения фирмы).

38. Характеристики и назначение ИТ автоматизации офиса. Основные компоненты

Исторически автоматизация началась на производстве и затем распространилась на офис, имея вначале целью лишь автоматизацию рутинной секретарской работы. По мере развития средств коммуникации автоматизация офисных технологий заинтересовала специалистов и управленцев, которые увидели в ней возможность повысить производительность своего труда.

Автоматизация офиса не заменяет существующую традиционную систему коммуникации персонала, а лишь дополняет её. Используясь совместно, обе эти системы обеспечивает рациональную автоматизацию управленческого труда и наилучшее обеспечение управленцев информацией.

Автоматизированных офис привлекателен для менеджеров всех уровней управления в фирме не только потому, что поддерживает внутрифирменную связь персонала, но также потому, что предоставляет им новые средства коммуникации с внешним окружением.

Информационная технология автоматизации офиса - организация и поддержка коммуникационных процессов как внутри организации, так и с внешней средой на базе компьютерных сетей и других современных средств передачи и работы с информацией.

Офисные автоматизированные технологии используются управленцами, специалистами, секретарями и конторскими служащими, особенно они привлекательны для группового решения проблем. Они позволяют повысить производительность труда секретарей и конторских работников и дают им возможность справляться с возрастающим объемом работ. Однако это преимущество является второстепенным по сравнению с возможностью использования автоматизации офиса в качестве инструмента для решения проблем. Улучшение принимаемых менеджерами решений в результате их более совершенной коммуникации способно обеспечить экономический рост фирмы.

В настоящее время известно несколько десятков программных продуктов для компьютеров и некомпьютерных технических средств, обеспечивающих технологию автоматизации офиса: текстовый процессор, табличный процессор, электронная почта, электронный календарь, аудиопочта, компьютерные и телеконференции, видеотекст, хранение изображений, а также специализированные программы управленческой деятельности: ведения документов, контроля за исполнением приказов и т.д.

Также широко используются некомпьютерные средства: аудио- и видеоконференции, факсимильная связь, ксерокс и другие средства оргтехники.

Информационные технологии автоматизированного офиса - организация и поддержка коммуникационных процессов, как внутри организации, так и с внешней средой, на базе компьютерных сетей и других современных средств передачи информации.

39. ИТ поддержки решений. Основная цель ИТППР и т.д.

Проблемы принятия решений пронизывают всю человеческую практику (и общественную, и личную), и поэтому отличаются большим разнообразием. В зависимости от выбираемого основания классификации выделяют задачи принятия решений:

1. хорошо структурированные, плохо структурированные и неструктурированные;

2. уникальные и повторяющиеся;

3. статистические и динамические;

4. в условиях определенности и в условиях неопределенности (в частности, при риске, при противодействии);

5. с фиксированным (заданным) набором (множеством) вариантов решений (стратегий, альтернатив) и с формируемым в процессе принятия решений;

6. с одним критерием (показателем качества или эффективности, целевой функцией) и с многими (несколькими) критериями;

а также задачи:

1. выбора одного наилучшего (оптимального) варианта, нескольких лучших вариантов, ранжирования всех вариантов,

2. разбиения их на упорядоченные классы,

3. принятия индивидуальных решений и принятия коллективных решений.

Поддержка принятия решений заключается в помощи лицу, принимающему решение (ЛПР) в процессе принятия решений. Она включает:

4. помощь ЛПР при анализе объективной составляющей, т.е. в понимании и оценке сложившейся ситуации и ограничений, накладываемых внешней средой,

5. выявление предпочтений ЛПР, т.е. в выявлении и ранжировании приоритетов, учёте неопределённости в оценках ЛПР и формировании его предпочтений,

6. генерацию возможных решений, т.е. формирование списка альтернатив,

7. оценку возможных альтернатив, исходя из предпочтений ЛТР и ограничений, накладываемых внешней средой,

8. анализ последствий принимаемых решений,

9. выбор лучшего, с точки зрения ЛПР, варианта.

Компьютерная поддержка процесса принятия решений, так или иначе, основана на формализации методов получения исходных и промежуточных оценок, даваемых ЛПР, и алгоритмизации самого процесса выработки решения.

Термин «система поддержки принятия решений» появился в начале семидесятых годов. За это время дано много определений СППР.

«Системы поддержки принятия решений являются человеко-машинными объектами, которые позволяют лицам, принимающим решения (ЛПР), использовать данные, знания, объективные и субъективные модели для анализа и решения слабоструктурированных и неструктурированных проблем». В этом определении подчёркивается предназначение СППР для решения слабоструктурированных и неструктурированных задач.

«Система поддержки принятия решений - это компьютерная система, позволяющая ЛПР сочетать собственные субъективные предпочтения с компьютерным анализом ситуации при выработке рекомендаций в процессе принятия решения». Основной пафос этого определения - сочетание субъективных предпочтений ЛПР с компьютерными методами.

«Система поддержки принятия решений - это компьютерная информационная система, используемая для различных видов деятельности при принятии решений в ситуациях, где невозможно или нежелательно иметь автоматическую систему, полностью выполняющую весь процесс решения».

Все три определения не противоречат, а дополняют друг друга и достаточно полно характеризуют СППР.

Системы поддержки принятия решений:

1. Помогают произвести оценку обстановки (ситуаций), осуществить выбор критериев и оценить их относительную важность.

2. Генерируют возможные решения (сценарии действий).

3. Осуществляют оценку сценариев (действий, решений) и выбирают лучший.

4. Обеспечивают постоянный обмен информацией об обстановке принимаемых решений и помогают согласовать групповые решения.

5. Моделируют принимаемые решения (в тех случаях, когда это возможно).

6. Осуществляют компьютерный динамический анализ возможных последствий принимаемых решений.

7. Производят сбор данных о результатах реализации принятых решений и осуществляют оценку результатов.

Системы ППР появились усилиями американских ученых в конце 70-х начале 80-х годов, чему способствовало широкое распространение персональных компьютеров, стандартных пакетов прикладных программ, а также успехи разработки систем искусственного интеллекта.

Человеко-машинная процедура принятия решений с помощью СППР представляет собой циклический процесс взаимодействия человека и компьютера. Цикл состоит из фазы анализа и постановки задачи для компьютера, выполняемым ЛПР, и фазы оптимизации (поиска решения и выполнения его характеристик), реализуемой компьютером. Главная особенность информационной технологии ППР - качественно новый метод организации взаимодействия человека и компьютера.

Выработка решений в этих системах происходит в результате итерационного процесса, в котором участвуют:

1. система ППР в роли вычислительного звена;

2. человек как управляющее звено, задающее исходную информацию и оценивающее полученный результат.

Окончание итерационного процесса происходит по воле человека. Информационная система способна совместно с пользователем создавать новую информацию для принятия решений.

В состав системы поддержки принятия решений входят база данных, база моделей и программная подсистема, которая состоит из системы управления базой данных (СУБД), системы управления базой моделей (СУБМ) и системы управления интерфейсом между пользователем и компьютером.

Данные могут использоваться непосредственно пользователем для расчетов при помощи математических моделей. СУБД должна поддерживать следующие возможности:

1. составление комбинаций данных, получаемых из различных источников с использованием процедур агрегирования и фильтрации;

2. быстрое добавление или исключение того или иного источника данных;

3. построение логическое структуры данных в терминах пользователя;

4. использование неофициальных данных для проверки рабочих альтернатив;

5. логическая независимость от других операционных баз данных, функционирующих в фирме.

Использование моделей обеспечивает проведение анализа в СППР. Модели, основываясь на математической интерпретации проблемы, при помощи определенных алгоритмов способствуют нахождению информации, полезной для принятия оптимальных решений.

В СППР база моделей состоит, как правило, из стратегических, тактических и оперативных моделей, а также математических моделей в виде совокупности модельных блоков, моделей и процедур, реализующих математические методы. Система управления базой моделей должна поддерживать создание новых моделей, изменение существующих, поддержку и обновление параметров моделей, манипулирование моделями и т.д.

Интерфейс пользователя определяет, в первую очередь, язык пользователя и язык сообщений компьютера. Интерфейс должен обеспечивать возможности манипулирования различными формами диалога и различными видами данных, оперативно отвечать на запросы пользователя справочно-информационного характера.

Отличие информационной технологии ППР:

1. ориентация на решение слабоформализованных (плохо структурированных) задач;

2. сочетание традиционных методов доступа и обработки компьютерных данных с возможностью использования математических моделей решения задач;

3. ориентация на непрофессионального пользователя компьютера;

4. высокая адаптивность, обеспечивающая возможность приспособления к требованиям пользователя.

40. Современное состояние и основные тенденции развития ИТ

Современное состояние информационных технологий можно охарактеризовать следующими тенденциями.

1. Наличие большого количества промышленно функционирующих баз данных, содержащих информацию практически по всем видам деятельности общества.

2. Создание технологий, обеспечивающих интерактивный доступ массового пользователя к этим информационным ресурсам. Технической основой данной тенденции явились государственные и частные системы связи и передачи данных общего назначения и специализированные, объединенные в национальные, региональные и глобальные информационно-вычислительные сети.

3. Расширение функциональных возможностей информационных систем, обеспечивающих параллельную одновременную обработку баз данных с разнообразной структурой данных, мультиобъектных документов, гиперсред, в том числе реализующих технологии создания и ведения гипертекстовых баз данных. Создание локальных многофункциональных проблемно-ориентированных информационных систем различного назначения на основе мощных персональных компьютеров и локальных вычислительных сетей.

4. Включение в информационные системы элементов интеллектуализации интерфейса пользователя с системами, экспертными систем, систем машинного перевода, автоиндексирования и других технических средств.

Выделяют пять основных тенденций в развитии информационных технологий:

1. Усложнение информационных продуктов (услуг). Информационный продукт в виде программных средств, баз данных, служб экспертного обеспечения приобретает стратегическое значение. Информационный продукт в виде различного вида информации (речь, данные, изображения) для слуха, зрения, осязания генерируется по запросу пользователя, и существуют средства доставки продукта в удобное время и удобной форме;

2. Способность к взаимодействию. Возможность провести идеальный обмен между человеком и компьютером или между информационными системами приобретает значение ведущей технологической проблемы. Здесь же проблема совместимости технических и программных средств.

3. Ликвидация промежуточных звеньев. Не нужны посредники, если Вы можете размещать заказы непосредственно с помощью информационных технологий.

4. Глобализация. Фирмы могут с помощью информационных технологий вести дела где угодно, получая исчерпывающую информацию. Глобализация рынка информационного продукта. Получение преимуществ за счет распределения постоянных и полупостоянных расходов на более широкий географический регион.

5. Конвергенция. Исчезают различия между изделиями и услугами, информационным продуктом и средствами, использованием в быту и для деловых целей, информацией и развлечением, а также среди различных режимов работы, таких как передача звуковых, цифровых и видеосигналов.

Применительно к бизнесу эти тенденции приводят к следующему:

1. Осуществление распределенных персональных вычислений, когда на каждом рабочем месте достаточно ресурсов для обработки информации в местах ее возникновения;

2. Создание развитых систем коммуникаций, когда рабочие места соединены для пересылки сообщений;

3. Гибкие глобальные коммуникации, когда предприятие включается в мировой информационный поток;

4. Создание и развитие систем электронной торговли;

5. Устранение промежуточных звеньев в системе интеграции организация - внешняя среда.

31. основные разделы искусственного интеллекта

Одно из направлений информатики - интеллектуализация информационных систем. Интеллектуальные системы и технологии применяются для тиражирования профессионального опыта и решения сложных научных, производственных и экономических задач, например, анализ инвестиций, прогнозирование рынка и т.д. Для обработки и моделирования знаний применяются специальные модели и создаются так называемые базы знаний.

Искусственные интеллект (ИИ) - одно из направлений развития информатики, изучающий способы и приемы моделирования и воспроизведения с помощью ЭВМ разумной деятельности человека, связанной с решением задач. Цель этого направления - разработка программно-аппаратных средств, позволяющих пользователю-непрограммисту ставить и решать свои задачи, традиционно считающиеся интеллектуальными, общаясь с ЭВМ на ограниченном подмножестве естественного языка. Искусственным интеллектом также называют свойство интеллектуальных систем выполнять функции (творческие), которые традиционно считаются прерогативой человека.

Фундаментальные разделы ИИ:

1. теория представления знаний: найти такие способы описания и представления фактов, общих сведений, закономерностей, правил и предписаний, которые позволят использовать все эти знания с помощью некоторых универсальных и формальных процедур анализа, рассуждения и синтеза, доступных доля простой реализации на ЭВМ;

2. теория обработки информации, выраженной на естественном языке: найти методы и способы понимания устной речи, извлечения смысла из письменных сообщений, переводы с одного языка на другой, синтеза речи и т.п. с тем, чтобы реализовать все эти формы языковой практики на ЭВМ (лингвистические процессоры).

Фундаментальные разделы ИИ, воспринимая достижения смежных наук (математики, логики, психологии, физиологии, кибернетики, бионики, лингвистики и др.), результируют в создании теоретических моделей целенаправленного поведения человека, включая такие его компоненты, как восприятие, рассуждение и действие. Эти теоретические модели, имея собственную познавательную ценность, выступают в качестве строительных блоков в решении различных прикладных задач.

32.Основные направления развития искусственного интеллекта

Представление знаний и разработка систем, основанных на знаниях

Разработка моделей представления знаний, создание баз знаний, моделей и методов извлечения и структурирования знаний).

Игры и творчество

Разработка естественно-языковых интерфейсов и машинный перевод

Естественно-языковый интерфейс - это совокупность программных и аппаратных средств, обеспечивающих общение интеллектуальной системы с пользователем на ограниченном рамками проблемной области естественном языке. В его состав входят словари, отражающие словарный состав и лексику языка, а также лингвистический процессор, осуществляющий анализ текстов (морфологический, синтаксический, семантический и прагматический) и синтез ответов пользователю.

Распознавание образов

Это направление, основной задачей которого является создание моделей, методов и средств, связанных с решением задач классификации, таксономии, формирования понятий и т. п.

Новые архитектуры компьютеров

Интеллектуальные роботы

Здесь главными задачами ИИ являются задачи «машинного зрения» и управления движением. «Машинное зрение» включает в себя способность робота ориентироваться в пространстве, воспринимать обстановку и строить ее план (т.н. анализ сцен), узнавать контуры и форму предметов, обнаруживать и обходить препятствия при движении и т.д. Управление движением позволяет роботу перемещаться, совершать рабочие движения своими подвижными элементами, воспринимать нагрузку и дозировать собственные усилия.

Специальное программное обеспечение

Обучение и самообучение

33. Данные и знания

Информация, с которой имеют дело ЭВМ, разделяется на процедурную и декларативную. Процедурная информация овеществлена в программах, которые выполняются в процессе решения задач, декларативная информация - в данных, с которыми эти программы работают.

Данные - это отдельные факты, характеризующие объекты, процессы и явления в предметной области, а также их свойства.

Параллельно с развитием структуры ЭВМ происходило развитие информационных структур для представления данных. Появились способы описания данных в виде векторов и матриц, возникли списочные структуры, иерархические структуры. В настоящее время в языках программирования высокого уровня используются абстрактные типы данных, структура которых задается программистом. Появление баз данных (БД) знаменовало собой еще один шаг на пути организации работы с декларативной информацией. В базах данных могут одновременно храниться большие объемы информации, а специальные средства, образующие систему управления базами данных (СУБД), позволяют эффективно манипулировать с данными, при необходимости извлекать их из базы данных и записывать их в нужном порядке в базу.

По мере развития исследований в области интеллектуальных систем возникла концепция знаний, которые объединили в себе многие черты процедурной и декларативной информации.

Знания - совокупность сведений, образующих целостное описание, соответствующее некоторому уровню осведомленности об описываемом вопросе, предмете, проблеме и т.д. Знания - это выявленные закономерности в предметной области (принципы, связи, законы), позволяющие решать задачи в этой области.

В ЭВМ знания так же, как и данные, отображаются в знаковой форме - в виде формул, текста, файлов, информационных массивов и т.п. Поэтому можно сказать, что знания - это особым образом организованные данные. Но это было бы слишком узкое понимание. А между тем, в системах ИИ знания являются основным объектом формирования, обработки и исследования. База знаний, наравне с базой данных, - необходимая составляющая программного комплекса ИИ. Машины, реализующие алгоритмы ИИ, называются машинами, основанными на знаниях, а подраздел теории ИИ, связанный с построением экспертных систем, - инженерией знаний.

Знания могут быть классифицированы по следующим категориям:

поверхностные - знания о видимых взаимосвязях между отдельными событиями и фактами в предметной области;

глубинные - абстракции, аналогии, схемы, отображающие структуру и процессы в предметной области.

Кроме того, знания можно разделить на следующие виды:

процедурные: знания, отвечающие на вопрос «Как решать поставленную задачу?»; эти знания хранятся в памяти интеллектуальной системы в виде описаний процедур, с помощью которых их можно получить. В таком виде обычно описывается информация о предметной области, характеризующая способы решения задач в этой области, а также различные инструкции, методики и т.п.

декларативные: знания, не содержащие в явном виде процедуры решения задач; которые записаны в памяти так, что они непосредственно доступны для использования после обращения к соответствующему полю памяти. В таком виде обычно записывается информация о свойствах предметной области фактах, имеющих в ней место и т.п. информация.

54. Модели представления знаний в современных интеллектуальных системах.

Модель знаний - описание знаний в базе знаний. Известны четыре типа моделей знаний:

1. логические, в основе которых лежит формальная логическая модель;

2. сетевые, в основе которых лежат семантические сети;

3. фреймовые, основанные на фреймах;

4. продукционные, основанные на продукциях.

Каждая такая М.З. определяет форму представления знаний.

Формальные логические модели

Система ИИ в определенном смысле моделирует интеллектуальную деятельность человека и, в частности, - логику его рассуждений. В грубо упрощенной форме наши логические построения при этом сводятся к следующей схеме: из одной или нескольких посылок (которые считаются истинными) следует сделать «логически верное» заключение (вывод, следствие).

Логические выражения, построенные в данном языке, могут быть истинными или ложными. Некоторые из этих выражений, являющиеся всегда истинными, объявляются аксиомами (или постулатами). Они составляют ту базовую систему посылок, исходя из которой и пользуясь определенными правилами вывода, можно получить заключения в виде новых выражений, также являющихся истинными.

Если перечисленные условия выполняются, то говорят, что система удовлетворяет требованиям формальной теории. Ее так и называют формальной системой (ФС). Система, построенная на основе формальной теории, называется также аксиоматической системой.

Классическими примерами аксиоматических систем являются исчисление высказываний и исчисление предикатов. Эти ФС хорошо исследованы и имеют прекрасно разработанные модели логического вывода.

ФС имеют и недостатки, которые заставляют искать иные формы представления. Главный недостаток - это «закрытость» ФС, их негибкость.

Логические модели

В основе моделей такого типа лежит формальная система, задаваемая четверкой вида: M = <T, P, A, B>. Множество T есть множество базовых элементов различной природы, например слов из некоторого ограниченного словаря, деталей детского конструктора, входящих в состав некоторого набора и т.п.

Множество P есть множество синтаксических правил. С их помощью из элементов T образуют синтаксически правильные совокупности.

В множестве синтаксически правильных совокупностей выделяется некоторое подмножество A. Элементы A называются аксиомами.

Множество B есть множество правил вывода. Применяя их к элементам A, можно получать новые синтаксически правильные совокупности, к которым снова можно применять правила из B. Так формируется множество выводимых в данной формальной системе совокупностей.

Для знаний, входящих в базу знаний, можно считать, что множество A образуют все информационные единицы, которые введены в базу знаний извне, а с помощью правил вывода из них выводятся новые производные знания. Другими словами формальная система представляет собой генератор порождения новых знаний, образующих множество выводимых в данной системе знаний. Это свойство логических моделей делает их притягательными для использования в базах знаний. Оно позволяет хранить в базе лишь те знания, которые образуют множество A, а все остальные знания получать из них по правилам вывода.

Семантические (смысловые) сети

В основе моделей этого типа лежит конструкция, названная ранее семантической сетью. Сеть, в вершинах которой находятся информационные единицы, а дуги характеризуют отношения и связи между ними. Семантическая сеть является наиболее общей моделью представления знаний.

В зависимости от типов связей, используемых в модели, различают классифицирующие сети, функциональные сети и сценарии. В классифицирующих сетях используются отношения структуризации. Такие сети позволяют в базах знаний вводить разные иерархические отношения между информационными единицами. Функциональные сети характеризуются наличием функциональных отношений. Их часто называют вычислительными моделями Под фреймом понимается абстрактный образ или ситуация.

В отличие от моделей других типов во фреймовых моделях (под фреймом понимается абстрактный образ или ситуация).

фиксируется жесткая структура информационных единиц, которая называется протофреймом. В общем виде она выглядит следующим образом:

(Имя фрейма:

Имя слота 1(значение слота 1)

Имя слота 2(значение слота 2)

. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .

Имя слота К (значение слота К)).

Значением слота может быть практически что угодно (числа или математические соотношения, тексты на естественном языке или программы, правила вывода или ссылки на другие слоты данного фрейма или других фреймов). В качестве значения слота может выступать набор слотов более низкого уровня, что позволяет во фреймовых представлениях реализовать «принцип матрешки».

При конкретизации фрейма ему и слотам присваиваются конкретные имена и происходит заполнение слотов. Таким образом, из протофреймов получаются фреймы - экземпляры. Переход от исходного протофрейма к фрейму - экземпляру может быть многошаговым, за счет постепенного уточнения значений слотов.

Связи между фреймами задаются значениями специального слота с именем «Связь». Часть специалистов по ИС считает, что нет необходимости специально выделять фреймовые модели в представлении знаний, т.к. в них объединены все основные особенности моделей остальных типов.

Продукционная модель

Продукционная модель, или модель, основанная на правилах, позволяет представить знания в виде предложений типа: Если (условие), то (действие).

В моделях этого типа используются некоторые элементы логических и сетевых моделей. Из логических моделей заимствована идея правил вывода, которые здесь называются продукциями, а из сетевых моделей - описание знаний в виде семантической сети. В результате применения правил вывода к фрагментам сетевого описания происходит трансформация семантической сети за счет смены ее фрагментов, наращивания сети и исключения из нее ненужных фрагментов. Таким образом, в продукционных моделях процедурная информация явно выделена и описывается иными средствами, чем декларативная информация. Вместо логического вывода, характерного для логических моделей, в продукционных моделях появляется вывод на знаниях.

35. Основные компоненты экспертной системы, специалисты-разработчики

Экспертные системы основаны на использовании искусственного интеллекта. Главная идея использования технологии экспертных систем заключается в том, чтобы получить от эксперта его знания и, загрузив их в память компьютера, использовать всякий раз, когда в этом возникает необходимость.

Экспертные системы (ЭС) - это сложные программные комплексы, аккумулирующие знания специалистов в конкретных предметных областях и тиражирующие этот эмпирический опыт для консультаций менее квалифицированных пользователей.

Традиционно знания существуют в двух видах - коллективный опыт и личный опыт. Если большая часть знаний в предметной области представлена в виде коллективного опыта (например, высшая математика), эта предметная область не нуждается в экспертных системах. Если в предметной области большая часть знаний является личным опытом специалистов высокого уровня (экспертов), если эти знания по каким-либо причинам слабо структурированы, такая предметная область, скорее всего, нуждается в экспертной системе.

При создании баз знаний самая трудная задача - извлечение из них эксперта. Для этого существуют методы извлечения знаний. Экспертные системы представляют собой компьютерные программы, трансформирующие опыт экспертов в какой-либо области в форму эвристических правил.

Эвристики не гарантируют получения результата с такой же степенью уверенности, как алгоритмы ППР. Однако они часто дают приемлемые решения для практического использования. Таким образом, экспертные системы используются в качестве советующих систем.

Пользователь - специалист предметной области, для которого предназначена система. Обычно его квалификация недостаточно высока, и поэтому он нуждается в помощи и поддержке своей деятельности со стороны ЭС.

Специалист по знаниям - специалист по искусственному интеллекту, выступающий в роли промежуточного буфера между экспертом и базой знаний. Синонимы: когнитолог, инженер по знаниям, инженер-интерпретатор, аналитик.

Интерфейс пользователя - комплекс программ, реализующих диалог пользователя с ЭС как на стадии ввода информации, так и получения результатов. Специалист использует интерфейс также для ввода команд, содержащих параметры, определяющие процесс обработки информации. Пользователь может использовать четыре метода ввода информации: меню, команды, естественный язык, собственный интерфейс.

Технология экспертных систем предусматривает возможность получать в качестве выходной информации не только решения, но и объяснения.

База знаний (БЗ) - ядро ЭС, совокупность знаний предметной области, записанная на машинный носитель в форме, понятной эксперту и пользователю (обычно на некотором языке, приближенном к естественному). Параллельно такому «человеческому» представлению существует БЗ во внутреннем «машинном» представлении. Для организации базы знаний используют различные модели представления знаний: продукционную, семантическое сети, фреймы, формальные логические модели.

Интерпретатор - часть ЭС, производящая в определенном порядке обработку знаний, находящихся в базе знаний. Как правило, в нем выделяют два блока: решатель и подсистема объяснений. Решатель - программа, моделирующая ход рассуждений эксперта на основании знаний, имеющихся в БЗ (синонимы: дедуктивная машина, блок логического вывода). Подсистема объяснений - программа, позволяющая пользователю получить ответы на вопросы: «Как была получена та или иная рекомендация?» и «Почему система приняла такое решение?» Ответ на вопрос «как» - это трассировка всего процесса получения решения с указанием использованных фрагментов БЗ, т.е. всех шагов цепи умозаключений. Ответ на вопрос «почему» - ссылка на умозаключение, непосредственно предшествовавшее полученному решению, т.е. отход на один шаг назад. Кроме этого, во многих экспертных системах вводят дополнительные блоки: базы данных, блок расчета, блок ввода и корректировки данных.

Модуль создания системы - служит для создания набора (иерархии) правил. Существует два подхода, которые могут быть положены в основу модуля создания системы: использование алгоритмических языков программирования и использование оболочек экспертных систем. Как правило, в модуль создания системы включается интеллектуальный редактор БЗ - программу, предоставляющую инженеру по знаниям возможность создавать БЗ в диалоговом режиме. Включает в себя систему вложенных меню, шаблонов языка представления знаний, подсказок («help» - режим) и других сервисных средств, облегчающих работу с базой.

Класс «экспертные системы» сегодня объединяет несколько тысяч различных программных комплексов, решающих разные типы задач:

Задачи интерпретации данных.

Задача диагностики.

Задача мониторинга.

Задача проектирования.

Задача прогнозирования.

Задача планирования.

Задачи обучения.

Информационные технологии ППР и информационные технологии ЭС широко используются для решения задач в слабоформализованных предметных областях, однако между ними существуют существенные различия:

1) решение проблемы в рамках систем ППР открывает уровень понимания возможностей системы пользователем и его возможности получить и осмыслить решение; технология экспертных систем предлагает пользователю принять решение, превосходящее его возможности;

2) экспертные системы способны пояснить свои рассуждения в процессе получения решения (очень часто эти пояснения более важны для пользователя, чем само решение);

3) новый компонент информационных технологий - знания, использующиеся только в экспертных системах;

4) главная ориентация СППР - принятие решений, а ИТЭС - на тиражирование знаний.

36. Централизованная и распределенная обработка данных

В эпоху централизованного использования ЭВМ с пакетной обработкой информации пользователи вычислительной техники предпочитали приобретать компьютеры, на которых можно было бы решать почти все классы задач. Однако, сложность решаемых задач обратно пропорциональна их количеству, и это приводило к неэффективному использованию вычислительной мощности ЭВМ при значительных материальных затратах. Кроме того, доступ к компьютерным ресурсам был затруднен из-за политики централизации вычислительных средств в одном месте.

Принцип централизованной обработки данных не отвечал высоким требованиям к надежности процесса обработки, затруднял развитие систем и не мог обеспечить необходимые временные параметры при диалоговой обработке данных в многопользовательском режиме.

Появление малых ЭВМ, микроЭВМ, и, наконец, ПК потребовало нового подхода к организации систем обработки данных, к созданию новых ИТ - произошел переход от использования отдельных ЭВМ в системах централизованной обработки данных к распределенной обработке данных.

37. Типы многомашинных ассоциаций для распределенной обработки данных

Многомашинные вычислительные комплексы (МВК) - группа установленных рядом вычислительных машин, объединенных с помощью специальных средств сопряжения и выполняющих совместно единый информационно-вычислительный процесс.

Многомашинные вычислительные комплексы могут быть:

локальными при условии установки компьютеров в одном помещении, не требующих для взаимосвязи специального оборудования и каналов связи;

дистанционными, если некоторые компьютеры комплекса установлены на значительном расстоянии от центральной ЭВМ и для передачи данных используются телефонные каналы связи.

38. Основные программные и аппаратные компоненты сети

Компьютерная (вычислительная) сеть - совокупность компьютеров и терминалов, соединенных с помощью каналов связи в единую систему, удовлетворяющую требованиям распределенной обработки данных.

Компьютерные сети - высшая форма многомашинных ассоциаций.

Основные отличия КС от МВК:

1. размерность (МВК -2 или 3, КС - десятки или сотни, и далеко отстоящих друг от друга);

2. разделение функций между ЭВМ (функций обработки данных, передачи данных и управления системой в МВК могут быть реализованы в одной ЭВМ, в вычислительных сетях эти функции распределены между различными ЭВМ);

3. необходимость решения в сети задачи маршрутизации сообщений (в зависимости от состояния каналов связи сообщение от одной ЭВМ к другой может быть передано по разным каналам).

Абоненты сети - объекты, генерирующие или потребляющие информацию в сети (это могут быть отдельные ЭВМ, комплексы, терминалы, роботы, станки с ЧПУ и т.д.) Любой абонент сети подключается к станции.

Станция - аппаратура, которая выполняет функции, связанные с приемом и передачей информации.

Совокупность абонента и станции принято называть абонентской системой. Для организации взаимодействия абонентов необходима физическая передающая среда.

Физическая передающая среда - линии связи или пространство, в котором распространяются электрические сигналы, и аппаратура передачи данных.

На базе физической передающей среды строится коммуникационная сеть, которая обеспечивает передачу информации между абонентскими системами. Таким образом, любую компьютерную сеть можно рассматривать как совокупность абонентских систем и коммуникационной сети.

39. Функциональные группы устройств в сети

Основное назначение любой компьютерной сети - предоставление информационных и вычислительных ресурсов подключенным к ней пользователям.

С этой точки зрения ЛВС можно рассматривать как совокупность серверов и рабочих станций.

Сервер - компьютер, подключенный к сети и обеспечивающий ее пользователей определенными услугами.

Серверы могут осуществлять хранение данных, управление базами данных, удаленную обработку заданий, печать заданий и ряд других функций. Сервер - источник ресурсов сети.

Рабочая станция - персональный компьютер, подключенный к сети, через который пользователь получает доступ к ее ресурсам.

Рабочая станция функционирует как в сетевом, так и в локальном режимах. Она может быть оснащена собственной операционной системой.

Файл-сервер хранит данные пользователей сети и обеспечивает им доступ к этим данным. Это компьютер с большой емкостью оперативной памяти, жесткими дисками большой емкости и дополнительными накопителями на магнитной ленте (стримерами). Файл-сервер выполняет следующие функции: хранение данных, архивирование данных, синхронизацию изменений данных различными пользователями, передачу данных. Он работает под управлением специальной операционной системы, которая обеспечивает одновременный доступ пользователей сети к расположенным на нем данным.

Компьютерные сети реализуют распределенную обработку данных, которая в данном случае распределяется между клиентом и сервером.

Клиент - задача, рабочая станция или пользователь компьютерной сети.

40. Основные характеристики коммуникационной сети

1. скорость передачи данных по каналу связи (измеряется количеством битов в единицу времени, для асинхронных модемов и телефонного канала - 300-9600 бит/сек, для синхронных - 1200-19200 бит/сек; волоконно-оптическая связь и технологии спектрального уплотнения каналов дали качественно-новый уровень - сейчас в одном канале передаются потоки 10 Гбит/с и более - до 100 Гбит, а поскольку в оптоволоконном световоде каналов можно «нарезать» более сотни, то можно говорить о переходе с терабитным системам цифровой связи)

2. пропускная способность канала связи (количество знаков в секунду, включая служебные символы), измеряется количеством знаков в секунду);

3. достоверность передачи информации (единица измерения - количество ошибок на знак, обычно в пределах 10^-6 - 10^-7 ошибок на знак)

4. надежность канала связи и модемов (определяется либо долей времени исправного состояния в общем времени работы, либо средним временем безотказной работы, отсюда единица измерения - среднее время безотказной работы - в часах; для ВС оно должно составлять, как минимум, несколько тысяч часов).

41. Классификация вычислительных сетей

В зависимости от территориального расположения абонентских систем ВС разделяют на три основных класса:

Локальная ВС (LAN - Local Area Network) объединяет абонентов, расположенных в пределах небольшой территории. Региональная ВС (MAN - Metropolitan Area Network) связывает абонентов, расположенных на значительном расстоянии друг от друга (внутри города, региона, страны). Расстояние между абонентами - десятки-сотни километров.

Глобальная ВС (WAN - Wide Area Network) объединяет абонентов, расположенных в различных странах, на различных континентах.

Объединение глобальных, региональных и локальных ВС позволяет создавать многосетевые иерархии. Они обеспечивают мощные, экономически целесообразные средства обработки огромных сетевых массивов и доступ к неограниченным информационным ресурсам.

Чтобы обеспечить передачу информации из ЭВМ в коммуникационную среду, необходимо согласовывать сигналы внутреннего интерфейса ЭВМ с параметрами сигналов, передаваемых по каналам связи. При этом должно быть как физическое согласование (форма, амплитуда и длительность сигнала), так и кодовое.

Технические устройства, выполняющие такое согласование, называют адаптерами или сетевыми адаптерами. Один адаптер обеспечивает сопряжение с ЭВМ одного канала связи.

Кроме одноканальных адаптеров используются и многоканальные устройства - мультиплексоры передачи данных или просто мультиплексоры.

Для подсоединения компьютеров к глобальной вычислительной сети с использованием каналов телефонной связи необходим так называемый модем (модулятор-демодулятор), который осуществляет преобразование сигналов из цифровой формы (компьютерной) в аналоговую (характерную при передачи по телефонному каналу) и обратно.

42. Локальные вычислительные сети

Локальная ВС (LAN - Local Area Network) объединяет абонентов, расположенных в пределах небольшой территории. Это сети отдельных предприятий, фирм, банков, офисов и т.п. (протяженности < 2-2,5 км). В локальных вычислительных сетях для объединения компьютеров используют различные виды кабеля (коаксиальные, оптоволоконные, типа «витая пара») с соответствующими платами расширения. С учетом стоимости кабеля имеются существенные ограничения по пространственному размещению такой вычислительной сети («локализована» в нескольких соседних помещениях, в одном или нескольких недалеко стоящих друг от друга зданиях), что и дало основание для ее названия.

43. Глобальная сеть INTERNET. Способы передачи информации в INTERNET

Internet представляет собой глобальную компьютерную сеть («между сетей»). Это сеть, соединяющая отдельные сети. Логическая структура Internet представляет собой некое виртуальное объединение, имеющее свое собственное информационное пространство. Internet обеспечивает обмен информацией между всеми компьютерами, которые входят в сети, подключенные к ней. Тип компьютера и используемая им операционная система значения не имеют. Соединение сетей обладает громадными возможностями.

Родина Internet - США. Internet - плод развития военных технологий. Прародительницей Internet выступила сеть ARPAnet (Advanced Research Project Agency net - сеть управления перспективных исследований), разработанная и развернутая еще в 1969 году по заказу Министерства обороны США. Будучи экспериментальной, ARPAnet создавалась для поддержки научных исследований в военно-промышленной сфере. В частности, изучались методы построения сетей, которые были бы устойчивы к частичным повреждениям, например, при бомбардировке авиацией, - и сохраняли бы способность нормально функционировать в столь экстремальных условиях.

Модель ARPAnet предусматривала постоянную связь между компьютером-источником и компьютером-приемником. По условиям предполагалось, что любая часть сети может исчезнуть в любой момент. Не только на сеть в целом, но и на отдельные компьютеры возлагалась задача налаживания и поддержки связи. Стандарт, согласно которому могла развиваться сеть Internet, установили в 1983 году. И с этого момента стало возможным подсоединять к ней новые сети, в то время как первоначальное звено оставалось неизменным. Большинство аналитиков полагают, что именно 1983 год - настоящая дата возникновения Internet, когда изначальная ARPAnet была разделена на сеть MILnet, предназначавшуюся для использования в военных целях, и собственно ARPAnet, ориентированную на продолжение исследований в сетевой области. Сама ARPAnet прекратила свое существование в июне 1990 года, а ее функции постепенно

Основные ячейки Internet - локальные вычислительные сети. Существуют также компьютеры, самостоятельно подключенные к интернет. Их называют хост-компьютерами. Каждый подключенный к сети компьютер имеет адрес, по которому его может найти абонент из любой точки света.

Способы организации передачи информации:

1. Электронная почта

2. World-wide-web (всемирная информационная сеть) - одна из самых популярных информационных служб Интернет. Две основные особенности: использование гипертекста и возможность клиентов взаимодействовать с другими приложениями Интернет.

3. Служба Gopher, выполняет функции, аналогичные интернет, информация - в виде иерархической системы меню.

4. Телеконференции Usenet. Эта система была разработана для перемещения новостей между компьютерами по всему миру, позднее полностью интегрировалась в Internet. Серверы Usenet имеют средства для разделения телеконференций по темам.

5. Передача файлов с помощью протокола FTP.

Взаимодействие с другим компьютером (Telnet)

44. Архитектура ПК

Основные блоки ПК и их назначение.

Выделяют пять базовых компонент любого компьютера (рис: 7)

1. процессор (или центральный процессор - ЦП, Central Processor Union - CPU);

2. основная память (memory);

3. схемы ввода-вывода (Input/Output - I/O);

4. дисковая память (disk storage);

5. программы (programs).

Обсуждая возможности компьютеров имеют в виду, как правило, техническое (hardware), программное (software) и интеллектуальное (brainware) обеспечение.

Основные блоки ПК и их назначение:

Центральный процессор, оперативное запоминающее устройство, накопители на жестких магнитных дисках, накопители на гибких магнитных дисках, блок питания, внутренний канал обмена данных, электронные схемы (контроллеры), монитор, клавиатура, мышь, принтер, сканер, джойстик, графопостроитель (плоттер), дигитайзер, сетевой адаптер, модемы, музыкальная приставка.