Информационные системы, базы данных, базы знаний

Содержание

1. Основные понятия
2. Структура ИС
3. Классификации ИС

Основные понятия

Система – это сложный объект, состоящий из взаимосвязанных частей (элементов) и существующий как единое целое.

Подсистема – это часть системы, выделенная по какому-либо признаку.

Структура ИС

Обеспечивающие подсистемы:

1. Информационное обеспечение
2. Техническое обеспечение
3. Математическое обеспечение
4. Программное обеспечение
5. Организационное обеспечение
6. Правовое обеспечение

1. Информационное обеспечение

Это совокупность единой системы классификации и кодирования информации, унифицированных систем документации, схем информационных потоков, циркулирующих в организации, а также методология построения баз данных.

Вывод

Для создания информационного обеспечения необходимо:

1. понимание целей, задач, функций всей системы;
2. выявление движения информации от момента возникновения и до ее использования, представленной для анализа в виде схем информационных потоков;
3. наличие и использование системы классификации и кодирования;

2. Техническое обеспечение

Это комплекс технических средств, предназначенных для работы информационной системы, а также соответствующая документация на эти средства и технологические процессы.

Комплекс технических средств

• Компьютеры любых моделей;
• Устройства сбора, накопления, обработки, передачи и вывода информации;
• Устройства передачи данных и линии связи;
• Оргтехника и устройства автоматического съема информации;
• Эксплуатационные материалы

и другое

Документация

Группы документации:

• Общесистемная: государственные и отраслевые стандарты по техническому обеспечению;
• Специализированная: комплекс методик по всем этапам разработки технического обеспечения;
• Нормативно-справочная: используется при выполнении расчетов по техническому обеспечению.

Формы организации технического обеспечения

• Централизованная: Базируется на использовании в информационной системе больших ЭВМ и вычислительных центров
• Частично / полностью децентрализованная: Реализация функциональных подсистем на ПК непосредственно на рабочих местах

3 и 4. Математическое и программное обеспечение

Это совокупность математических методов, моделей, алгоритмов и программ для реализации целей и задач информационной системы, а также нормального функционирования комплекса технических средств.

Средства математического обеспечения

• Средства моделирования процессов;
• Типовые задачи;
• Методы математического программирования;
• Методы математической статистики;
• Методы теории массового обслуживания

и другие

Состав программного обеспечения

• Общесистемные программы.Комплексы программ, ориентированных на пользователей и предназначенных для решения типовых задач обработки информации.
• Специальное ПО.Совокупность программ, разработанных при создании конкретной информационной системы.
• Техническая документация на разработку программных средств.

5. Организационное обеспечение

Это совокупность методов и средств, регламентирующих взаимодействие работников с техническими средствами и между собой в процессе разработки и эксплуатации информационной системы.

Функции организационного обеспечения

1. Анализ существующей системы управления организацией, где будет использоваться ИС, и выявление задач, подлежащих автоматизации.
2. Подготовка задач к решению на компьютере, включая техническое задание на проектирование ИС и технико-экономическое обоснование ее эффективности.

Функции организационного обеспечения

1. Разработка управленческих решений по составу и структуре организации, методологии решения задач, направленных на повышение эффективности системы управления.

5. Правовое обеспечение

Это совокупность правовых норм, определяющих создание, юридический статус и функционирование информационных систем, а также регламентирующих порядок получения, преобразования и использования информации.

Состав правового обеспечения

• Законы, указы, постановления государственных органов власти.
• Приказы, инструкции и другие нормативные документы министерств, ведомств, организаций, местных органов власти.

Правовое обеспечение этапов функционирования ИС

• Статус информационной системы.
• Права, обязанности и ответственность персонала.
• Правовые положения отдельных видов процесса управления.
• Порядок создания и использования информации.

и другое

Классификации ИС

Основания классификаций:

1. По признаку структурированности задач
2. По степени автоматизации
3. По характеру использования информации
4. По сфере применения

I. По признаку структурированности задач

Типы задач, для которых создаются ИС:

1. Структурированная (формализуемая) задача – это задача, где известны все ее элементы и взаимосвязи между ними.
2. Неструктурированная (неформализуемая) задача – это задача, в которой невозможно выделить элементы и установить между ними связи.
3. Частично структурированная задача.

Типы ИС для решения частично структурированных задач

1. Создающие отчеты и ориентированные, главным образом, на обработку данных.
2. Разрабатывающие возможные альтернативы решения:
   • Модельные,
   • Экспертные.

ИС, создающие отчеты

Обеспечивают информационную поддержку пользователя, т.е. предоставляют доступ к информации в базе данных и ее частичную обработку.

Модельные ИС

Предоставляют пользователю математические, статистические, финансовые и другие модели, использование которых облегчает выработку и оценку альтернатив решения.

Пользователь может получить недостающую ему для принятия решения информацию путем установления диалога с моделью в процессе ее исследования.

Экспертные ИС

Обеспечивают выработку и оценку возможных альтернатив пользователем за счет создания экспертных систем (ЭС), связанных с обработкой знаний.

II. По степени автоматизации

• Ручные ИС. Отсутствие современных технических средств переработки информации. Выполнение всех операций человеком.
• Автоматические ИС. Все операции по переработке информации без участия человека.
• Автоматизированные ИС. Участие в процессе обработки информации и человека, и технических средств, причем главная роль отводится компьютеру.

III. По характеру использования информации

• Информационно-поисковые системы. Производят ввод, систематизацию, хранение, выдачу информации по запросу пользователя без сложных преобразований данных.
• Информационно-решающие системы. Осуществляют все операции переработки информации по определенному алгоритму.

Информационно-решающие системы

По степени воздействия выработанной результатной информации на процесс принятия решений делят на:

• Управляющие,
• Советующие.

Управляющие ИС

Вырабатывают информацию, на основании которой человек принимает решение.
Для них характерны тип задач расчетного характера и обработка больших объемов данных.

Пример: система бухгалтерского учета.

Советующие ИС

Вырабатывают информацию, которая принимается человеком к сведению и не превращается немедленно в серию конкретных действий.
Обладают более высокой степенью интеллекта, т.к. для них характерна обработка знаний, а не данных.

Пример: медицинские ИС для постановки диагноза больного и определения предполагаемой процедуры лечения.

IV. По сфере применения

• ИС управления технологическими процессами служат для автоматизации функций производственного персонала.
• ИС автоматизированного проектирования (САПР) предназначены для автоматизации функций инженеров-проектировщиков, конструкторов, архитекторов, дизайнеров при создании новой техники или технологии.
• Интегрированные (корпоративные) ИС используются для автоматизации всех функций организации и охватывают весь цикл работ.

Вывод

Информационная система требует создания в памяти ЭВМ динамически обновляемой модели внешнего мира с использованием единого хранилища – базы данных.

Содержание

1. Основные понятия
2. Классификации БД
3. Модели данных
4. СУБД
5. Этапы построения БД

Основные понятия

База данных (БД) – это поименованный набор организованных данных, отражающий состояние объектов и их отношений в рассматриваемой предметной области.

База данных (БД) – определенным образом организованная совокупность данных, относящаяся к определенной предметной области, предназначенная для хранения во внешней памяти компьютера и постоянного применения.

Основные функции СУБД

• Управление данными во внешней памяти (на дисках).
• Управление данными в оперативной памяти.
• Журнализация изменений и восстановление базы данных после сбоев.
• Поддержание языков БД (язык определения данных, язык манипулирования данными).

Классификации БД

Основания классификаций:

1. По размещению.
2. По способу организации

1. По размещению

1. Если для хранения БД используется один компьютер, то БД называется централизованной.
2. Если различные части одной БД хранятся на множестве компьютеров, объединенных между собой сетью, то такая БД называется распределенной базой данных.

2. По способу организации

БД разделяют на:

1. Базы с плоскими файлами.
2. Иерархические.
3. Сетевые.
4. Реляционные.
5. Объектно–реляционные.
6. Объектно–ориентированные.

Модели данных

Виды моделей:

1. Файловая.
2. Сетевая и иерархическая.
3. Реляционная.
4. Объектно–ориентированная.

Файловая модель

В них реализуется модель типа плоский файл.

Плоский файл – это файл, состоящий из записей одного типа и не содержащий указателей на другие записи, двумерный массив элементов данных.

Сетевые и иерархические модели

Иерархическая модель представляет собой древовидную структуру с корневыми сегментами, имеющими физический указатель на другие сегменты.

Непосредственный доступ, возможен только к объекту самого высокого уровня, который не подчинен другим объектам. К другим объектам доступ осуществляется по связям от объекта на вершине модели.

Реляционная модель

Концепция: Э.Ф. Кодд, в 1970 г

Реляционная модель данных является совокупностью простейших двумерных таблиц – отношений (объектов модели).

Таблица-отношение является основным типом структуры данных (объектом) реляционной модели.

	Поле 1	Поле 2	Поле 3	Поле 4	...
Запись 1	...	...	...	...	...
Запись 2	...	...	...	...	...
...	...	...	...	...	...

День	Осадки	Температура, С	Давление, мм. рт. ст/	Влажность, %
15.03.2013	Снег	–3,5	746	67
16.03.2013	Без осадков	0	750	62
17.03.2013	Туман	1,0	740	100
18.03.2013	Дождь	3,4	745	96
19.03.2013	Без осадков	5,2	760	87

Объектно–ориентированная модель

Важнейшее место отводится объектам, на основе которых могут определяться другие объекты благодаря использованию концепции, называемой наследованием

СУБД

Стандартным реляционным языком запросов является язык структурированных запросов SQL (Structured Queries Language).

Наиболее известными СУБД для разработки простых приложений можно назвать Access, Paradox и Approach.
Для создания более сложных бизнес–приложений, корпоративных информационных систем используются СУБД фирм Oracle, Informix, IBM, Sybase.

Этапы построения баз данных

1. Обследование всех функциональных подсистем, компонентов:

• определить информационные объекты и их параметры,
• понять специфику и структуру каждого компонента,
• построить схему информационных потоков.

Этапы построения баз данных

1. Построение концептуальной информационно-логической модели данных

Установление и оптимизация всех связей между объектами и их параметрами.

Содержание

1. Основные понятия
2. Структура и функции СБЗ
3. Средства создания СБЗ

Основные понятия

База знаний (БЗ) – в информатике и исследованиях искусственного интеллекта – это особого рода база данных, разработанная для оперирования знаниями (метаданными).

англ. knowledge base.

Структура и функции СБЗ

Знания в базе знаний:

• Алгоритмические (процедурные) знания – это алгоритмы (программы, процедуры), вычисляющие функции, выполняющие преобразования, решающие точно определенные конкретные задачи.
• Неалгоритмические знания – состоит из мысленных объектов, называемых понятиями.

Содержимое базы знаний:

• Факты – это элементарные единицы знания (простые утверждения о характеристиках объекта).
• Правила служат для выражения связей, зависимостей между фактами и их комбинациями.

Классификация знаний

• Понятия (математические и нематематические).
• Факты.
• Правила, зависимости, законы, связи.
• Алгоритмы и процедуры.

Средства создания СБЗ

Знания в базе знаний:

1. Традиционные языки программирования – C, Basic, Pascal, Lisp и др.
2. Языки представления знаний (такие как Prolog) – имеют специфические средства описания знаний и встроенный механизм поиска вывода.