Главная
страница 1страница 2страница 3

Глава 5. Математическое обеспечение ИСУ



5.1. Структура математического обеспечения

Под математическим обеспечением понимается совокупность экономико-математических моделей, математических методов их реализации, алгоритмов и программ, используемых для принятия решений в информационных технологиях.

При разработке математического обеспечения необходимо учитывать следующие принципы:

- адекватность используемых математических моделей и методов технико-экономическому содержанию задач управления;

- необходимость применения типовых методов и алгоритмов для решения аналогичных задач на разных уровнях управления;

- обеспечение достаточной четкости алгоритмов, позволяющих принимать рациональное решение во внештатных ситуациях.

Программное обеспечение ИСУ состоит из четырех частей: машинное (программы технического обслуживания и операционные системы); общесистемное (системы программирования и пакеты общего назначения); специальное (пакеты математической статистики, справочно- информационные системы, профессионально-ориентированные пакеты); программное обеспечение пользователя.

К программам технического обслуживания персонального компьютера относятся программы загрузчики операционных систем, тестирующие программы, драйвера и утилиты.



Тестирующие программы запускаются при включении персонального компьютера для проверки работоспособности всех систем компьютера.

Драйверы представляют собой программы, управляющие работой отдельных устройств компьютера.

Утилиты – это различные вспомогательные программы, облегчающие работу системным программистам.

Операционная система включает комплекс программ, управляющих работой персонального компьютера в целом и осуществляющих диалог с пользователем.

Системы программирования состоят из редактора программ, транслятора, компоновщика и отладчика программ. Транслятор программ – программа-переводчик, преобразующая пользовательскую программу с языка высокого уровня (Бейсик, Pascal, Си и т.д.) в машинные коды и осуществляющая орфографический и синтаксический контроль программы.

Программа-компоновщик позволяет организовать единый пакет из программ, написанных на различных языках.

К пакетам общего назначения относятся:

- редакторы (текстовые, графические, музыкальные, мультимедийные, виртуальных миров, презентаций и т.п.);

- табличные процессоры (Excel и т.п.);

- системы уравнений базами данных (Access и т.п.);

- архиваторы.

Архиваторы информации предназначены для экономии места на диске за счет сжатия (упаковки одного или нескольких файлов в архивный файл).

Архивация – это процесс преобразования информации, находящейся в файле, к виду, при котором уменьшается избыточность в ее представлении и соответственно уменьшается объем памяти, необходимой для хранения.

Устранение избыточности осуществляется различными способами:

а) исключение неиспользуемых битов в цифровой информации;

б) упрощение кодов за счет исключения из них постоянных битов;

в) представление повторяющихся символов или повторяющихся последовательностей символов в виде коэффициента повторения и соответствующих символов;

г) перекодировка информации при помощи упрощенного (более короткого) кода.

Пакеты математической статистики и систем исследования операций включают программные комплексы:

- STATISTICA и SPSS, содержащие программы для статистической обработки данных;

- MATHCAD, содержащие программы для реализации различных экономико-математических моделей.

Справочно-информационные и правовые системы содержат пакеты:

- QUTLOOK (персональная информационная система);

- справочно-правовые системы Гарант, Консультант Плюс, Кодекс.

К профессионально-ориентированным пакетам относятся:

- бухгалтерские системы («1С: Бухгалтерия»);

- система управления предприятием («1С: Предприятие»);

- система управления производством («Производство»);

- система управления делопроизводством («Дело», «Референт», «Золушка»);

- система управления складским комплексом («1С: Склад»);

- система управления людскими ресурсами («1С: Кадры»);

- система управления конструкторскими работами («AUTOCAD»);

- система управления страховой деятельностью («Парус»);

- банковские системы («Банк»);

- системы, поддерживающие брокерские и биржевые технологии;

- издательские системы.

Программное обеспечение пользователя охватывает программы, разработанные для конкретной организации, предприятия и программы, адаптированные к конкретным условиям.
5.2. Экономико-математические модели и методы в управлении

К экономико-математическим моделям и методам относятся методы исследования операций, методы математической статистики, теория расписаний и графов, теория управления запасами, эвристические методы.

Методы исследования операций включают: линейное, дискретное, динамическое и стохастическое программирование, а также многокритериальные модели и сетевые методы планирования.

Линейное программирование заключается в поиске оптимального решения для линейной целевой функции, при линейных ограничениях и ограничениях на неотрицательность переменных.

Важное место в информационных системах управления (ИСУ) принадлежит методам дискретного программирования, ориентированного на решение задач оптимизации, в которых переменные могут принимать фиксированные значения.



Модели стохастического программирования описывают ситуации, в которых элементы модели (все или часть) являются случайными величинами с известными функциями распределения.

Сетевые модели и методы применяются в задачах, где есть возможность представить управляемый процесс в виде графа, описывающего взаимосвязи работ, ресурсов, временных затрат и т.д.

Динамическое программирование представляет собой многошаговый процесс получения оптимального решения. Используется для моделирования процессов, развивающихся во времени и/или пространстве.

Многокритериальные модели позволяют оптимизировать получаемые решения по комплексу критериев, отражающих экономический, социально – экономический и другие аспекты деятельности организации.

Математическая статистика применяется для решения задач анализа и прогнозирования экономических и социальных процессов, создания и корректировки нормативной базы.

Теория управления запасами позволяет определить уровни запасов материалов, полуфабрикатов, производственных мощностей и других ресурсов в зависимости от характера их использования (дефицитные и бездефицитные модели, модели, отражающие динамику потребления ресурсов).

Теория расписаний представляет методологическую основу для решения задач упорядочения последовательности работ.

Теория игр теория математических моделей принятия оптимальных решений в условиях конфликта или неопределенности. В качестве конфликта можно рассматривать любое разногласие (конкуренция, торги и т.п.)

Эвристические (неточные) методы используют опыт высококвалифицированных специалистов. При этом все процессы описываются эмпирическими формулами.

Стандартное программное обеспечение

Стандартное программное обеспечение – совокупность пакетов прикладных программ для реализации прикладных задач. Это в основном отечественные программы: «1С: Предприятие», «1С: Бухгалтерия», Жилищно-эксплутационное хозяйство, «Склад», «Трайбен», «Босс-кадровик», «Кадры», «Оракул - Кадры», «Брокер» «Акционер» 9. «Парус» – «1С: Архив», «Кодекс: Документооборот», «Архив – Делопроизводство», «Media-Делопроизводство», «Docs Open», «Гран-Док», «Дело», «Эффект Офис», «LanDocs», «OPTiMA-WorkFlow», «DIS-Системы», «Босс-Референт», «ЕВФРАТ-Документооборот», «Реферат»:

К справочно-правовым системам относятся:

а) «Консультант Плюс»;

б) «Гарант»;

в) «Кодекс».

Глава 6. Мультимедиа в компьютерных технологиях
6.1. Основы мультимедиа

В настоящее время наблюдается новый этап компьютеризации различных видов деятельности, вызванный развитием мультимедиа технологий. Графика, анимация, фото, видео, звук, текст в интерактивном режиме создают интегрированную информационную среду, в которой пользователь обретает качественно новые возможности.

В буквальном переводе мультимедиа означает «многие среды» (от multi–много и media–среда). Таким образом, речь идет об объединении различных способов представления и обработки разнообразной информации: текстовой, цифровой, табличной, речевой, звуковой, анимационной, телевизионной и т.д.. Такая единая информационная среда обеспечивает единые принципы хранения, передачи, обработки и воспроизведение информации.

Таким образом, мультимедиа – это современная компьютерная информационная технология, позволяющая объединить в компьютерной системе текст, звук, речь, видеоизображение, графическое изображение и анимацию (мультипликацию).

В результате использования мультимедиа технологий:

- вся информация (текст, звукоряд, видеоряд) представляется единым образом, в цифровом виде;

- информацию можно долго хранить, используя оптические носители;

- информацию можно эффективно контролировать при передаче;

- информацию легко перерабатывать: все операции от рутинных (поиск) до творческих (преобразование) на компьютере проводятся либо автоматически, либо автоматизировано (с участием человека).

Существует определённый минимум аппаратных средств, которыми должен располагать компьютер, чтобы его можно было считать мультимедийным. Для мультимедиа компьютеров разработан международный стандарт MPC (Multimedia Personal Computer), определяющий требования к основным характеристикам компьютеров, периферийным техническим средствам и программному обеспечению, которые предъявляют мультимедийные технологии.

Требования к аппаратной части: персональный компьютер, работающий на микропроцессоре не ниже РΙΙ233 с тактовой чистотой от 400 МГц; оперативная память не менее 128 Мб; накопитель на жёстком диске ёмкостью не менее 10 Гб; накопитель на магнитном диске 3,5 дюйма ёмкостью 1,44 Мб; дисковод для компакт-дисков (CD-ROM); манипулятор типа «мышь»; аудиосистема, микрофон; дисплей и адаптер, обеспечивающие графический режим с разрешением 1024×468 точек в режиме TrueColor; порт ввода/вывода MIDI.

Требования к программному обеспечению: операционная система с графическим интерфейсом; программный интерфейс для взаимодействия периферийных средств мультимедиа с функциями мультимедиа – MCI (Media Control Interface); программный интерфейс, позволяющий объединять цифровые видеоизображения, а также создавать новые.


6.2. Сфера применения

Мультимедиа является важнейшим шагом в развитии компьютерных технологий. Первоначально системы мультимедиа использовались в компьютерных играх, затем они произвели революционные изменения в таких областях, как образование, компьютерный тренинг, бизнес, научные исследования, во многих сферах профессиональной деятельности, искусства и т.д.

В образовании компьютер становиться привычным средством обучения, как классная доска, учебник или наглядное пособие для лучшего усвоения нового материала, а также для проведения опытов. Построение процесса обучения в виде развивающих интерактивных игр резко повышает внимание и интерес к учебному материалу. Значительно повышает качество информации музыкальное сопровождение.

Обучающие компьютерные программы имеют ряд положительных моментов в процессе их использования.

Во-первых, это наличие живого, активного диалога между обучаемым и обучающим компьютером. Во-вторых, превращение процесса обучения в занимательную игру, увлекательное путешествие в мир неведомого. В-третьих, работа учащихся за компьютером снимает сильную, часто стрессовую психологическую нагрузку с учителя, заменяя его функции источника и контролёра знаний на функцию проводника по необычным мирам. Кроме того, компьютеру присущи безошибочность, объективность и доброжелательность, снимающие с учащихся стресс постоянного страха перед наказанием субъективно заниженной оценкой.

Однако не стоит думать, что компьютер может заменить учителя. Он может лишь стать его помощником, сотрудником.

Для преподавателя важно, чтобы студенты не просто слышали, но и понимали, а также могли эффективно применять полученные знания на практике. Интерактивные мультимедийные обучающие технологии – один из способов реализации такого подхода.

В последнее время активно популяризуется идея использования мультимедийных технологий и существующих глобальных компьютерных сетей

Мультимедийные технологии в полной мере реализовали свои преимущества в лингвистических системах обучения. В них сочетаются чёткое изображение предмета, правильное произношение и правописание. Так, при обучении иностранным языкам весь курс обучения строится по модульному принципу, где каждый модуль соответствует некоторой жизненной ситуации. При этом выводятся соответствующие картинки, слова, определения, фразы. Всё это помогает учащимся пополнить свой словарный запас, изучить правила грамматики и синтаксиса.

Высшая форма использования мультимедиа в образовании – создание мультимедиа-тренажёров для отработки профессиональных навыков авиапилотами, автомобилистами, водителями поездов, трамваев и т.д. На мультимедийных тренажёрах можно проигрывать разные ситуации (происшествия и аварийные ситуации, конъюнктуру и изменение ценовой политики и т.д.), близкие к реальной жизни, находить оптимальные решения, анализировать ошибки.

В бизнесе мультимедийные технологии используются в рекламной деятельности (маркетинговые презентации). Маркетинговые презентации могут быть различных типов.

Торговые презентации предназначены для использования торговыми агентами при заключении сделок. Они позволяют за короткое время представить всю необходимую информацию о товаре и тем самым значительно сэкономить время.

Кроме того, существуют системы, позволяющие создавать новые произведения искусства. Автор фильма на экране собирает, создает произведения из ранее подготовленных (нарисованных, отснятых, записанных и т.п.) фрагментов. Он может создавать видеосюжеты, наложения и преобразование изображений, текста, звука.

В туристических агентствах посетителю можно предложить самостоятельно просмотреть мультимедийные картинки различных вариантов отдыха и туризма, ознакомиться с условиями и возможностями отдыха, культурными достопримечательностями, послушать национальную музыку.

Мультимедийные технологии могут быть использованы на предприятиях и организациях. При этом руководители и специалисты, не оставляя своего рабочего кабинета, могут провести конференцию через локальную или корпоративную компьютерную сеть, используя заранее приготовленные видеоматериалы или трансляцию в реальном времени видеосюжетов, вводимых в систему через фото и кино-цифровую аппаратуру.

Качество инструкций по обслуживанию и ремонту различной техники и устройств значительно повысится, если они будут разработаны с использованием мультимедиа. Это в равной степени относиться и к методикам проведения хирургических операций, и другим видам лечения человека и животных. Это объясняется тем, что многие операции и действия гораздо проще объяснить с помощью изображения и речи, чем длинными описаниями и статическими рисунками.

Для ремонтных мастеров жилищного комплекса такие системы позволяют получить полное описание и изображение здания, внутренних помещений, схем водопровода горячей и холодной воды, электропроводки и т. д., а также рекомендации по устранению типовых неисправностей.

Большим вниманием технологические мультимедиа пользуются у военных, которые начали реализовывать программу по переносу на интерактивные видеодиски всей технической, эксплуатационной и учебной документации по всем системам вооружений, создания и массового использования тренажёров.

Благоприятное впечатление производят построенные на принципах мультимедиа электронные справочники, энциклопедии, художественные альбомы, словари и переводчики с одного языка на другие. Они несут невиданный ранее объём информации с прекрасными цветными иллюстрациями, фрагментами мультфильмов и видеороликами, музыкальным и речевым сопровождением.

К другим не менее важным направлениям использования мультимедийных технологий относятся: создание и использование системы ориентирования (выбор оптимального маршрута следования с учётом обстановки на всём маршруте).

Очевидно, что мультимедиа станет в ближайшее время одним из основных направлений совершенствования компьютерных технологий.



Глава 7. Вычислительные сети
7.1. Локальные вычислительные сети

Компьютерная вычислительная сеть – это совокупность компьютеров, распределенных в пространстве и взаимосвязанных с целью объединения общих ресурсов (программных, технических, информационных).

Компьютерные сети создаются для повышения оперативности обслуживания пользователей сети и должны обеспечивать надежную передачу информации. В качестве оконечных терминалов могут выступать как отдельные компьютеры, так и их группы, объединенные в локальные сети.

По географическим масштабам сети подразделяются на следующие типы: локальные, глобальные и корпоративные.

Локальные вычислительные сети создаются для того, чтобы группа пользователей могла совместно задействовать одни и те же ресурсы: файлы, базы данных, принтеры, процессоры, модемы и т.д.

В качестве среды передачи данных может быть использована радиосвязь, витая пара проводов, специальный коаксиальный кабель, оптико-волоконная линия.

Использование радиосвязи при организации локальных компьютерных сетей имеет ряд преимуществ: высокая скорость передачи данных; исключение проблем, связанных с кабельным хозяйством. Недостатки: возможность подключения объектов, находящихся только в пределах прямой видимости, зависимость пропускной способности и качества передачи от погодных условий, ограниченное количество пользователей, достаточно большие затраты, низкая помехозащищенность.

Витая пара проводов является наиболее дешевым кабельным соединением, имеет низкую пропускную способность и слабую помехозащищенность.

Коаксиальный кабель имеет экранизирующую оболочку и поэтому хорошо помехозащищен, применяется для связи на большие расстояния.

Оптико-волоконный кабель является дорогим средством связи, полностью помехоустойчив. Применяется там, где возникают электромагнитные помехи или требуется передача информации на очень большие расстояния без использования повторителей. Такой кабель обладает противоподслушивающими свойствами, так как техника ответвлений в оптико-волоконных кабелях очень сложна и сама врезка может быть легко обнаружена.

Корпоративные сети – это локальные сети, объединяющие компьютеры отдельных организаций, находящихся в различных городах, странах, континентах. Такие сети создают мощные организации, компании, заинтересованные в надежной защите своей информации.

Вполне очевидно, что наиболее эффективной схемой соединения некоторой совокупности компьютеров является «каждый с каждым». Однако такая архитектура локальной сети оказывается очень дорогостоящей в связи с необходимостью организации сложного кабельного хозяйства и установкой на каждом компьютере специального устройства – коммутатора. Кроме того, в некоторых случаях (при значительном количестве компьютеров в сети) это осуществить практически невозможно.

К настоящему времени достаточно хорошо отработаны, с точки зрения технических и программных средств, два типа схем соединения компьютеров, входящих в локальную вычислительную сеть: сеть с выделенным сервером и одноранговая сеть.



Локальная сеть с выделенным сервером включает один или несколько мощных, быстродействующих, высоконадежных компьютеров (серверов).

Локальные вычислительные сети с выделенными серверами могут иметь следующие архитектуры: звездообразную, иерархическую или петлевую.

В звездообразной локальной вычислительной сети рабочие станции подключаются к серверу через специальное согласующее устройство, в качестве которого могут быть использованы концентратор или коммутатор.

В локальных вычислительных сетях петлевой структуры устанавливаются два сервера, имеющих две ветви соединения, реализуемые через согласующие устройства. Такая схема соединения компьютеров является более надежной по сравнению со звездообразной, так как при выходе из строя одного сервера рабочие станции обслуживаются другим сервером.



Одноранговые вычислительные сети не содержат в своем составе выделенных серверов. В них любой компьютер может быть и сервером и рабочей станцией одновременно.

Различают две одноранговые сетевые архитектуры: шинная (магистральная) и кольцевая.



Кольцевая архитектура характеризуется тем, что в случае неисправности одного из сегментов, информация идет по оставшемуся полукольцу. Это повышает надежность кольцевой структуры сети по сравнению с шинной.

Затраты на организацию одноранговых вычислительных сетей относительно небольшие. Однако при увеличении числа рабочих станций эффективность их использования резко уменьшается. Пороговое значение числа рабочих станций составляет 25 – 30 единиц. Поэтому одноранговые структуры используются только для относительно небольших сетей. К преимуществам одноранговых сетей также следует отнести то, что им не требуется администратор.

Для обеспечения надежности работы локальной вычислительной сети вследствие отключения электропитания или значительного падения напряжения в электрической сети необходимо использовать источники бесперебойного питания. В случае отключения питания в сети источник бесперебойного питания способен сохранить работоспособность компьютера в течение 20 – 30 мин. в зависимости от мощности, потребляемой компьютером.
7.2. Глобальная сеть Интернет

Интернет представляет собой мировую глобальную компьютерную сеть, объединяющую многие локальные, региональные сети и включающую сотни миллионов отдельных компьютеров.

К настоящему времени услугами Интернета пользуется более одного миллиарда человек. Дальнейшее развитие глобальной Сети связано с быстроразвивающимися странами Юго-Восточной Азии, Китаем и Россией. Российская часть Интернет – Рунет – насчитывает около 20 млн. человек, порядка 5 млн. пользуются сетью ежедневно.

Интернет состоит из крупных узлов, соединенных между собой специально выделенными (арендованными) высокоскоростными линиями связи (космической, оптико-волоконной). Каждый узел – это несколько мощных, постоянно включенных компьютеров-серверов. Собственником такого узла является организация или частное лицо, называемые провайдером (provide – обслуживать), которые за определенную плату обслуживают подключенные локальные вычислительные сети и отдельные компьютеры.

По назначению серверы таких узлов подразделяются на следующие типы:

1. Host-сервер (Host – хозяин). К нему при помощи телефонной или другой связи подключаются локальные вычислительные сети или отдельные компьютеры индивидуальных пользователей.

2. Web-серверы, поддерживающие информационную службу «Всемирная паутина – WWW».

3. Файловые серверы (FTP-серверы), используемые для хранения файлов различного назначения.

4. Телефонные серверы дают возможность пользователю Интернет позвонить на обычный телефон непосредственно со своего компьютера. Также можно позвонить с телефона на компьютер и с компьютера на компьютер. При этом стоимость международных и междугородних звонков значительно ниже, чем при пользовании обычным телефоном. Недостаток: во время разговора могут быть незначительные задержки и прерывания из-за недостаточной пропускной способности линий связи.

5. Мультимедиа-серверы. Они хранят звуковые, видео и анимационные файлы. Кроме того, через Интернет ведут трансляцию многие радио и телевизионные станции.

6. В Интернете имеются серверы, позволяющие с помощью специального языка VRML (Virtual Reality Modeling Language) создавать виртуальные трехмерные миры, в которых можно затем перемещаться в различных направлениях и рассматривать предметы, здания и т.д. с разных сторон.

7. Почтовые серверы.

8. Серверы, поддерживающие телеконференции («Группа новостей»)



Протоколы передачи данных

Сеть Интернет объединяет громадное количество различных локальных, региональных сетей, в которых обмен данными может осуществляться по различным протоколам:

- http – протокол, используемый Web-серверами при поиске информации во Всемирной Паутине;

- ftp – протокол, используемый файловыми серверами;

- news – протокол, используемый серверами группы новостей;

- TCP/IP – протокол, обслуживающий электронную почту Интернет.



Протокол – это набор правил, определяющих способ взаимодействия компьютеров между собой при обмене информацией.

Технологию работы серверов по обслуживанию электронной почты реализует протокол TCP/IP. Данный протокол состоит из двух самостоятельных частей:

- транспортная часть протокола – TCP (Transmission Control Protocol);

- вторая часть протокола, обеспечивающая маршрутизацию пакетов – IP (Internet Protocol).

Транспортная часть протокола обеспечивает разбиение файлов в пункте отправления на IP-пакеты для передачи по каналам связи и сборку файлов в пункте назначения после получения всех пакетов.

Вторая часть протокола – IP – осуществляет доставку информации (пакетов) от компьютера отправителя к компьютеру получателя. Таким образом, информация в сети Интернет самостоятельно может обходить заблокированные линии, а также участки, временно вышедшие из строя.



Службы Интернет

Когда говорят о работе в Интернете или использовании Интернета, то имеют в виду его многочисленные службы.

1. Исторически первая информационная услуга Интернета – это электронная почта (E-Mail).

2. Телеконференции, или «Группа новостей» – система обмена информацией на определенную тематику между абонентами сети.

3. Всемирная паутина содержит Web-страницы, размещенные на Web- серверах. В Web-страницах используется технология гипертекста.

4. Служба передачи файлов предназначена для пересылки различных файлов программ, больших документов, книг.

5. Удаленный доступ (Telnet). Дает возможность абоненту работать на любой ЭВМ сети Internet как своей собственной.

6. Поисковые системы, облегчающие поиск информации.

7. Распределенная файловая система.

8. Сетевая печать.

9. Общение пользователей Интернет в режиме реального.

10. Адресная книга сети Интернет.

11. Электронный переводчик

12. Интернет-магазин. Позволяет сделать заказ на товар или услугу.

13. Игры.

14. Радио-телевещание.

15. Погода.

Адресация в Интернет

В Интернет существует единая система адресации компьютеров, основанная на использовании IP-адреса. Каждый компьютер, подключенный к Интернет, имеет свой уникальный 32-битовый адрес. Теоретически 32-х бит хватит для кодирования более 4 млрд адресов:

Система адресации учитывает структуру Интернет (то, что это сеть сетей): IP-адрес состоит из трех частей: класс сети, адрес сети, адрес компьютера в данной сети.

Такой числовой адрес запомнить нелегко. Поэтому для удобства была введена Доменная Система Имен (DNS – Domain Name System), адрес в которой также состоит из трех частей: имя компьютера клиента (третий уровень имени), имя сервера (провайдера) – (второй уровень), суффикс (вышний уровень).

Домены высшего уровня (суффиксы) бывают двух типов: географические (двухбуквенные – у каждой страны свой код) и административные (трехбуквенные, обозначающие профиль организации).

Таким образом, Интернет представляет уникальные возможности дешевой, надежной и глобальной связи по всему миру в составе различных услуг. При этом каждому пользователю необходимо знать некоторые особенности этой глобальной информационной сети:

1. Интернет не является юридическим лицом, так как все имущество принадлежит многочисленным участникам сети. Вместе с тем имеются вопросы, которые приходится решать сообща. Это, прежде всего, касается регистрации индивидуального адреса каждого компьютера, входящего в Глобальную сеть, а также вопросов, касающихся использования протоколов, определяющих порядок обмена информацией узлами Сети.

2. При пересылке программного обеспечения, данных, идей и т.д. необходимо учитывать правовые нормы смежных государств, касающихся интеллектуальной собственности.

3. При подключении локальных вычислительных сетей и отдельных компьютеров к Глобальной сети Интернет вместе с модемом можно использовать следующие варианты:

- телефонная линия (дешево, низкая скорость передачи данных);

- линия кабельного телевидения (средняя стоимость, средняя скорость передачи данных до 10 Мбит/с);

- оптико-волоконный кабель (дорого, надежно, высокая скорость передачи данных);

- беспроводная радиосвязь, использующая спутники-ретрансляторы, в том числе мобильный телефон (дорого, низкая защита, высокая скорость передачи данных).

Кроме того, к Интернет можно подключиться через электросеть.

4. Интернет может быть средством, при помощи которого в Ваш компьютер или локальную сеть смогут проникнуть вирусы или осуществлена атака на данные. Поэтому очень важно заблаговременно предпринять соответствующие меры.

Глава 8. Искусственный интеллект
8.1. Нейроподобных системы

Над созданием искусственного интеллекта были сконцентрированы усилия ученых различных профессий и специальностей: философов, математиков, психологов, лингвистов, кибернетиков, инженеров, медиков. Основная идея заключается в том, чтобы создать устройство, способное выполнять некоторые мыслительные функции человека более рационально и с меньшими затратами времени и энергии.

Проведенные исследования показали, что для создания искусственного интеллекта необходимо не только научиться имитировать работу человеческого мозга (работу взаимосвязанных нейтронов), но и познать процессы функционирования человеческого разума.

К настоящему времени пришли к выводу, что искусственный интеллект должен уметь:

- решать сложные задачи быстрее и находить наиболее оптимальные решения;

- делать обобщения;

- самообучаться.

Таким образом, искусственный интеллект – программный комплекс, имитирующий на компьютере мышление человека. Для создания такой системы необходимо изучить процесс мышления человека, решающего определенные задачи или принимающего решение в конкретной области, выделить основные шаги этого процесса и разработать программное средство, воспроизводящее их на компьютере.

Системы искусственного интеллекта имеют тесные взаимосвязи с логикой, психологией и лингвистикой, которые изучают явления, относящиеся к познанию и построению умозаключений.

Создание искусственного интеллекта осуществляется по следующим направлениям:

а) моделирование двигательных функций живых организмов, в том числе человека;

б) моделирование работы человеческого мозга.

Важнейшее направление разработки систем искусственного интеллекта связано с реализацией эвристического подхода к построению таких систем. Особенностью данного направления является полный отказ от моделирования интеллектуальной деятельности. Наибольшее распространение данное направление получило при решении различных игровых задач (шахматы, шашки и т. д.), а также в таких системах искусственного интеллекта, как системы общения, распознавания образов, робототехнические системы и т. д. При этом для каждой прикладной задачи составляются зависимости получения результатов, исходя из исходных данных.

Особенностью робототехнических систем, является то, что эти системы не только воспринимают информацию из окружающего мира и анализируют ее, но и, исходя из проведенного анализа, преобразуют себя, свое состояние, преобразуют свое окружение (происходит самообучение).

Основной проблемой для робототехнических систем является распознавание образов, или машинное зрение.

Машинное зрение заключается в преобразовании всего многообразия наблюдаемых объектов к относительно небольшому и осмысленному описанию анализируемой проблемной ситуации, и поиску одной стандартной ситуации, хранящейся в базе данных.

Нейронный подход к созданию искусственного интеллекта основан на моделирование работы головного мозга, который г является самой сложной из известных нам систем переработки информации. Достаточно сказать, что в нем содержится около 100 миллиардов нейронов, каждый из которых имеет в среднем 10000 связей. При этом мозг чрезвычайно надежен: ежедневно погибает большое количество нейронов, а мозг продолжает функционировать. Обработка огромных объемов информации осуществляется мозгом очень быстро, за доли секунды, несмотря на то, что нейрон является медленнодействующим элементом со временем реакции нескольких миллисекунд.

Нервные клетки, или нейроны, представляют собой особый вид клеток в живых организмах, обладающих электрической активностью, основное назначение которых заключается в оперативном управлении организмом. Нейрон имеет тело (сому), дерево входов (дендриты) и выходов (аксон) и его окончания.

Каждый нейрон реализует некоторую функцию, называемую пороговой, над входными значениями. Если значение функции превышает определенную величину – порог (что характеризует суммарную значимость полученной нейроном информации), нейрон возбуждается и формирует выходной сигнал для передачи его другим нейронам. Отдельные нейроны, соединяясь между собой, образуют новое качество, которое, в зависимости от характера межнейронных соединений, образует различные уровни биологического моделирования: группа нейронов, нейронная сеть, нервная система, мыслительная деятельность, мозг.

Современные цифровые вычислительные машины способны с высоким быстродействием и точностью решать формализованные задачи с вполне определенными данными по заранее известным алгоритмам. Однако в тех случаях, когда задача не поддается формализации, а входные данные не полны, зашумлены или противоречивы, применение традиционных компьютеров становится неэффективным. Альтернативой им становятся специализированные компьютеры, реализующие нетрадиционные нейросетевые технологии. Сильной стороной этих комплексов является нестандартный характер обработки информации. Она кодируется и запоминается не в отдельных ячейках памяти, а в распределении связей между нейронами и в их силе, поэтому состояние каждого отдельного нейрона определяется состоянием многих других нейронов, связанных с ним. Следовательно, потеря одной или нескольких связей не оказывает существенного влияния на работу системы в целом, что обеспечивает ее высокую надежность.

Приведенные выше преимущества нейросетевой обработки данных определяют области применения: обработка и анализ изображений, распознавание речи (ввод текста с голоса), обработка высокоскоростных цифровых потоков, перевод текста с одного языка на другой, автоматизированная система быстрого поиска информации, классификация информации в реальном масштабе времени, планирование применения сил и средств в больших масштабах, решение трудоемких задач оптимизации.

С инженерной точки зрения, нейроподобная сеть представляет собой сильно распараллеленную динамическую систему с топологией направленного графа, которая может выполнять переработку информации при помощи изменения своего состояния в ответ на постоянный или импульсный входной сигнал. По мере развития элементной базы ЭВМ стало возможным реализовать модели нейронных сетей в компьютерах нового поколения – нейрокомпьютерах.

Таким образом, можно сделать следующие выводы:


  1. Искусственный интеллект – научная дисциплина, изучающая процесс мышления человека: работу головного мозга и центральной нервной системы живых организмов. Цель – разработка моделей и методов решения задач, не поддающихся на современном этапе формализации и автоматизации, для аппаратной и программной реализации средствами вычислительной техники.

  2. Нейросетевые технологии дали мощный импульс новейшей отрасли науки и техники – биоэлектроники, изучающей принципы и методы обработки информации живыми организмами с целью создания высокопроизводительных, надежных и интеллектуализированных вычислительных средств. Одним из направлений бионического подхода к созданию интеллектуальных компьютерных систем являются исследования в области создания нейрокомпьютера, который представляет собой систему нечисловой информационно-логической обработки данных.

  3. Отличительной чертой нейронных сетей является их способность самообучаться в зависимости от изменения внешней среды, извлекая скрытые закономерности из потока данных.

  4. Принципы и идеи, закладываемые в системы искусственного интеллекта, имеют широкое практическое использование (от роботов, способных танцевать, играть в шахматы, футбол, теннис, ухаживать за больными до создания сложных интеллектуальных систем, способных к обучению и адаптации к изменяющимся внешним воздействиям).


8.2. Экспертные системы

Экспертные системы – это первые системы искусственного интеллекта, доведенные до практического использования.


В отличие от традиционных программ, предназначенных для решения задач по точным алгоритмам, с помощью экспертных систем решаются задачи, относящиеся к классу неформализованных или слабо формализованных (недетерминированных) задач. Алгоритмические решения таких задач или не существуют в силу неполноты, неопределенности, неточности, расплывчатости рассматриваемых ситуаций, или алгоритмы настолько сложны, что для их реализации не существует математического аппарата.

Экспертные системы должны сыграть роль высококвалифицированных помощников, способных дать полезный совет управленцу, находящемуся в затруднительном положении. Им может оказаться молодой, имеющий недостаточный опыт врач, перед которым возникла необходимость провести сложную и необычную операцию. Им может быть биолог, которому срочно понадобились знания на уровне нейрофизиолога, или любой другой исследователь и специалист.

Главным достоинством экспертных систем является возможность накопления знаний и сохранение их длительное время. В отличие от человека экспертные системы к любой информации подходят объективно, что улучшает качество производимой экспертизы. При решении задач, требующих обработки большого объема знаний, возможность возникновения ошибки при переборе очень мала.

Экспертные системы распадаются на два класса:



  • предназначенные для повышения уровня знаний, квалификации специалистов в различных областях деятельности (врачей, геологов, инженеров и т. д.);

  • консультирующие и диагностирующие, используемые для оказания помощи управленческому персоналу в решении сложных, слабо формализованных задач.

Основой функционирования экспертных систем является база знаний. Это информационный массив, состоящий из жестко установленных (декларативных) правил и факторов, включающих эвристические методы или правила решения задач, в том числе для выработки гипотез, обработки информации и логики получения выводов.

В экспертную систему входят:



  • лингвистический (языковой) процессор, предназначенный для общения пользователя с экспертной системой на понятном для него языке;

  • база данных, предназначенная для хранения текущего состояния решаемой задачи: гипотез и результатов, к которым экспертная система обращается при решении задачи; в ней также хранится динамическая информация о меняющемся состоянии объекта управления;

  • блок логического вывода, определяющий порядок выполнения правил; он предназначен для выбора правила выполнения того или иного действия экспертной системой; включает интерпретатор правил, ориентированный на их применение в конкретной ситуации и аппарат согласования, корректирующий процедуру оценки достоверности принимаемого решения.

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 экспертной системы.

Интеллектуальный редактор осуществляет обработку новых знаний и дает возможность эксперту в диалоговом режиме пополнять базу знаний (данных).

Лингвистический процессор обеспечивает комфортный интерфейс между пользователем и экспертной системой. В нем реализуются процедуры морфологического, синтаксического и семантического контроля запросов пользователя и приведения их к виду, «понятному» ЭВМ.

Блок логического вывода обрабатывает запрос пользователя по базе данных. В случае поступления незнакомой (неизвестной) ситуации подготавливает запрос эксперту. Этим обеспечивается самообучение системы.

В настоящее время разрабатываются специальные стандартные пакеты программ (оболочки экспертных систем), облегчающие создание и ведение базы данных экспертных систем.

Этапы проектирования экспертных систем:

- формулировка прикладной задачи (постановка задачи).

- создание базы знаний (данных) в конкретной прикладной области:

- сбор и систематизация различных управленческих ситуаций;

- анализ экспертами управленческих ситуаций и выработка управленческих решений;

- формализация знаний;

- разработка моделей решения задач в данной предметной области.

Область применения экспертных систем достаточно обширна:

- медицинский диагноз и консультации по лечению;

- оценка степени риска в экономике, политике;

- космические исследования;

- управление проектированием;

- консультации и оказание помощи при решении задач в различных областях человеческой деятельности (ремонт оборудования, геологоразведка, планирование, прогнозирование и т. д.).

Таким образом, экспертные системы в информационных технологиях – это знания экспертов, загруженные в компьютер и используемые всякий раз, когда в этом возникает необходимость. Это лучше, чем держать постоянно в штате экспертов. В этом случае экспертные системы представляют собой электронных экспертов в определенной области знаний или практики.




<< предыдущая страница  
Смотрите также:
Конспект лекций по дисциплине вгипу, 2009 Конспект лекций по дисциплине «Автоматизированные системы управления на автомобильном транспорте»
795.11kb.
3 стр.
Конспект лекций по дисциплине «Конфекционирование материалов» предназначен для студентов среднего специального образования по специальностям 2808 (260903) «Моделирование и конструирование швейных изделий»
718.37kb.
4 стр.
Рабочая учебная программа по дисциплине конспект лекций по дисциплине
1158.13kb.
5 стр.
Рабочая учебная программа по дисциплине конспект лекций по дисциплине
700.63kb.
6 стр.
Рабочая учебная программа по дисциплине конспект лекций по дисциплине
2250.12kb.
12 стр.
Рабочая учебная программа по дисциплине Конспект лекций по дисциплине
1569.87kb.
9 стр.
Рабочая учебная программа по дисциплине конспект лекций по дисциплине
993.8kb.
6 стр.
Рабочая учебная программа по дисциплине конспект лекций по дисциплине
947.71kb.
5 стр.
Рабочая учебная программа по дисциплине конспект лекций по дисциплине
1300.9kb.
5 стр.
Конспект лекций по дисциплине «Автоматизированный электропривод» для студентов 4 курса всех форм обучения специальности 090603 «Электротехнические системы электроснабжения»
932.35kb.
6 стр.
Рабочая учебная программа по дисциплине конспект лекций по дисциплине
1042.72kb.
6 стр.
Рабочая учебная программа по дисциплине конспект лекций по дисциплине
4131.95kb.
25 стр.