Исследование информационных систем
1.7.1 Системный подход Сложность и разнообразие больших систем предполагает использование системного подхода к их изучению, анализу и синтезу. Системный подход означает исследование не одного свойства, характеристики, признака системы, а одновременно всей совокупности параметров и свойств системы в комплексе. Основным инструментом для исследования систем является метод моделирования. Сущность метода – объект заменяется на его модель, т.е. на другой объект, сохраняющий основные свойства реального объекта, но более удобный для исследования. Модель может иметь не все свойства оригинала, а только те, которые интересуют исследователя. Примеры: Аквариум – модель водоема, манекен – модель человека, округ – модель города, лодка – модель корабля и т.д. В Англии весь годовой бюджет страны сначала моделируется (просчитывается) на компьютере, а затем все деньги распределяются между различными сферами – оборона, бюджет, наука, с/х, искусство, спорт, и т.д. Модели бывают физические и абстрактные. Физическая модель – физический аналог реального объекта, выполненный в другом (уменьшенном или увеличенном) масштабе из того же материала (напр., модель атома, глобус). Абстрактная модель – это, в основном, математические модели, описывающие на языке математики реальные объекты, их свойства, взаимосвязи и взаимодействия (математическая модель процесса бурения, модель управления предприятием, распределения госбюджета,…) Для ИС наибольшее распространение получила абстрактная информационная модель, она имеет несколько уровней представления (рис. 1.7):
Предметная область (ПрО) – часть реального мира, объекта, процесса, явления, для которого создаётся информационная модель (ИМ). Информационная модель – это отражение ПрО в виде информации. Концептуальная модель (КМ) - описание на естественном языке объектов и связей ПрО, обеспечивает интегрированное представление о ПрО (технологическая карта, расписание занятий, структура завода, ВУЗ"а, телевещания, магазина, мастерской,…). Поскольку КМ является словесным описанием ПрО на обычном языке (русском, английском), то она слабоформализована, т.е. неупорядочена, не сформирована в таблицы, массивы информации, содержит мало формул. Логическая модель (ЛМ) – модель, составленная на основе концептуальной модели, в которой детализированы объекты ПрО и конкретизированы связи между ними. Математическая модель (ММ) – описанная на математически формализованном языке, логическая модель ПрО, т.е. все объекты и связи между ними представлены в виде математических зависимостей. Алгоритмическая модель (АМ) - алгоритм, составленный по ММ, т.е. последовательность действий, реализующих достижение цели объектом управления (для ИС – обеспечение объекта всей необходимой информацией). Программа (П) - алгоритм, записанный на языке программирования, это последовательность команд (операторов), указывающих, в каком порядке, с какими данными (числами, переменными, массивами, постоянными и.т.д.) и какие операции нужно выполнить. Физическая модель (ФМ) - это модель, представляющая в машинном формате данных (т.е. в двоичном коде) размещение команд и данных программы в памяти ПК (формат данных, адреса ячеек с командами и данными и пр.) Рассмотрим сущность всех уровней на примере: Пример. Предметная область: проводник с током. Цели моделирования: определить значение тока через проводник и факторов, влияющих на его величину. ПрО - Объекты: Проводник из металла с сопротивлением R, источник напряжения, амперметр, вольтметр. КМ: Эксперименты показали следующие результаты: При подключении проводника к напряжению по нему протекает ток. Чем больше R проводника, тем меньше ток I. Чем больше напряжение U источника, тем больше ток I. ЛП: Связи объектов: 1. ток I прямо пропорционален U; 2. ток I обратно пропорционален R. ММ: I=U/R – закон Ома.
П: Программа на языке QBASIC:
INPUT U,R I=U/R PRINT I END
ФМ - Физическая модель: ФМ состоит из следующих устройств: двух буферных регистров БР1, БР2, в которых записаны соответственно делимое (1100 - число 12), делитель (0100 – число 4), регистра-аккумулятора А для приёма результата (0011 – число 3). Операция "разделить" выполняется в АЛУ – арифметико-логическом устройстве при подаче в него команды delete (код 010) – рис. 1.9.
Рисунок 1.9 Физическая модель
Контрольные вопросы по разделу 1 1. Как происходило информационное развитие общества в период 1880-2010 г? 2. Дать определение понятиям материя, энергия, информация, данные, информационная система. 3. Назначение и состав информационной системы. 4. Какие существуют формы и содержание движения информации? 5. в чём заключаются синтаксический, семантический и прагматический аспекты информации? Что такое относительность информации? 6. Как информация классифицируется по виду? 7. Какие требования предъявляются к информации? 8. Статистический метод (подход) оценки количества информации. 9. Свойства энтропии. Расчёт энтропийных характеристик сообщений. Собственная информация и её свойства. 10. Семантический и прагматический методы (подходы) оценки количества информации. 11. Структурный метод (подход) оценки количества информации. 12. В чём заключается информатизация общества? Её основные черты и особенности. 13. Информационные технологии. Эволюция информационных технологий. 14. Что характерно для эры докомпьютерных информационных технологий? Первая информационная революция. 15. Информационные технологии в эру ЭВМ. Вторая информационная революция. 16. Основные тенденции развития информационных технологий в развитии и экономике общества. 17. Основные свойства ИТ. Платформа. 18. Предметная технология. На чём основываются новые ИТ? 19. Классификация ИТ по типу обрабатываемой информации. 20. В чём сущность ИТ "Электронный офис", "Экспертная система"? 21. Виды интегрированных ИТ (ИКСОД, обеспечивающие и функциональные системы). 22. Из чего состоит информационный процесс, фазы информационного процесса, цель методы и средства ИТ. 23. Информационные ресурсы как часть национальных ресурсов государства. 24. Системный подход в исследовании систем. Уровни представления информационной модели.
|
АМ:
