Законы и проблемы прикладной информатики. Лекция 2

1. Законы и Проблемы Прикладной информатики

Лекция 2

2.

3.

4.

5.

6.

КЛЮЧЕВЫЕ ПОКАЗАТЕЛИ РАЗВИТИЯ ЧЕЛОВЕКА В ИНФОРМАЦИОННОМ
ОБЩЕСТВЕ
Через 10 лет 76% жителей РФ станут пользователями Интернета, а к 2040 году – 95%
В развитии человека в информационном обществе РФ отстает от Норвегии в 6 раз, от
США в 5 раз
По значению индекса развития человека в информационном обществе в 2005 году
Россия занимала 69 место среди 175 стран мира,
в 2008-м – 74-ое из 134 стран
По количеству интернет-пользователей показатели России ниже данных Нидерландов в 3
раза, Швеции – в 2,6 раз, США – в 2,4 раза
К 2041 году доля интернет-пользователей в России достигнет 95%,
индекс развития человека HDI - 0.91, а индекс развития человека в информационном
обществе HDII - 0.86
Отставание России от Норвегии по значению индекса HDI - порядка 36 лет

7. Проблемы прикладной информатики

Развитие человека в информационном обществе в РФ. Прогноз развития на
период до 2045 г

8. Принцип информационного подхода

Сущность принципа информационного подхода. Принцип информационного подхода
заключается в том, что сначала производится анализ и синтез не свойств вещей,
предметов или их элементов, а отношений внутри них и их отношений с внешним
окружающим миром. После классификации внутренних отношений свойств и их внешних
отношений по признакам последних анализируются и синтезируются свойства на базе
(относительной) информации.
Исторически сложилось так, что предыдущие подходы в научных исследованиях,
например, системный, материалистический и др. применялись исходя из анализа в
основном следующих аспектов:
а) изучение предмета (системы), т.е. того, что мы замечаем при первом взгляде;
б) определение изменений системы или предмета в зависимости от изменений условий
окружающей среды;
в) определение структуры (элементов) предмета или системы.
Принцип информационного подхода представляет собой концепцию современного
высокоразвитого информационно-сотового сообщества, поэтому вышеуказанные
аспекты а), б), и в) при информационном подходе являются как бы автоматическим фоном
самого главного аспекта исследования:
г) изучение скрытых (внутренних) отношений структурированных элементов, их
свойств и признаков, а также изучение отношений внутренних отношений
(внутренней информации) с внешним миром (внешней информацией - внешними
отношениями).

9. Законы информатики

1. Закон накопления знаний. Будем считать, что имеется некоторая
конкретная единица измерения объема знаний. Она зависит от вида и
специализации знаний. Анализ практического материала указывает на
экспоненциальный рост объема знания. Эта зависимость выражает первый
закон информатики:
«Скорость накопления знаний пропорциональна объему накопленного
знания»
Запись закона можно рассмотреть математически.
Пусть V - объем знаний, измеряемый в некоторых единицах, зависит от
времени t, тогда сформулированный закон выражается следующим
дифференциальным уравнением:
dV(t) = A * V(t) dt
где A - коэффициент пропорциональности, который оценивается эмпирически
или статистически и выражает период кратного увеличения объема знаний.
Приведенное дифференциальное уравнение имеет решение задачи Коши при
начальных условиях V(0) = Vo: V(t) = V(0) exp(A*t).
Решение можно проанализировать. Например, период удвоения объема знаний
выражается следующей формулой: T2 = ln 2 /A.
Следовательно, оценка коэффициента пропорциональности может производиться с
помощью соотношения: A = ln 2 /T2.

10. Интерпретация закона роста объема знаний

11. Закон взаимосвязи знаний

2. Второй закон «Закон взаимосвязи знаний» информатики естественным образом
вытекает из законов диалектики развития деятельности человека. Знания не могут быть
разрозненными. Ведь в мире все взаимосвязано, а знания - отражение реального мира.
Формулировка второго закона информатики:
«Знания различных видов или конкретных наук находятся во взаимосвязи,
взаимозависимости и взаимовлияния друг на друга, они могут переводиться из
одного вида представления в другой»
Действительно, знания каждого вида могут быть представлены через знания другого
вида, и каждый вид знания может использоваться для представления знаний конкретной
науки. Конечно, количественное значение эффективности применения знаний может
оказаться весьма малым. Это практическое обстоятельство должно всегда учитываться
в конкретной работе. Так же выражается и взаимосвязь знаний
Взаимозависимость видов и форм представлений знаний проявляется в том,
что независимо от способов и форм представлений они отражают общую картину части
или всего реального мира.
Взаимовлияние выражается в том, что новое знание находится на всех средствах старого
или известного знания.

12. Основной закон технологии познания

3. Третий закон информатики формулируется следующим образом.
«Всякая информационная технология состоит из
последовательностей операций над исходными вещами до получения
конечного искомого объекта».
Информатика включает операции последовательного преобразования данных
и знаний до получения конечных значений данных или нового знания. Закон
технологии познания включает обобщенные технологические операции
познания, которые выстраиваются в последовательность (табл. 1):

13. Закон устойчивости знаний

4. Формулировка четвертого закона информатики имеет вид:
«Знание может быть представлено, зафиксировано,
тиражировано и передано».
Закон стимулирует поиск новых путей, методов и средств распространения
знаний. Сила закона состоит в том, что, появившись однажды, знание станет
известным всем заинтересованным в нем. Если знания не фиксируются, не
передаются и не тиражируются (нарушение закона информатики), то оно обязательно
появится в другом месте, у другого человека, и оно будет зафиксировано. С другой
стороны, если знание зафиксировано, то нельзя пренебрегать любыми средствами
поиска имеющегося знания до реализации поиска (как может показаться) нового знания.
Поэтому спрос на знание увеличивается, возникает рынок знаний.
Закон использует следующие понятия:
· «зафиксировано», которое имеет смысл отображения любого знания в мозгу человека или на
некоторых физических носителях,
· «представлено» и «передано», которые имеют активный смысл сохранения знания в подходящем
для применения виде и для пояснения возможности передачи знания другому человеку или
некоторому устройству,
· «тиражировано», которое указывает на возможности получения многих (по требованию)
экземпляров зафиксированного знания.
Все эти понятия сконцентрированы в одном законе, поскольку они выполняют одну общую
функцию устойчивости знаний, полученных каким-либо образом (поиском, выводом или
озарением).

14. Закон выделения существенного знания об объекте

5. Для освоения фактов необходимы средства сжатия сведений до таких
размеров, чтобы хватило места в ограниченной памяти (ЭВМ или человека).
Сжатие базируется на возможности обобщения и абстрагирования от чеголибо второстепенного.
Последовательные шаги устранения связей - это путь для порождения
абстракций. Абстрактных фактов становится меньше, чем исходных, но они
сохраняют знания. Абстракция тесно связана с обобщением. В результате
таких процессов познания появляется возможность построения утверждений о
фактах или правил построения всех абстрагированных и обобщенных фактов.
Всё сказанное можно представить сжато и обобщенно в форме пятого закона
информатики:
«Знание можно обобщить и абстрагировать»
Практическое значение этого закона велико. Все известные законы
порождались именно по такому закону информатики, все они служат
средством сжатия сведений (фактов) о реальном или воображаемом мире. В
каждой специальности имеются свои средства сжатия сведений.

15. Закон применимости знаний

6. Формулировка шестого закона информатики.
«Любые непротиворечивые знания являются приемлемыми для
использования».
Отметим одно важное обстоятельство. В процессе обобщения фактов
«захватываются» еще не исследованные факты. При декодировании можно
извлечь не только «захваченный» факт, но можно говорить и извлекать
прогнозируемые факты, которые логически оправданы и станут новыми по
отношению к исследованным и закодированным фактам.
Поиск искомого факта из числа известного конечного числа фактов требует
определенных затрат и усилий. Так работают все информационно-поисковые
системы, так же, как в частности работает Интернет.
Закон применимости знаний сильнее диалектического закона о
познаваемости предметов, явлений или процессов. Его активность состоит в
том, что любая БЗ применима для поиска нового знания. Этот закон
обладает свойством результативности, а не свойством отвечать на
вопрос о возможности получения результата.

16. Закон создания нового знания

7 закон. Этот закон повествует о неизбежности поиска нового знания:
«Любые предметы, явления или процессы могут быть
означенными, осмысленными, определенными, представленными,
обобщенными, примененными для создания условий
формирования новых сведений о предметах, явлениях или
процессах».
Оптимизм закона базируется на диалектическом законе о возможности и
неизбежности познания предметов, явлений и процессов.
Познание всегда возможно, но в пределах знаний, помещенных в БЗ,
лексикон и запрос пользователя. Отсутствие возможности наступает
тогда, когда на запрос поступает отрицательный ответа из-за
противоречивости знаний или когда ответ не полон из-за
недостаточности знаний. Если база знаний пополняется, то имеется
возможность получения полного ответа
Основная проблема в исследованиях связана с отсутствием различных мер
для количественного измерения объемов знаний

17. Проблемы информатики

Проблема информатики - это формулировка противоречия внутри
информатики, разрешение которого открывает новые возможности
информатики.
Задача информатики - это проблемы вне информатики, требующие
разрешения средствами или методами информатики.
Проблемы информатики требуют специального рассмотрения.
Задачи информатики разрешаются по мере развития СВТ и КТ и методов их
применения.
Например. Проблемой информатики является защита информации или
сообщений от поломок, сбоев устройств ЭВМ или несанкционированного
доступа. Противоречие между точностью записи программы и данных и
ошибочностью передачи информации в ЭВМ между различными
устройствами памяти.

18. Проблемы информатики

1. Первой проблемой является проблема описания понятия "знание" и его значения для
человека и ЭВМ.
2. Вторая проблема, также связанная с понятием "знание" и состоит в понимании
количественной и качественной оценок знания или его объема.
3. Третья проблема формулировки видов знания все-таки выдвигается, поскольку
остается проблема полноты охвата фактов реального мира, поставляющего для
человека новые знания, новые генераторы знания, новое понимание знания о знании.
4. Четвертая проблема информатики (внешняя) насколько вычислительная
техника обеспечивает ее необходимыми ресурсами памяти и быстродействия, а
также средствами представления и обработки знания. Здесь «работает» также
известное в технике противоречие состояния техники и ее использования.
5. Пятая проблема информатики заключена еще и в имеющемся разнообразии средств
и методов ввода-вывода знаний.
Для современной информатики важен непосредственный ввод знания об окружающем
нас мире в качестве фактического материала.
6. Шестая проблема информатики. Высказанные проблемы порождают еще одну –
шестую проблему - проблему автоматизации постановки задач и проблем.
7. Седьмую проблему разработки методов прогнозирования знаний, методов
ускоренного установления полноты знания. Предвидение является главной функцией
любой науки, в том числе и информатики.
Прогнозирование знаний не завершается формированием конкретного знания, оно
должно завершаться установлением общих закономерностей, характеризующих
совокупное знание, новыми утверждениями о фактах или правилами вывода новых
фактов.

19. Главная проблема информатики

Восьмая проблема информатики (главная проблема) состоит в
подтверждении семишагового рассмотрения процессов познания реального
мира и принятых семи ступеней в любых рассуждениях о знании. Семерка
пунктов может показаться «пунктом» в плохом или в хорошем смысле. Тем не
менее, каждый вправе подвергнуть сомнению или безусловному
опровержению постановку такой проблемы. Тогда надо пытаться найти
восьмой шаг познания.
Информатика призвана изучать и разрабатывать средства автоматизации в
системах «наука - техника - производство - распространение потребление». Это основная задача информатики, и она не зависит от того,
где применяется автоматизация: в материальном, энергетическом или
информационном производстве
Некоторые опрошенные компании указали следующие проблемы, связанные с
игнорированием информатики и неиспользованием ведущих сотрудников по
информатике:
Потеря или неиспользование знаний:
· о передовом опыте в специфической области составляет 50% прибыли,
· при нарушении отношений с ключевыми клиентами-поставщиками - 45%,
· при потере важной для ведения бизнеса информации - 10%,
· при существенной потере существенной информации - 15%.
Эти данные относятся к проблемам новой отрасли знаний - Управление знаниями

20. Семь фундаментальных типов процессов

К семи фундаментальным типам процессов обработки знаний по
определению информатики относятся следующие:
1. Доступ: действия, с помощью которых знания посылаются, запрашиваются или
обрабатываются конкретным пользователем.
2. Понимание: действия, с помощью которых знания оформляются.
3. Определение: действия, с помощью которых знания формируются как начальные
или исходные для формирования утверждений.
4. Поиск: представление неявных знаний в явной форме, что делает возможным
сбор индивидуальных знаний для коллективного использования в организации в
форме коллекций фактов.
5. Систематизация: классификация и кластеризация знаний в БЗ в целях их
последующего целенаправленного извлечения; поддержание целостности данных за
счет реализации соответствующих процессов решения задач.
6. Использование: применение знаний в работе, принятии решений и реализации
возможностей через запросы прямого пользователя. Использование является
рекурсивным процессом в том плане, что в результате генерируется обратная связь в
форме ошибок и вопросов системы, влияющая на процессы остальных типов, и эта
обратная связь используется в процессе обработки знаний во всех остальных
формах деятельности.
7. Создание: действия по получению и оценке результатов, которые представляют
новое знание, получаемое на основе БЗ и запросов пользователя.

21. Современные подходы к производству и обработке информации

Первая
информационная
революция
Изобретение письменности, что привело к гигантскому качественному и
количественному скачку в информационном развитии общества. Появилась
возможность фиксировать знания на материальном носителе, тем самым
отчуждать их от производителя и передавать от поколения к поколению.
Вторая информационная Изобретение книгопечатания (первопечатники Гуттенберг и Иван Федоров).
Появилась возможность тиражирования и активного распространения
революция (середина
информации, возросла доступность людей к источникам знаний.
ХУ1в.)
Третья информационная
революция
(конец XIX в.)
Изобретение электричества, благодаря которому появились телеграф, телефон,
радио, позволяющие оперативно передавать и накапливать информацию в
значительных объемах. Следствие этой революции — повышение степени
распространяемости информации, повышение информационного «охвата»
населения средствами вещания.
Четвертая
информационная
революция
(середина XX в.)
Изобретение вычислительной техники и появлением персонального
компьютера, с созданием сетей связи и телекоммуникаций. Стало возможным
накапливать, хранить, обрабатывать и передавать информацию в электронной
форме.
Пятая информационная
революция
Формирование и развитие трансграничных глобальных информационнотелекоммуникационных сетей, охватывающих все страны и континенты.
Наиболее яркий пример такого явления и результат пятой революции Интернет.

22. Систематизация основных признаков информации

Системность информации;
Селективность информации;
Субстанциональная несамостоятельность;
Преемственность информации;
Неисчерпаемость информации;
Трансформируемость информации;
Универсальность информации;
Ценность информации;
Качество информации;
Массовость информации (качественный и количественный аспекты)
Можно выделить внутреннее качество (присущее собственно информации и
сохраняющееся при ее переносе в другую систему, подсистему) и внешнее (присущее
информации, находящейся или используемой только в определенной системе,
подсистеме), выражаемые, соответственно, в следующих понятиях:
содержательность - значимость (идентичность, полнота),
кумулятивность (гомоморфизм, избирательность);
защищенность - достоверность (помехоустойчивость, помехозащищенность),
сохранность (целостность, готовность), конфиденциальность (доступность, скрытность,
имитостойкость); доступность

23. Современные средства и методы информатизации

Идея информационной интеграции этапов жизненного цикла стала базовой в
подходе, получившем в США название САLS (Сопtiпиоиs Асqиisition аnd Life сус1е
Support - непрерывная информационная поддержка поставок и жизненного цикла).
В отечественной терминологии аналогом этого понятия является аббревиатура ИПИ Информационная Поддержка жизненного цикла наукоемких промышленных Изделий.
Основной идеей концепции CALS(ИПИ) является повышение
эффективности процессов жизненного цикла изделия за счет
повышения эффективности управления информационными
ресурсами. Это достигается за счет преобразования жизненного цикла изделия в
высокоавтоматизированный процесс, интегрированный с точки зрения
информационного взаимодействия всех участников жизненного цикла.
Системной целью развития и внедрения CALS(ИПИ)-технологий является
повышение конкурентоспособности продукции путем существенного сокращения затрат
и сроков на разработку, освоение производства и вывода продукции на мировой рынок.
Достигается поставленная цель главным образом, за счет: создания единого
информационного пространства, что устраняет информационные барьеры между
этапами жизненного цикла изделий и минимизирует ошибки, вызываемые этими
барьерами; использования преимуществ технологии параллельных процессов

24. Формирование интеллектуальной среды

Мировоззренческие проблемы
Ключом для развития этой
составляющей конкуренции
является мощная кадровая
поддержка и эффективность
базовой образовательной
инфраструктуры
Требует создания определенной системы
образования специалистов по CALS(ИПИ)технологиям, их подготовки, переподготовки и
аттестации. Такое образование должно
изначально строиться на твердой
методологической базе и основываться на
новейших достижениях в технологиях
интеграции промышленных данных и
международных стандартах, использовать
наиболее совершенное отечественное и
зарубежное программное и аппаратное
обеспечение.

25. Проблемы комплексности кадрового сопровождения

Интеграция
базовых
технологий
Особенностью обучения специалистов в области (CALS) ИПИ является
интегрированный образ мышления и комплексная подготовка. Эти специалисты
должны стать производственными интеграторами жизненного цикла изделий.
Отсюда вытекает проблема точного определения знания и умений такого
специалиста, нормативно-правового обеспечения их подготовки.

26.

27. Спасибо за внимание!