Основные понятия информационных систем

Основные понятия информационных систем

 

Информационной системой называется комплекс, включающий в себя вычислительное и коммуникационное оборудование, программное обеспечение, лингвистические средства, информационные ресурсы, а также системный персонал, обеспечивающий поддержку динамической информационной модели некоторой части реального мира для удовлетворения информационных потребностей пользователя.

Часть реального мира, которая  моделируется информационной системой, называется её предметной областью.

Под динамической моделью  здесь понимается изменяемость модели во времени, то есть эта действующая  модель, в которой отражаются изменения, происходящие в предметной области. При этом система должна обладать памятью, позволяющей ей сохранять не только текущее состояние, но и, в некоторых случаях, предысторию.

Поскольку модель предметной области, поддерживаемая информационной системой, материализуется в форме, организованных определенным (необходимым) образом, информационных ресурсов, она называется информационной моделью.

Информационная система  не всегда функционирует самостоятельно. Она может входить в качестве компонента или подсистемы в более  сложную систему, например, САПР или  систему управления производством.

Рассмотренные выше определения  позволяют охватить информационные системы практически всех видов. При рассмотрении дальнейшего материала, информационные системы будут подразделяться на категории в зависимости от типа обрабатываемых данных. В общем  случае все типы обрабатываемых данных будут обозначаться термином "информационные ресурсы".

В настоящее время общепринятого  определения понятию "информационная система" не даётся. Отсутствие такого определения приводит к трактовке разными специалистами разного состава комплекса, представляющего собой информационную систему. Также возникает проблема, что считать результатом проектирования информационной системы.

Также отсутствие определения позволяет относить к информационным системам системы обработки данных, либо приложения, использующие базы данных.

Информатика (от слов «информация» и «автоматика») — наука о методах и процессах сбора, хранения, обработки, анализа и оценивания информации, обеспечивающих возможность её использования для принятия решений.

Ресурсы информационных систем

Информационные системы  используют ресурсы нескольких категорий – средства вычислительной техники, системное и прикладное программное обеспечение, информационные, лингвистические и человеческие ресурсы. Также могут рассматриваться и иные ресурсы – помещения, электроснабжение, различного рода техническое оснащение помещений, вспомогательная оргтехника и т.д.

Информационные системы  могут базироваться на различных  аппаратных платформах.

 

Рассмотреть многообразие аппаратных архитектур вычислительной техники.

 

Специализированное программное  обеспечение может создаваться  для конкретной информационной системы  или д/класса систем, имеющих некоторое  узкое назначение, то есть ПО такого типа решает конкретные задачи.

Прикладное программное  обеспечение в информационных системах может использоваться как на стадии разработки, так и на стадии исполнения.

Лингвистические ресурсы необходимы для:

• Представления информационных ресурсов в системе;
• Описания их свойств и свойств окружающей среды, позволяющего системе адекватно интерпретировать, поддерживая информационные ресурсы;
• Обеспечение взаимодействия пользователей с системой.

В общем случае, в число  лингвистических ресурсов относятся те или иные естественные или искусственные языки, а также средства их лингвистической поддержки – словари лексики естественных языков, тезаурусы предметной области, переводные словари и так далее.

Следует отметить, что тезаурусы  играют в информационных системах двоякую  роль. С одной стороны – это  средство лингвистической поддержки  в информационной системе естественного  языка. С другой – тезаурус используется в качестве контекста д/интерпретации  семантики, поддерживаемых в системе  документов, представленных на естественном языке, то есть в этом случае тезаурус можно отнести к информационным ресурсам.

*********

Ресурсы I-ой категории непосредственно используются пользователями ИС.

Ресурсы II-ой категории можно назвать meta-ресурсами, т.к. они описывают свойства ресурсов I-ой категории, позволяя системе корректно оперировать ими. Таким образом, ресурсы I-ой категории часто называют данными независимо от среды представления (документы, изображения, аудиоданные и т.д.), а meta-ресурсы – meta-данными.

Таким образом можно сказать, что meta-данные – это данные о данных. Однако фактически meta-данные могут описывать свойства не только данных, но информационной системы в целом, отдельных ее механизмов и их функций других ее ресурсов поддерживаемых технологий пользователей и так далее.

Конкретные функции meta-данных и их состав в значительной мере зависит от специфики рассматриваемой системы и характера конкретных информационных ресурсов.

Так как данные в ИС представляют собой некую абстрактную модель реальности, рассматривая соотношение  между данными и meta-данными можно сказать, что meta-данные – это данные более высокого уровня абстракции по отношению к описываемым ими данным.

В некоторых случаях meta-данные сами являются предметом интереса пользователей, разработчиков системы или ее исследователей, становясь, тем самым, частью моделируемой реальности. Описывающие их meta-данные естественно называют meta-meta данные. Подобного рода иерархия абстракций может иметь любое число уровней. В таких случаях может идти речь не только о моделях реальности, но и о meta-моделях, meta-meta-моделях и так далее.

ДЗ: Рассмотрев часть описания информационных ресурсов, абстракции meta-моделей привести пример многоуровневности абстрактных моделей.

Необходимая степень формализованности meta-данных в ИС зависит от характера их использования. Например, meta-данные д/вычислительной техники представляются в формализованном виде, а если они предназначены д/человека, чаще всего представляются на естественном языке.

Рассмотрим информационные ресурсы информационных систем различных  категорий:

1. Системы, основанные на СУБД, поддерживают структурированные данные, организованные в виде таблиц или каких-либо иных структур данных. Это ресурсы I-ой категории. К ресурсам II-ой категории можно отнести схемы БД.
2. В текстовых информационных системах к информационным ресурсам I-ой категории можно отнести документы и их коллекции, представленные обычно на естественном языке. К meta-данным можно отнести различного рода словари, тезаурусы, спецификации, онтологии и т.д.
3. В системах, основанные на слабоструктурированных данных (WEB), в информационным ресурсам I-ой категории можно отнести HTML-документы, картинки, видео и т.д. и т.п., а также иные документы, отличные от HTML. К meta-данным можно отнести спецификации, стандарты, определения документов, онтологии и т.д.

Пользователи ИС

При рассмотрении технологии информационных систем необходимо расширить  понятие «пользователь». Прежде всего к числу пользователей относятся специалисты в предметной области системы для удовлетворения информационных потребностей которых система создается. Пользователей этой категории обычно называют конечными пользователями. Так же под пользователем системы следует понимать программные средства приложений, применяющие информационные ресурсы данной информационной системой для решения определенных задач. В некоторых информационных системах контингент пользователей не зафиксирован, то есть информационные ресурсы таких систем свободно предоставляются любому пользователю. В других системах перед использованием их информационных ресурсов необходимо получить определенные полномочия от владельца системы. В некоторых случаях доступ может ограничиваться только к части информационных ресурсов.

Моделирование реальности в информационных системах

Применение информационной системы с целью поддержания деятельности в какой-либо сфере позволяет лицу, занимающемуся этой деятельностью, взаимодействовать не с реальными объектами деятельности, а с информационной системой. Такой подход позволяет получать сведения о состоянии сущностей и процессах предметной области не путем непосредственных измерений (наблюдений) в реальном мире, а используя информационную модель.

Достоинство модельного подхода  состоит в том, что он предоставляет  возможности для анализа и  оценки последствий различных управленческих решений без проведения натурного  эксперимента.

Важную роль в моделировании  предметной области играют информационные ресурсы.

Во всех классах моделей, рассматриваемых ниже, за исключением  темпоральных баз данных, информационные ресурсы представляют статическую модель предметной области, характеризуя ее текущее состояние.

Темпоральные базы данных позволяют представлять динамику предметной области, то есть изменение её состояния во времени.

Следует отметить, что с  элементами коллекции информационных ресурсов, представляющих статическую  модель предметной области, могут ассоциироваться  некоторые отметки времени, но без  специальных механизмов эти временные  характеристики могут восприниматься только пользователями. Системные механизмы  не способны оперировать ими. Такие  характеристики принято называть временем, определяемым пользователем.

Природа моделей предметной области, поддерживаемых в информационных системах, могут быть различными. С  технологической точки зрения, наиболее существенные различия подходов к моделированию  по степени структурированности  его представлений предметной области, которые его обеспечивают.

Структурированные модели

В моделях такого рода в  основе лежит выявление регулярной структуры предметной области, основанной на типизации сущности предметной области.

Типизация основывается на отнесении к одному типу сущностей, обладающих одинаковым набором свойств. Аналогичным образом осуществляется типизация связей между сущностями. Связи определяются на множестве типов сущностей и могут иметь различную степень: бинарные, N-арные и т.д.

Представление предметной области, сконструированное с помощью  такого подхода, также называется структурированным.

Одной из разновидностей рассматриваемого подхода к моделированию предметной области является объектный или  объектно-ориентированный подход, который  позволяет моделировать не только структуру  предметной области, но и поведение  реальных сущностей, относящихся к  каждому определенному типу.  С этой целью определение каждого  типа сущностей включает в себя определение  допустимых на его экземплярах операций (методов).

При использовании структурированной  модели, представление предметной области имеет два уровня.

Представление более высокого уровня абстракции – это модель предметной области, отображающая её свойства, инвариантные (постоянные) во времени. Эта модель представляется в терминах типов сущностей предметной области  и типов связей между ними. Такая  модель называется интенсионалом предметной области.

Второй, более конкретный уровень, моделирует состояние предметной области в зависимости от времени. Модель этого уровня представляется  в терминах конкретных экземплярах  сущностей и связей определенных типов между ними. Такая модель называется экстенсионалом предметной области.

При реализации таких моделей  чаще всего используют различного рода СУБД.  В этом случае экстенсионал представляется в виде хранимых структурированных  данных, интенсионал реализуется  в виде схемы баз данных.

Сущность – это объект, который мы можем выделить в реальном мире.

Слабоструктурированные  модели

Некоторые предметные области  не имеют регулярной структуры или  структура не существует вовсе в  рассматриваемых случаях. В рассматриваемых  предметных областях не предусматривается  строгая типизация сущностей  и связей между ними. В этом случае представление предметной области  является одноуровневым, то есть, представлен только экстенсионалом, описанный в терминах конкретных экземпляров сущностей и связей между ними. В такой предметной области не гарантируется, что свойства типов не обязательно присущи всем относящимся к ним экземплярам.

В этом случае определяемый интенсионал также может называться схемой данных, но при этом не играет директивной роли, то есть конкретные экземпляры сущностей и связей, не соответствующие схеме, системой не отвергаются.

Такого рода представление  предметной области  называются слабоструктурированными, а информационные ресурсы, основанные на таком подходе, называют слабоструктурированными данными.

Наиболее широкое распространение  слабоструктурированные данные получили в технологии World Wide Web (WWW). В этой технологии, данные описываются с помощью языка разметки  HTML, и позволяющим описать необходимую структуру данных, в основе которой лежат строковые данные.

 

Формальные модели

Такие модели связаны с  подходом к моделированию предметной области моделируемой системы, основанным на использовании формальных языков.

Как и в случае структурированных  моделей, здесь определяется регулярная структура предметной области, нот  для модельного представления используются формальные языки.