Информационная система
Согласно данному ранее определению ИС - это взаимосвязанная совокупность средств, методов, персонала, используемая для хранения, обработки и выдачи информации в интересах достижения поставленной цели.
Термин информационная система (ИС) используется как в широком, так и в узком смысле.
В широком смысле информационная система есть совокупность технического, программного и организационного обеспечения, а также персонала, предназначенная для того, чтобы своевременно обеспечивать надлежащих людей надлежащей информацией.
Также в достаточно широком смысле трактует понятие информационной системы Федеральный закон РФ от 27 июля 2006 года № 149-ФЗ «Об информации, информационных технологиях и о защите информации»: «информационная система — совокупность содержащейся в базах данных информации и обеспечивающих ее обработку информационных технологий и технических средств».
Одно из наиболее широких определений ИС дал М. Р. Когаловский: «информационной системой называется комплекс, включающий вычислительное и коммуникационное оборудование, программное обеспечение, лингвистические средства и информационные ресурсы, а также системный персонал и обеспечивающий поддержку динамической информационной модели некоторой части реального мира для удовлетворения информационных потребностей пользователей».
Стандарт ISO/IEC 2382-1 дает следующее определение: «Информационная система — система обработки информации, включающая связанные с ней ресурсы, такие как людские, технические и финансовые, предназначенная для обеспечения информацией и распространения информации».
Российский ГОСТ РВ 51987 определяет информационную систему, как «АС, результатом функционирования которой является представление выходной информации для последующего использования».
В узком смысле информационной системой называют только подмножество компонентов ИС в широком смысле, включающее базы данных, СУБД и специализированные прикладные программы. ИС в узком смысле рассматривают как программно-аппаратную систему, предназначенную для автоматизации целенаправленной деятельности конечных пользователей, обеспечивающую, в соответствии с заложенной в нее логикой обработки, возможность получения, модификации и хранения информации.
Информационные процессы.
Процессы, связанные с определенными операциями над информацией, называются информационными процессами.
Они протекают в любой информационной системе и предполагают наличие объекта – источника информации и процесса, потребителя информации, каналов передачи информации.
Теперь остановимся на основных информационных процессах.
Поиск.
Поиск информации - это извлечение хранимой информации.
Методы поиска информации:
· непосредственное наблюдение;
· общение со специалистами по интересующему вас вопросу;
· чтение соответствующей литературы;
· просмотр видео, телепрограмм;
· прослушивание радиопередач, аудиокассет;
· работа в библиотеках и архивах;
· запрос к информационным системам, базам и банкам компьютерных данных;
· другие методы.
Понять, что искать, столкнувшись с той или иной жизненной ситуацией, осуществить процесс поиска - вот умения, которые становятся решающими на пороге третьего тысячелетия.
Сбор и хранение.
Сбор информации не является самоцелью. Чтобы полученная информация могла использоваться, причем многократно, необходимо ее хранить.
Хранение информации - это способ распространения информации в пространстве и времени.
Способ хранения информации зависит от ее носителя (книга- библиотека, картина- музей, фотография- альбом).
ЭВМ предназначены для компактного хранения информации с возможностью быстрого доступа к ней.
Информационная система - это хранилище информации, снабженное процедурами ввода, поиска и размещения и выдачи информации. Наличие таких процедур - главная особенность информационных систем, отличающих их от простых скоплений информационных материалов. Например, личная библиотека, в которой может ориентироваться только ее владелец, информационной системой не является. В публичных же библиотеках порядок размещения книг всегда строго определенный. Благодаря ему поиск и выдача книг, а также размещение новых поступлений представляет собой стандартные, формализованные процедуры.
Передача.
В процессе передачи информации обязательно участвуют источник и приемник информации: первый передает информацию, второй ее получает. Между ними действует канал передачи информации - канал связи.
Канал связи - совокупность технических устройств, обеспечивающих передачу сигнала от источника к получателю.
Кодирующее устройство - устройство, предназначенное для преобразования исходного сообщения источника к виду, удобному для передачи.
Декодирующее устройство - устройство для преобразования кодированного сообщения в исходное.
Деятельность людей всегда связана с передачей информации.
В процессе передачи информация может теряться и искажаться: искажение звука в телефоне, атмосферные помехи в радио, искажение или затемнение изображения в телевидении, ошибки при передачи в телеграфе. Эти помехи, или, как их называют специалисты, шумы, искажают информацию. К счастью, существует наука, разрабатывающая способы защиты информации - криптология.
Каналы передачи сообщений характеризуются пропускной способностью и помехозащищенностью.
Каналы передачи данных делятся на симплексные (с передачей информации только в одну сторону (телевидение)) и дуплексные (по которым возможно передавать информацию в оба направления (телефон, телеграф)). По каналу могут одновременно передаваться несколько сообщений. Каждое из этих сообщений выделяется (отделяется от других) с помощью специальных фильтров. Например, возможна фильтрация по частоте передаваемых сообщений, как это делается в радиоканалах.
Пропускная способность канала определяется максимальным количеством символов, передаваемых ему в отсутствии помех. Эта характеристика зависит от физических свойств канала.
Для повышения помехозащищенности канала используются специальные методы передачи сообщений, уменьшающие влияние шумов. Например, вводят лишние символы. Эти символы не несут действительного содержания, но используются для контроля правильности сообщения при получении.
Обработка.
Обработка информации - преобразование информации из одного вида в другой, осуществляемое по строгим формальным правилам.
Обработка является одной из основных операций, выполняемых над информацией, и главным средством увеличения объема и разнообразия информации.
Средства обработки информации — это всевозможные устройства и системы, созданные человечеством, и в первую очередь, компьютер — универсальная машина для обработки информации.
Компьютеры обрабатывают информацию путем выполнения некоторых алгоритмов.
Живые организмы и растения обрабатывают информацию с помощью своих органов и систем.
| Примеры обработки информации | ||||||||
| Примеры | Входная информация | Выходная информация | Правило | |||||
| Таблица умножения | Множители | Произведение | Правила арифметики | |||||
| Определение времени полета рейса "Москва-Ялта" | Время вылета из Москвы и время прилета в Ялту | Время в пути | Математическая формула | |||||
| Отгадывание слова в игре "Поле чудес" | Количество букв в слове и тема | Отгаданное слово | Формально не определено | |||||
| Получение секретных сведений | Шифровка от резидента | Дешифрованный текст | Свое в каждом конкретном случае | |||||
| Постановка диагноза болезни | Жалобы пациента + результаты анализов | Диагноз | Знание + опыт врача | |||||
Обработка информации по принципу "черного ящика" - процесс, в котором пользователю важна и необходима лишь входная и выходная информация, но правила, по которым происходит преобразование, его не интересуют и не принимаются во внимание.
«Черный ящик» - это система, в которой внешнему наблюдателю доступны лишь информация на входе и на выходе этой системы, а строение и внутренние процессы неизвестны.
Информация.
Термин "информация" происходит от латинского слова "informatio", что означает сведения, разъяснения, изложение. Несмотря на широкое распространение этого термина, понятие информации является одним из самых дискуссионных в науке. В настоящее время наука пытается найти общие свойства и закономерности, присущие многогранному понятию информация, но пока это понятие во многом остается интуитивным и получает различные смысловые наполнения в различных отраслях человеческой деятельности:
· в обиходе информацией называют любые данные или сведения, которые кого-либо интересуют. Например, сообщение о каких-либо событиях, о чьей-либо деятельности и т.п. "Информировать" в этом смысле означает "сообщить нечто, неизвестное раньше";
· в технике под информацией понимают сообщения, передаваемые в форме знаков или сигналов;
· в кибернетике под информацией понимает ту часть знаний, которая используется для ориентирования, активного действия, управления, т.е. в целях сохранения, совершенствования, развития системы (Н. Винер).
Клод Шеннон, американский учёный, заложивший основы теории информации — науки, изучающей процессы, связанные с передачей, приёмом, преобразованием и хранением информации, — рассматривает информацию как снятую неопределенность наших знаний о чем-то.
Приведем еще несколько определений:
· Информация — это сведения об объектах и явлениях окружающей среды, их параметрах, свойствах и состоянии, которые уменьшают имеющуюся о них степень неопределенности, неполноты знаний (Н.В. Макарова);
· Информация — это отрицание энтропии (Леон Бриллюэн);
· Информация — это мера сложности структур (Моль);
· Информация — это отраженное разнообразие (Урсул);
· Информация — это содержание процесса отражения (Тузов);
· Информация — это вероятность выбора (Яглом).
Современное научное представление об информации очень точно сформулировал Норберт Винер, "отец" кибернетики. А именно:
| Информация — это обозначение содержания, полученного из внешнего мира в процессе нашего приспособления к нему и приспособления к нему наших чувств. |
Люди обмениваются информацией в форме сообщений. Сообщение — это форма представления информации в виде речи, текстов, жестов, взглядов, изображений, цифровых данных, графиков, таблиц и т.п.
Одно и то же информационное сообщение (статья в газете, объявление, письмо, телеграмма, справка, рассказ, чертёж, радиопередача и т.п.) может содержать разное количество информации для разных людей — в зависимости от их предшествующих знаний, от уровня понимания этого сообщения и интереса к нему.
Так, сообщение, составленное на японском языке, не несёт никакой новой информации человеку, не знающему этого языка, но может быть высокоинформативным для человека, владеющего японским. Никакой новой информации не содержит и сообщение, изложенное на знакомом языке, если его содержание непонятно или уже известно.
| Информация есть характеристика не сообщения, а соотношения между сообщением и его потребителем. Без наличия потребителя, хотя бы потенциального, говорить об информации бессмысленно. |
Из курса физики известно, что состояния абсолютного покоя не существует и физические объекты находятся в состоянии непрерывного движения и изменения, которое сопровождается обменом энергией. В свою очередь, все виды энергообмена сопровождаются появлением сигналов. При взаимодействии сигналов с физическими телами, в последних возникают изменения свойств. Это явление называется регистрацией сигналов. Такие изменения можно наблюдать и регистрировать различными способами. Так получаются данные.
Данные – зарегистрированные сигналы.
Но данные не тождественны понятию информация и станут ли они информацией зависит от метода их обработки.
Пример. Если радиопередача идет на русском языке, то нам все понятно, но если на иностранном, то необходим перевод, то есть необходим метод преобразования информации с одного языка на другой.
Таким образом, совокупность данных и методов их обработки дает информацию.
Несмотря на то, что с информацией мы сталкиваемся ежедневно, ее строго определения не существует, поэтому обычно используют термин «понятие информации». Понятие, в отличие от определения, не дается однозначно, а вводится на примерах.
Циркулирующая в окружающем мире информация разнообразна и разнородна. Как научная категория информация характеризуется рядом признаков (свойств), что позволяет прибегнуть к ее классификации.
Классификация информации по видам довольно условна, как любая классификация. Зависит же она от того, какая характеристика, свойство или функция информации принята за классификационный признак. Рассмотрим таблицу 1:
Таблица 1
| Признак классификации | Виды информации |
| Процесс передачи во времени | Непрерывная (аналоговая) Дискретная |
| Физические свойства используемого носителя и характеристики приемных органов потребителя информации | Оптическая Звуковая Электромагнитная Электрическая Одорологическая(по запаху) Тактильная(осязание) Документальная и т.д. |
| Функция и сфера применения | Социологическая Экономическая Биологическая Техническая Юридическая (правовая) и т.д. |
| Значимость для потребителя | Полезная/Ложная Избыточная/Недостаточная Достоверная/Недостоверная Коммерческая - объект купли-продажи и т.д. |
Виды информации последней классификационной группы часто называют свойствами информации. Рассмотрим их более подробно.
Свойства информации.
1. Информация должна быть понятной.
Человек должен обмениваться информацией с другими людьми, причем обмен должен производиться на определенном языке, понятном участникам разговора.
2. Информация должна быть достоверной.
Недостоверная информация вводит в заблуждение, приводит к неправильным управленческим решениям, а если она подается через средства массой информации, то может привести к социальным потрясениям.
3. Информация должна быть актуальной.
Актуальность информации – это степень соответствия информации текущему моменту времени. Неактуальная (несвоевременная) информация бесполезна, поэтому никто кроме историков не читает прошлогодних газет.
4. Информация должна быть полной и точной.
Полнота информации определяется достаточностью данных для принятия решений или для создания новых данных на основе имеющихся. Ошибка в полноте и точности представления информации может приводить к неверным решениям.
5. Информация должна быть адекватной.
Это степень соответствия объективному состоянию дела.
Со свойствами информации тесно связано ее понимание в трех аспектах: прагматическом, семантическом и синтаксическом.
Прагматический аспект связан с возможностью достижения поставленной цели с использованием получаемой информации. Этот аспект информации влияет на поведение потребителя. Если информация была эффективной, то поведение потребителя меняется в желаемом направлении, т.е. информация имеет прагматическое содержание. Таким образом, этот аспект характеризует поведенческую сторону проблемы.
Семантический аспект позволяет оценить смысл передаваемой информации и определяется семантическими связями между словами или другими смысловыми элементами языка.
Синтаксический аспект информации связан со способом ее представления. В зависимости от реального процесса, в котором участвует информация (осуществляется ее сбор, передача, преобразование, отражение, представление, ввод или вывод), она представляется в виде специальных знаков, символов.
Человек и информация.
Человек живет в мире информации и воспринимает окружающий мир (получает информацию) с помощью органов чувств. Наибольшее количество информации воспринимается через зрение – около 90%, через слух около 9% и около 1% другими органами чувств.
Информация может существовать в виде:
· текстов, рисунков, чертежей, фотографий;
· световых или звуковых сигналов;
· радиоволн;
· электрических и нервных импульсов;
· магнитных записей;
· жестов и мимики;
· запахов и вкусовых ощущений;
· хромосом, посредством которых передаются по наследству признаки и свойства организмов и т.д.
Информация передаётся в форме сообщений от некоторого источника информации к её приёмнику посредством канала связи между ними. Источник посылает передаваемое сообщение, которое кодируется в передаваемый сигнал. Этот сигнал посылается по каналу связи. В результате в приёмнике появляется принимаемый сигнал, который декодируется и становится принимаемым сообщением.
| канал связи | ||
| ИСТОЧНИК | -----------> | ПРИЁМНИК |
Примеры:
1. Cообщение, содержащее информацию о прогнозе погоды, передаётся приёмнику (телезрителю) от источника —специалиста-метеоролога посредством канала связи —телевизионной передающей аппаратуры и телевизора.
2. Живое существо своими органами чувств (глаз, ухо, кожа, язык и т.д.) воспринимает информацию из внешнего мира, перерабатывает её в определенную последовательность нервных импульсов, передает импульсы по нервным волокнам, хранит в памяти в виде состояния нейронных структур мозга, воспроизводит в виде звуковых сигналов, движений и т.п., использует в процессе своей жизнедеятельности.
Информация хранится в памяти и процесс мышления можно рассматривать как обработку информации. На основе полученной и обработанной информации человек создает модели окружающего мира, которые помогают ему принимать решения для достижения поставленной цели. Кроме того, полученная и обработанная человеком информация передается другим потребителям.
Информацию можно:
|
|
|
Процессы, связанные с получение, хранением, обработкой и передачей информации называются информационными процессами.
Измерение информации.
Мы уже говорили, что информация всегда имеет конкретное смысловое значение, которое связано с ее потребителем (в т.ч. потенциальным). Другими словами, субъективные характеристики потребителя информации определяют количество полезной (семантической) информации, и в одном и том же сообщении для разных потребителей будет содержаться различное количество информации. В то же время с точки зрения статистических характеристик информация имеет количественную меру, абстрагированную от ее смысла и играющую важную роль при оценке (измерении) объемов информации в различных сферах ее применения. Например, информацию, содержащуюся в книгах, принято измерять в страницах. Если сравнивать книжные фонды разных библиотек, можно ввести другую единицу измерения - тома. При отправке телеграммы вы платите за количество передаваемых слов текста, документооборот какой-либо организации принято оценивать в количестве обрабатываемых в ней документах и т.п.
Поскольку информатика изучает человеко-машинную технологию сбора, обработки, передачи информации, использующую ЭВМ, нас интересуют способы представления данных в ЭВМ и единицы измерения именно машинной информации.
В качестве единицы информации Клод Шеннон предложил принять один бит (англ. bit — bi nary digi t — двоичная цифра).
| Бит в теории информации — количество информации, необходимое для различения двух равновероятных сообщений (типа "орел"—"решка", "чет"—"нечет" и т.п.). В вычислительной технике битом называют наименьшую "порцию" памяти компьютера, необходимую для хранения одного из двух знаков "0" и "1", используемых для внутримашинного представления данных и команд. |
Бит — слишком мелкая единица измерения. На практике чаще применяется более крупная единица — байт, равная восьми битам. Именно восемь битов требуется для того, чтобы закодировать любой из 256 символов алфавита клавиатуры компьютера (256=28).
Существует формула, которая связывает между собой количество возможных событий (N) и количество информации (I):
N = 2I
По этой формуле можно легко определить количество возможных событий, если известно количество информации. Например, если получено 4 бита информации, то количество возможных событий будет 16.
Наоборот, для определения количества информации, если известно количество событий необходимо решить показательное уравнение относительно I. Например, в игре крестики-нолики на поле 8х8 перед первым ходом существует 64 возможных события (64 варианта расположения крестика). Тогда уравнение принимает вид:
64 = 2I
Так как 64 = 26, то уравнение принимает вид:
26 = 2I
Таким образом, I = 6 бит, то есть количество информации, полученное вторым игроком после хода первого, составляет 6 бит.
На практике существует множество ситуаций, когда возможные события имеют различные вероятности реализации. В этом случае для вычисления количества информации используется формула Шеннона (названа по имени автора):
I = - 
pilog2pi
где I – количество информации,
N – количество возможных событий,
pi – вероятности отдельных событий.
Например, пусть при бросании несимметричной четырехгранной пирамидки вероятности отдельных событий будут следующими: p1=0,5, p2=0,25, p3=0,125 p4=0,125. Тогда количество информации, которое можно получить после реализации одного из указанных событий можно рассчитать по формуле Шеннона.
I = - (0,5log0,5 + 0,25log0,25 + 0,125log0,125 + 0,125log0,125) бит = -(0,5*(-1) + 0,25*(-2) + 0,125*(-3) + 0,125*(-3)) = -(-0,5 – 0,5 – 0,375 – 0,375) = 0,5 + 0,5 + 0,375 + 0,375 = 1,75 бит
Для частного, но широко распространенного случая, когда события равновероятны (pi = 1/N), величину количества информации можно рассчитать по формуле:
I = - 
log2 = log2N
Минимальной единицей количества информации в информатике также является бит. Но в информатике система образования кратных единиц измерения количества информации отличается от принятых в большинстве наук. Поскольку компьютер оперирует в двоичной системе счисления то для измерения количества информации используется коэффициент 2n.
1 байт = 23бит = 8 бит
1 Кбайт = 210 байт = 1024 байт
1 Мбайт = 220 байт = 1024 Кбайт
1 Гбайт = 230 байт = 1024 Мбайт