Глава 1 на тему Сучасні ІСТ: Основні визначення та проблеми з дисципліни Сучасні інформаційні системи і технології, КСУ

ГЛАВА 1. Сучасні ІСТ: основні визначення та проблеми

Сучасний етап розвитку суспільства характеризується якісно новою роллю інформації та засобів її обробки. Важливою ознакою сьогодення є перетворення інформаційної сфери на вирішальний чинник розвитку держави. Це підвищує важливість грамотного та ефективного впровадження інформаційних систем та технологій  в  Україні. З появою персональних комп’ютерів ІСТ отримали новий імпульс для розвитку, все більше задовольняючи інформаційні потреби людей в професійній та побутовій діяльності. Сучасні інформаційні системи значно різняться за рівнем та сферою діяльності, за ступенем централізації обробки інформації, за ступенем інтеграції функцій та за багатьма іншими параметрами.

Інформаційні технології та процеси обробки інформації

Технологія (від грецьк. "techne" – “вміння”, "logos" – “вчення”). — це сукупність наукових та інженерних знань, що реалізовані у матеріальних та технічних факторах виробництва.

ЮНЕСКО визначає інформаційні технології (ІТ) як комплекс наукових, технологічних, інженерних дисциплін, що вивчають методи ефективної організації праці людей, зайнятих обробкою та зберіганням інформації, обчислювальну техніку, методи організації взаємодії з людьми та виробничим обладнанням, їх практичне застосування, а також пов’язані з цим обробленням соціальні, економічні та культурні проблеми.

Можна  розглядати ІТ як сукупність методів та способів розв’язання типових задач обробки інформації, їх програмне реалізація з детальним описом технології вирішення цих задач.

Технологічний процес обробки інформації – це послідовність взаємопов’язаних операцій перетворення інформації від її виникнення до використання користувачами для досягнення поставленої цілі. ІТ поєднує об’єкти, дії, правила обробки інформації в індивідуальній та масовій виробничій діяльності. ІТ можна уявити у вигляді ієрархічної структури, що складається з етапів, дій та операцій.

До складу ІТ входять мікроелектроніка, виробництво комп’ютерів та програмного забезпечення, зв’язок та телефонія, послуги мобільного зв’язку, забезпечення послуг Інтернет, автоматизація виробництва тощо.

Методологічну основу ІС складає системний підхід, відповідно до якого будь-яка система – це сукупність взаємопов’язаних об’єктів, що функціонують сумісно для досягнення загальної мети. Поведінка системи має ряд властивостей:

• цілісність – поведінка окремих об’єктів розглядається з позиції структури всієї системи;

• забезпечення стійкості функціонування системи;

• адаптивність до змін зовнішнього середовища;

• здатність до навчання шляхом зміни структури системи відповідно до зміни мети системи.

Упродовж останнього десятиліття відбулося становлення ітології - нової фундаментальної науки, що вивчає ІСТ, процеси створення й застосування ІС.

Поняття інформації. Дані та знання

Термін “інформація” походить від латинського слова “informatio”, що означає “роз'яснення”, “повідомлення”. Під інформацією звичайно розуміють певні відомості, що отримує людина. Інформація - це особливий вид ресурсів – невичерпний. Їй властиві запам’ятовування, передавання, перетворювання, відтворювання, стирання. Інформація є  одним з фундаментальних понять науки, таких, як матерія або енергія, тому її важко визначити через інші поняття. Інформацію розглядають як об’єкт комп’ютерної обробки, як продукт праці людини, як міру подолання невизначеності, як взаємини між даними та їх одержувачем тощо.

Сировиною для створення інформації є дані - це величини, їх відношення, словосполучення і факти, шляхом перетворення та обробкою яких можна здобути інформацію про предмети, процеси або явища. Можна сказати, що дані - це інформація, зареєстрована за допомогою різноманітних матеріальних носіїв. Знання - це інформація, з якої можна отримати нову інформацію за допомогою логічного виведення та практичного досвіду. Як дані, так і знання входять до інформаційної піраміди.

Дані є основою інформаційної піраміди. У будь-якій предметній області (ПрО) існує власне визначення даних. Це ідеї та факти, наведені в формалізованому вигляді, що дозволяє передавати та обробляти їх за допомогою якогось процесу та відповідних технічних засобів. Формування інформації відбувається в момент передавання даних. Інтерпретуючи інформацію, користувач отримує знання. Мудрість утворюється в результаті здобуття знань. Вона з’являється тоді, коли людина знаходить шляхи правильного використання накопичених нею знань.

Інформація як властивість матерії

З позицій матеріалістичної філософії інформація - це відображення реального світу за допомогою повідомлень. Повідомлення - це форма подання інформації, придатна для передачі.

Інформація характеризує взаємодію повідомлення зі споживачем. Інформація як властивість матерії не може існувати поза матерією, тобто вона існувала і буде існувати завжди, її можна накопичувати, зберігати та переробляти.

В ІС для передавання інформації мають бути: матеріальний носій інформації, джерела інформації, приймач інформації, канали зв’язку між джерелом та приймачем інформації та повідомлення.

Приміром, при передачі усного повідомлення як канал зв’язку можна розглядати повітря, що розповсюджує звукові хвилі. Одержувачами та джерелами інформації можуть бути люди.

Активними учасниками цієї системи можуть бути не тільки люди, обмін інформацією може відбуватися у тваринному і рослинному світі або між штучними об’єктами.

Носій інформації – це матеріальна субстанція, потрібна для того, щоб повідомлення було передано від джерела до одержувача.

Сигнал - це повідомлення, що передається за допомогою носія. Сигнал - це фізичний процес, що змінюється у часі. Такий процес може мати різні характеристики (приміром, під час передачі електричних сигналів можуть змінюватися напруга і сила струму).

Параметр сигналу - та з його характеристик, що використовується для подання повідомлень.

Дискретнийсигнал - сигнал, параметр якого приймає послідовно в часі скінчену кількість значень. Дискретнеповідомлення - повідомлення, що передається за допомогою дискретних сигналів.

Приклад дискретного повідомлення - процес читання книги, інформацію в якій подано у вигляді тексту, тобто дискретною послідовністю окремих символів - букв.

Неперервнийсигнал - сигнал, параметр якого - неперервна функція часу. Неперервнеповідомлення - повідомлення, що передається за допомогою неперервнихсигналів.

Приклад неперервного повідомлення - людське мовлення, що передається модульованою звуковою хвилею; параметром сигналу в цьому разі є тиск, що утворюється цією хвилею в точці перебування приймача - людського вуха.

Дискретизація - перетворення неперервного повідомлення в дискретне. Для цього з нескінченної множини значень цієї функції (параметра сигналу) вибирається скінчена їх множина, елементи якої приблизно можуть характеризувати інші значення.

Логіко-семантичний підхід до інформації

Інформація має використовуватися для орієнтування, активних дій та управління.

Властивості інформації:

• запам'ятовуватися - одна з найважливіших властивостей інформації;

• передаватися - здатність інформації до реплікації, тобто її може запам’ятати інша система, і при цьому інформація залишиться тотожною сама собі (очевидно, що кількість інформації не може зростати при копіюванні);

• перетворюватися - це означає, що інформація може змінювати спосіб і форму свого подання;

• стиратися - це пов'язано з таким перетворенням інформації (передачею), при якому її кількість зменшується і стає рівною нулю.

Під час переходу від нижчих форм руху матерії до вищих властивості інформації якісно змінюються. Приміром, біологічна і соціальна інформація мають, поряд із загальними властивостями, свої специфічні властивості та характеристики.

Оцінка кількості інформації

Найважливіший етап у розвитку теорії інформації - засоби кількісної оцінки інформації. Внаслідок цього з’являється можливість порівняти інформаційні потоки у об'єктах, різних за своєю природою (системи зв'язку, обчислювальні машини, процеси управління, нервова система живого організму).

Для вимірювання інформації використовують параметри кількості інформації та обсягу інформації, що мають різні вираження й інтерпретацію залежно від форми аналізу інформації.

У 1931 р. французький інженер Р.-Л.Валтат висунув ідею використання бінарної системи числення під час створення механічних лічильних засобів. Бінарна система числення найкраще відображає фізичний стан технічних приладів. У різних системах числення один розряд має різноманітну вагу, і відповідно змінюється одиниця виміру даних: у бінарній системі числення одиниця виміру - біт; у десятковій системі числення одиниця виміру - діт (десятковий розряд).

Розроблювачі комп'ютерів віддають перевагу бінарній системі числення тому, що в технічному пристрої найпростіше реалізувати два протилежні фізичних стани: деякий фізичний елемент, що має два різних стани: намагніченість у двох протилежних напрямках; прилад, що пропускає або ні електричний струм; конденсатор, заряджений або не заряджений тощо.

Обсяг інформації V, записаної бінарними знаками в пам'яті комп'ютера або на зовнішньому носії інформації, підраховується просто за кількістю необхідних для такого запису бінарних символів. При цьому неможливе не ціле число бітів. Біт - обсяг інформації, записаної одним бінарним знаком - є найменшою можливою одиницею обсягу інформації.

Кількість інформації в повідомленні залежить від імовірності його отримання: чим більш імовірним є повідомлення, тим менша кількість інформації в ньому. Цей підхід, запропонований К.Шенноном, хоч і не враховує змістовний бік інформації, виявився дуже корисним у телекомунікаціях та обчислювальній техніці як основа для оптимального кодування повідомлень.

Кількість інформації C - теоретико-множинна міра величини інформації в одній випадковій змінній відносно іншої.

Біт (bit) - кількість інформації у виборі однієї з двох рівноймовірних подій.

Кількість інформації є мірою зменшення невизначеності однієї події через отримання повідомлення про іншу подію. Приміром, повідомлення "Студент Іванов відвідував усі лекції" збільшує ймовірність твердження "Студент Іванов добре складе екзамен". Якщо між подіями не існує зв’язку, то кількість інформації у першому повідомленні про друге дорівнює нулю. Приміром, повідомлення "Студент Іванов має двох кішок та собаку" не зменшує невизначеність результатів екзамену.

Зовсім не всякий текст, записаний бінарними символами, припускає вимірювання кількості інформації в ньому, але завжди можна виміряти його обсяг. Якщо ж для якогось повідомлення можна визначити й обсяг, і кількість інформації, то вони не обов’язково збігаються, але кількість інформації не може бути більшою за обсяг.

Коефіцієнт інформативності повідомлення - відношення кількості інформації до обсягу даних.

Коефіцієнт інформативності повідомлення Y визначається відношенням кількості інформації до обсягу даних, тобто , причому завжди . Збільшення коефіцієнта Y призводить до збільшення ефективності перетворення інформації у системі.

Форми адекватності інформації

Правильність прийняття рішення споживачем інформації залежить від того, наскільки ця інформація адекватна реальному стану об'єкта. Адекватність інформації може виражатися в трьох формах: синтаксичній, семантичній та прагматичній.

Синтаксична адекватність відображає формально-структурні характеристики інформації і не торкається її змісту. На синтаксичному рівні враховуються тип носія, спосіб подання інформації, швидкість передачі й обробки, розміри кодів, надійність і точність перетворення цих кодів тощо. Інформацію, що розглядається тільки з цієї точки зору, звичайно називають даними, тому що при цьому не має значення її змістовність.

Семантична адекватність визначає ступінь відповідності образу об'єкта самому об'єкту. Вона служить для формування понять і уявлень, виявлення змісту інформації та її узагальнення.

Прагматична адекватність відображає відношення між інформацією та її споживачем. Прагматичні властивості інформації можна розглядати тільки тоді, якщо існують інформація про об'єкт, користувач і цілі керування. Прагматична форма адекватності безпосередньо пов'язана з практичним використанням інформації.

Семантична та прагматична міри інформації

Семантична міра інформації S пов'язує семантичні властивості інформації зі спроможністю користувача зрозуміти повідомлення, що надійшло.

Семантична міра інформації повідомлення дорівнює 0:

• якщо користувач взагалі не розуміє повідомлення;

• користувач знає всю інформацію, що міститься у повідомленні.

Приміром  першого граничного випадку може бути текст на невідомій користувачеві мові, другого – таблиця множення для студента.

Максимальну кількість семантичної інформації користувач здобуває при узгодженні її змісту зі своїми знаннями.

Коефіцієнт змістовності К - відношення кількості семантичної інформації до її обсягу .

Прагматична міра інформації – цінність інформації для досягнення користувачем поставленої мети. Ця міра - величина відносна, зумовлена особливостями використання інформації у тій чи іншій ІС. Цінність інформації визначається тим, наскільки вона допомагає користувачеві у досягнення поставленої перед ним мети.

Корисна інформація - інформація, що зменшує невизначеність прийняття рішення. Приміром, підчас екзамену для студента значно ціннішим порівняно з іншими є конспект лекцій саме з цього предмету. Якщо до отримання інформації ймовірність досягнення цілі дорівнює Р₀, а після її отримання - Р₁, то цінність інформації визначається за формулою  та вимірюється у бітах.

Якість інформації

Ефективність використання інформації обумовлюють такі її характеристики, як:

• репрезентативність,

• змістовність,

• повнота,

• актуальність,

• своєчасність,

• точність,

• достовірність,

• сталість.

Репрезентативність інформації - правильність її відбору і формування для адекватного відображення істотних властивостей об'єкта. Найважливіше значення тут мають правильність концепції, на базі якої формалізоване вихідне поняття та обґрунтованість відбору істотних ознак і зв'язків об’єкта.

Змістовність інформації – це відношення кількості семантичної інформації в повідомленні до його обсягу. Зі збільшенням змістовності інформації зростає ефективність інформаційної системи, тому що для отримання тих самих відомостей потрібно обробити менший обсяг даних.

Повнота інформації - наявність достатнього для прийняття правильного рішення набору показників. Як неповна, тобто недостатня для прийняття правильного рішення, так і надлишкова інформація знижують ефективність прийнятих користувачем рішень.

Доступність інформації – це можливість отримання і перетворення інформації.

Актуальність інформації - ступінь збереження корисності інформації в момент її використання, що залежить від динаміки зміни її характеристик і від інтервалу часу, що пройшов із моменту отримання даної інформації.

Своєчасність інформації - її надходження не пізніше заздалегідь призначеного часу, узгодженого з часом вирішення поставленого перед користувачем завдання.

Точність інформації - ступінь подібності отриманої інформації до реального стану об'єкта, процесу, явища тощо. Розрізняють:

• формальну точність, що вимірюється значенням одиниці молодшого розряду числа;

• дійсну точність, що зумовлена значенням одиниці останнього розряду числа;

• максимальну точність, яку можна отримати в конкретних умовах функціонування системи;

• необхідну точність, що зумовлюється функціональним призначенням показника.

Достовірність інформації - її властивість відображати реально існуючі об'єкти з необхідною точністю. Достовірність інформації вимірюється ймовірністю того, що відображуване інформацією значення параметра відрізняється від істинного значення цього параметра в межах необхідної точності.

Висновки

Інформація сьогодні - важливий, а іноді і стратегічний ресурс, яким забезпечуються будь-яка діяльність суспільства, держави чи людини. . Інформація є  одним з фундаментальних наукових понять, тому існують різні підходи до її визначення, вимірювання та оцінки.

Список літератури

1. Андон Ф.И., Яшунин А.Е., Резниченко В.А. Логические модели интеллектуальных информационных систем. – Киев: Наукова думка, 1999.

2. Вовчак І.С. Інформаційні системи та комп’ютерні технології в менеджменті. Навчальний посібник. – Тернопіль: Карт-бланш. –2001.

3. Гужва В.М., Постєвой А.Г. Інформаційні системи в міжнародному бізнесі. Навчальний посібник. - К.: КНЕУ. - 1999.

4. Основи інформаційних систем. Підручник/ В.Ф.Ситник, Т.А.Писаревська, Н.В.Єрьоміна, О.С.Краєва. - Київ: КНЕУ. - 1997.

5. Плескач В.Л., Рогушина Ю.В., Кустова Н.П. Інформаційні технології та системи. - К.: "Книга", 2004.

6. Экономическая информатика Учебник. - Под редакцией Конюховского П.В.и Д.Н.Колесова. - СПб. Питер. - 2000.

Контрольні питання

1. Що таке інформаційна технологія?
2. Що таке інформаційна система?
3. Що є предметом ітології?
4. Які існують визначення інформації?
5. Як визначається кількість інформації?
6. Що таке повідомлення?
7. Назвіть параметри оцінки якості інформації.
8. Назвіть форми адекватності інформації.

З повагою ІЦ “KURSOVIKS”!