Возникновение и этапы становления информационных технологий

     Важным  аспектом информации является ее главенствующая роль в процессе управления.

     Круг  объектов управления чрезвычайно широк  и разнообразен: экономика, территория, социальная сфера, производство, научный  эксперимент, образование и др.

     При анализе процесса управления ввиду  сложности объекта осуществляют его расчленение на части по различным признакам. Одним из главных признаков является вид иерархии. Характерны следующие виды иерархии: временная, пространственная, функциональная, ситуационная и информационная. Следует отметить, что деление какой-либо системы на части не может быть однозначным, так как выделение границ между частями является всегда в какой-либо мере субъективным. Выбор того или иного принципа выделения составных частей должен удовлетворять следующим основным условиям: обеспечивать их максимальную автономность; учитывать необходимость координации их действий для достижения общей цели функционирования, а также совместимость отдельных частей. 

Временная иерархия. Признаком деления здесь является интервал времени от момента поступления информации о состоянии объекта управления до момента выдачи управляющего воздействия. Чем больше интервал, тем выше уровень (ранг) элемента. Управление может осуществляться в реальном времени с интервалом, равным суткам, декаде, месяцу, кварталу и т.д. Причем управляющий интервал выбирается не произвольно, а исходя из критериев, определяющих устойчивость и эффективность функционирования всей системы. 

Пространственная  иерархия. Признаком деления здесь  является площадь, занимаемая объектом управления. Чем больше площадь объекта, тем выше его ранг. Данный признак является субъективным, так как не всегда площадь, занимаемая объектом, соответствует ее значимости, и ее можно использовать в случае аналогичности параметров элементов одного уровня. 

Функциональная  иерархия. В ее основе лежит функциональная зависимость (подчиненность) элементов  системы. Такое разделение также  является субъективным, так как в  этом случае трудно выделить границы  между элементами системы. 

Ситуационная  иерархия. Деление на уровни в данном случае осуществляется в зависимости от эффекта, вызываемого той или иной ситуацией, например, от ущерба, возникающего в результате аварии или выхода из строя оборудования. 

Информационная  иерархия. В настоящее время этот вид иерархии является очень существенным в связи с возросшим значением информации для управления. В основе деления на уровни лежит оперативность и обновляемость информации. Именно через эти характеристики прослеживается иерархия информации по уровням управления предприятием.

     На  первом уровне хранится и обрабатывается повторяющаяся, часто обновляющаяся  информация, необходимая для повседневной деятельности, т.е. для оперативного управления. Следующий уровень составляет информация более обобщенная, чем  оперативная, и используемая не так часто. Информация группируется по функциональным областям и применяется для поддержки принятия решения по управлению производством. На верхнем уровне хранится и обрабатывается стратегическая информация для долгосрочного планирования. Для нее характерны высокая степень обобщенности, неповторяемость, непредсказуемость и редкое использование.

     В общем виде функциональная модель процесса управления представлена на рис. Учет информации об объекте управления состоит в регистрации, классификации и идентификации. На основе разнообразных математических моделей, описывающих реальное и требуемое состояние объекта, и критериев оптимальности анализируют информацию о состоянии объекта управления. Окончательная модель прогнозируемого состояния объекта управления формируется в виде плана. Возникающие за счет внешних

воздействий отклонения от плана корректируют путем сравнения  учетной и плановой информации, нового анализа и формирования управляющих  воздействий (регулирования).

 
 

В любой системе  управления можно выделить два информационных канала: целевой и рабочий. В целевом канале на основе информационных процессов происходит выбор цели и принятие решения по выбору управляющего воздействия. В рабочем канале формируется информация, реализуемая исполнительным органом, осуществляющим целенаправленное изменение состояния объекта управления через вещественно-энергетические характеристики. Целевой канал может находиться как на одном уровне иерархии с рабочим, так и наиболее высоком. На рисунке представлена информационная структура системы управления, где выделены целевой и рабочий каналы, а также приведены основные формы проявления информации.

 

Превращение информации в ресурс 

Обеспечение любого вида деятельности составляют финансы, материальные ресурсы, штаты и информационные ресурсы.

Если первые три вида ресурсов можно рассматривать  обособленно, то информационные ресурсы  тесно взаимосвязаны с каждым из них и по уровню иерархии стоят  выше, так как используются при  управлении остальными.

Информацию как  вид ресурса можно создавать, передавать, искать, принимать, копировать (в той или иной форме), обрабатывать, разрушать. Информационные образы могут создаваться в самых разнообразных формах: в форме световых, звуковых или радиоволн, электрического тока или напряжения, магнитных полей, знаков на бумажных носителях. Важность информации как эконо­мической категории составляет одну из главнейших характеристик постиндустриальной эпохи. 

Информационный  ресурс — концентрация имеющихся фактов, документов, данных и знаний, отражающих реальное изменяющееся во времени состояние общества, и используемых при подготовке кадров, в научных исследованиях и материальном производстве [14, 37]. 

Факты — результат наблюдения за состоянием предметной области. 

Документы — часть информации, определенным образом структурированная и занесенная на бумажный носитель. 

Данные — вид информации, отличающийся высокой степенью форматированности в отличие от более свободных структур, характерных для речевой, текстовой и визуальной информации. 

Знания — итог теоретической и практической деятельности человека, отражающий накопление предыдущего опыта и отличающийся высокой степенью структурированности. 

     Можно выделить три основных вида знаний:

•  декларативные (факторальные), представляющие общее  описание объекта, что не позволяет использовать их без предварительной структуризации в конкретной предметной области;

•  понятийные (системные), содержащие помимо первых, взаимосвязи между понятиями  и свойства понятий;

•  процедурные (алгоритмические), позволяющие получить алгоритм решения. 

Этапы эволюции информационных технологий 

Эволюция информационных технологий наиболее ярко прослеживается на процессах хранения, транспортирования  и обработки информации.

В управлении данными, объединяющем задачи их получения, хранения, обработки, анализа и визуализации, выделяют шесть временных фаз

Вначале данные обрабатывали вручную. На следующем  шаге использовали оборудование с перфокартами и электромеханические машины для  сортировки и табулирования миллионов  записей. В третьей фазе данные хранились на магнитных лентах, и сохраняемые программы выполняли пакетную обработку последовательных файлов. Четвертая фаза связана с введением понятия схемы базы данных и оперативного навигационного доступа к ним. В пятой фазе был обеспечен автоматический доступ к реляционным базам данных и была внедрена распределенная и клиент-серверная обработка. Теперь мы находимся в начале шестого поколения систем, которые хранят более разнообразные типы данных (документы, графические, звуковые и видео образы). Эти системы шестого поколения представляют собой базовые средства хранения для появляющихся приложений Интернета и Интранета.

Первое  поколение (1900—1955) связано с технологией перфокарт, когда запись данных представлялась на них в виде двоичных структур. Процветание компании IBM в период 1915—1960 гг. связано с производством электромеханического оборудования для записи данных на карты, сортировки и составления таблиц. Громоздкость оборудования, необходимость хранения громадного количества перфокарт предопределили появление новой технологии, которая должна была вытеснить электромеханические компьютеры. 

Второе  поколение (программируемое оборудование обработки записей, 1955—1980 гг.) связано с появлением технологии магнитных лент, каждая из которых могла хранить информацию десяти тысяч перфокарт. Для обработки информации были разработаны электронные компьютеры с хранимыми программами, которые могли обрабатывать сотни записей в секунду. Ключевым моментом этой новой технологии было программное обеспечение, с помощью которого сравнительно легко можно было программировать и использовать компьютеры 

Третье  поколение (оперативные базы данных, 1965—1980 гг.) связано с внедрением оперативного доступа к данным в интерактивном режиме, основанном на использовании систем баз данных с оперативными транзакциями.

Технические средства для подключения к компьютеру интерактивных компьютерных терминалов прошли путь развития от телетайпов к  простым алфавитно-цифровым дисплеям и, наконец, к сегодняшним интеллектуальным терминалам, основанным на технологии персональных компьютеров. 

Оперативные базы данных хранились на магнитных дисках или барабанах, которые обеспечивали доступ к любому элементу данных за доли секунды. Эти устройства и программное  обеспечение управления данными  давали возможность программам считывать несколько записей, изменять их и затем возвращать новые значения оперативному пользователю. В начале системы обеспечивали простой поиск данных: либо прямой поиск по номеру записи, либо ассоциативный поиск по ключу.

     Простые индексно-последовательные организации записей быстро развились в более мощную модель, ориентированную на наборы. Модели данных прошли эволюционный путь развития от иерархических и сетевых к реляционным.

     В этих ранних базах данных поддерживались три вида схем данных: 

•  логическая, которая определяет глобальный логический проект записей базы данных и связей между записями;

•  физическая, описывающая физическое размещение записей базы данных на устройствах  памяти и в файлах, а также индексы, нужные для поддержания логических связей;

•  предоставляемая  каждому  приложению  подсхема,  раскрывающая только часть логической схемы, которую использует программа. 

     Механизм  логических и физических схем и подсхем  обеспечивал независимость данных. И на самом деле многие программы, написанные в ту эпоху, все еще работают сегодня с использованием той же самой подсхемы, с которой все начиналось, хотя логическая и физическая схемы абсолютно изменились. 

Четвертое поколение (реляционные базы данных: архитектура «клиент — сервер», 1980—1995 гг.) явилось альтернативой низкоуровневому интерфейсу. Идея реляционной модели состоит в единообразном представлении сущности и связи. Реляционная модель данных обладает унифицированным языком для определения данных, навигации по данным и манипулирования данными. Работы в этом направлении породили язык, названный SQL, принятый в качестве стандарта. 

Сегодня почти  все системы баз данных обеспечивают интерфейс SQL. Кроме того, во всех системах поддерживаются собственные расширения, выходящие за рамки этого стандарта. 

Кроме повышения  продуктивности и простоты использования  реляционная модель обладает некоторыми неожиданными преимуществами. Она оказалась  хорошо пригодной к использованию  в архитектуре «клиент—сервер», параллельной обработке и графических пользовательских интерфейсах. Приложение «клиент—сервер» разбивается на две части. Клиентская часть отвечает за поддержку ввода и представление выходных данных для пользователя или клиентского устройства. Сервер отвечает за хранение базы данных, обработку клиентских запросов к базе данных, возврат клиенту общего ответа. Реляционный интерфейс особенно удобен для использования в архитектуре «клиент—сервер», поскольку приводит к обмену высокоуровневыми запросами и ответами. Высокоуровневый интерфейс SQL минимизирует коммуникации между клиентом и сервером. Сегодня многие клиент—серверные средства строятся на основе протокола Open Database Connectivity (ODBC), который обеспечивает для клиента стандартный механизм запросов высокого уровня к серверу. Архитектура «клиент—сервер» продолжает развиваться. Как разъясняется в следующем разделе, имеется возрастающая тенденция интеграции процедур в серверах баз данных. В частности, такие процедурные языки, как BASIC и Java, были добавлены к серверам, чтобы клиенты могли вызывать прикладные процедуры, выполняемые на них.

     Параллельная  обработка баз данных была вторым неожиданным преимуществом реляционной  модели. Отношения являются однородными  множествами записей. Реляционная  модель включает набор операций, замкнутых по композиции: каждая операция получает отношения на входе и производит отношение как результат. Поэтому реляционные операции естественным образом предоставляют возможности конвейерного параллелизма путем направления вывода одной операции на вход следующей.