URSS.ru - Издательская группа URSS. Научная и учебная литература
Об издательстве Интернет-магазин Контакты Оптовикам и библиотекам Вакансии Пишите нам
КНИГИ НА РУССКОМ ЯЗЫКЕ


 
Вернуться в: Каталог  
Обложка Миков А.И. Информационные процессы и нормативные системы в IT: Математические модели. Проблемы проектирования. Новые подходы
Id: 166872
 
285 руб.

Информационные процессы и нормативные системы в IT: Математические модели. Проблемы проектирования. Новые подходы

URSS. 2013. 256 с. Мягкая обложка. ISBN 978-5-397-03452-4.

 Аннотация

В настоящей книге предлагаются математические модели информационных процессов в организационных предметных областях, рассматривается проблематика проектирования информационных систем. Разрабатывается новый подход в моделировании ограничений информационных систем, основанный на использовании нормативных агентов и деонтической логики.

Книга предназначена для научных работников, аспирантов и студентов магистратуры университетов, аналитиков и проектировщиков информационных систем.


 Оглавление

Ларисе,
Александру
Введение
Глава 1. Жизненный цикл
 1.1.Определения ИС
 1.2.Жизненный цикл информационной системы
 1.3.Модели жизненного цикла
 1.4.Процессы жизненного цикла
 1.5.Жизненный цикл модели
 1.6.Цели и задачи моделирования
Глава 2. Процессы в предметных областях
 2.1.Системы общего вида
 2.2.Информирующие системы
 2.3.События и процессы в предметной области
 2.4.Состояние предметной области
 2.5.Организационная предметная область
 2.6.Предметные области и информационные системы
Глава 3. Системы документов
 3.1.Формы и копии. Эквивалентность
 3.2.Содержание документов
 3.3.События и документы
 3.4.Иерархии документов
Глава 4. Локальные нормы оператора ИС
 4.1.Задачи, функции и структура организации
 4.2.Акторы и роли
 4.3.Модель организации
 4.4.Элементарная организация как формальная система
Глава 5. Целеустремленные системы
 5.1.Формирование целей
 5.2.Оценка как регулятор
 5.3.Классические математические модели целей и оценок
 5.4.Автономные агенты
 5.5.Мультиагентные системы
Глава 6. Цели создания и функционирования ИС
 6.1.Тандем систем "организация -- ИС"
 6.2.Наблюдаемость предметной области
 6.3.Управляемость предметной области
 6.4.Информационная система как наблюдатель
Глава 7. Нормативные системы
 7.1.Нормативные документы в предметной области
 7.2.Понятие "неопределенный круг лиц"
 7.3.Деонтическая логика
 7.4.Формализация норм
 7.5.Модель нормативной системы
 7.6.Пример нормативного отношения own
Глава 8. Моделирование ограничений ИС
 8.1.Виды ограничений ИС
 8.2.Информационное запаздывание
 8.3.Ограничения связности распределенных ИС
 8.4.Нормативные ограничения
 Заключение. Проблемы для исследований
 Замечания по литературе
 Литература

 Введение

Информационные процессы -- процессы сбора, обработки, накопления, хранения, поиска и распространения информации. Как и многие другие понятия, информационные процессы могут трактоваться в широком и узком смысле. В широком смысле под это определение подпадают и научные исследования, и средства массовой информации.

В узком смысле информационные процессы чаще всего связаны с предоставлением людям сведений, необходимых им для выполнения служебных функций или планирования другой деятельности. Эти сведения рождаются в результате деятельности других людей: коллег по работе, служащих государственных органов или работников фирм, клиентов, заказчиков, пользователей и т.п. Информационные процессы являются неотъемлемой составляющей бизнес-процессов.

Поэтому в этой книге под информационными процессами мы будем понимать целенаправленный обмен сведениями в определенной ограниченной области, в котором принимают участие люди (работники) и компьютеры, соединенные в сеть и снабженные соответствующим программным обеспечением.

Целенаправленность означает, что участники информационных процессов имеют тем или иным способом сформулированные цели их деятельности и пытаются добиться этих целей допустимыми средствами, т.е. являются целеустремленными системами.

Такое понимание предполагает наличие предметной области, и сведения, участвующие в информационном процессе, ограничены сведениями о предметах этой области. Чаще всего эти сведения связаны с организацией (фирмой, учреждением, органом государственного или муниципального управления), и поэтому такую область мы будем называть организационной предметной областью.

Такое ограничение исключает из нашего рассмотрения научные вычисления, связанные с решением трудных задач с помощью компьютеров или компьютерных сетей (хотя это тоже "обработка информации"), такие формы накопления, хранения и распространения информации, как Facebook и Twitter, не имеющие определенной цели, поисковые системы Google, Yandex, библиотечные системы.

Центральную техническую роль в рассматриваемых информационных процессах играют информационные системы. Этот технический объект играет важную роль в цепочке обратной связи: выработка управления организацией (управляющих "воздействий"), реакция организации, получение сведений о реакции организации, обработка этих сведений, изменение (корректировка) управления. На информационную систему в этой цепочке возлагается получение и предварительная обработка сведений. Известно, что введение в управляемую систему обратной связи значительно изменяет ее свойства и характеристики. Поэтому роль информационной системы, ее QoS (quality of service -- качества обслуживания), в организационной предметной области трудно преувеличить.

Описанное выше понимание информационных процессов, касающихся большого количества людей и организаций, т.е. значительной части общества, затрагивающих их интересы, требует одновременно с информационными процессами рассматривать нормативные системы.

Нормативные системы являются одним из регуляторов -- ограничителей информационных процессов (законы о защите персональных данных, об информатизации, о программах для ЭВМ и БД и др.). Кроме этого, ни одна организационная предметная область не мыслима без нормативной системы -- как локальной, так и общегосударственной и международной. Да и любое действующее лицо -- актор (работник, пользователь) должен строго следовать нормам.

Таким образом, в информационных процессах просматривается следующая триада: целеустремленная система, нормативная система, информационная система.

Информационные процессы -- не "броуновское движение" сведений, они поддерживают функционирование целеустремленной системы.

Нормативная система выступает как система ограничений для целеустремленной системы и для информационных процессов.

Информационная система организует информационные процессы для обеспечения функционирования целеустремленной системы в условиях нормативных ограничений, делает организационную предметную область "наблюдаемой".

Моделирование является одним из важнейших методов исследования информационных процессов. Оно заключается в создании математической модели исследуемого процесса и проведении анализа модели вместо анализа самого процесса. При этом возникает проблема адекватности модели процессу, достоверности получаемых результатов Почему же не исследовать сам процесс, зачем строить его модель? Для этого есть много причин.

Во-первых, процесс или объект -- информационная система -- может быть еще не реализован на тот момент времени, когда проводится анализ. В этом случае анализ является частью процедуры создания объекта, позволяющей оценить свойства будущего объекта и при необходимости внести изменения в проект.

Во-вторых, действия по исследованию процесса или объекта могут привести к полному или частичному нарушению функционирования этого объекта, что само по себе недопустимо и, кроме того, делает недостоверным результат исследования Например, анализ работы информационной системы, связанный с внесением в ее базу данных какой-либо тестовой информации, изменяет характеристики ИС, а оперирование с реальными данными связано с риском потери целостности данных.

В-третьих, арсенал средств экспериментального исследования реального объекта значительно беднее арсенала средств теоретического и компьютерного исследования, применимого к моделям информационных процессов.

Среди различных типов моделей для исследования информационных систем наиболее важными являются математические и алгоритмические (программные) модели. Ценность математических моделей состоит в том, что в математике к XXI веку накопилось большое количество результатов (теорем), содержащих готовые ответы на весьма сложные вопросы. Главное -- правильно поставить вопрос: составить уравнение, записать рекуррентную последовательность, подобрать иную математическую схему. Алгоритмические модели основываются на математических моделях и используются в тех случаях, когда для анализа математической модели целесообразно использовать вычислительную технику Правильная постановка вопроса -- это и есть формулирование математической и/или алгоритмической модели.

Модель никогда не отображает объект полностью во всех его возможных проявлениях Модель учитывает вопрос (или круг вопросов), который мы хотим задать о свойствах объекта. Поэтому часть характеристик объекта является существенной с точки зрения вопроса и находит свое отражение в модели. Другие же характеристики являются несущественными.

Искусство моделирования состоит в умении выделить минимальное количество существенных характеристик (параметров) объекта, которые легко непосредственно определить (измерить) и связать их известной хорошо разработанной математической схемой с интересующими нас характеристиками.

Особый аспект современных информационных процессов состоит в их нормативном регулировании. Во всех странах существует большое количество законов и других нормативных актов, что-то запрещающих и что-то предписывающих при реализации информационных процессов и систем. Это и понятно. Ведь информационные системы не являются чисто техническими объектами, они связаны с тысячами и миллионами человек, получающих и производящих информацию, связаны с обществом.

Поэтому модели информационных процессов будут заведомо неполными, если они не будут включать математические модели нормативных систем.

Многообразие вопросов об объекте порождает многообразие его моделей и многообразие используемых математических схем. Не существует и не может существовать единой универсальной математической (или программной) модели информационной системы. Поэтому в книге рассматриваются различные математические инструменты, важные для той или иной цели исследования. Автор надеется, что их использование поможет читателю строить собственные модели информационных процессов и систем.


 Заключение Проблемы для исследований

I. Выбор отображения Image организационной предметной области на структуры информационной системы очень важен для создания ИС. Рассмотрим основные проблемы, возникающие при его построении.

В образе предметной области выделяются следующие типы элементов.

1 Образы сущностей. Построение их -- одна из самых сложных проблем.

Любой материальный объект имеет конечные размеры, но абсолютно точно описать его, используя какие-то элементарные понятия, невозможно, так как:

1)      число составляющих элементов, как правило, огромно;

2)      количество связей между ними еще больше;

3)      далеко не все связи известны и могут быть описаны;

4)      материальный объект со временем изменяется.

Любое описание требует ненулевого времени и, даже если бы первые три фактора были устранены, мы не успевали бы изменять описание -- в любой момент времени оно не полностью соответствовало бы действительности. Следовательно, при построении образа сущности мы обречены на неоднозначность. В какой бы конечной (относительно небольшого размера) форме мы ни представили сущность, нужно иметь в виду, что всегда возможна ситуация Image (e1) = Image (e2) при несовпадающих сущностях e1e2 .

Материальный объект -- это здание, сооружение, явление природы, природное образование (река, море, гора), конкретный человек и т.д. Абстракция материального индивидуального объекта -- это его описание на каком-либо языке, или набор параметров, атрибутов. Такую абстракцию, зачастую, трудно отделить от класса объектов Пример: задание для человека ФИО (фамилии, имени, отчества) -- это задание класса, например, Пушкиных Александров Сергеевичей. Любой фиксированный список атрибутов всегда оставляет вероятность того, что более одного материального объекта будут иметь одинаковые значения атрибутов.

Выход может состоять в присвоении материальному объекту уникального идентификатора (UId) --кода. Ведь, хотя каждый объект очень сложен, количество различных объектов, находящихся в сфере интересов отдельной информационной системы, не так велико. Например, в пределах России каждый взрослый человек (в идеале) закодирован своим индексом налогоплательщика ИНН Такой код хорош для налоговых ИС, но ничего не говорит об объекте для системы учета заболеваний граждан. Кодирование объекта неэффективно потому, что привязывает объект к одной информационной системе (в ней с кодом работать удобнее).

Проблема идентификации сущностей, по-видимому, неразрешима в абсолютном смысле. На улице милиция идентифицирует человека на основании паспорта или иного документа с фотографией, при приеме на работу требуются дополнительно документы об образовании, в больнице поинтересуются группой крови и резус-фактором. Но ничто не гарантирует общество от подмены самого человека -- документы могут принадлежать другому. Может быть подменено все. Даже анализ на генном уровне не дает гарантий: раз существует трансплантация органов и переливание крови, уверены ли мы, что взяли пробу не из чужеродных органов? Остается память человека как слепок его жизни. Но можно ли гарантировать, что фильм "Total Recall" ("Вспомнить всё") с Арнольдом Шварценеггером -- стопроцентная фантазия?

2 Образы понятий. Казалось бы, образ понятия -- это само понятие и есть. Но это не всегда так.

Понятия, отчасти условно, можно разделить на индивидуальные и общие (обобщенные) Например, "число четыре" -- это индивидуальное понятие (индивидуальный объект), а "вещественное число" или "компьютерная программа" -- это общие понятия.

С общим понятием особенных проблем нет. Его достаточно обозначить идентификатором, а об описании его связи с другими понятиями, его смысла речь пойдет в последующих главах.

С индивидуальными понятиями вновь, как и с сущностями, возникают проблемы идентификации. Трудности идентификации можно проиллюстрировать на таком, например, понятии как программа для ЭВМ. Такой объект исследования заслуживает внимания хотя бы потому, что ему посвящен Закон Российской Федерации (О правовой охране программ для ЭВМ и баз данных), а также законы многих других стран.

Рассмотрим некоторую конкретную программу для ЭВМ. Юридическое определение понятия, взятое из закона РФ: «программа для ЭВМ -- это объективная форма представления совокупности данных и команд, предназначенных для функционирования электронных вычислительных машин (ЭВМ) и других компьютерных устройств с целью получения определенного результата. Под программой для ЭВМ подразумеваются также подготовительные материалы, полученные в ходе ее разработки, и порождаемые ею аудиовизуальные отображения».

Программа создается гражданином или несколькими гражданами -- соавторами, и считается результатом творческого труда (пока не доказано обратное), объектом авторского права. Закон не охраняет "программу вообще", он охраняет конкретные программы -- индивидуальные понятия. Он не охраняет физический носитель, на котором находится программа (т.е. физический объект -- сущность). Хотя программа может находиться на каком-то носителе, как и "число четыре" может быть написано на бумаге, но это именно носитель, как средство перемещения (уже в мире сущностей).

Упомянутый выше Закон оперирует также термином "экземпляр программы", но и он не имеет отношения к физическому миру. Купить экземпляр программы -- это значит купить право использования программы.

Закон предоставляет автору защиту от несанкционированного использования его программы. Но для того, чтобы такую защиту реализовать необходимо уметь доказывать, что программа1 = программа2 или, что программа1≠программа2 .

Проблема идентификации по отношению к программам связана с проблемой эквивалентности Общеизвестна ее трудность. Кроме того, программа записывается (представляется) на некотором языке. А предоставляемая упомянутым Законом правовая охрана распространяется на все виды программ для ЭВМ (в том числе на операционные системы и программные комплексы), которые могут быть выражены на любом языке и в любой форме, включая исходный текст и объектный код.

Понятно, что в условиях такой размытости юридического определения программы доказать (сделать очевидным для всех), что программа1 = программа2 практически невозможно.

Отмеченная неопределенность касается не только понятия "программа", но и многих других понятий. Закон РФ об авторском праве и смежных правах защищает, например, автора научной статьи от копирования ее текста, но не защищает от кражи результатов и идей, описанных в этой статье. Получается, что защищается только словесная оболочка, а не основное содержание. Это и понятно: идентифицировать идеи, выраженные разными словами, может только небольшое число специалистов в данной области, и судья-юрист может им только верить или не верить.

Тем не менее, нормативные документы играют очень важную роль в организационных предметных областях и в проектировании организационных информационных систем Как говорится, за неимением лучшего.

II. Физические лица в организации.

Имея ролевую структуру организации, можно изучать ее свойства, поскольку качество работы организации в значительной мере зависит от ее строения. Но в ролевой структуре абстрагируются от свойств и характеристик физических лиц, играющих те или иные роли. На практике нам известны многочисленные примеры того, что функционирование организации может быть успешным или не успешным в зависимости от личности ее руководителя и ключевых сотрудников («не место красит человека, а человек -- место»). Как включить характеристики (модель) личности в модель организации?

III. Связь между предметной областью и организацией.

Организация является, как правило, частью некоторой одной организационной предметной области. Эта часть более четко очерчена, чем предметная область в целом. В организации имеется фиксированное конечное число ролей и малое число типов ролей, фиксированы структурные единицы. Достаточно определенно прописаны внутриорганизационные отношения между ролями.

Однако об организации нельзя сказать в формальном смысле, что она является частью (подмножеством) предметной области. Что все множества элементов и отношений, которые включены в математическую модель организации, суть подмножества соответствующих множеств математической модели предметной области.

Нормативная система организации включает в себя все общие для области (глобальные) нормы и, дополнительно, включает локальные акты. В организации могут быть роли (редко, но все-таки), не предусмотренные в других организациях и в предметной области в целом. То же самое можно сказать об отношениях, бизнес-процессах и проч.

Поэтому, переходя от модели предметной области к модели организации, с одной стороны мы получаем "сужение" множеств, проекции пространств, с другой стороны, происходит "пополнение" множеств, отношений, структуризация предметов (переход от атомарного предмета к предмету -- системе, имеющей внутреннее строение и отношения).

Кроме того, организация может иметь отношение сразу к двум и более предметным областям. Например, медицинский университет имеет непосредственное отношение к предметной области "Образование" и к предметной области "Здравоохранение" Университет культуры и искусств относится и к "Образованию" и к области "Культура" и к области "Искусство".

В таких случаях могут даже возникать противоречия в формировании нормативной системы организации, если нормативные системы областей не согласованы (а это вполне может быть, поскольку они развиваются самостоятельно).


 Об авторе

Александр Иванович МИКОВ

Доктор физико-математических наук, профессор, заведующий кафедрой вычислительных технологий Кубанского государственного университета. Член Ассоциации вычислительной техники (Association for Computing Machinery -- ACM), академик Международной академии информатизации и Академии информатизации образования. Область научных интересов -- компьютерные науки. Руководил рядом разработок программного обеспечения для суперкомпьютеров, авиационной промышленности, управления образованием; проводит исследования по грантам Российского фонда фундаментальных исследований, по заказу Министерства образования и науки РФ. Соавтор учебника "Информатика: Введение в компьютерные науки" (совместно с членом-корреспондентом РАН Л. Н. Королевым), получившего гриф Минобрнауки РФ.

 
© URSS 2016.

Информация о Продавце