Информационные технологии учебное пособие для студентов вузов
Скачать 1.79 Mb.
|
Богданова С.В. ИНФОРМАЦИОННЫЕ ТЕХНОЛОГИИ Учебное пособие для студентов вузов г. Ставрополь, 2011 Учебное пособие отражает современные методы и средства, используемые в новейших информационных технологиях. Рассмотрены основные понятия и концепции таких направлений информационных технологий, как структурная разметка документов, построение систем оперативной аналитической обработки данных и обнаружение знаний в хранилищах данных, CASE-технологии и геоинформационные системы, приведено большое количество иллюстраций и практических примеров. Предназначено для студентов высших учебных заведений очной и заочной форм обучения, а также студентам бакалавриата и магистратуры. ОГЛАВЛЕНИЕ ВВЕДЕНИЕ 4 РАЗДЕЛ 1. Развитие и становление информационных технологий 5 1.1 Понятие и классификация информационных технологий 5 1.2. Этапы развития информационных технологий 23 1.3. Взаимосвязь информационных технологий и информационных систем 44 1.4. Информатика и информационная технология 51 РАЗДЕЛ 2. Современные информационные и коммуникационные технологии 53 2.1 Понятие, возникновение и развитие новых информационных технологий 53 2.2. Традиционные, новые и новейшие информационные технологии 60 РАЗДЕЛ 3. Виды современных информационных технологий 65 3.1. Технология обработки текстовой информации 65 3.2. Технология обработки графической информации 66 3.3. Технология распознавания 70 3.4. Технология обработки числовых данных 78 3.5. Технология хранения, поиска и сортировки информации 85 3.6. Технология управления знаниями 90 3.7. Сетевые информационные технологии 101 3.8. Интернет-технология 111 3.9. Технологии разработки программного обеспечения (программирования) 132 3.10. CASE-технология 141 3.11. Мультимедиа-технологии 149 3.12. Гипертекстовая технология 159 3.13. Нейрокомпьютерные технологии 167 3.14. Геоинформационная технология 177 ЛИТЕРАТУРА 193 ВВЕДЕНИЕ Информационные технологии как самостоятельное научное направление сформировалось в начале 90-х годов XX века. Под информационной технологией понимается совокупность методов получения, хранения, преобразования и передачи информации в той или иной сфере деятельности человека на основе компьютерной поддержки. Задача информационной технологии состоит в выявлении наиболее эффективных средств и способов обработки информации. Учебное пособие подготовлено в соответствии с Государственным образовательным стандартом и раскрывает содержание новых информационных технологий, особенно активно используемых в настоящее время. Пособие содержит три раздела. В первом разделе раскрывается понятие и классификация информационных технологий, рассматриваются этапы их развития, показана взаимосвязь информационных технологий и информационных систем, а также содержание информатики и информационной технологии. Во втором разделе определяется понятие, возникновение и развитие новых информационных технологий, рассматриваются традиционные, новые и новейшие информационные технологии . В третьем разделе указаны виды современных информационных и коммуникационных технологий. ^ 1.1 Понятие и классификация информационных технологий Термин «информационная технология» базируется на понятии «технология», которое является достаточно устойчивым и появилось в научно-техническом обороте в связи с проблемами организации производства. Под технологией (гр. techne - искусство, мастерство + логия) понимают [36]: 1) совокупность методов обработки, изготовления, изменения состояния, свойств, формы сырья, материала или полуфабриката в процессе производства, например технология металлов, химическая технология, технология строительных работ; 2) наука о способах воздействия на сырье, материалы или полуфабрикаты соответствующими орудиями производства. Технологией называют также сами операции добычи, обработки, транспортировки, хранения, контроля, являющиеся частью общего производственного процесса [38]. Из трех возможных вариантов определения наиболее близок к информационным технологиям первый вариант. В понятии «информационная технология» следует выделить три основных составляющих: - объект воздействия (в приводимом определении - это сырье, материал, полуфабрикат, т.е. материальный ресурс); - результат воздействия (изменение состояния, свойств, формы объекта воздействия); - методы воздействия (обработка, изготовление, изменение - процессы, приводящие к искомому результату воздействия). Расширяя перечень ресурсов, рассматриваемых в качестве объекта воздействия, мы получаем соответствующее расширение и состава технологий: - если объектом воздействия является энергия, то мы получаем энергетические технологии (передача энергии, преобразование энергии и т. п.); - финансовые ресурсы в качестве объекта воздействия обусловливают финансовые технологии (операции на рынке ценных бумаг, валютные операции, кредитование и т.п.); - кадровые (людские) ресурсы в качестве объекта воздействия порождают технологи и обучения, совместной работы в рамках единых коллективов и т.п. В этом отношении информация, рассматриваемая как ресурс, обусловливает возникновение информационной технологии. С учетом этого можно сформулировать следующее определение информационной технологии: информационная технология - это совокупность методов и средств целенаправленного изменения каких-либо свойств информации. Это определение несколько отличается от тех, которые довольно широко используются в научно-технической и учебной литературе: - «Информационная технология - система методов и способов сбора, накопления, хранения, поиска, обработки и выдачи информации» [29]. - «Информационная технология - процесс, использующий совокупность средств и методов сбора, обработки и передачи данных (первичной информации) для получения информации нового качества о состоянии объекта, процесса или явления (информационного продукта)» [13]. - «Информационная технология - система методов и способов сбора, накопления, хранения, поиска и обработки информации на основе применения средств вычислительной техники» [14]. - «Информационная технология - система методов и способов сбора, накопления, хранения, поиска, обработки и выдачи информации» [24]. - «Автоматизированная информационная технология - системно организованная для решения задач управления совокупность методов и средств реализации сбора, регистрации, передачи, накопления, поиска, обработки и защиты информации на базе применения развитого программного обеспечения, используемых средств вычислительной техники и связи, а также способов, с помощью которых информация предлагается клиентам» [1]. Практически все формулировки не столько определяют собственно информационную технологию, сколько перечисляют различные варианты технологий (сбор, регистрация, накопление, поиск, передача, обработка, выдача), что не всегда позволяет определить, как и для чего осуществляется воздействие на информацию. Кроме того, во многих определениях указывается определенная техническая база - средства вычислительной техники, - что существенно сужает круг проблем и их решений в области информационных технологий, лишает их истории и рассмотрения тенденций и соответствующих перспектив. Некоторые определения содержат довольно жесткую целевую направленность («для решения задач управления», «для получения информации нового качества об объектах»), что решает проблемы определенной предметной области, но не может дать представление об общих свойствах и закономерностях информационных технологий. Поэтому сформулированное нами определение «информационной технологии» является более точным. Существует три компонента информационной технологии: ^ В данном случае имеется в виду не информация вообще, как негэнтропийная характеристика системы, оцениваемая через количество информации, а ее конкретное воплощение в виде данных на том или ином носителе. Сами данные характеризуются формой восприятия или представления и содержательной интерпретацией. ^ определяет основной способ конечного их использования в той или иной сфере деятельности и предполагает один из следующих вариантов: - текстовая информация (различные виды письменной речи или представления данных с помощью систем специальных знаков - математические и химические формулы, тексты программ и т.п.); - аудиоинформация (устная речь, музыка, звуки естественного или искусственного происхождения, системы звуковой сигнализации различного назначения); - видеоинформация (различного вида образы, воспринимаемые органами зрения, - рисунки, схемы, карты, фильмы и т.п.). ^ конкретизирует восприятие конкретных данных той или иной формы представления в рамках конкретного вида деятельности. Из этого следует, что текст некоторого документа на английском языке понятен и может быть использован специалистом, знающим английский язык, но не имеет практического смысла для человека, не владеющего этим языком; одна и та же математическая формула описывает различные сущности в зависимости от интерпретации операндов, ее составляющих; одни и те же звуковые сигналы, подаваемые с помощью горна в различных армиях мира, воспринимаются по-разному. Этих примеров достаточно для того, чтобы продемонстрировать необходимость такой характеристики данных, как их содержательная интерпретация. ^ - это материальное воплощение данных той или иной формы представления. Носителем информации может быть любой материальный объект (в том числе и физическое поле той или иной природы), определенные состояния или свойства которого могут рассматриваться как представление данных. Например, носителями текстовых данных в разное время человеческой истории были такие материальные объекты, как поверхность каменных пещер, выделанные шкуры животных, изготовленные из тростника папирусные свитки, берестяная кора, глиняные и деревянные дощечки, ткани и, наконец, бумага. Все эти носители в течение определенного времени изменяли свои физические свойства в диапазоне, позволяющем сохранять изображение текста. Носители аудиоинформации не так разнообразны - это прежде всего естественная среда, передающая звуковые волны, а также различные искусственные материальные объекты, определенные свойства которых позволяют фиксировать и воспроизводить звуковые колебания (восковые валики, виниловые диски, намагниченные проволока и пленка, оптические диски). Естественно, следует упомянуть и электромагнитные поля, позволяющие воспринимать, передавать и воспроизводить звуковые колебания (радио, телефон, телеграф и т. п.). Носители видеоинформации включают в себя кроме всех перечисленных носителей текстовой информации различного рода фотоматериалы, голографические пластины и прочие материалы, позволяющие фиксировать и воспроизводить зрительные образы. К носителям видеоинформации следует отнести электромагнитные поля, позволяющие воспринимать, передавать и воспроизводить звуковые колебания. К особым видам носителей данных относят электронные. Это не вполне точное название (поскольку в большинстве случаев речь идет о магнитных носителях) объединяет все виды носителей, которые хранят данные в виде некоторых объектов (файлов, дисковых томов и т.п.), интерпретация которых с помощью программ, выполняемых компьютером, воспроизводит ту или иную форму информации на соответствующих устройствах. 2. Компонент информационной технологии - результат воздействия как целенаправленное изменение свойств информации (данных на носителе). Определение результата воздействия предполагает установление конкретного свойства данных, которое будет изменено, и собственно изменения (направления и размера). Проанализированные формулировки определения информационной технологии по существу представляли собой перечни информационных процессов - сбор, передача, обработка, хранение, представление информации, - которые можно рассматривать как обобщения соответствующих целенаправленных изменений свойств данных. ^ трансформация совокупности данных, при которой изменяется свойство ее концентрации, т. е. из различных источников данные собираются в одном месте. ^ трансформация совокупности данных, при которой меняются ее пространственные координаты, рассматриваемые как соответствующее свойство. ^ трансформация совокупности данных, при которой изменяется то или иное качественное ее свойство, имеющее смысл для решения конкретной задачи или проблемы. ^ трансформация совокупности данных, при которой меняются ее временные координаты (от прошлого к будущему), рассматриваемые как соответствующее свойство. ^ трансформация совокупности данных, при которой меняется ее вид - формы хранения или результата обработки к форме, удобной для использования при решении конкретной задачи или проблемы. Аналогичным образом может быть интерпретирован практически любой информационный процесс. Главное - выявить качественно полезное свойство данных, определить направление и размер изменения этого свойства. Определив объект воздействия (данные на носителе), результат воздействия (целесообразное изменение свойств данных), можно перейти к методам воздействия. ^ определение которых предполагает выбор соответствующих средств и способов их использования. Выбор их настолько разнообразен, что практически не поддается достаточно обозримой классификации. Например, в офис некой организации поступил документ на иностранном языке, имеющий важное значение. Для работы с указанным документом необходим перевод его текста на русский язык, но в офисе отсутствуют специалисты, знающие этот язык. Возможны три варианта действий: 1) приглашение профессионального переводчика; 2) использование компьютерной программы машинного перевода; 3) сочетание первых двух вариантов: профессиональный переводчик редактирует текст, полученный с использованием компьютерной программы машинного перевода. В перечисленных вариантах решения возникшей проблемы процесс достижения необходимого результата состоит из трех этапов: - получение копии документа в форме, необходимой для последующей работы (копирование); - собственно перевод текста копии документа с получением рабочего экземпляра с текстом на русском языке (перевод); - получение документа на русском языке для последующей работы с ним (выдача). Каждый этап реализуется с помощью соответствующей информационной технологии, особенности которой при различных вариантах решения проблемы определяются как раз используемыми методами преобразования. Копирование как информационная технология имеет в качестве объекта воздействия текст исходного документа. Изменяемое свойство объекта воздействия - это его оригинальность. Направление изменения свойства - от оригинала к копии, а размер изменения - весь текст. В рамках первого варианта решения поставленной проблемы получение копии исходного документа реализуется путем использования копировального оборудования (например, офисного копировального аппарата фирмы Xerox), и для дальнейшего использования (профессиональным переводчиком) выдается дубликат исходного документа на бумажном носителе. Второй вариант решения проблемы требует иной формы представления копии исходного документа - в виде файла на том или ином устройстве долговременной памяти. В этом случае метод преобразования указанного объекта (текста документа на иностранном языке) предполагает использование устройства сканирования текста (сканера) с последующим распознаванием текста и записью в файл. В данном случае метод преобразования включает в себя принципиально иные (по сравнению с первым вариантом) средства и способы получения результата. В случае реализации третьего варианта процесс получения копии аналогичен таковому процессу при реализации второго варианта. Перевод как информационная технология имеет в качестве объекта воздействия текст копии исходного документа. Изменяемое свойство объекта воздействия - язык текста. Направление изменения свойства - с иностранного языка на русский, а размер изменения - весь текст. При первом варианте решения проблемы профессиональный переводчик в соответствии со своими навыками и квалификацией переводит текст и как результат готовит рабочий (текущий, промежуточный и т.п.) вариант документа на русском языке, имеющий вид черновика на бумаге. При втором варианте перевода файл с копией исходного документа поступает на вход программы машинного перевода, которая производит файл с текстом документа на русском языке. Третий вариант полностью включает в себя процедуры второго варианта, но полученный текст с помощью средств обработки текстовых документов (текстовых процессоров) подвергается редактированию профессиональным переводчиком для уточнения и корректировки полученного документа на русском языке. Результатом является файл с соответствующим текстом. Выдача как информационная технология имеет в качестве объекта воздействия текст документа на русском языке. Изменяемое свойство объекта воздействия - официальность документа. Направление изменения - от черновика к официальному документу, а размер изменения - весь документ. Первый вариант реализации технологии выдачи предполагает достаточно традиционные способы превращения черновика в официальный документ с использованием средств подготовки текстовых материалов (пишущих машин) и стандартных процедур регистрации и оборота документов. Второй и третий варианты выдачи идентичны и предполагают использование возможностей компьютерных систем в области подготовки и вывода текстовых документов. Подробное рассмотрение приведенного примера демонстрирует многообразие информационных технологий, порождаемое возможностями используемых средств решения конкретной проблемы, и приводит к одной из основных проблем организации информационных технологий - проблеме выбора методов получения необходимого результата (целесообразного изменения необходимого свойства данных). Информационные технологии характеризуются следующими основными свойствами: - предметом (объектом) обработки (процесса) являются данные; - целью процесса является получение информации; - средствами осуществления процесса являются программные, аппаратные и программно-аппаратные вычислительные комплексы; - процессы обработки данных разделяются на операции в соответствии с данной предметной областью; - выбор управляющих воздействий на процессы должен осуществляться лицами, принимающими решение; - критериями оптимизации процесса являются своевременность доставки информации пользователю, ее надежность, достоверность, полнота. Из всех видов технологий информационная технология предъявляет самые высокие требования к «человеческому фактору», оказывая принципиальное влияние на квалификацию работника, содержание его труда, физическую и умственную нагрузку, профессиональные перспективы и уровень социальных отношений. Несомненно, одним из важнейших разделов информатики являются информационные технологии, область которых пересекается с областью интересов науки, называемой информатикой. Действительно, информационные технологии - это часть информатики. Определение информационных технологий еще окончательно не установилось, о чем свидетельствуют несколько имеющихся выше определений. Границу между информатикой и информационными технологиями в настоящее время провести сложно. Следует отметить преимущественно прикладной характер информационных технологий. Традиционные технологические процессы материального производства реализуются с помощью различных технических средств: инструментов, оборудования, станков, конвейерных линий, печей, сварочных аппаратов и т.п. С помощью этих устройств изменяют структуру и форму сырья (материала, полуфабриката). Воздействие на сырье производят в определенной последовательности, с соблюдением жестких режимов (температурных и временных), с помощью унифицированных приемов. В результате выполнения технологических операций получают готовую продукцию, способную удовлетворять человеческие потребности (одежду, обувь, мебель, здания). Для информационных технологий необходимы аппаратные и программные средства. Они эквивалентны инструментам и оборудованию в материальном производстве. «Сырьем» информационных технологий является информация, которая подвергается соответствующей обработке. Конечной продукцией информационных технологий являются текстовые и графические документы, решенные математические задачи, переводы с одного естественного языка на другой, машиностроительные и электротехнические чертежи, удобные справочники и энциклопедии, советы электронных консультантов, подробные сведения о сотрудниках, финансовые отчеты, презентации, зашифрованные сообщения и многое другое. Таким образом, технологии материального производства увеличивают мускульную силу человека, а информационные технологии умножают мощь человеческого интеллекта. Основным аппаратным средством информационных технологий является ЭВМ. При этом среди множества конструкций ЭВМ доминирующее положение на мировом рынке занимают компьютеры фирмы IBM и конструктивно совместимые ЭВМ других фирм. Реализация информационных технологий происходит с помощью ЭВМ разного типа: суперЭВМ, настольных ЭВМ, компьютеров в виде чемоданов (лэптопов), ЭВМ размером с записную книжку [40]. Среди программного обеспечения широкое распространение получила продукция фирмы Microsoft (операционные системы, текстовые редакторы, электронные таблицы, базы данных, средства презентации, языки программирования, средства навигации в Интернете и др.). У программ фирмы Microsoft есть несомненное достоинство - стандартизация выполняемых операций (действий), унификация внешнего вида элементов. Изучение одного программного продукта облегчает освоение другого продукта. Многие элементы одинаковы в разных программах (приложениях): командные кнопки, счетчики, списки, закладки и др. Стандартизации подверглись многие элементы приложений операционной системы Windows. Например, вид курсора говорит о выполняемой операции: песочные часы - ожидание; двунаправленная стрелка - возможность изменения размера окна; указующий перст - выделение гиперссылки. Унифицирован внешний вид программ (пользовательский интерфейс): сверху всегда располагается строка заголовка, затем идет Главное меню программы, далее - панели инструментов. В центре экрана находится рабочая область, а внизу - строка состояния. Многие пункты Главного меню практически одинаковы в разных программах, например Файл, Вид, Помощь. Влияние и авторитет фирмы Microsoft столь велики, что многие другие фирмы вынуждены использовать элементы, придуманные фирмой Microsoft, по тому же назначению. Как и любая другая технология, информационная технология разделяется на элементарные операции, с помощью которых можно выполнять действия. Действия позволяют реализовать более сложные операции, из которых складываются этапы. Примерами элементарных операций являются: щелчок левой кнопки мыши, двойной щелчок, операция буксирования, нажатие клавиши на клавиатуре и т. д. С помощью элементарных операций реализуются действия, в результате которых изменяется изображение на экране монитора. Например, действием является переключение режимов в диалоговом окне, установка флажка в поле включателя, запись формулы, формирование изображения прямоугольника и т. д. С помощью элементарных операций и действий реализуются операции. В результате выполнения операций завершают изготовление документа, например, получают готовый рисунок или готовый текстовый документ. |
Добавить документ в свой блог или на сайт
Похожие:
 | Шатунова, О. В. Информационные технологии: Учебное пособие / О. В. Шатунова. – Елабуга: Изд-во егпу, 2007. – 77 с | | Педагогика. Учебное пособие для студентов педаго гических вузов и педагогических колледжей / Под ред. П. И. Пидкасистого. М: Педагогическое... |
| Рекомендовано Учебно-методическим советом ано впо «киу» в качестве учебного пособия для студентов высшего профессионального образования,... | | Учебное пособие предназначено для студентов очного и заочного обучения, начинающих изучать электропривод, и специалистов смежных... |
| Военная гигиена: учебное пособие для аудиторной работы студентов медицинских вузов / сост.: Л. Г. Климацкая, Н. С. Шибанова, О. Ю.... | | Учебное пособие предназначено для студентов педагогических вузов, педагогических отделений вузов и магистрантов |
| Рекомендовано умо вузов РФ в качестве учебного пособия для студентов педагогических вузов | | Республики Беларусь в качестве учебного пособия для студентов высших учебных заведений |
| Учебная дисциплина – Технология профессионального обучения специалистов авиационной безопасности | | Учебное пособие предназначено для студентов второго курса и содержит краткое изложение основного материала подраздела «Термодинамика»... |