Курс лекций информатика

опубликован прогноз, согласно которому уже через 3-5 лет ожидалось появление слушающего компьютера, однако и до настоящего времени не удается полностью отказаться от ввода данных с клавиатуры. Тем не менее, определенные успехи на пути создания голосовых технологий все же имеются. В 1996 г. несколько российских и зарубежных фирм ("Агама", "Медиалингва", Intel) представили совместную разработку - голосовую мышь. Это система, имеющая то же назначение, что и обычная мышь, но позволяющая вводить команды голосом. Произнесенные команды распознаются программой JustVoice, в памяти которой содержится несколько сотен слов-команд для различных Windows-приложений. Качество распознавания команд составляет 98%.

В настоящее время среди известных разработчиков голосовых технологий можно выделить:

Dragon Systems, которая в 1997г. разработала систему "Dragon Naturally Speaking", распознающую слитную речь (русский вариант системы - "Горыныч", выполненный фирмой White Computers, является первой программой, способной воспринимать до 10 тыс. русских слов);

IBM - технология "ViaVoice" позволяет преобразовать слитную речь в документ Microsoft Word со скоростью 140 слов/мин.; точность распознавания составляет 95%;

Kurzweil - пакет "KurzweilVoice" позволяет начитывать текст со скоростью 60 слов/мин., точность распознавания составляет 90%.

Все вышеперечисленные пакеты относятся к так называемым горизонтальным системам, то есть они не имеют определенной профессиональной ориентации и допускают неограниченное увеличение словаря. Объемы их словарей колеблются от десятков до сотен тысяч слов (для сравнения, Большой англо-русский словарь под ред. Апресяна содержит 250 000 слов, однотомник под ред. Мюллера - 70 000, в обыденной жизни активно используется около 2000). Ясно, что чем больше объем словаря, тем ниже процент распознавания, т.е. точность системы.

282

Системы, в которых высокое качество распознавания достигается за счет ограниченного словарного запаса, называются вертикальными. Впервые такие пакеты появились в США, они предназначались для облегчения работы младшего медицинского персонала при составлении протоколов врачебных осмотров. В настоящее время голосовые интерфейсы эффективно применяются в системах, предназначенных для создания документов с узкопрофессиональным содержанием (например, в рентгенологии где произносимый текст процентов на 80 состоит из стандартных формулировок).

Электронные словари и системы перевода предназначены для перевода текстов документов с одного языка на другой. Среди таких программ большой популярностью пользуются: Lingvo 7.0 - большой англо-русско-английский электронный словарь (включает тома: универсальный, компьютерный, политехнический, экономический, звуковой и др.); PROMT Translation Office - профессиональная система перевода web-страниц с английского, немецкого, французского и итальянского на русский и обратно; система перевода текста в окне браузера; коллекция словарей (коммерция, наука, промышленность, техника, домашняя).

10.5. Интегрированные пакеты прикладных программ

Интегрированные пакеты прикладных программ образуют особую категорию программного обеспечения . Они - по количеству наименований продуктов немногочисленная, но в вычислительном плане довольно мощная и активно развивающаяся часть ППП.

Главное внимание в этих пакетах уделяется тому, чтобы пользователь применял примерно одни и те же приемы работы и мог быстро переключаться с одной группы операций на другую. Еще одно требование - простота действий пользователя при решении не сложных, часто встречающихся задач и обращение к сложным вариантам работы лишь в редких случаях.

283

Традиционные, или полносвязанные, интегрированные комплексы

представляют собой многофункциональный автономный пакет, в котором

водно целое соединены функции и возможности различных специализированных (проблемно-ориентированных) пакетов, родственных

всмысле технологии обработки данных на отдельном рабочем месте. В этих программах происходит интеграция функций редактора текстов, системы управления базами данных и табличного процессора. Типичными представителями таких программ являются пакеты Framework, Symphony, Microsoft Works, Lotus Works и др.

Врамках интегрированного пакета обеспечивается связь между данными, однако при этом сужаются возможности каждой компоненты по сравнению с аналогичным специализированным пакетом. Поэтому в настоящее время активно реализуется другой подход интеграции программных средств: объединение специализированных пакетов в рамках единой ресурсной базы, обеспечение взаимодействия приложений (программ пакета) на уровне объектов и единого упрощенного центрапереключения между приложениями. Интеграция в этом случае носит объектно-связанный характер. Типичные и наиболее мощные пакеты данного типа: Borland Office for Windows, Lotus SmartSuite for Windows, Microsoft Office. В профессиональной редакции этих пакетов присутствуют четыре приложения: текстовый редактор, СУБД, табличный процессор, программы демонстрационной графики.

Особенностью нового типа интеграции пакетов является использование общих ресурсов. Здесь можно выделить четыре основных вида совместного доступа к ресурсам: использование утилит, общих для всех программ комплекса (например, утилита проверки орфографии доступна из всех программ пакета); применение объектов, которые могут находиться в совместном использовании нескольких программ; реализация простого метода перехода из одного приложения к другому; реализация построенных на единых принципах средств автоматизации работы с приложением (макроязыка), что позволяет организовать комплексную

284

обработку информации при минимальных затратах на программирование и обучение программированию на языке макроопределений.

10.6.Контрольные вопросы

1.Укажите назначение и функции основных групп прикладного ПО.

2.Приведите классификацию ППП.

3.Приведите классификацию программ обработки текстовой информации.

4.Дайте характеристику существующим видам текстовых редакторов.

5.В чем разница между растровыми и векторными графическими редакторами?

6.Укажите назначение и области применения табличных процессоров.

7.Что такое интегрированная система? Укажите преимущества и недостатки этого вида программ.

8.Какие программы используются для обработки графических изображений?

9.Дайте характеристику универсальных методо-ориентированных пакетов.

10.Охарактеризуйте основные пакеты обработки статистической информации.

11.Укажите программы, относящиеся к проблемно-ориентированным пакетам отдельных предметных областей.

12.Для чего нужны системы распознавания символов?

285

Глава 11. Базы данных и СУБД

11.1.Подходы к обработке данных

11.1.1.Традиционный подход к обработке данных

Ссамого начала развития вычислительной техники образовались два основных направления ее использования. Первое направление - применение вычислительной техники для выполнения численных расчетов, которые слишком долго или вообще невозможно производить вручную.

Становление первого направления способствовало интенсификации методов численного решения сложных математических задач, развитию класса языков программирования, ориентированных на удобную запись численных алгоритмов, становлению обратной связи с разработчиками новых архитектур ЭВМ и т.д.

Обработка данных при этом велась по следующей схеме (Рис. 43):

Традиционный подход к обработке данных

Файлы

Рис. 43

Исходя из этого подхода в центре внимания были функции обработки данных, а не сами данные. В частности, когда разрабатывались программы для каких-либо целей, в первую очередь определялись их функции, а затем необходимые данные. Основной результат такого подхода состоял в том, что каждая прикладная программа имела свои собственные входные и выходные файлы данных, разработанные для ее

286

собственных нужд, процесс обработки данных строился исходя из нужд отдельного пользователя. Для обработки данных использовались прикладные программы (приложения), разработанные на одном из языков высокого уровня. По мере роста количества прикладных программ в организации неизбежно случались две вещи.

Во-первых, определенная часть информации была необходима одновременно для нескольких приложений и, таким образом, оказывалась

вфайлах каждой задачи. Дублирование информации может увеличить потребность в емкости внешних запоминающих устройств и, следовательно, стоимость компьютера. Однако, новые пакеты программ требуют большие объемы оперативной и внешней памяти (при снижении ее стоимости) и дублирование, исходя из этого, не так уж страшно. Более серьезная проблема - это то, что информация хранится многократно и становится трудно вносить изменения при таком размещении данных.

Во-вторых- поскольку каждое приложение разрабатывалось независимо, часто использовалось различное представление одной и той же информации. Нередки случаи, когда пользователи одной и той же ЭВМ создавали и использовали в своих программах разные наборы данных, содержащие сходную информацию. Иногда это было связано с тем, что пользователь не знал, что в соседней комнате или за соседним столом сидит сотрудник, который уже давно ввел в ЭВМ нужные данные. Чаще же потому, что при совместном использовании одних и тех же данных возникает масса проблем. Разработчики прикладных программ (написанных, например, на Бейсике, Паскале или Си) размещают нужные им данные в файлах, организуя их наиболее удобным для себя образом. При этом одни и те же данные могут иметь в разных приложениях совершенно разную организацию (разную последовательность размещения

взаписи, разные форматы одних и тех же полей и т.п.). Обобществить такие данные чрезвычайно трудно: например, любое изменение структуры записи файла, производимое одним из разработчиков, приводит к

287

необходимости изменения другими разработчиками тех программ, которые используют записи этого файла.

Таким образом, основные недостатки первого направления использования ЭВМ и присущего ему традиционного подхода обработки данных заключаются в следующем:

дублирование информации;

несовместимость данных;

ограниченные возможности разделения данных;

невысокая производительность программ;

сложность модификации программ и файлов данных.

Второе направлениеэто использование средств вычислительной техники в автоматизированных информационных системах. В широком смысле информационная система представляет собой программноаппаратный комплекс, функции которого состоят в поддержке надежного хранения информации в памяти компьютера, выполнении специфических преобразований информации и предоставлении необходимой информации пользователю. Обычно объемы информации, с которыми приходится иметь дело таким системам, достаточно велики, а сама информация имеет достаточно сложную структуру. Классическими примерами информационных систем являются банковские системы, системы резервирования авиационных или железнодорожных билетов, мест в гостиницах и т.д.

Это направление возникло несколько позже первого, это связано с тем, что на первых этапах развития вычислительной техники компьютеры обладали ограниченными возможностями внешней памяти. Легко видеть, что указанные ограничения не очень существенны для чисто численных расчетов. Даже если программа должна обработать большой объем информации, при программировании можно продумать расположение этой информации во внешней памяти, чтобы программа работала как можно быстрее.

288

Для информационных систем, в которых потребность в текущих данных определяется пользователем, наличие только магнитных лент и барабанов не удовлетворяло его потребностей. Представьте себе покупателя билета, который стоя у кассы должен дождаться полной перемотки магнитной ленты. Одним из естественных требований к таким системам является средняя быстрота выполнения операций. Именно требования к вычислительной технике со стороны таких программ вызвали появление магнитных дисков с подвижными головками, что явилось революцией в истории вычислительной техники. Эти устройства внешней памяти обладали существенно большей емкостью, чем магнитные барабаны, обеспечивали удовлетворительную скорость доступа к данным в режиме произвольной выборки, а возможность смены дискового пакета на устройстве позволяла иметь практически неограниченный архив данных.

Активная деятельность по отысканию приемлемых способов обобществления непрерывно растущего объема информации, а также появление магнитных дисков привело к созданию в начале 60-х годов систем управления данными во внешней памяти - принципиально нового подхода к обработке данных.

11.1.2. Подход на основе баз данных

На первый взгляд, подход на основе баз данных (БД) может представляться обманчиво простым. Согласно этому подходу представление об информационных процессах преобразуется в вид, показанный ниже (Рис. 44). Данные занимают центральное место, функции обработки перемещаются на периферию, данные запрашиваются из общей базы по мере необходимости, результаты помещаются туда же. Поскольку все используют единую базу данных, дублирования и, следовательно, несоответствия данных практически невозможно.

Для всех пользователей существует только одно представление информации или ее части и только один механизм манипулирования ею.

289

Становится нетрудно устанавливать желаемые взаимоотношения между данными.

Накопление всех данных по организации в одном банке показывает особую важность информации для нормального функционирования всей информационной системы и необходимость денежных вложений для накопления информации и поддержания БД.

Подход на основе баз данных

Ввод

Вывод

Программа База Данных

Ввод Вывод

Программа

Вывод

Рис. 44

В настоящее время данные должны рассматриваться как один из основных организационных ресурсов, - наряду с денежными средствами, трудовыми ресурсами и т.д., - и административные структуры должны нести ответственность за общее управление и контроль за информационными ресурсами.

Наиболее общее и полное определение БД дается в Законе “О правовой охране программ и электронно-вычислительных машин и баз данных”. Согласно ст.1 этого закона база данных - это объективная форма представления и организации совокупности данных, систематизированных таким образом, чтобы эти данные могли быть найдены и обработаны с помощью ЭВМ.

290

В нестрогом смысле слова БД - совокупность данных и связей между ними, хранящихся в виде одного или более файлов данных с произвольной организацией доступа.

Пользователей базы данных можно разделить на две категории: конечные пользователи (те, кто вводит и извлекает данные), программисты (те, кто пишет прикладные программы обработки данных) и администраторы базы данных. В случае больших баз данных может быть несколько конечных пользователей, программистов и администраторов, тогда как в случае небольших баз данных функции конечного пользователя, программиста и администратора базы данных может выполнять один человек.

Можно выделить следующие преимущества использования БД:

контроль за дублированием и несоответствием данных;

совместимость данных;

хранение данных в виде единого банка данных;

облегчение разделения данных между приложениями;

помощь в точном управлении данными как основным организационным ресурсом;

увеличение производительности программ;

повышение надежности прикладных программ;

разрешение быстрого, экономичного доступа к информации;

защита данных от повреждения и неавторизованного доступа;

обеспечение независимости данных.

11.2.Системы управления базами данных

Подход на основе БД предусматривает включение между пользователем и данными специального программного обеспечения – системы управления базами данных (СУБД) как это показано на рисунке.

Системой управления базой данных называется совокупность языковых и программных средств, предназначенных для создания на ЭВМ, ведения, поддержки БД и обеспечения доступа пользователей к ней.

291