- Введение в информационные системы
ЛЕКЦИЯ 1
1. ВВЕДЕНИЕ В ИНФОРМАЦИОННЫЕ СИСТЕМЫ
2. Определение понятия «информационная система»
Автоматизированной информационной системой называется комплекс, включающий вычислительное и коммуникационное оборудование, программное обеспечение, лингвистические средства и информационные ресурсы, а также системный персонал и обеспечивающий поддержку динамической информационной модели некоторой части реального мира для удовлетворения информационных потребностей пользователей.
Часть реального мира, которая моделируется информационной системой, называется ее предметной областью.
Под динамической моделью здесь понимается изменяемость модели во времени. Это «живая», действующая модель, в которой отображаются изменения, происходящие в предметной области. Такая систем; должна обладать памятью, позволяющей ей сохранять не только сведения о текущем состоянии предметной области, но и в некоторых случаях предысторию.
Поскольку модель предметной области, поддерживаемая информационной системой, материализуется в форме организованных необходимым образом информационных ресурсов, она называется информационной моделью.
Автоматизированная информационная система не всегда функционирует самостоятельно. Она может входить в качестве компонента (подсистемы) в более сложную систему, такую, например, как система управления торговой компанией, САПР или система управления производством.
Информационные системы уже многие десятки и даже сотни лет существуют и используются на практике в форме различного рода картотек и/или коллекций бумажных документов. Однако в таких системах отсутствует какая-либо автоматизация обработки данных. Они позволяют лишь регистрировать и поддерживать в систематизированной форме на бумажных носителях результаты произведенных натурных измерений.
Рекомендуемые материалы
Поскольку в этой лекции обсуждаются только автоматизированные информационные системы, то есть системы, основанные на использовании средств вычислительной техники и программного обеспечения, будем далее опускать для краткости прилагательное «автоматизированная».
Приведенное выше определение охватывает информационные системы всех видов, в частности фактографические системы, которые основаны на технологиях баз данных и оперируют структурированными данными, системы текстового поиска, оперирующие документами на естественных языках, глобальную гипермедийную информационную систему Web и др. По этой причине в определении используется обобщенный термин информационные ресурсы. Частными его случаями являются данные для систем баз данных, документы для систем текстового поиска, HTML-страницы или ХМL-документы для Web и т.д.
Нужно, однако, заметить, что на более низких уровнях представления (в памяти компьютеров, при передаче по каналам связи и т.д.) информационные ресурсы независимо от их природы и формы представления рассматриваются как хранимые или передаваемые данные. Термин «данные» часто используется по отношению к информационным ресурсам любого рода.
3. Отсутствие общепринятого определения
Важный факт состоит в том, что единого устоявшегося и общепринятого определения понятия «информационная система» в настоящее время не существует, да и вряд ли оно может существовать. Дело в том, что в зависимости от необходимости в разных случаях используются разные точки зрения на такой сложный продукт высоких технологий, каким являются современные информационные системы. Так, специалисты по системному проектированию трактуют понятие информационная система более широко, чем комплекс, о котором идет речь в нашем определении. При этом в состав информационной системы включаются, например, организационно-методические и технологические документы.
Проблемы, связанные с нечеткостью определения понятия «информационная система», вовсе не являются настолько безобидными, как это могло бы показаться. Например, в области системного проектирования и стандартов, касающихся этого вида деятельности, вопрос о четком определении понятия информационной системы является особенно злободневным. От ответа на него зависит, в частности, что же следует считать результатом проектирования.
Большинство опубликованных определений информационной системы трактует это понятие с функциональной точки зрения, а именно как «систему, предназначенную для сбора, передачи, обработки, хранения и выдачи информации потребителям и состоящую из следующих основных компонентов: программное обеспечение; информационное обеспечение; технические средства; обслуживающий персонал». При этом остается в стороне направленность этих функций, цель, для достижения которой они осуществляются.
В отличие от многих других публикаций, в приведенном определении делается акцент на главном назначении информационных систем, а не на их функциях и ресурсах, которые они не используют. Поддержка динамической информационной модели предметной области ─ это то общее, что свойственно любой информационной системе независимо от характера информационных ресурсов, которыми она оперирует, и, следовательно, от информационных технологий, на которых она основана.
Именно такой подход является наиболее продуктивным в данной работе, поскольку хотелось бы с единых позиций рассмотреть здесь базовые направления технологий современных информационных систем ─ технологии баз данных, систем текстового поиска, технологии Web.
4. Следствия общности определения
В силу того, что широко распространенные определения информационной системы формулируются излишне общо или недостаточно полно, к категории информационных систем часто относят многие системы обработки данных, которые не только поддерживают информационную модель предметной области, но и позволяют решать на ее основе некоторые классы задач управленческого, исследовательского, конструкторского или иного характера. По сути дела, такая система представляет собой уже не информационную систему, а информационную систему вместе с приложением. В эту категорию попадают, например, так называемые корпоративные информационные системы, которые более естественно было бы называть системами управления корпорациями, или системы планирования ресурсов предприятия ERP. Четкую границу между такими системами и информационной системой в определенном здесь смысле провести практически невозможно.
5. Граница между системой базы данных и приложением
Частным случаем указанной выше терминологической проблемы является вопрос о границе между системой базы данных и ее приложением.
Традиционно система базы данных понимается как СУБД с управляемой ею базой данных, возможно, уже наполненной. В некоторых не очень частых случаях система базы данных бывает самодостаточной. Функциональные возможности пользовательских интерфейсов СУБД способны полностью удовлетворять информационные потребности пользователей.
Однако во многих случаях дело обстоит совсем не так, и необходимо создавать приложение. Приложение системы базы данных, в соответствии с приведенным выше определением приложения информационной системы, это надстройка над системой базы данных, представляющая собой комплекс средств прикладного программного обеспечения, который служит для решения каких-либо задач на основе этой системы. Приложение с помощью интерфейсов прикладного программирования СУБД получает доступ к базе данных и использует содержащиеся в ней данные для решения необходимых пользователям задач.
Таким образом, прикладная система, основанная на технологиях баз данных, представляет собой совокупность системы базы данных и приложения. Граница между ними четко определена ─это интерфейсы прикладного программирования СУБД.
Но ситуация изменилась во второй половине 90-х годов, когда SQL-серверы баз данных стали обеспечивать некоторые возможности интеграции приложения и системы базы данных с помощью триггеров, хранимых процедур и внешних программ. Появилась, таким образом, возможность встраивать различные процедурные элементы приложения в систему базы данных. Соответствующие дополнения были приняты к стандарту языка SQL. Но в ситуации, когда приложение включает такие интегрированные компоненты, четкой границы между ним и системой базы данных уже не существует.
6. Ресурсы информационных систем
Информационные системы используют ресурсы нескольких категории ─ средства вычислительной техники, системное и прикладное программное обеспечение, информационные, лингвистические и человеческие ресурсы. Кроме того, хотя об этом не говорится в известных определениях автоматизированных информационных систем, но подразумевается как само собой разумеющееся, для функционирования системы необходимы и другие ресурсы ─помещения, их техническое оснащение, всевозможная оргтехника, электроснабжение и т.д. В этой книге они не рассматриваются, поскольку не имеют непосредственного отношения к информационным технологиям.
Информационные системы могут базироваться на различных аппаратных платформах: персональных компьютерах, мейнфреймах, суперкомпьютерах и других вычислительных системах. Они могут использовать отдельные компьютеры или вычислительные системы либо вычислительные сети различного масштаба ─ от локальной до глобальной сети. В информационных системах могут использоваться наряду с универсальными также и специализированные компьютеры, например так называемые машины баз данных, аппаратным путем реализующие некоторые функции реляционной алгебры.
Коммуникационное оборудование в информационных системах обеспечивает взаимодействие компонентов распределенных систем, например обмен данными между компьютерами сети, а также удаленный доступ пользователей к ресурсам системы. К числу коммуникационных ресурсов относятся выделенные или коммутируемые проводные и беспроводные каналы связи, различное сетевое оборудование, а также устройства приема-передачи информации, например телефонные или радиомодемы, антенные устройства.
Системное программное обеспечение включает операционные системы для используемых аппаратных платформ, различные операционные оболочки, повышающие уровень пользовательского интерфейса, системы программирования, разнообразные системные тесты, служебные программы для поддержки деятельности системного администратора и для других целей, сетевое программное обеспечение.
Информационные системы используют также разнообразное прикладное программное обеспечение, типовое и специализированное. Типовое прикладное программное обеспечение ориентировано на классы задач. Оно может настраиваться на конкретный случай использования. Чаще всего в качестве таких средств используются коммерческие программные продукты: СУБД общего назначения, Web-серверы, системы текстового поиска (их по традиции часто называют информационно-поисковыми системами), системы управления документами, текстовые процессоры, конверторы данных, программы распознавания текста и речи, системы электронных таблиц, генераторы отчетов для систем баз данных и др.
Специализированное прикладное программное обеспечение создается для конкретной информационной системы или для класса систем, имеющих некоторое узкое назначение. Например, в корпоративной информационной системе это могут быть программы, предназначенные для поддержки каких-либо конкретных бизнес-процессов.
Прикладное программное обеспечение информационных систем может относиться к стадии разработки или к стадии исполнения. Оно может быть общего назначения или ориентированным на конкретную предметную область. Наконец, программное обеспечение может быть ориентированным на конкретную аппаратную платформу или мобильным.
Лингвистические ресурсы информационных систем служат для:
¾ представления информационных ресурсов в системе;
¾ описания их свойств и свойств окружающей среды, позволяющего системе адекватно интерпретировать поддерживаемые информационные ресурсы;
¾ обеспечения взаимодействия пользователей с системой.
В общем случае к числу 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 др. Следует отметить, что тезаурусы играют в информационных системах двоякую роль. С одной стороны, это средство лингвистической поддержки используемого в системе естественного языка. Поэтому он должен быть отнесен к категориям лингвистических ресурсов. Вместе с тем тезаурус используется как контекст для интерпретации семантики поддерживаемых в системе документов, представленных на естественном языке. В связи с этим правомерно также считать тезаурус информационным ресурсом системы.
Используемый в конкретных случаях набор лингвистических ресурсов системы зависит от требований, предъявляемых к ней.
Информационные ресурсы системы составляют главный компонент модели предметной области, которую система поддерживает. Они являются вместе с тем «сырьем» и «конечным продуктом» работы информационной системы. Конкретный вид информационных ресурсов зависит от характера системы.
Важно заметить, что в любой информационной системе поддерживается две категории информационных ресурсов. Ресурсы первой категории непосредственно используются конечными пользователями системы. Ресурсы второй категории можно было бы назвать метаресурсами. Описывая свойства ресурсов первой категории, они позволяют системе корректно оперировать ими. Как уже отмечалось, ресурсы первой категории часто называют данными независимо от среды их представления (изображения, текстовые документы, аудиозаписи и т.д.), а метаресурсы ─ метаданными.
Используя эту терминологию, можно сказать, что метаданные ─ это данные о данных. Однако фактически метаданные могут описывать свойства не только собственно данных, но и информационной системы в целом отдельных ее механизмов и их функций, других ее ресурсов, поддерживаемых технологий, пользователей и т.д. Конкретные функции метаданных и их состав в значительной мере зависят от специфики рассматриваемой сие темы и характера конкретных информационных ресурсов.
Уместно вспомнить, что данные в информационной системе представляют собой некоторую абстрактную модель реальности. Рассматривая соотношение между данными и метаданными, можно сказать, что метаданные ─ это данные более высокого уровня абстракции по отношению к описываемым ими данным.
В некоторых случаях метаданные сами являются предметом интереса пользователей, разработчиков системы или ее исследователей, становясь тем самым частью моделируемой реальности. Описывающие и: метаданные естественно назвать метаметаданными.
Необходимая степень формализованности представления метаданных в информационной системе зависит от характера их использования. Метаданные, предназначенные для компьютерного использования, представляются в формализованном виде. Если же они предназначены для пользователей, то чаще всего представляются на естественном языке.
Вернемся теперь к информационным ресурсам информационных систем различных классов.
В системах, основанных на технологиях баз данных, поддерживаются структурированные данные, организованные в виде таблиц или каких-либо иных структур данных. К информационным ресурсам систем баз данных относятся также и схемы баз данных. В таких системах они относятся к категории метаданных.
В текстовых системах информационные ресурсы включают коллекции документов, представленных на естественных языках. Это информационные ресурсы для конечных пользователей. Кроме того, поддерживаются метаданные ─ тезаурусы, спецификации онтологии и т.п., которые являются информационными ресурсами, используемыми самой системой.
Пользовательские информационные ресурсы в Web ─ это страницы Web-сайтов, ресурсы «скрытого» Web ─ базы данных, а также различные доступные пользователям Web-документы, представленные в форматах, отличных от HTML. В Web нового поколения к информационным ресурсам, кроме того, относятся не только представленные на Web-сайтах XML-документы, но и различные метаданные. Они описывают схемы XML-документов, их семантику, онтологии.
7. Пользователи информационной системы
В контексте рассмотрения технологий информационных систем целесообразно несколько расширить трактовку понятия «пользователь».
Прежде всего к числу пользователей информационных систем относятся специалисты в предметной области системы, для удовлетворения информационных потребностей которых система создается. Пользователей этой категории называют конечными пользователями.
Будем считать, что пользователями системы являются не только конечные пользователи, но и программные средства приложений, применяющие информационные ресурсы данной информационной системы для решения собственных задач.
В некоторых информационных системах контингент пользователей не зафиксирован. Информационные ресурсы таких систем свободно предоставляются любому пользователю. В других системах для того, чтобы стать пользователем, необходимо получить от системного администратора требуемые полномочия доступа к системе, а иногда и к некоторым ее информационным ресурсам.
8. О «специализированных информационных системах»
Завершая разговор о терминологии, нужно обратить внимание еще на один момент. Во многих публикациях употребляется словосочетание специализированная информационная система. Из нашего определения информационной системы следует, что универсальных информационных систем не бывает. Каждая из них существует в единственном числе, ее тиражирование бессмысленно, поскольку такая система моделирует конкретную предметную область, поддерживает характеризующие ее свойства информационные ресурсы, которые ассоциированы с конкретными моментами или периодами времени. Поэтому специализированной является каждая информационная система. Что же касается термина «специализированная информационная система», то он не просто бесполезен, он дезориентирует, наводя на мысль о существовании универсальных информационных систем, что не соответствует действительности.
9. Вопросы для самопроверки
1. Какие автоматизированные системы обработки данных называются информационными системами?
2. Для каких целей создаются информационные системы?
3. В чем заключается главное назначение информационных систем?
4. Как называется часть реального мира, моделируемая информационной системой?
5. Какие преимущества информационные системы обеспечивают пользователям?
6. С какой целью в предложенном здесь определении информационной системы используется термин «информационные ресурсы»?
7. С помощью каких функций информационные системы выполняют свое назначение?
8. К каким последствиям приводит отсутствие общепринятого определения информационной системы?
9. Каково соотношение между информационной и прикладной системами?
10. Где проходит граница между системой баз данных и приложением?
11. Какие ресурсы используют информационные системы?
12. Что такое системное программное обеспечение?
13. Какие виды прикладного программного обеспечения используются в информационных системах?
14. Для каких целей используются коммуникационные ресурсы?
15. Какие виды коммуникационных ресурсов применяются в информационных системах?
Рекомендуем посмотреть лекцию "Лекция 5 - Уравнения и передаточные функции".
16. Какие средства относятся к числу лингвистических ресурсов информационных систем?
17. На какие категории можно разделить информационные ресурсы информационных систем?
18. Какова роль метаданных в информационной системе?
19. Какие информационные ресурсы поддерживаются в информационных системах различных классов?
20. Как трактуется понятие «пользователь информационной системы»?
21. Корректен ли термин «специализированная информационная система»?
