Информационные процессы и системы

В общем случае роль информации может ограничиваться эмоциональным воздействием на человека, однако наиболее часто она используется для выработки управляющих воздействий в автоматических (чисто технических) и автоматизированных (человеко-машинных) системах. В подобных системах можно выделить отдельные этапы (фазы) обращения информации, каждый из которых характеризуется определёнными действиями.

Последовательность действий, выполняемых с информацией, называют информационным процессом.

Системы, реализующие информационные процессы, называют информационными системами.

Основными этапами (фазами) обращения информации в системах являются:

• сбор (восприятие) информации;

• подготовка (преобразование) информации;

• передача информации;

• обработка (преобразование) информации;

• хранение информации;

• отображение (воспроизведение) информации.

Так как материальным носителем информации является сигнал, то реально это будут этапы обращения и преобразования сигналов (рис.1.3).

Объект

(процесс)

Потребитель информации

Сбор

(восприятие)

Отображение

(воспроизведение)

информации

Подготовка

(преобразование)

информации

Передача

Хранение

Обработка информации

Передача

Рис. 1.3. Этапы обращения информации в автоматизированных системах

целенаправленное извлечение и анализ информации о каком-либо объекте (процессе), в результате чего формируется образ объекта, проводятся его опознание и оценка. Главная задача на этом этапе – отделить полезную информацию от мешающей (шумов), что в ряде случаев связано со значительными трудностями. Простейшим видом восприятия является различение двух противоположных состояний: наличия («да») и отсутствия («нет»), более сложным – измерение.

На этапе подготовки информации осуществляется её первичное преобразование. На этом этапе проводятся такие операции, как нормализация, аналого-цифровое преобразование, шифрование. Иногда этап подготовки рассматривается как вспомогательный на этапе восприятия. В результате восприятия и подготовки получается сигнал в форме, удобной для передачи, хранения или обработки.

На этапе передачи информация пересылается из одного места в другое (от отправителя получателю – адресату). Передача осуществляется по каналам различной физической природы, самыми распространёнными из которых являются электрические, электромагнитные и оптические. Извлечение сигнала на выходе канала, подверженного действию шумов, носит характер вторичного восприятия.

На этапах обработки информации выявляются её общие и существенные взаимозависимости, представляющие интерес для системы. Преобразование информации на этапе обработки (как и на других этапах) осуществляется либо средствами информационной техники, либо человеком.

В общем случае под обработкой информации понимается любое её преобразование, проводимое по законам логики, математики, а также неформальным правилам, основанным на «здравом смысле», интуиции, обобщённом опыте, сложившихся взглядах и нормах поведения. Результатом обработки является тоже информация, но либо представленная в иных формах (например, упорядоченная по каким-то признакам), либо содержащая ответы на поставленные вопросы (например, решение некоторой задачи). Если процесс обработки формализуем, он может выполняться техническими средствами. Кардинальные сдвиги в этой области произошли благодаря созданию ЭВМ как универсального преобразователя информации, в связи с чем появились понятия данных и обработки данных.

Данными называют факты, сведения, представленные в формализованном виде (закодированные), занесённые на те или иные носители и допускающие обработку с помощью специальных технических средств (в первую очередь ЭВМ).

Обработка данных предполагает производство различных операций над ними, в первую очередь арифметических и логических, для получения новых данных, которые объективно необходимы (например, при подготовке ответственных решений).

На этапе хранения информацию записывают в запоминающее устройство для последующего использования. Для хранения информации используются в основном полупроводниковые и магнитные носители. Решение задач извлечения хранимой информации (поиска информации) связано с разработкой классификационных признаков и схем размещения хранимой информации, систематизацией, правилами доступа к ней, порядком её пополнения и обновления, т.е. всем тем, что определяет возможность целенаправленного поиска и оперативного извлечения хранимой информации.

Этап отображения информации должен предшествовать этапам, связанным с участием человека. Цель этого этапа – предоставить этому человеку нужную ему информацию с помощью устройств, способных воздействовать на его органы чувств.

Информационные системы можно классифицировать по различным признакам. Так, по сфере применения информационные системы подразделяются на административные, производственные, учебные, медицинские, военные и др. По территориальному признаку: информационные системы района, города, области и т.п. С точки зрения возможности организации конкретных информационных процессов различают информационно-справочные, информационно-поисковые системы, системы обработки и передачи данных, системы связи.

Большинство автоматизированных информационных систем являются локальными системами и функционируют на уровне предприятий и учреждений. В настоящее время происходит интенсивный процесс интеграции таких систем в корпоративные системы и далее – в региональные и глобальные системы.

Системы более высокого уровня становятся территориально рассредоточенными, иерархичными как по функциональному принципу, так и по технической реализации. Обеспечение взаимодействия территориально рассредоточенных систем требует протяжённых высокоскоростных и надёжных каналов связи, а увеличение объёма обрабатываемой информации – ЭВМ высокой производительности. Это приводит к необходимости коллективного использования дорогостоящих средств автоматизации (ЭВМ и линий связи) и обрабатываемой информации (баз данных). Техническое развитие как самих электронно-вычислительных машин, так и средств связи, позволило решить эту проблему путём перехода к созданию распределённых информационно-вычислительных сетей коллективного пользования.

Централизация различных видов информации в одной сети даёт возможность использовать её для решения широкого спектра задач, связанных с административным управлением, планированием, научными исследованиями, конструкторскими разработками, технологией производства, снабжением, учётом и отчётностью.

Если поставляемая информация извлекается из какого-либо объекта (процесса), а выходная применяется для целенаправленного изменения состояния того же объекта (процесса), причём абонентом, использующим информацию для выбора основных управляющих воздействий (принятия решений), является человек, то такую автоматизированную информационную систему называют автоматизированной системой управления (АСУ).

Управление и информация служат основными понятиями кибернетики – науки об общих принципах управления в различных системах: технических, биологических, социальных и др.

Управление (от англ. сontrol ) – функция организованных систем различной природы (технических, биологических, социальных), направленная на реализацию их целевых установок и поддержание внутренне присущей им структуры.

Понятие «кибернетика» как научный термин введено в первой половине XIX века французским физиком Андре Мари Ампером, которые назвал кибернетикой (от греч. слова кибернетикос – искусный в управлении) науку, занимающуюся изучением искусства управления людьми, обществом. В Древней Греции этого титула удостаивались лучшие мастера управления боевыми колесницами. Впоследствии слово «кибернетикос» было заимствовано римлянами – так в латинском языке появилось слово «губернатор» (управляющий провинцией).

Кибернетика – наука, изучающая с единых позиций связь и управление (самоуправление) в организованных системах любой физической природы.

Основоположником кибернетики считается выдающийся американский математик Норберт Винер (1894-1964), а датой её рождения – 1948 г., когда он опубликовал книгу «Кибернетика или управление и связь в животном и машине». Сущность кибернетики в самом общем виде может быть выражена основными её законами, структура и содержание которых приведены на рис. 1.4.

Формулировка общих законов управления
Содержание общих этапов управления	1. Всякое управление есть целенаправленный процесс	2. Всякое управление есть информационный процесс	3. Всякое управление обычно осуществляется в замкнутом контуре
	Управляющее Цель воздействие Идеальная траектория Реальная траектория Исходное состояние	Процессы сбора информации Процессы обработки и представления информации для принятия решений Процессы хранения и передачи информации	Управляющий объект Прямая линия связи Обратная линия связи Управляемый объект

Рис.1.4. Состав и содержание общих законов управления

Таким образом, кибернетическая система (система управления) может рассматриваться как совокупность двух систем – управляющего объекта и объекта управления. При этом управляемая система воздействует на объект управления, подавая на него управляющие сигналы (управляющие воздействия). Для выработки управляющих решений, обеспечивающих достижение цели управления, управляющая система получает информацию о состоянии объекта управления по линии обратной связи.

Автоматизированные системы управления нашли широкое применение во всех сферах современного общества, в первую очередь, как системы управления технологическими процессами и коллективами людей. АСУ технологическими процессами служат для автоматизации различных функций на производстве. Они широко используются при организации поточных линий, изготовлении микросхем, для поддержания технологического цикла в машиностроении и т.п. Информационные системы организационного управления предназначены для автоматизации функций управленческого персонала, например, информационные системы управления банками, гостиницами, торговыми фирмами и т.п.