Уровни информационных процессов

Рассмотрим подробнее аспект уровней информационных процессов, описанный выше.

Информационные технологии

Для определения содержания и места информационных тех­нологий рассмотрим следующие определения:

• «методология — объединенная единым подходом совокупность методов, применяемых для получения запланиро­ванного проектного результата;

• технология — это представленное в инструктивной форме выражение знаний и опыта, позволяющее рацио­нально организовать получение проектного результата путем выполнения некоторого процесса с использованием тех или иных средств, реализующих соответствующий метод;

• технологический процесс — последовательность действий (согласованных, в том числе с условиями выпол­нения, технологических операций, использующих соответствующие средства), направленных на создание заданного (проектного) объекта;

• технологическая операция представляет собой одно или несколько действий, направленных в рамках тех­нологии на изменение состояния объекта или его взаимо­связи с окружением.

Технологическая операция характеризуется наличием:

• одного или нескольких входных объектов;

• выходного объекта — результата обработки;

• управления (субъекта и средств) обработкой.

Практически любой конкретный технологический процесс можно рассматривать как часть более сложного процесса и сово­купность менее сложных (в пределе — элементарных) техноло­гических процессов.

Элементарным технологическим процессом можно назвать та­кой, дальнейшая декомпозиция которого приводит к потере признаков, характерных для метода, положенного в основу дан­ной технологии. В этом смысле технологическая операция мо­жет рассматриваться как элементарный технологический про­цесс.

В каждом из перечисленных понятий явно или неявно при­сутствует понятие метод, имеющее общефилософское значение, как путь исследования или преобразования действительности, основанный на знании закономерностей развития этой действительности. Метод предполагает средства — то, с помощью чего осуществляется действие, реализующее метод, и способы — то, каким образом осуществляется действие. Обратим также внима­ние на то, что методы и средства могут использоваться в разных процессах и, следовательно, технологиях.

В рамках системного анализа сложные системы изучаются по­средством разбиения на элементы: предполагается, что сложная система есть целое, состоящее из взаимосвязанных частей, кото­рые не могут быть определены априорно, а строятся или выбира­ются в процессе декомпозиции (физической или концептуаль­ной) исходной системы. Образующиеся в результате декомпози­ции элементы обычно являются центрами некоторой активности (деятельности), и потому называются элементами деятельности. При рассмотрении сложных систем наиболее часто выделяют функциональные элементы/подсистемы (однородные группы ре­шаемых задач или технологических процессов) и организационные (обособленные, автономные и централизованно управляемые как целеустремленные элементы сложной структуры).

Декомпозиция сложной системы на технологические под­процессы приводит к понятию элемента (объект-процесс) техно­логии [32] (рис. 1.4):

у = Р(т, и), g = g (y, m, u).

Элементарный процесс состоит из двух контуров:

• рабочего (энергетического, материального), включающего рабочий вход и и рабочий выход у, функция преобразования входа в выход соответствует назначению данного элемента;

• управляющего (информационного), включающего рабочий вход т и выход g.

Первое из вышеприведенных соотношений связывает выход процесса у с управляющим воздействием и рабочим входом, а второе — отражает оценку процесса в тех или иных шкалах g (все переменные в общем случае могут быть векторами разных размерностей).

Комплексные технологические процессы очевидно могут конструироваться по меньшей мере путем соединения элементов последовательно по управляющим (Р ₁— Р₃) или рабочим конту­рам (Р₂—Р₃—Р₄, рис. 1.5).

Информационные технологии могут быть определены, как технологии, полностью или частично состоящие из элементар­ных процессов, в которых рабочий контур образуют информаци­онные потоки (массивы, данные, файлы) (табл. 1.3).

Комплексы информационных технологий представляют со­бой процессы обработки, поиска, представления данных, резуль­таты шагов которых (элементов технологии) определяются как запланированными типами обработки, выполняемой как на предшествующих/последующих шагах (рабочие контуры т—у и характер операции Р), так и фактически осуществившимися со­бытиями (информация g).

Очевидно, не все из реальных элементов технологий предпо­лагают обязательное наличие всех входов (выходов), указанных на рис. 1.4 (см., например, табл. 1.3).

Автоматизированные информационные технологии (АИТ) мо­гут представлять собой как развитие неавтоматизированных (предметных) [17] технологий (если прототипы известны и су­ществовали достаточно давно), так и новые способы и процес­сы обработки информации, ранее недоступные. АИТ являются композициями четырех взаимосвязанных и взаимозаменяемых факторов (компонент): интеллектуальных усилий и навыков пользователя; технических средств обработки данных; про­граммного обеспечения; информационных ресурсов.

Схема рис. 1.4 может быть детализирована в схему абстракт­ного технологического процесса, представленную на рис. 1.6.

Целевая обработка — это функционально-ориентиро­ванное преобразование получаемых или хранимых объектов об­работки, обеспечивающее получение проектного результата под управлением субъекта (в качестве которого, так или иначе, вы­ступает человек).

Информационные ресурсы — внешние по отноше­нию к функциональному процессу источники информации, ис­пользование которых (обычно при управлении процессом) по­зволяет обеспечить эффективность целевой обработки.

Интерфейсные средства реализуют тот или иной способ (режим) взаимодействия субъекта с компонентами функ­циональной обработки.

Таким образом, с точки зрения обобщенной схемы, пред­ставленной на рис. 1.6, ИТ можно подразделить на три основ­ных класса:

• технологии собственно обработки информации (ввода, об­работки, хранения, поиска и передачи данных);

• технологии человеко-машинного взаимодействия, реали­зуемые в интерфейсах;

• инструментальные и другие вспомогательные технологии,позволяющие эффективно создавать и развивать ИТ пред­шествующих классов.

Отметим, что такое разделение, отражающее специализированность используемых методов и средств, соответствует и «специа­лизации» пользователей соответствующих технологий, где давно сложилось разделение на «разработчиков», «конечных пользователей» и «администраторов». С точки зрения этой «специализа­ции» представляется целесообразным подразделять технологии на базовые, обеспечивающие и инструментальные.

Базовыми информационными технологиями (т. е. используе­мыми практически в любом процессе) являются те, которые в значительной степени определяются требованиями «архитектур­ного» уровня — принципами фон Неймана. Обработка разнородной по форме информации, представляемой разнотипными данными, предопределяет соответствующий ряд средств и техно­логий, ориентированных на форму представления информации и виды операций, как, например (табл. 1.4):

• системы числовой обработки;

• системы и технологии обработки текстов (текстовые про­цессоры, системы распознавания текстов);

• средства обработки мультимедийной информации (напри­мер, растровой или векторной графики, звука, видео).

Обычно эти технологии реализуются в виде прикладных функционально-ориентированных продуктов, которые ассоции­руются с понятием «технологии конечного пользователя».

«Обеспечивающие» информационные технологии — средства, непосредственно позволяющие эффективно достигать целевого, функционально значимого результата, включает:

• технологии и системы управления данными и, в том чис­ле — информационные системы;

• средства и технологии распределенной обработки (сетевые технологии);

• средства удаленного доступа (телекоммуникационные тех­нологии);

• средства и технологии человеко-машинного взаимодейст­вия и интерфейсы конечного пользователя;

• средства и технологии защиты информации.

Отметим, что перечисленные технологии являются, безус­ловно, важнейшими, но они относятся к «обеспечивающим», поскольку необходимость или необязательность их использова­ния обусловлены характером задач пользователя или средой функционирования.

Эти технологии, имеющие инженерный, «системный» харак­тер, ориентированы на администраторов.

«Инструментальные» технологии, обеспечивающие жизнен­ный цикл самих ИТ, составляют третью группу, как, например:

• технологии проектирования и инструментальные средства разработки программного обеспечения;

• технологии проектирования баз данных;

• технологии реинжиниринга информационных систем.

Такая схема разделения ИТ на «базовые», «обеспечивающие» и «инструментальные» в целом не противоречит и другой клас­сификации ИТ — с точки зрения объектов и методов. Здесь можно выделить следующие «страты»:

• процессов обработки, передачи и управления данными (ввод, хранение, поиск, манипулирование), происходящих в основном без учета семантики и прагматики;

• управления информацией — представление, извлечение, поиск, преобразование данных (ее представляющих) в контексте семантики и прагматики (в том числе для субъ­екта обработки — это получение, передача и использова­ние знаний);

• управления взаимодействием с человеком (представление информации предметной области и результатов обработки, человеко-машинный диалог). Для случая инструменталь­ных технологий (создания и использования целесообраз­ных средств решения прикладных задач) — это методы и средства связывания технологий обработки данных и тех­нологий обработки информации.

Информационные системы

Обобщенное определение информационной системы может быть построено, например, путем рассмотрения системы инфор­мационного обмена с декомпозицией ее на функциональные (ос­новная и информационная деятельность) и организационные (потребители-поставщики информации и информационные системы) элементы [33]. Информационный обмен представляет собой сложный процесс, допускающий рассмотрение в разных аспек­тах, на различных уровнях иерархии описания, в свете постанов­ки разнообразных исследовательских задач.

Взаимодействие потребителей-поставщиков информации. Эле­менты систем информационного обмена могут быть выбраны ис­ходя из следующих рассуждений. Решение всякой проблемы в об­щем случае включает следующие этапы (рис. 1.7).

1. Поиск информации (документов, сообщений). Внешняя сре­да—с точки зрения потребителя информации — является неко­торым генератором потока сообщений, представленных на языке коммуникации, не тождественном «внутреннему языку» потреби­теля информации, связанному с конкретной решаемой проблемой. На этом этапе используются услуги различных информаци­онных систем и неформальные каналы, доступные конкретному потребителю информации.

2. Интерпретация сообщений. В связи с конкретным характе­ром решаемой задачи и профилем потребителя, имеет место уже упомянутое различие «языка коммуникаций» и «внутреннего языка». Данный этап заключается в адаптации сообщений — из­влечении из сообщений информации, необходимой для решения поставленной задачи. Второй этап заканчивается созданием ин­формационного обеспечения (ИО) решаемой задачи. Информаци­онным обеспечением является результат первого этапа: построе­ние совместными усилиями потребителя и информационной системы некоторой совокупности сообщений, релевантных (по­тенциально полезных) для задач исследователя.

3. Решение задачи — используя ИО, а также собственные зна­ния и опыт, и прилагая определенные усилия, потребитель (раз­работчик) создает новую информацию, составляющую решение. Эта информация зафиксирована на языке задачи и без дополнительных затрат труда не представляет ценности за пределами конкретной задачи

4. Создание сообщений — поставщик информацииосуществ­ляет интерпретацию полученного результата на «языке коммуникаций», т. е. подготавливает сообщение в стандартной форме, одной из тех, которые приняты на данном этапе развития систе­мы научных, деловых (и др. видов) коммуникаций вообще и ин­формационных систем, в частности. Это может быть письмо, проект договора, статья, выступление на конференции, цирку­лярное сообщение по электронной почте и т. д.

5. Распространение сообщений. Создатели сообщений вступа­ют в активное взаимодействие с системой коммуникации, затра­чивая определенные усилия по вводу новой информации в один (или несколько) из доступных каналов коммуникации (пересылка документа, депонирование рукописи, публикация, аудиторное выступление или сообщение и т. д.). Эффективность данного этапа определяется как степенью усилий, предпринимаемых по­ставщиком информации, так и теми возможностями, которые ему предоставляет система коммуникации.

Очевидно, что в общем случае данные этапы реализуются сложным последовательно-параллельным образом (рис. 1.7 ото­бражает обобщенную логику рассматриваемого процесса). Кро­ме того, в конкретных ситуациях процесс принятия и исполне­ния решения не обязательно включает все указанные этапы или, по крайней мере, не все они предполагают сравнимые затраты труда (времени).

Первый и пятый этапы являются этапами собственно ин­формационной деятельности (ИД), поскольку их эффективность во многом определяется свойствами совокупности коммуника­ций и информационных систем.

Третий этап — собственно основная деятельность (ОД).

Этапы второй и четвертый носят пограничный, диффузный характер и могут быть отнесены как к ИД, так и к ОД.

Приведенная линейная микроструктура (последовательность разных типов деятельности) представляет собой некоторый эле­мент деятельности (центр деятельности); в виде взаимосвязанной совокупности этих элементов может быть представлена любая, весьма сложная и разветвленная система (деятельность), функ­ционирование которой опирается на информационный обмен. Примером может являться система наука — техника — про­изводство.

Пересечение совокупности типов деятельности является орга­низационным элементом системы информационного обмена (ОЭ). Примерами ОЭ, в зависимости от уровня декомпозиции исходной системы, являются отдельные исследователи, малые группы коллективы, НИИ, отрасли, система национальной научной деятельности, другие формально и организационно структуриро­ванные элементы и объединения. Характерными признаками ор­ганизационного элемента являются компактность (территориаль­ная административная, экономическая, физическая и т. д.) и ге­терогенность (включение различных типов деятельности).

В противовес организационным могут быть выделены функциональные элементы, соответствующие определенному типу (этапу) деятельности (например, «сбор информации» или «передача информации»). В рассмотренном (рис. 1.7) примере выделяются, по меньшей мере, два функциональных элемен­та – ИД (по входу и выходу) и ОД. В системах, базирующихся на обмене информацией, целесообразно выделять два типа ор­ганизационных элементов: включающие и не включающие ОД. Элементы первого типа являются потребителями-поставщиками (конечными) информации и могут взаимодействовать как не­посредственно (реализуя информационную деятельность в собственных организационных рамках), так и через посредство элементов второго типа, которые представляют собой промежу­точных потребителей-поставщиков информации, или информа­ционные системы.

Наиболее общее представление о взаимодействии потребите­лей-поставщиков информации проиллюстрировано рис. 1.8. Уров­ни (каналы) взаимодействия могут быть разделены на три типа:

• непосредственное рабочее взаимодействие (связь 3—3) представляет собой постоянный обмен информацией в группе или коллективе, в процессе совместной деятель­ности;

• непосредственное документальное взаимодействие (связь 4—2) заключается в оформлении результата и ограничен­ном контролируемом распространении (например — пере­дача отчета или документации заказчику);

• опосредованное документальное взаимодействие (связь 5—1) состоит в опубликовании результата и его последую­щем неограниченном перемещении по каналам ИС.

Управление информационным обменом на макроуровне мо­жет быть разделено на три типа задач, соответствующих данным каналам:

• организация работ и взаимодействия соисполнителей при выполнении работ (связи 3—3);

• маркетинг — поиск заказчиков на результат работ, получе­ние заказов, связь с заказчиками, оформление и передача результатов, поиск прочих возможных потребителей ре­зультатов (связи 4—2);

• управление документальными потоками — распростране­ние информации в документальной форме по каналам обобщенной ИС, решение задач повышения полноты, точ­ности, оперативности информационного обмена и обслу­живания (связи 5—1).

Обобщенными информационными системами в рассматри­ваемом случае могут являться (в зависимости от уровня рассмот­рения):

• специалисты-аналитики или информаторы;

• информационно-аналитические подразделения организаций;

• информационные службы или институты информации;

• мировые информационные системы и сети информацион­ного обмена.

Автоматизированная информационная система (ЛИС) таким образом может быть определена как комплекс автоматизирован­ных информационных технологий, входящий в состав обобщен­ной ИС и предназначенный для информационного обслуживания — организованного непрерывного технологического процес­са подготовки и выдачи научной, управленческой и др. инфор­мации потребителям, используемой для принятия решений, в соответствии с их нуждами для поддержания эффективной деятельности.

Компоненты и структуры АИС. Рисунок 1.9 отображает струк­туру типичного совокупного технологического процесса АИС, или представление АИС как совокупности функциональных под

систем — сбор, ввод, обработка, хранение, поиск, распространение информации.

Очевидно (как и в ранее рассмотренных структурах), многие элементы рис. 1.9 являются альтернативными:

• модель объекта может отсутствовать либо отождествляться с базой данных (БД), которая часто интерпретируется как информационная модель предметной области, структурная (для случая табличных, фактографических БД) или содер­жательная (для случая документальных БД). В экспертных системах (ЭС) в качестве модели объекта (предметной об­ласти) фигурирует база знаний (БЗ), представляющая собой процедурное развитие понятия БД (БД, по своей сущности, непроцедурный объект);

• модель объекта и БД могут отсутствовать (а соответственно и процессы хранения и поиска данных), если система осуще­ствляет динамическое преобразование информации и фор­мирование выходных документов, без сохранения исходной,

промежуточной, результирующей информации. Если преоб­разование данных также отсутствует, то подобный объект информационной системой не является (он не выполняет информационной деятельности), а должен быть отнесен к другим классам систем (например, канал передачи инфор­мации и т. п.);

• процессы ввода и сбора данных являются необязательными поскольку вся необходимая и достаточная для функциони­рования АИС информация может уже находиться в БД у составе модели, и т. д.

Основные типы АИС

К наиболее распространенным и перспективным типам от­носятся (табл. 1.5):

• фактографические АИС;

• документальные;

• интеллектуальные (экспертные);

• гипертекстовые.

Это определяется следующими факторами [14]:

• системы появлялись и развивались именно в данной исто­рической последовательности;

• более ранние типы систем (фактографические, докумен­тальные) являются, как правило, платформой и средой для реализации более поздних (экспертные, гипертекстовые);

• перечисленные типы характеризуют следующие отличи­тельные черты:

— распространенность (в статистике мировых информаци­онных ресурсов документальные и фактографические БД занимают 1- и 2-е места);

— перспективность (интеллектуальные системы успешно осваивают новые области применения);

— гипертекстовые системы являются основой мировой ин­формационной сети WWW (Word Wide Web) — наиболее популярной составляющей Internet.

При этом хотелось бы отметить, что в традиционном понима­нии выражение «информационная система» (особенно «автома­тизированная информационная система» или «автоматизирован­ная информационно-поисковая система — АИ ПС») обычно ассоциируется с документальными системами (базами данных);

термин же «база данных», как правило, ассоциируется с факто­графическими, управленческими системами, задачами типа АСУ. Хотя, конечно же, и те и другие типы систем являются информа­ционными и обычно строятся на основе концепции баз данных, т. е. физически включают базы данных в свой состав.

В этой традиционной интерпретации находит свое отраже­ние то обстоятельство, что в фактографических системах модель предметной области заключена в структуре БД, и потому основ­ное внимание сосредоточивается на проблеме проектирования БД, в документальных же системах моделью является наполнение, содержание БД, в том числе — словарей, тезаурусов и т. д., по­этому основное внимание уделяется языковым, семантическим проблемам. (Эти и другие различия указанных типов систем описываются в табл. 1.5.)

Информационные ресурсы

Кругооборот информационного ресурса, как и вся­кого иного продукта человеческой деятельности, подчиняется естественному циклу: создание — распространение — потребле­ние. Несмотря на то, что информация физически не разрушает­ся при потреблении и не исчезает (в отличие от материальных товаров и ресурсов), при рассмотрении процессов в длительной перспективе становится очевидным, что информационный ре­сурс не избегает участи всего сущего и, переходя в новые формы знания, практически бесследно в них растворяется (кому сейчас интересны тексты библиотек программ на Алголе, бывшие бест­селлерами всего 40 лет назад!?).

Традиционный цикл информационного обмена, существовав­ший в течение столетий, представлен на рис 1.10, а и заключается в последовательности процессов концентрации—рассеяния сово­купных (составных) информационных потоков (в данном случае образуемых печатными изданиями первичных документов). Ос­новной поток здесь идет по цепочке автор — издательство — биб­лиотека — читатель, однако существуют и обходные пути: ав­тор — читатель; издательство — читатель (подписка), которые также подчиняются принципу концентрации—рассеяния.

Переход в начале 70-х гг. информационных служб на дублирование в машиночитаемой форме сначала вторичных (рефера­тивные журналы, каталоги, справочные издания), а затем и первичных (полнотекстовых) документов, не нарушая в принципе общей структуры (последовательно-параллельное сосуществова­ние процессов концентрации—рассеяния), вносит определенное Разнообразие (рис 1.10, б).

Поставщиками содержания теперь являются любые из участ­ников процесса рис 1.10, а: автор (обычно корпоративный автор — организация или фирма, выполнившая работу), издательство или библиотека. Издание баз данных и онлайновое обслуживание также никому не возбраняется. Например, одна из крупнейших информационных систем по естественным наукам — INSPEC — развилась из библиотечной службы вуза (IEE — Institution of Electrical Engineers, Великобритания). Информаци­онные сети, представляющие собой коммуникационную среду для конечного пользователя, часто входят в состав издательств или распространителей БД, образуя интегральные распределен­ные информационные службы. Таким образом, электронная ин­фраструктура образует относительно самостоятельный слой (рис. 1.10, г), не являясь зеркальным подобием традиционных коммуникаций.

Появление в конце 80-х — начале 90-х гг. нового фактора — Internet (рис. 1.10, в) с его информационными ресурсами/серви­сами (FTP, Gopher, Usenet, WWW) — дополняет общую картину.

Удешевление и повсеместное распространение коммуника­ционного оборудования, услуг связи (с повышением их произво­дительности), а также высокая степень стандартизации форма­тов, протоколов передачи данных и программных средств — все это привело к интеграции информационных сетей разной физи­ческой организации и пропускной способности в однородную среду, в которой взаимодействуют все агенты, обозначенные на рис 1.10, а, б и«прозрачность» которой во всех направлениях со временем быстро возрастает.

Таким образом, в настоящее время наблюдается 3-слойная инфраструктура информационных ресурсов (рис 1.10, г), в ко­торой:

• каждый последующий уровень инкапсулирует (поглощает) предшествующий в качестве потребителя-источника информации и добавляет новых участников коммуникации;

• характер коммуникации варьируется от структурированной, но замедленной (уровень 1), до «бурного потока» (уровень 3);

• со временем происходит постепенный переход основной активности от нижних слоев к верхним.

В табл. 1.6 приведены основные классы информационных ресурсов.

В последующих главах настоящего пособия будут рассмот­рены:

• технологии конечного пользователя (обработка докумен­тов, мультимедиа информации, кросс-технологии), доступ к информационным ресурсам;

• технологии разработчиков и администраторов информаци­онных ресурсов и систем (организация доступа к локаль­ным и распределенным информационным ресурсам, информационный поиск, защита информации).

Контрольные вопросы

1. Охарактеризуйте соотношение понятий «информация», «данные», «знания».

2. Дайте определение понятия «информация».

3. Охарактеризуйте прагматические свойства информации.

4. Перечислите атрибутивные свойства информации.

5. Назовите и охарактеризуйте формы концентрации информации.

6. Что представляют собой факторы информатизации?

7. Какие периоды развития информатизации могут быть выделены?

8. Что такое уровни информационных процессов?

9. Дайте определение технологии и информационной технологии.

10. Что такое элемент технологии? Приведите примеры.

11. Перечислите основные классы информационных технологий.

12. Что такое обобщенная система информационного обмена?

13. Назовите уровни взаимодействия потребителей-поставщиков/Информации.

14. Какова структура технологического процесса АИС?

15. Назовите основные классы АИС.

16. Перечислите основные классы баз данных.

17. Что такое информационные ресурсы? Приведите? примеры.

18. Дайте классификацию информационных ресурсов.

Глава 2