Цели и задачи дисциплины. Информатика как наука
Цели и задачи дисциплины
Цель изучения учебной дисциплины «Информатика и компьютерная графика»– формирование у студентов теоретических знаний о современных компьютерных технологиях и системах, базирующихся на применении средств вычислительной техники и сетевых технологий, и овладение практическими навыками их использования в качестве инструмента для решения задач в предметной области.
Задачи изучения учебной дисциплины «Информатика и компьютерная графика»:
формирование у студентов представления об информатизации, о перспективах развития аппаратного и программного обеспечения компьютерных технологий, о теоретико-методологических основах знаний по современным методам работы с информацией;
обучение технологиям работы с текстовыми и табличными документами, презентациями, компьютерной графикой, базами данных;
подготовка слушателей к использованию современных информационных технологий в качестве инструмента для решения задач предметной области.
Учебная дисциплина «Информатика и компьютерная графика»тесно связана с такими учебными дисциплинами, как «Высшая математика», «Физика» и др. Полученные при изучении дисциплины знания и навыки будут востребованы при изучении специальных дисциплин, например, «ГИС и геоматика», а также станут инструментом грамотного выполнения и оформления рефератов, курсовых и дипломных работ.
Данные. Информация
В окружающем нас пространстве постоянно идет обмен сведениями между людьми, между человеком и устройствами, а также обмен сигналами и признаками жизни в животном и растительном мире, между объектами живой и неживой природы. Все это сопровождается появлением сигналов, отражающих этот обмен. При взаимодействии сигналов с физическими телами в них возникают определенные изменения свойств — это явление называется регистрацией сигналов. В зависимости от физической среды сигналы могут быть механические, электрические, световые, звуковые и др. Они могут быть статические и динамические, непрерывные и дискретные. Изменения можно наблюдать, измерять или фиксировать разными способами — при этом возникают и регистрируются новые сигналы, т. е. образуются данные, которые регистрируются какими-то способами.
Данные — информация о регистрируемом сигнале, представленная в виде, позволяющем хранить, передавать ее или обрабатывать как человеком, так и с помощью технических средств.
Информация (от лат. «Informatio» – разъяснение, изложение) — данные об объектах и явлениях, их параметрах, свойствах и состоянии. Дать строгое определение информации затруднительно, поскольку с точки зрения разных наук это понятие имеет свои отличительные черты.
Норберт Винер, основоположник кибернетики (науки об управлении), определял информацию следующим образом.
Информация — это обозначение содержания, полученное нами из внешнего мира в процессе приспосабливания к нему нас и наших чувств.
С понятием информации тесно связано понятие энтропии, трактуемой в математической статистике как меры неопределенности в определении состояния системы. Чем выше энтропия, тем больше информации можно извлечь из системы. Равновесные системы или постоянные сигналы лишены энтропии и, следовательно не несут никакой информации. Например, лишенный часов человек, находящийся в комнате с окном, не видя солнца, не может точно ответить на вопрос который час.
После усвоения человеком информация позволяет уменьшить имеющуюся о них степень неопределенности знаний об объектах и их характеристиках. Выше приведенное определение трактует информацию до ее усвоения человеком как данные, а после ее усвоения человеком информация рассматривается как знание. Между информацией и знанием существуют качественные различия. Информация тиражируема, и издержки, связанные с ее тиражированием, по мере развития технологий стремятся к нулю. Для создания же новых знаний требуется усвоение все большего объема данных и больших усилий, достижение личностью высокого интеллектуального уровня. Информацию можно осмысливать и принимать решения на её основе, можно менять её форму представления, накапливать и хранить
Информация может предаваться следующим образом:
от человека к человеку в устной или письменной форме, в форме знаков или жестов;
в природе в виде распространяющихся воздействий, которые может почувствовать человек (свет, запахи, звук);
в виде комбинаций биологических наследственных факторов (гены, хромосомы).
Знания — проверенный практикой или доказанный теоретически результат познания действительности, вернее, ее отображения в сознании человека. Знание — категория, отражающая передачу накопленного человеческого опыта от предков к потомкам.
Для описания и оценки информации используются ее основные свойства, такие как:
- объективность — это свойство определяет, является ли информация объективной или субъективной, что часто зависит от методов получения информации
полнота — показывает, достаточно ли информации для принятия решений;
достоверность — показывает, не искажена ли информация в процессе передачи;
адекватность — показывает степень соответствия информации реальному состоянию дел;
доступность — показывает возможность получения информации;
aктуальность — показывает степень соответствия информации текущему моменту времени;
полезность — показывает уменьшение неопределенности сведений;
ценность — показывает ценность информации для различных потребителей.
Информация, как и любой другой ресурс, является объектом собственности. Знания могут быть лишь объектом владения. Усвоение информации не предполагает ее отчуждения, знания же, наоборот, неотчуждаемы, и любая их передача изменяет их первоначальные качества. Стоимость, переносимая информацией на производимый с ее использованием продукт, значительно выше издержек ее тиражирования, но лишь знания обладают свойством безграничного возрастания.
С точки зрения управления информацией можно выделить контролируемую и неконтролируемую информацию. Контролируемая информация является обязательной для использования при принятии решений, неконтролируемая — накапливающаяся в организации невостребованная информация. Причиной невостребованности информации могут быть различные факторы, например: отсутствие технических, кадровых, методических ресурсов, невозможность своевременного обновления данных и, как следствие, бесполезность усилий по обработке информации. Чем больше часть неконтролируемой информации, тем сложнее работать.
Знания, которыми обладают люди, могут быть зафиксированы на материальных носителях, и использоваться в обществе. Такие материализованные в виде документов, учебников, ноу-хау, художественных и научных произведений, объектов искусства, баз данных и знаний, компьютерных программ знания представляют информационные ресурсы общества.
Информационные технологии
Технология (от греч. слова «τέχνη», которое означает искусство, мастерство, умение, а также от греч. слова «λόγος», означающее знания, наука) — это совокупность методов обработки, изготовления, изменения состояния, свойств, формы, осуществляемых в процессе производства продукции. Задача технологии как науки — выявление закономерностей в целях определения и использования на практике наиболее эффективных и экономичных производственных процессов.
Информационная технология или IT-технология (от англ. слова «Information Technology») — это совокупность методов, производственных процессов и программно-технических средств, объединенных в технологическую цепочку, обеспечивающую сбор, хранение, обработку, вывод и распространение информации для снижения трудоемкости процессов использования информационного ресурса, повышения их надежности и оперативности.
Цель IT-технологий — производство информации для ее анализа человеком и принятия на его основе решения по выполнению какого-либо действия.
Можно выделить следующие уровни использования информационных технологий: глобальный, отраслевой и конкретный. Глобальные IT-технологии — модели, методы и средства, формализующие и позволяющие использовать информационные ресурсы общества. Отраслевые IT-технологии предназначены для решения задач, возникающих в определенной области человеческой деятельности. Конкретные IT-технологии представляют собой средства для решения конкретных задач, возникающих в деятельности человека.
По способу реализации можно выделить традиционные и компьютерные информационные технологии. Первый класс ориентирован главным образом на снижение трудоемкости получения результата пользователем выходной информации на конкретном уровне и включает в себя инженерные, научные и статистические расчеты, формирование регулярной отчетности предприятия, ведение разного рода журналов и т.п. Второй класс связан в первую очередь с информационным обеспечением процесса управления в режиме реального времени и чаще всего включает средства перехода на более высокие уровни.
По степени охвата выделяют информационные технологии рабочего места специалиста, информационные технологии управления предприятием или технологическим процессом, информационные технологии централизованного управления.
По классу реализуемых технологических операций компьютерные информационные технологии подразделяются: на работу с текстовым и табличным процессорами, графическими объектами, системы управления базами данных, гипертекстовые и мультимедийные системы.
По типу пользовательского интерфейса можно рассматривать компьютерные информационные технологии с точки зрения возможностей доступа пользователя к информационным и вычислительным ресурсам.
Наиболее разработанной и часто используемой является технология обработки данных. Она предназначена для решения хорошо структурированных задач, по которым имеются необходимые входные данные и известны алгоритмы и другие стандартные процедуры их обработки. Эта технология применяется на уровне исполнительской деятельности персонала невысокой квалификации в целях автоматизации некоторых рутинных постоянно повторяющихся операций. Может включать уровнинепосредственного исполнителя, подразделения, предприятия.
Основные компоненты IT-технологии обработки данных и их характеристики.
Сбор данных. Большая часть действий, выполняемых специалистами, в том числе инженерами, на предприятиях сопровождается соответствующими записями данных. Это могут быть разного рода регистрируемые документы (накладные, платежные поручения, заявки и т.п.), записи в журналах, периодическая отчетность.
Обработка данных. Для создания из поступающих данных информации, отражающей деятельность специалиста, используют следующие типовые операции:
Классификация или группировка. Первичные данные обычно имеют вид кодов, состоящих из одного или нескольких символов. Эти коды, выражающие определенные признаки объектов, используются для идентификации и группировки записей.
Сортировка, с помощью которой упорядочивается последовательность записей.
Вычисления, включающие арифметические и логические операции. Эти операции, выполняемые над данными, дают возможность получать новые данные.
Укрупнение или агрегирование, служащее для уменьшения количества данных и реализуемое в форме расчетов итоговых или средних значений.
Хранение данных. Многие данные на уровне операционной деятельности необходимо сохранять для последующего использования либо здесь же, либо на другом уровне. Для их хранения создаются базы данных.
Создание отчетов (документов). В информационной технологии обработки данных необходимо создавать документы для руководства и работников предприятия, а также для внешних партнеров. При этом документы могут создаваться как по запросу или в связи с проведенной операцией, так и периодически в конце каждого месяца, квартала или года.
Информационные технологии могут включать в себя операции обработки различных данных: текста, графиков, таблиц, баз данных (БД), статистических, географических, видеоданных.
В зависимости от сложившихся в организации традиций применяются ИТ различной степени централизации. Централизованные технологии характеризуются тем, что хранение и обработка информации осуществляются в центре обработки информации средствами компьютера-сервера, работающего в сети. Используется общая (централизованная) БД. Серверы устанавливаются в отраслевых или территориальных вычислительных центрах (ВЦ), в организациях (на предприятиях) в специализированных службах — ВЦ, отделах автоматизации и пр. Децентрализованные технологии не используют общих (централизованных) БД, но автоматизированные рабочие места могут иметь средства информационного обмена с другими рабочими местами. Чаще всего используются комбинированные технологии. Для определенных задач рабочее место реализует централизованные технологии, для других — децентрализованные.
Информационные технологии реализуются в различных режимах:
Сетевой режим — режим, обеспечивающий обработку данных с использованием удаленных программных и технических средств. Возможен при наличии в организации ЛВС или выхода в глобальные сети. Доступны к реализации технологии централизованной и распределенной обработки данных.
Пакетный (фоновый) режим — режим, обеспечивающий обработку данных порциями без вмешательства извне. Реализуется в период, когда высвобождаются ресурсы вычислительной системы. В настоящее время часто используется в организациях (на предприятиях) для выполнения периодических работ, например формирования типовых сводок в конце периода. Существенным недостатком является большая продолжительность процедуры, поскольку операции по обработке данных выполняются через оператора.
Режим разделения времени — режим, обеспечивающий чередование различных процессов обработки данных в одном компьютере-сервере. Ресурсы выделяются разным пользователям циклично на короткие интервалы времени, при этом у пользователя создается впечатление, что вычислительная система занята решением только его задачи. Недостаток состоит в замедлении скорости выполнения операций при увеличении количества работающих. Несмотря на это, является основным режимом работы на ЭВМ при многопользовательском доступе.
Режим реального времени (онлайн) — режим, обеспечивающий обработку данных в соответствии с динамикой производственного процесса. Используется при контроле управления бизнес-процессами, работе операторов в транспортных и туристических агентствах, расчетах между клиентами банка, на предприятиях связи (тарификация разговоров в режиме реального времени), в информационных агентствах (получение новостей), метеорологических службах, консалтинговых фирмах. Системы реального времени сложны и дороги в эксплуатации.
Интерактивный режим — режим, обеспечивающий обработку данных в системах реального времени при условии вмешательства извне. Вмешательство оформляется в виде транзакций, осуществляющихся в очень короткое время. Примером является работа брокеров на биржах, программиста с базой данных, которую использует также оператор для работы с клиентами.
Диалоговый режим — режим, при котором происходит непосредственный и двухсторонний обмен информацией, командами или инструкциями между человеком и ЭВМ. Требует скорости обработки данных, не замедляющей действия пользователя. Примером являются операции по учету средств, поступающих от плательщиков коммунальных услуг, услуг связи и пр.
Режим реализации информационных технологий может быть комбинированным. Например, диалоговый режим может осуществляться как в сетевом, так и в несетевом варианте, как в режиме онлайн, так и в режиме офлайн.
IT-технологии автоматизированного офиса — организация и поддержка коммуникационных процессов как внутри организации, так и с внешней средой на базе компьютерных сетей других современных средств передачи и работы с информацией. В современных условиях находит все более широкое применение. IT-технологии в сфере организационно-экономического управления в настоящее время развиваются по следующим основным направлениям: - активизация роли специалистов управления (непрофессионалов в областивычислительной техники) в подготовке и решении задач экономического управления; - совершенствование систем интеллектуального интерфейса конечных пользователей различных уровней; - объединение информационно-вычислительных ресурсов с помощью вычислительныхсетей различных уровней (от локальных, объединяющих пользователей в рамках одного подразделения организации до глобальных); - разработка комплексных мер обеспечения защиты информации (технических, организационных, программных, правовых и т.п.) от несанкционированного доступа.
Основные цели информационной технологии управления — получение путем переработки первичных данных информации нового качества и выработка на ее основе управленческого решения. Для принятия решений на уровне управленческого контроля информация должна быть представлена в агрегированном виде так, чтобы просматривались тенденции изменения данных, причины возникших отклонений и возможные решения. На этом этапе решаются следующие задачи обработки данных:
оценка планируемого состояния объекта управления;
оценка отклонений от планируемого состояния;
выявление причин отклонений;
анализ возможных решений и действий.
Сущность технологии поддержки принятия решений:
ориентация на решение плохо структурированных задач;
сочетание традиционных методов доступа и обработки компьютерных данных с возможностями математических моделей и методами решения задач на их основе;
направленность на непрофессионального пользователя компьютера;
высокая адаптивность, обеспечивающая возможность приспосабливаться к особенностям имеющегося технического и программного обеспечения, а также требованиям пользователя.
К новым информационным технологиям в сфере управления относят технологии анализа и прогнозирования, электронного документооборота, геоинформационные технологии, интеллектуальные технологии, Интернет / Интранет-технологии.
В сфере научно-исследовательских и опытно-конструкторских работ используются IT-технологии искусственного интеллекта и экспертной поддержки. Суть данных технологий разгрузка пользователя от проведения рутинных, часто недостаточно четко сформулированных, операций и компетентная оценка последствий выбора каждого из возможных вариантов действий.