Понятие и назначение информационной системы

Понятие и назначение информационной системы.

Под системой понимают любой  объект, который одновременно рассматривается  и как единое целое, и как объединенная в интересах достижения поставленных целей совокупность разнородных, взаимосвязанных  и взаимодействующих между собой элементов. Системы значительно отличаются между собой как по составу, так и по главным целям.

Элемент системы - часть  системы, имеющая определенное функциональное назначение. Сложные элементы систем, в свою очередь состоящие из более  простых взаимосвязанных элементов, часто называют подсистемами.

2. Организация системы  - внутренняя упорядоченность, согласованность  взаимодействия элементов системы,  проявляющаяся, в частности, в  ограничении разнообразия состояний  элементов в рамках системы.

3. Структура системы  - состав, порядок и принципы взаимодействия  элементов системы, определяющие  основные свойства системы. Если  отдельные элементы системы разнесены  по разным уровням и внутренние  связи между элементами организованы  только от вышестоящих к нижестоящим уровням и наоборот, то говорят об иерархической структуре системы. Чисто иерархические структуры встречаются практически редко, поэтому, несколько расширяя это понятие, под иерархической структурой обычно понимают и такие структуры, где среди прочих связей иерархические связи имеют главенствующее значение.

4.  Архитектура системы  - совокупность свойств системы,  существенных для пользователя.

5.   Целостность  системы - принципиальная несводимость  свойств системы к сумме свойств  отдельных ее элементов (эмерджентность свойств) и, в то же время, зависимость свойств каждого элемента от его места и функции внутри системы.

ИС - взаимосвязанная  совокупность средств, методов и  персонала, используемых для хранения и, обработки и выдачи информации. в интересах достижения поставленной цели.

Информационная система - организационно упорядоченная совокупность документов (массивов документов) и  информационных технологий, в том  числе с использованием средств  вычислительной техники и связи, реализующих информационные процессы.

Основные задачи, решаемые ИС. Примеры ИС.

· Интерпретация данных. Под интерпретацией понимается процесс  определения смысла данных, результаты которого должны быть согласованными и корректными. Обычно предусматривается  многовариантный анализ данных.

· Диагностика. Под диагностикой понимается процесс соотношения  объекта с некоторым классом  объектов и/или обнаружение неисправности  в некоторой системе. Неисправность - это отклонение от нормы. Такая  трактовка позволяет с единых теоретических позиций рассматривать и неисправность оборудования в технических системах, и заболевания живых организмов, и всевозможные природные аномалии.

· Мониторинг. Основная задача мониторинга - непрерывная интерпретация  данных в реальном времени и сигнализация о выходе тех или иных параметров за допустимые пределы.

· Проектирование. Проектирование состоит в подготовке спецификаций на создание «объектов» с заранее  определёнными свойствами. Под спецификацией  понимается весь набор необходимых  документов - чертёж, пояснительная записка и т.д. Основные проблемы здесь - получение чёткого структурного описания знаний об объекте и проблема «следа».

· Прогнозирование. Прогнозирование  позволяет предсказывать последствия  некоторых событий или явлений  на основании анализа имеющихся данных. Прогнозирующие системы логически выводят вероятные следствия из заданных ситуаций.

· Планирование. Под планированием  понимается нахождение планов действий, относящихся к объектам, способным  выполнять некоторые функции. В  таких ЭС используются модели поведения реальных объектов с тем, чтобы логически вывести последствия планируемой деятельности.

· Обучение. Под обучением  понимается использование компьютера для обучения какой-то дисциплине или  предмету. Системы обучения диагностируют ошибки при изучении какой-либо дисциплины с помощью ЭВМ и подсказывают правильные решения.

· Управление. Под управлением  понимается функция организованной системы, поддерживающая определенный режим деятельности. Такого рода ЭС осуществляют управление поведением сложных систем в соответствии с заданными спецификациями.

· Поддержка принятия решений. Поддержка принятия решения - это совокупность процедур, обеспечивающая лицо, принимающее решения, необходимой  информацией и рекомендациями, облегчающие  процесс принятия решения. Эти ЭС помогают специалистам выбрать и/или сформировать нужную альтернативу среди множества выборов при принятии ответственных решений.

· Основное отличие задач  анализа от задач синтеза заключается  в том, что если в задачах анализа множество решений может быть перечислено и включено в систему, то в задачах синтеза множество решений потенциально не ограничено и строится из решений компонент или под-проблем. Задачами анализа являются: интерпретация данных, диагностика, поддержка принятия решения; к задачам синтеза относятся проектирование, планирование, управление. Комбинированные: обучение, мониторинг, прогнозирование.

Функции информационных систем

- Сбор и  регистрация информационных ресурсов

Эти функции  обеспечивают «фотографирование» предметной области, формирование и поддержку на этой основе модели предметной области экстенсионального уровня.

Для выполнения этих функций проводятся работы как  вне программно-аппаратного комплекса  системы (в "ГОСТ 34.003-90. Информационная технология" он называется комплексом средств автоматизации), так и непосредственно в его среде. Способы реализации указанных функций зависят от характера используемых источников информации, в качестве которых могут служить: сущности и процессы в предметной области системы, различного рода автоматизированные технические системы, другие информационные системы, всевозможные данные на бумажных или электронных носителях и т.п.

Функции сбора  и регистрации информационных ресурсов могут совмещаться во времени  или выполняться последовательно. Возможны различные варианты их осуществления, например: путем измерений (наблюдений) фактов в реальном мире и ввода данных в систему вручную с помощью клавиатуры и/или каких-либо манипуляторов;

С этими функциями  механизмов информационных систем и их персонала связана необходимость решения ряда сопутствующих задач, таких как очистка, верификация, сжатие данных, конвертирование их из одного формата в другой и т.д.

Очистка данных — необходимая стадия предварительной  обработки данных и подготовки их к загрузке в систему, особенно в случаях, когда используется несколько источников данных. Обычно она включает процедуры фильтрации данных, верификации, обеспечения логической целостности, устранения несогласованности, избыточности и различных ошибок, восполнения пропусков, а также другие процедуры, направленные на улучшение качества данных. Задачи перечисленных процедур в некоторой мере пересекаются.

В результате фильтрации производится отбор нужных данных из множества имеющихся в  распоряжении. Верификация данных обеспечивает достоверность и логическую целостность данных. Проверка достоверности данных — это содержательная процедура, которая позволяет установить, адекватно ли характеризуют состояние предметной области собранные для ввода в информационную систему информационные ресурсы. Эта процедура, к сожалению, не может быть в полной мере формализована. Поэтому она в значительной мере возлагается на системный персонал и привлекаемых к этой работе экспертов. В системах баз данных за достоверность данных ответственен администратор данных. Проверка логической целостности данных может осуществляться на стадии предварительной их обработки, а также непосредственно при вводе в систему. Для этих целей в системах баз данных могут, в частности, использоваться механизмы СУБД, специально предназначенные для проверки ограничений целостности, которые были объявлены в схеме базы данных. Такая проверка осуществляется при обновлении состояния базы данных. Проверку целостности XML-документов может выполнять Web-браузер при условии, если для этого документа задано описание типа документов (DTD, см. раздел 4.7). Выбор конкретных методов обеспечения верификации данных зависит от характера их источников, качества данных, видов ограничений целостности и т.п.

В некоторых информационных системах информационные ресурсы хранятся в сжатом виде. Сжатие данных осуществляется с целью минимизации ресурсов памяти, необходимых для их хранения, а также для снижения затрат на передачу данных по коммуникационным каналам. Такой подход часто используется в различных репозиториях информационных ресурсов с файловой организацией среды хранения. Механизмы среды хранения данных некоторых СУБД включают встроенные средства, обеспечивающие сжатие отдельных значений данных, кортежей, доменов значений атрибутов и т.д., сжатие индексных файлов, резервных копий базы данных. Для рационального использования ресурсов памяти в некоторых классах систем, например в системах управления документами, документы подразделяются на активные и архивные. Хранение архивных документов осуществляется в сжатых форматах.

Конвертирование данных при вводе в систему  используется для преобразования данных из одного формата в другой, допускающий  автоматизированный импорт их в информационную систему. Конвертирование данных часто необходимо в случаях, когда источником данных является некоторая другая система.

- Хранение  информационных ресурсов

Эта функция  информационных систем связана с  необходимостью управления двумя видами ресурсов — ресурсами хранимых данных и ресурсами памяти. Требования к этим функциям различаются в разных классах информационных систем. Рассмотрим, каким же образом организованы хранение информационных ресурсов и доступ к ним в наиболее распространенных классах информационных систем.

В системах текстового поиска каждый документ хранится обычно в отдельном файле. Доступ к документам осуществляется с помощью структур данных, называемых индексами. Индексы в системах текстового поиска позволяют определять адрес размещения нужного файла по так называемым индексирующим свойствам хранящегося в нем документа — по значениям каких-либо атрибутов, ассоциированных с документом, по содержащимся в нем словам или словосочетаниям и т.п. При этом единицей доступа является полный документ. Управление памятью осуществляется в таких системах средствами компонента операционной системы компьютера, называемого файловой системой или системой управления файлами. Индексы документов в системах текстового поиска организуются в виде так называемых инвертированных списков. Для каждого значения индексирующего свойства документов в таких индексах поддерживаются адреса или идентификаторы файлов, их содержащих.

- Актуализация  информационных ресурсов

В соответствии с приведенным выше определением назначение информационной системы  состоит в поддержке динамической информационной модели ее предметной области. Для того чтобы эта модель была практически полезной, необходимо своевременно и адекватно отображать в ней изменения состояния предметной области. Требуется актуализировать модель. Для этой цели нужно актуализировать информационные ресурсы системы.

Актуализация  информационных ресурсов системы заключается  в приведении их в соответствие текущему состоянию предметной области системы. В реляционных системах баз данных эта задача сводится к включению и/или удалению строк в таблицах базы данных, обновлению значений столбцов в некоторых строках. В случаях, когда изменяется структура предметной области системы, актуализация информационных ресурсов заключается в изменении схемы базы данных — добавлении или удалении столбцов таблиц, существующих в базе данных, к созданию новых и/или удалению существующих таблиц и т.д.

В системах текстового поиска актуализация информационных ресурсов чаще всего осуществляется путем  ввода в систему новых или (реже) удаления существующих документов.

Актуализация  информационных ресурсов в информационных системах производится дискретно, через  определенные интервалы времени. Поэтому  адекватность состояния модели предметной области и ее состояния в реальности обеспечивается с временным лагом, величина которого равна продолжительности указанных интервалов. Величина лага может изменяться для разных систем в довольно широком диапазоне времени и зависит от назначения системы и особенностей ее предметной области. В информационных системах, входящих в состав систем управления сложными техническими объектами, например в системе управления космическими полетами, лаг измеряется в миллисекундах. В корпоративных информационных системах он может составлять минуты и часы. В некоторых исследовательских экономических системах возможен лаг, составляющий дни, месяцы, кварталы и годы.

Для того чтобы  информационная система соответствовала  своему назначению, важно соблюдать  установленный для нее регламент  актуализации информационных ресурсов.

- Обработка  информационных ресурсов

Некоторые информационные системы способны предоставлять  пользователям только информационные ресурсы, ранее введенные в систему  и хранящиеся в ней без какой-либо трансформации. Такая ситуация чаще всего встречается в системах текстового поиска, которые выдают пользователю документы, удовлетворяющие условиям запроса. В то же время системы баз данных способны продуцировать данные, производные от ранее введенных в систему и хранимых в базе данных. Достаточно упомянуть весьма развитое средство, предусмотренное для этих целей в реляционных СУБД, — механизм поддержки представлений данных (View). Продуцирование производных данных обеспечивается также в Web-сайтах с динамической генерацией страниц.  Существуют текстовые информационные системы, позволяющие генерировать для хранимых документов их рефераты.