Построение объектно-ориентированных информационных технологий заключается в проектировании системы в виде совокупности классов и объектов предметной области. При этом иерархический характер сложной системы отражается в виде иерархии классов, ее функционирование рассматривается как совокупность взаимодействующих во времени объектов, а конкретный процесс обработки информации формируется в виде последовательности взаимодействий. В качестве объектов могут выступать пользователи, программы, клиенты, документы, базы данных и т. д. Такой подход характерен тем, что используемые процедуры и данные заменяются понятием «объект», что позволяет динамически отражать поведение моделируемой предметной области в зависимости от возникающих событий.
Сравнительная характеристика функционально ориентированных и объектно-ориентированных технологий приведена в табл. 4.
Таблица 4
Сравнительная характеристика функционально
ориентированных и объектно ориентированных технологий
| Функционально ориентированная технология | Объектно ориентированная технология | |
| Рассматриваемая задача | Учет товаров на складе | |
| Представление системы | В виде функций: • прием товара • отпуск товара • инвентарный контроль и т. д. | В форме классов объектов: • товары • клиенты • поставщики • заказы и т. д. |
| Принцип построения | Разрабатываются технологии для каждой функции и определяются процессы передачи информации от одной функции к другой | Определяются состав и структура каждого класса объектов и процессы информационного взаимодействия этих классов друг с другом и с внешней средой |
3.6. Классификация ИТ по степени охвата задач управления
По степени охвата задач управлениявыделяют следующие виды:
• информационные технологии обработки данных;
• информационные технологии управления;
• информационные технологии автоматизации офисной деятельности;
• информационные технологии поддержки принятия решений;
• информационные технологии экспертных систем.
Информационные технологии обработки данных предназначены длярешения функциональных задач, по которым имеются необходимые входные данные и известны алгоритмы, а также стандартные процедуры их обработки. Эти технологии применяются в целях автоматизации некоторых рутинных, постоянно повторяющихся операций управленческой деятельности, что позволяет существенно повысить производительность труда персонала. Характерной особенностью этого класса технологий является их построение без пересмотра методологии и организации процессов управления.
Целью информационной технологии управления является удовлетворение информационных потребностей сотрудников, имеющих дело с принятием решений. Эти технологии ориентированы на комплексное решение функциональных задач, формирование регулярной отчетности и работы в информационно-справочном режиме для подготовки управленческих решений. Они решают следующие задачи обработки данных:
• оценка планируемого состояния объекта управления;
• оценка отклонений от планируемых состояний;
• выявление причин отклонений;
• анализ возможных решений и действий.
Информационные технологии автоматизации офисной деятельности направлены на организацию и поддержку коммуникационных процессов как внутри организации, так и с внешней средой на базе компьютерных сетей и других современных средств передачи и работы с информацией. В них реализуются типовые процедуры делопроизводства и контроля управления:
• обработка входящей и исходящей информации;
• сбор и последующее составление отчетности за определенные периоды времени в соответствии с различными критериями выбора;
• хранение поступившей информации и обеспечение быстрого доступа к информации, и поиск необходимых данных.
Эти технологии предусматривают наличие интегрированных пакетов прикладных программ: текстовый процессор, табличный процессор, электронная почта, телеконференции, специализированные программы реализации электронного документооборота и т. д.
Информационные технологии поддержки принятия решений предусматривают широкое использование экономико-математических методов, моделей и пакетов прикладных программ для аналитической работы и формирования прогнозов, составления бизнес-планов и обоснованных выводов по изучаемым процессам и явлениям производственно-хозяйственной практики. Отличительными характеристиками этих технологий является ориентация на решение слабоформализованных задач, генерация возможных вариантов решений, их оценка, выбор и предоставление пользователю лучшего из них и анализ последствий принятого решения. Информационные технологии поддержки принятия решений могут использоваться на любом уровне управления и обеспечивают координацию лиц, принимающих решение как на разных уровнях управления, так и на одном уровне.
Информационные технологии экспертных систем составляют основу автоматизации труда специалистов-аналитиков. Эти работники, кроме аналитических методов и моделей для исследования складывающихся в рыночных условиях ситуаций, могут использовать накопленный и сохраняемый в системе опыт оценки ситуаций, т. е. сведения, составляющие базу знаний в конкретной предметной области. Обработанные по определенным правилам такие сведения позволяют подготавливать обоснованные решения и вырабатывать стратегии управления и развития. Отличие информационных технологий экспертных систем от технологии поддержки принятия решения состоит в том, что они предлагают пользователю принять решение, превосходящее его возможности, и способны пояснять свои рассуждения в процессе получения решения.
3.7. Классификация ИТ по характеру участия технических средств в диалоге с пользователем
По характеру участия технических средств в диалоге с пользователем(рис. 10):
• информационно-справочные технологии;
• информационно-советующие технологии.
Информационно-справочные (пассивные) технологии поставляют информацию пользователю после его связи с системой по соответствующему запросу. Технические средства в таких технологиях используются только для сбора и обработки информации об управляемом объекте. На основе обработанной и представленной в удобной для восприятия форме информации оператор принимает решения относительно способа управления объектом.
| ИНФОРМАЦИОННЫЕ ТЕХНОЛОГИИ |
| Информационно-справочные |
| Информационно-советующие |
Рис. 10. Классификация ИТ по характеру участия
технических средств в диалоге с пользователем
Информационно-советующие (активные) технологии характеризуются тем, что 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. д.
3.8. Классификация ИТ по способу управления
производственной технологией
По способу управления технологией промышленного производства выделяют:
• децентрализованные информационные технологии;
• централизованные информационные технологии;
• централизованные рассредоточенные информационные технологии;
• иерархические информационные технологии.
Использование децентрализованных информационных технологий эффективно при автоматизации технологически независимых объектов управления по материальным, энергетическим, информационным и другим ресурсам. Такая технология представляет собой совокупность нескольких независимых технологий со своей информационной и алгоритмической базой. Для выработки управляющего воздействия на каждый объект управления необходима информация о состоянии только этого объекта.
В централизованной информационной технологии осуществляется реализация 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 информационной технологии – сохранение принципа централизованного управления, т. е. выработка управляющих воздействий на каждый объект управления на основе информации о состоянии совокупности объектов управления, но при этом некоторые функциональные устройства технологии управления являются общими для всех каналов системы. Для реализации функции управления каждый локальный орган по мере необходимости вступает в процесс информационного взаимодействия с другими органами управления.
Иерархическая информационная технология построена по принципу разделения функций управления на несколько взаимосвязанных уровней, на каждом из которых реализуются свои процедуры обработки данных и выработка управляющих воздействий. Необходимость использования такой технологии вызвана тем, что с ростом числа задач управления в сложных системах значительно увеличивается объем переработанной информации и повышается сложность алгоритмов управления. Разделение функций управления позволяет справиться с информационными трудностями для каждого уровня управления и обеспечить согласование принимаемых этими органами решений.
Иерархическая информационная технология содержит обычно три уровня:
• уровень управления работой оборудования и технологическими процессами;
• уровень оперативного управления ходом производственного процесса;
• уровень планирования работ.
3.9. Перспективы развития информационных технологий
Компьютерные информационные технологии коренным образом изменили характер информационных процессов и существенно повлияли на их результаты, обеспечили возможность компактного хранения больших объемов информации, оперативного поиска, доступа к удаленным информационным ресурсам, записи на одном носителе различной по характеру (мультимедийной) информации, формирования БД, комплексирующих библиографическую, фактографическую и полнотекстовую информацию и т. п.
Ведущие американские специалисты в области управления Гарвей Л. Поппель и Бернард Голдстаин выделяют пять доминирующих «информационных тенденций», определяющих перспективы развития и масштабы использования информационных технологий:
1) приоритет информационного продукта (в виде программного обеспечения, баз данных, банков знаний, информационных систем) над средствами его создания и доведения до конечного пользователя (стоимость разработки, производства и использования, параметрические характеристики оборудования);
2) способность к взаимодействию – совместимость информационных технологий, обеспечивающая идеальный обмен информационными продуктами (стандартизация программных, лингвистических и аппаратных средств, унификация форматов ввода-вывода, передачи, хранения, обработки информации);
3) ликвидация промежуточных звеньев – посредников в передаче информации, ускорение процессов обмена информационными сообщениями, устранение помех и искажений (электронные публикации, электронная почта, система электронного заказа);
4) глобализация – экспансия информационных технологий во все сферы человеческой деятельности, формирование мирового (лишенного национальных границ) информационного рынка, устойчивый рост потребления информационных продуктов и услуг, связанных с профессиональной, общественной деятельностью, образованием, бытом, досугом и развлечениями;
5) конвергенция – стирание различий между информационным производством и обслуживанием, информационным продуктом и обеспечивающими средствами, использованием в быту и для деловых целей, между режимами работы (пакетным, диалоговым) и каналами передачи информации (текстовой, графической, звуковой, видеоизображения).
Современные специалисты и исследователи (А.Н. Данчул, И.С. Мелюхин, К.К. Колин и др.) добавляют к указанным еще несколько тенденций, в их числе:
6) интеграция – объединение возможностей аналоговых и цифровых информационных технологий (например, телекоммуникационных и телевизионных) за счет массового перевода информационной техники (радио-, телефонной, видео-, кино-, фото-, телевизионной, измерительной, копировальной аппаратуры, издательского оборудования и т. п.) на цифровую элементную базу;
7) интеллектуализация – разработка и внедрение интеллектуальных информационных технологий, поддерживающих решение слабо формализованных задач, обеспечивающих моделирование социально-экономических, производственных, психологических, биологических и иных процессов;
8) расширение номенклатуры автоматизированных информационных технологий, электронных ресурсов и удельного веса их использования в профессиональной и непрофессиональной информационной деятельности;
9) модернизация технической базы информационных технологий, например, создание, оптических суперЭВМ, нейрокомпьютерных вычислительных устройств и систем, базирующихся на голографических принципах хранения информации, запоминающихся устройств высокой емкости, миниатюризация элементной базы информационной техники за счет развития молекулярной электроники и т. п.
К перспективным на обозримое будущее информационным технологиям специалисты относят:
• технологии создания и эксплуатации полнотекстовых баз данных, электронных библиотек, электронных архивов. Требуют своего решения проблемы обеспечения достоверности ввода информации (оцифровка, конвертирование), разработки лингвистических средств (классификаторы, словари, тезаурусы и т. п.) для ее последующей обработки и эффективного использования. Известно, что семантический анализ текстов (выделение наиболее информативных фрагментов, значимых для поиска признаков), свертывание (сжатие) информации для представления ее в более компактной, удобной для поиска и предварительного ознакомления форме – трудно формализуемые, затратные и интеллектуально емкие процедуры. Поэтому методы компьютерной обработки полнотекстовой информации (автоматизированное индексирование, аннотирование, реферирование и т. п.) длительное время находятся в стадии экспериментальной разработки;
• технологии «электронизации» (оцифровки) информационных ресурсов – перевод информации в цифровую форму и запись ее на воспринимаемые компьютерами носители. Доступность этих носителей определяется большой емкостью, надежностью, малыми габаритами, низкой стоимостью, легкостью серийного тиражирования. Тем самым удается преодолеть существенные недостатки традиционных источников информации: большие объемы хранения (кроме микроформ), ограниченный доступ пользователей. Динамичное развитие форматов записи информации на электронные носители не только текстовой, но и графической, аудиовизуальной информации, приводит к быстрой смене поколений информационной техники (персональных и портативных компьютеров, мобильных телефонов, бытовой электроники);
• технологии, адаптированные к потребностям массового пользователя автоматизированных информационных ресурсов. С целью упрощения доступа и преодоления языковых, психологических и физических барьеров ведется работа над созданием дружественных (пиктографических, много алфавитных, голосовых) интерфейсов (средств и правил взаимодействия человека и ЭВМ), гостеприимного технического и программного обеспечения, способов автоматизированного перевода команд, терминов, текстов, методов справочного консультирования и т. п.;
• интегральные технологии, обеспечивающие возможность одновременного использования текстов, графики, телевизионных изображений, мультипликации, музыки и речи. Это, например, гипертекстовые и мультимедийные системы, на базе которых создаются учебные и игровые программы, иллюстрированные энциклопедии, туристические путеводители, хрестоматии, компьютерные фильмы и т. п. Сочетание технологий, искусственного интеллекта, мультимедиа, записи и хранения информации на CD-ROM, DVD, позволяет создавать компьютерные системы искусственной (виртуальной) реальности с эффектом активного участия человека в моделируемых игровых, учебных, производственных и иных ситуациях. Мультимедийные технологии решают проблемы визуализации знаний, доступности достижений культуры и искусства широким слоям населения, развития форм, методов и средств обучения на всех уровнях непрерывного образования;
• сетевые информационные технологии, обеспечивающие интеграцию и кооперированное использование распределенных информационных ресурсов путем телекоммуникационного доступа к ним удаленных пользователей. Реализация принципа однократного ввода общественно значимой информации и многократного и многоцелевого ее использования дает эффект экономии всех видов затрат на информационные процессы. Сетевые технологии создают условия для ликвидации информационных «провинций», для реализации конституционных прав граждан на свободный доступ к информации. Они обеспечивают оптимальное функционирование финансовых, экономических, производственных, политических структур, позволяют эффективно решать социальные проблемы общества, связанные с доступностью образования (дистанционное обучение), трудовой занятостью населения (виртуальные службы трудоустройства), реабилитацией лиц с ограниченными возможностями (дистанционный доступ к информации) и т. п.;
• интеллектуальные информационные технологии, моделирующие процессы мыслительной, творческой (включая художественное творчество) деятельности человека. Они находят воплощение в системах эвристического поиска, экспертных, робототехнических, обучающих, игровых и иных системах производственного, научного, социального назначения. Интеллектуальные системы ориентированы на решение весьма распространенных в повседневной практике плохо формализуемых задач с неполными и нечеткими исходными данными. Наконец, это так называемые когнитивные информационные технологии, специально разрабатываемые для развития творческих способностей человека и информационной поддержки его творческой деятельности. Многовариантное моделирование творческих процессов позволяет активизировать работу композиторов, архитекторов, дизайнеров, модельеров, представителей других творческих профессий, а также облегчает постижение основ мастерства, содействует повышению художественной квалификации. Таким образом, именно информационные технологии, прогрессивные средства и методы обработки и передачи информации обеспечивают доступность и эффективное использование накопленных обществом информационных ресурсов, определяют темпы и масштабы информатизации как глобальной тенденции общественного развития.
Коатес Дж. – сотрудник американской фирмы «Coates & Jarratt inc», занимающейся анализом тенденций развития и прогнозированием достижений современных технологий, рассматривает результаты проекта, осуществлявшегося фирмой на протяжении трех лет, в ходе которого были собраны, проанализированы и обобщены все прогнозы перспектив науки, инженерии и технологии, содержащиеся в литературе всего мира. Итогом стал 41 доклад, занявший в общем четыре тысячи страниц. Затем автор и его коллеги по выполнению проекта разработали собственный прогноз на срок до 2025 г., который издали в виде книги. Здесь мы кратко рассмотрим перспективы развития информационных технологий, представленные в этой книге.
Прогноз развития информационных технологий
Информационная технология в различных вариантах уже произвела радикальные изменения в мировом сообществе, но мы еще только начинаем ощущать их последствия. Волоконная оптика во многих частях мира настолько снизит стоимость телекоммуникаций, что пользование ими станет практически бесплатным. Разумеется, ввод информации в стекловолоконные «магистрали» и передача ее от выхода до потребителя останется беспроводной.
Благодаря низкой стоимости телекоммуникаций будет продолжаться радикальное изменение нашей трудовой сферы – где и как мы трудимся, как ведем свой бизнес. Это приведет к появлению электронной коммерции и создаст новую систему взаимоотношений в обществе, которые могут осложнить проблемы равенства и privacy. Ответы на такие вопросы в значительной мере будут зависеть от того, как коммуникационные сети и новый тип взаимоотношений будут организованы технически и как они будут регулироваться. По мере того, как будет возрастать экономическое значение информационных технологий, правительство, несомненно, будет пытаться сделать их источником государственных доходов. По оценке специалистов, по мере удешевления телекоммуникаций важные технологические нововведения и связанные с ними возможности будут лежать не столько в области совершенствования самих сетей, сколько в тех областях, которые они, в конечном счете, обслуживают.
Другое, уже реализуемое, направление развития информационных технологий – это увеличение возможностей и быстрого действия компьютеров одновременно с сокращением их размеров. Важнейшим следствием является то обстоятельство, что всякий раз, когда мы увеличиваем емкость памяти и быстродействие на один-два порядка, мы получаем возможность включить новые общественные проблемы в число регулируемых в реальном масштабе времени. Традиционно, решая какой-либо вопрос, мы сначала его анализируем, затем обобщаем данные, приходим к некоторым выводам и предлагаем изменения, проводим их в жизнь и начинаем весь цикл сначала. Цикл занимает примерно год. Способность осуществлять управление в реальном масштабе времени потенциально может превратить любую управляемую систему, так сказать, в непрерывный эксперимент с «открытыми» ответами. И дело тут не просто в технической «элегантности». Поскольку мир становится все более сложным, высшие руководители государства или бизнеса оказываются не в состоянии принимать решения, адекватные состоянию управляемых систем на данный момент времени. Так как управлять все же нужно, то «непрерывное экспериментирование с открытыми ответами» представляется дорогой альтернативой принятию определенных, жестких и зачастую неверных решений.
Любой объект, если снабдить его собственными датчиками, микропроцессорами и командоаппаратами, становится «смарт» (smart), т. е. «умным и ловким» или обретает внутренние «умные» свойства, как обстоит дело с очками-хамелеонами. По мере того как объекты «умнеют» с помощью информационных технологий, они оказываются в состоянии выполнить три функции: оценивать свою собственную работу и состояние, оценивать внешние условия и, если либо одно, либо другое оказывается не в порядке, начинать процесс «починки» или подавать сигнал о помощи. Следующим логическим шагом является объединение подобных объектов в единую систему для более эффективного (и часто дистанционного) управления. Расстояние уже сегодня практически роли не играет.
Например, инженеры, занимающиеся расфасовкой пищевых продуктов, могут войти в единую систему с инженерами, разрабатывающими кухонную аппаратуру, сделать и то, и другое «смарт» и интерактивными. Результатом совместных действий будет сокращение времени приготовления пищи на несколько минут, возможность программировать этот процесс в соответствии со вкусами потребителя и сократить до минимума время на мытье «посуды», уборку и обслуживание аппаратуры.
Аналогичных примеров множество. Много пишут об интеллектуальных домах с автоматическим управлением всеми параметрами воздуха, обнаружением утечек воздуха и воды, защитой от непрошеных гостей и т. д. Но сочетание новых материаловедческих и информационных технологий позволяет пойти дальше, возникает совершенно новая инженерная парадигма строительства, исторически все сооружения работали либо на сжатие, либо на растяжение. В недалеком будущем можно будет видеть строения с «весом пера» и опорной структурой, сделанной из материалов (композитов) с заданными свойствами, да еще и годными для вторичной переработки. Когда здание будет строиться, оно будет опутано сетью стальных тросов, соединенных с моторами. Наружные и внутренние датчики будут определять напряжение в несущих конструкциях и, соответственно, подтягивать или ослаблять тросы. Сооружение обретает динамику, способность реагировать на окружающие условия. Можно представить себе и следующий шаг. Коль скоро сооружение становится динамичным, его конструкция может предусматривать разборку и перенос на другое место, возможность делать его больше или меньше, выше или ниже. По сути, думать о новых высоких качествах («smartness») означает взять любой элемент (устройство, деталь, систему) нашего мира и задаться вопросом: каков он будет, если ему придать три упомянутые выше функции, определяющие высококачественность?
Ныне быстро достигают паритета с компьютерами и телекоммуникациями различные формы изображения вплоть до виртуальной реальности. Последнее, с помощью прочих видов «искусственного интеллекта» или без него, породит драматичные технические последствия, особенно в области обучения и тренинга. Система сможет достичь трех целей – триады, которую не удавалось осуществить в истории человечества: соединить содержание материала, которое мы хотим передать обучаемому с точным пониманием того, что он или она знает на данный момент и с той стратегией обучения, которая для него оптимальна: визуальной, звуковой и т. д. Вся система будет непрерывно оптимизироваться, создавая наилучшие условия для обучения. Задачи, которые решались годами, будут решаться за недели или максимум месяцы, а то, на что уходили месяцы, потребует дни. Кроме того, при таком подходе соответственно своим возможностям будут учиться 100 % учеников и усваивать 100 % учебного материала. Уровень знаний резко повысится, что безусловно отразится на жизненном пути, интересах и карьере получивших такое образование.
Принципиально меняется техника проектирования. Буквально все, от консервного ножа до комплексного завода, предварительно «проигрывается» и испытывается на компьютере, прежде чем обретает физическую плоть. Это относится не только к механическим системам, но и к химии, вплоть до молекулярного уровня, и к физике, ко всем областям науки. Компьютеры и соответствующие устройства отображения будут динамичны, трехмерны и мультимедийны. В конце концов, это повлияет не только на качество нашего мышления, но и на сами способы мышления, культивируя многомерные, динамичные и картинные мыслительные процессы.
По сути, неограниченное множество приложений может возникнуть в результате комбинаций информационных технологий с другими технологиями. Улучшение процесса сбора, анализа данных, планирования, испытания и оценки создают хорошую базу для макроинжениринга, для объективной, качественной и всесторонней оценки проектов планетарного масштаба – типа поворота сибирских рек, для орошения среднеазиатских пустынь, привязки антарктических айсбергов к западному побережью Южной Америки, предотвращения крупных землетрясений.
Еще одно важное направление – развитие автомагистралей, в конечном счете, способных взять автомобиль под контроль от включения зажигания и до прибытия в пункт назначения, управлять транспортными потоками, исключить аварии.
Коатес Дж. приводит перечень технологических достижений, которые, по его мнению, будут иметь место в ближайшие десятилетия.
1. Планетарный инжениринг, т. е. сброс отходов человеческой жизнедеятельности в мантию Земли.
2. Транспортировка айсбергов для орошения безводных районов.
3. Добыча полезных ископаемых со дна океана.
4. Изготовление продукции на полностью автоматизированных интегрированных производственных комплексах, так что рука человека ни разу не касается изделия за весь цикл производства.
5. Компьютеризированные системы автомобиль – скоростная магистраль.
6. Интегрированные в масштабах континента системы водоснабжения.
7. Пассажирские автомобили с пробегом 100 миль на галлон бензина.
8. Производство долговечной, пригодной к переналадке и к вторичной переработке продукции.
9. Организация ранчо и ферм в океане.
10. Безопасные атомные электростанции.
11. Широкое применение биопротезирования и пересадки органов в медицине и ветеринарии.
12. Развитие «технологий мозга».
13. Автоматические сельскохозяйственные и животноводческие производства.
14. Роботы на улицах.
15. Генная диагностика, терапия и улучшение способностей.
16. Интеллектуальные сооружения.
17. Динамичные сооружения.
18. Качество «смарт» у всех устройств, деталей и систем.
19. Технология модификации погоды.
20. Предотвращение землетрясений.
21. «Потребителизация» продукции, соответствие ее вкусам и требованиям каждого отдельного потребителя.
22. Автоматизация проектирования и компьютерное моделирование изделий.
23. Автоматизированные кухни.
24. Совершенная эргономика конструкций.
25. Более широкое использование подземного пространства.
26. Наноразмерные изделия и системы.