Раздел информационных технологий в общем курсе академической информатики появился совсем недавно, он еще младше чем сама дисциплина информатика, поэтому как таковой словарной классификации информационных технологий нет. В силу направленности Вуза педагогический состав кафедр вычислительной техники как правило проводит свою классификацию информационных технологий, связанную, в основном, с профилем выпускаемых специальностей.
Такую классификацию проведем и мы. Будем исходить из трёх классификационных признаков: по степени охвата, по предметному содержанию, по роли человека в системе “человек-машина”.
Как видно из рис. 3 по степени охвата информационные технологии можно разделить на три класса:
– глобальные информационные технологии;
– отраслевые информационные технологии;
– специализированные информационные технологии.
Рис. 3. Классификация ИТ по степени охвата
Глобальные информационные технологии – это такие информационные технологии, сфера влияния которых охватывает большие географические пространства, различные сферы деятельности людей (промышленность, банки, образование и т.д.), большое количество свободных пользователей.
К глобальным информационным технологиям можно отнести такие как Internet, спутниковые теле-, радио и другие виды связи, а также в общем случае информационную технологию управления.
Отраслевые информационные технологии – это технологии, которые применяются в основном в информационных процессах, протекающих в рамках какой-либо отраслевой структуры, они характеризуются тем, что имеют ограниченный рамками интересов (иногда обязанностей) круг пользователей, но могут охватывать большие географические пространства.
К отраслевым информационным технологиям можно отнести такие технологии как сети управления МО, академическая информационная сеть и т.д.
Специализированными информационными технологиями можно считать те технологии, которые используются в узкой профессиональной деятельности группы людей, связанных между собой жестко регламентированной структурой служебных отношений.
К специализированным технологиям можно отнести: технологию обработки данных в АСОИУ, технологию управления производственной системой и т.д.
Как видно из рис. 4, по предметному содержанию информационные технологии можно разделить на пять подклассов:
– информационная технология обработки данных;
– информационная технология управления;
– информационная технология автоматизации штаба;
– информационная технология поддержки принятия решений;
– информационная технология экспертных систем.
Рис. 4. Классификация ИТ по предметному содержанию
Основные представители этих технологий будут рассмотрены в следующей лекции.
Особое внимание следует обратить на применение в повседневной и боевой деятельности штабов и частей таких технологий как, поддержки принятия решения и экспертных систем, этим технологиям будет посвящена тема “Системы искусственного интеллекта” дисциплины “Технологии в АСОИУ”.
В зависимости от роли человека в процессе функционирования звена “человек-машина”, распределения информационных и управляющих функций между оператором и ЭВМ, между ЭВМ и средствами контроля и управления все технологии можно разделить (рис. 5) на информационные, производственные и управляющие.
Рис. 5. Классификация ИТ по роли человека в системе “человек-машина”
Информационные технологии, обеспечивающие сбор и выдачу в удобном для обозрения виде измерительную информацию о ходе технологического или производственного процесса, в результате соответствующих расчетов определяют, какие управляющие воздействия следует произвести, чтобы управляемый процесс протекал наилучшим образом. Выработанная управляющая информация служит рекомендацией оператору, причем основная роль принадлежит человеку, а машина играет вспомогательную роль, выдавая для него необходимую информацию.
Информационные технологии должны, с одной стороны, представлять отчеты о нормальном ходе производственного процесса и, с другой – информацию о ситуациях, вызванных любыми отклонениями от нормального процесса.
Различают два вида информационных технологий.
1. Информационно-справочные (пассивные), которые поставляют информацию оператору после его связи с системой по соответствующему запросу. В них ЭВМ необходима только для сбора и обработки информации об управляемом объекте. На основе информации, переработанной ЭВМ и представленной в удобной для восприятия форме, оператор принимает решения относительно способа управления объектом или процессом. Общение между оператором и ЭВМ ведется в диалоговом режиме – “запрос-ответ”.
2. Информационно-советующие (активные), которые сами выдают абоненту предназначенную для него информацию периодически или через определенные промежутки времени. В этих системах наряду со сбором и обработкой информации выполняются следующие функции:
– определение рационального технологического режима функционирования по отдельным технологическим параметрам процесса;
– определение управляющих воздействий по всем или отдельным управляемым параметрам процесса и т. п.
Эти технологии применяют в тех случаях, когда требуется осторожный подход к решениям, выработанным формальными методами. Это связано с неопределенностью в математическом описании управляемого процесса: математическая модель недостаточно полно описывает технологический (производственный) процесс, так как учитывает лишь часть управляющих и управляемых параметров; математическая модель адекватна управляемому процессу лишь в узком интервале технологических параметров; критерии управления носят качественный характер и существенно изменяются в зависимости от большого числа внешних факторов. Неопределенность описания может быть связана с недостаточной изученностью технологического процесса, и реализация адекватной модели потребует применения дорогостоящей, ЭВМ. При большом разнообразии и объеме дополнительных данных, общение оператора с ЭВМ строится в виде диалога.
Промежуточным классом между информационной и управляющей технологиями можно считать информационно-управляющую систему, которая предоставляет оператору достоверную информацию о прошлом, настоящем и будущем состоянии производственной системы. Следовательно, кроме программ сбора и обработки производственной информации необходима реализация ряда дополнительных программ статистики, прогнозирования, моделирования, планирования и др.
Производственные технологии призваны обеспечить нормальное протекание производственного процесса с той или иной степенью автоматизации. Достаточно широкое распространение в индустриально развитых странах получили различные робототехнические комплексы управляемые дистанционно и с помощью ЭВМ.
Управляющая технология осуществляет функции управления по определенным программам, заранее предусматривающим действия, которые должны быть предприняты в той или иной производственной ситуации. За человеком остается общий контроль или вмешательство в тех случаях, когда возникают непредвиденные алгоритмами управления обстоятельства.
В сфере промышленного производства с позиций управления можно выделить следующие основные классы структур информационных технологий: децентрализованную, централизованную, централизованную рассредоточенную и иерархическую.
Использование технологий с децентрализованной структурой эффективно при автоматизации технологически независимых объектов управления по материальным, энергетическим, информационным и другим ресурсам. Такая технология представляет собой совокупность нескольких независимых систем со своей информационной и алгоритмической базой. Для Выработки управляющего воздействия на каждый объект управления необходима информация о состоянии только этого объекта.
Централизованная структура осуществляет реализацию всех процессов управления объектами в едином органе управления, который осуществляет сбор и обработку информации об управляемых объектах и на основе их анализа в соответствии с критериями системы вырабатывает управляющие сигналы.
Основная особенность централизованной рассредоточенной структуры – сохранение принципа централизованного управления, т. е. выработка управляющих воздействий на каждый объект управления на основе информации о состоянии совокупности объектов управления. Некоторые функциональные устройства технологии управления являются общими для всех каналов системы. Алгоритм управления в данном случае состоит из совокупности взаимосвязанных алгоритмов управления объектами, которые реализуются совокупностью взаимосвязанных, органов управления. Для реализации функции управления каждый локальный орган по мере необходимости вступает в процесс информационного взаимодействия с другими органами управления.
С ростом числа задач управления в сложных системах значительно увеличивается объем переработанной информации и повышается сложность алгоритмов управления. В результате осуществлять управление централизованно невозможно, так как имеет место несоответствие между сложностью управляемого объекта и способностью любого управляющего органа получать и перерабатывать информацию. Кроме того, в таких ИТУ можно выделить следующие группы задач, каждая из которых характеризуется соответствующими требованиями по времени реакции на события, происходящие в управляемом процессе:
1) задачи сбора данных с объекта управления (время реакции – секунды, доли секунды);
2) задачи экстремального управления, связанные с расчетами желаемых параметров управляемого процесса (время реакции – секунды, минуты);
3) задачи оптимизации и адаптивного управления процессами (время реакции – несколько секунд);
4) информационные задачи, задачи диспетчеризации и координации в масштабах цеха или предприятия, задачи планирования и др. (время реакции – часы).
Очевидно, что иерархия задач управления приводит к необходимости создания иерархической системы средств управления. Такое разделение, позволяя справиться с информационными трудностями для каждого местного органа управления, порождает необходимость согласования принимаемых этими органами решений, т. е. создания над ними нового управляющего органа. Кроме того, многие производственные структуры имеют собственную иерархию. Чаще всего иерархическая структура объекта управления не совпадает с иерархией системы управления. Следовательно, по мере усложнения систем выстраивается иерархическая пирамида управления.
Комплексная автоматизация охватывает проектирование и производство изделий и обеспечивается совокупностью автоматизированных систем. В эту совокупность входят автоматизированные системы научных исследований (АСНИ), системы автоматизированного проектирования (САПР), автоматизированные системы технологической подготовки производства (АСУПП), автоматизированные системы управления технологическими процессами (АСУТП), автоматизированные системы управления производством (АСУП) и автоматизированные информационные технологии управления гибкой производственной системой (АИТУ ГПС).
ЗАКЛЮЧЕНИЕ
Одним из важнейших разделов информатики является информационная технология – совокупность конкретных технических и программных средств и приемов работы, с помощью которых выполняются разнообразные операции по обработке информации во всех сферах человеческой деятельности (социальной, культурной, правовой, научной, производственной, управленческой, финансовой, коммерческой, оборонной и т.д.).
Первая информационная технология заключалась в передаче знаний устно по наследству. Появление первого печатного станка и книгопечатания (1445 г.) произвело первую информационную революцию. Если до конца XIX в. примерно 95% трудового населения работало в сфере материального производства и только 5% – в сфере обработки информации, то к середине XX столетия примерно 30% трудового населения развитых стран занималось обработкой информации; в настоящее время эта тенденция нарастает.
Появление персонального компьютера (70-е годы XX века) произвело вторую информационную революцию. Профессиональные знания в наукоемких изделиях на базе персональных компьютеров составляют уже приблизительно 70% себестоимости, а число занятых в сфере обработки информации – 60-80% трудового населения развитых стран. Профессиональные знания экспортируются посредством продажи наукоемкой продукции. Информация стала ресурсом наравне с материалами, энергией и капиталом. Появилась новая экономическая категория – национальные информационные ресурсы.
ИТ играют важную стратегическую роль, которая быстро возрастает. Это объясняется рядом их свойств:
– ИТ позволяют активизировать и эффективно использовать информационные ресурсы общества;
– ИТ обеспечивают информационное взаимодействие людей;
– ИТ занимают центральное место в процессе интеллектуализации общества, в развитии системы образования, культуры, новых (экранных) форм искусства, в популяризации шедевров мировой культуры, истории развития человечества;
– ИТ позволяют реализовать методы информационного моделирования глобальных процессов;
– ИТ играют ключевую роль в процессах получения, накопления, распространения новых знаний.
Задание на самостоятельную работу:
– отработать материал лекции по конспекту;
– Л1, c. 3-16, 28-30.
Список использованной литературы
1. Явойш И.Ю., Лопашинов П.М. Информационная технология. Конспект лекций. Часть 1. Основные сведения об информационных технологиях. Смоленск: ВУ вПВО ВС РФ, 2000.