Теория информ процессов и систем_Раб_прогр

Министерство образования и науки Российской Федерации
Владивостокский государственный университет
экономики и сервиса
Кафедра информационных систем и прикладной информатики
Е.Г. ЛАВРУШИНА
ТЕОРИЯ
ИНФОРМАЦИОННЫХ ПРОЦЕССОВ
И СИСТЕМ
а
в
р
и
а
т
Институт информатики, инноваций и бизнес-систем
л
Рабочая программа учебной дисциплины
230400.62 ИНФОРМАЦИОННЫЕ СИСТЕМЫ
И ТЕХНОЛОГИИ
Б
а
к
а
Основная образовательная программа
Владивосток
Издательство ВГУЭС
2012
ББК 32.81
Рабочая
программа
учебной
дисциплины
«Теория
информационных процессов и систем» составлена в соответствии с
требованиями ООП 230400.62 Информационные системы и
технологии на базе ФГОС ВПО.
Автор-составитель: Лаврушина Е.Г., старший преподаватель
кафедры информационных систем и прикладной информатики
Утверждена на заседании кафедры информационных систем и
прикладной информатики от 11.01.2011 г., протокол № 5, редакция
2012 г.
Рекомендована к изданию учебно-методической
Института информатики, инноваций и бизнес-систем
комиссией
© Издательство Владивостокского
государственного университета
экономики и сервиса, 2012
ВВЕДЕНИЕ
Всякая деятельность тем успешнее, чем выше уровень ее
системности; неудачи вызваны недостаточной системностью. Выделяют
три уровня системности труда: механизация, автоматизация,
кибернетизация. Возможности механизации ограничены участием
человека. Автоматизировать можно только алгоритмизируемые
процессы. Кибернетизация включает в технологический процесс
интеллект – естественный или искусственный – в тех случаях, когда
алгоритмизация решаемой задачи затруднительна или невозможна.
Основная идея разрешения проблем, связанных со сложными
системами, состоит в том, чтобы в тех случаях, когда автоматизация
(т.е.
формальная
алгоритмизация)
невозможна,
использовать
человеческую способность, которая именно в таких случаях
проявляется и которая называется интеллектом: способность
ориентироваться в незнакомых условиях и находить решение
слабоформализованных задач. При этом человек выполняет именно те
операции в общем алгоритме, которые не поддаются формализации
(например, экспертная оценка или сравнение многомерных и
неколичественных вариантов, принятие управленческих решений,
взятие на себя ответственности). Именно на этом принципе строятся
автоматизированные системы управления.
Системные исследования получили в настоящее время широкое
распространение в целом ряде наук. Важную роль они играют в
технике, где сформировалось особое научное направление –
системотехника.
Основные проблемы общей теории систем и системотехники во
многом совпадают, хотя и имеют свою специфику, связанную с
особенностями создания сложных технических комплексов.
Значительное место занимают вопросы оптимизации процессов
функционирования и оценки эффективности систем.
Другой
широкий
круг
вопросов
посвящен
проблемам
проектирования. С вопросами проектирования, оптимизации, оценки
эффективности тесно связаны вопросы моделирования сложных
технических комплексов, особенно имитационного моделирования.
Следует отметить, что методы и средства дисциплины «Теория
информационных процессов и систем» продолжают развиваться по мере
роста сложности систем самого различного назначения, прежде всего
информационных систем.
Данная программа построена в соответствии с требованиями
Федерального государственного образовательного стандарта по
направлению 230400.62 «Информационные системы и технологии».
3
1. ОРГАНИЗАЦИОННО-МЕТОДИЧЕСКИЕ УКАЗАНИЯ
1.1. Цели освоения учебной дисциплины
Целью изучения дисциплины является формирование единого
комплекса понятий определений и положений о сущности и
закономерностях
создания,
функционирования,
описания
информационных систем и процессов, рассмотрение основных
принципов и методов построения информационных систем,
необходимых при создании, исследовании и эксплуатации систем
различной природы, в том числе технических, социальноэкономических, экологических.
Необходимость изучения дисциплины заключается в подготовке
студентов для научной и практической деятельности в области
описания, разработки и сопровождения информационных систем.
Основные задачи изучения дисциплины:
 формирование базового представления, первичных знаний,
умений и навыков по системному анализу как научной дисциплине,
достаточных для дальнейшего продолжения образования и
самообразования
в
области
вычислительной
техники
и
информационных систем различного назначения;
 ознакомление с методологией системного подхода при изучении
процессов и систем различной природы;
 приобретение навыка применения системных представлений при
решении задач анализа и синтеза разнообразных систем;
 освоение различных способов описания, базовых принципов и
методов построения информационных систем;
 приобретение практических навыков создания и использования
информационных систем для решения прикладных задач
1.2. Место учебной дисциплины в структуре ООП
(связь с другими дисциплинами)
Дисциплина «Теория информационных процессов и систем»
относится к дисциплинам профессионального цикла (базовая часть).
Данная дисциплина базируется на компетенциях, полученных при
изучении
дисциплин
«Информатика
и
программирование»,
«Программирование на языке высокого уровня», «Базы данных»,
«Интеллектуальные информационные системы», «Проектирование
информационных
систем»,
«Реинжиниринг
бизнес-процессов»,
«Основы теории управления», «Моделирование систем».
4
1.3. Компетенции обучающегося,
формируемые в результате освоения
учебной дисциплины
В результате освоения дисциплины у обучающегося должны быть
сформированы компетенции.
Вид
компетенций
Компетенции
1
2
ПК-1 способность проводить предпроектное обследование
объекта проектирования, системный анализ предметной
области, их взаимосвязей
ПК-5 способность проводить моделирование процессов и
систем
ПК-10 готовность разрабатывать, согласовывать и выпускать
все виды проектной документации
ПК-11 способность к проектированию базовых и прикладных
информационных технологий
ПК-12 способность разрабатывать средства реализации
информационных технологий (методические,
информационные, математические, алгоритмические,
технические и программные)
Профессиональные
ПК-15 готовность участвовать в работах по доводке и
освоению информационных технологий в ходе внедрения и
эксплуатации информационных систем
ПК-19 способность осуществлять организацию рабочих мест,
их техническое оснащение, размещение компьютерного
оборудования
ПК-23 способность проводить сбор, анализ научнотехнической информации, отечественного и зарубежного
опыта по тематике исследования
ПК-25 способность обосновывать правильность выбранной
модели, сопоставляя результаты экспериментальных данных и
полученных решений
ПК-26 готовность использовать математические методы
обработки, анализа и синтеза результатов профессиональных
исследований
5
1
2
ПК-27 способность оформлять полученные рабочие
результаты в виде презентаций, научно-технических отчетов,
статей и докладов на научно-технических конференциях
ПК-29 способность к инсталляции, отладке программных и
настройке технических средств для ввода информационных
систем в опытную эксплуатацию
ПК-30 готовность проводить сборку информационной
системы из готовых компонентов
ПК-31 способность к осуществлению инсталляции, отладки
программных и настройку технических средств для ввода
информационных систем в промышленную эксплуатацию
ПК-34 готовность адаптировать приложения к изменяющимся
условиям функционирования
В результате освоения дисциплины у обучающегося должны быть
сформированы знания, умения, владения.
Коды
компетенций
Составляющие компетенции
1
2
ПК-1
ПК-5
Владеть моделями информационных процессов и систем
Знать
анализ и синтез систем управления, математическую модель
объекта и системы
Владеть методами моделирования процессов и систем
информационные технологии и системы
ПК-10 Знать
методы использования информационных технологий в
различных областях деятельности
информационные технологии и системы
Знать
ПК-11
Уметь
методы использования информационных технологий в
различных областях деятельности
использовать информационные технологии для решения
различных прикладных задач в профессиональной
деятельности
6
1
2
Знать
теоретическую и практическую подготовку в области
информационных технологий в такой степени, чтобы можно
было выбирать необходимые технические,
алгоритмические, программные и технологические решения
Владеть
методологией использования информационных технологий
при создании информационных систем
ПК-12
ПК-15 Знать
основные виды и процедуры обработки информации,
модели и методы решения задач обработки информации
(генерация отчетов, поддержка принятия решений, анализ
данных, искусственный интеллект, обработка изображений)
ПК-19 Знать
структуру, состав и свойства информационных процессов
ПК-23 Уметь
искать необходимые сведения в различных
информационных системах (базах данных, электронных
библиотеках, веб-сайтах) с использованием языков запросов
и каталогов
Знать
ПК-25
информационные модели принятия решений
принципы моделирования, классификации систем
Уметь
проводить статистическую обработку результатов
моделирования и интерпретировать их в терминах
предметной области
Знать
математические схемы для описания элементов
информационных систем.
анализировать функционирование информационных систем
ПК-26
Уметь
проводить статистическую обработку результатов
моделирования и интерпретировать их в терминах
предметной области
декомпозицией сложной системы, моделированием
Владеть процессов, протекающих в информационных системах и
сетях
Знать
ПК-27
методы и способы получения, хранения и переработки
информации, структуру локальных и глобальных
компьютерных сетей
принципы оформления результатов сбора, передачи, поиска
накопленной информации
Владеть
навыками аргументированного изложения собственной
точки зрения
7
Знать
виды информационных технологий и их реализация в
технических областях
8
1
2
ПК-30
Знать
модели и структуры информационных сетей
Уметь
свободно ориентироваться в информационной среде
ПК-31 Владеть
знаниями базовых технологий разработки и внедрения
информационных систем управления предприятием
Знать
классификацию информационных систем, структуры,
конфигурации информационных систем, общую
характеристику процесса проектирования информационных
систем
Владеть
моделями процессов передачи, обработки, накопления
данных в информационных системах
ПК-34
1.4. Основные виды занятий
и особенности их проведения
Объем и сроки изучения дисциплины:
Общая трудоемкость дисциплины составляет 3 зачетных единиц,
108 часов. Из них 48 часов – аудиторной работы, 24 часов –
самостоятельной работы. Удельный вес занятий, проводимых в
интерактивных формах, составляет 20% от аудиторных занятий.
Промежуточная аттестация по курсу – экзамен.
1.5. Виды контроля и отчетности по дисциплине
Контроль успеваемости студентов осуществляется в соответствии с
рейтинговой системой оценки знаний обучающихся.
Текущий контроль предполагает:
– проверку уровня самостоятельной подготовки студента при
выполнении индивидуального задания;
– опросы и дискуссии по основным моментам изучаемой темы.
Промежуточный контроль предусматривает:
– проведение контрольных работ по блокам изученного материала;
– тестирование остаточных знаний (предварительные аттестации).
Итоговый контроль знаний осуществляется при проведении
экзамена в устной форме ответов по вопросам билета.
9
2. СТРУКТУРА И СОДЕРЖАНИЕ
УЧЕБНОЙ ДИСЦИПЛИНЫ
2.1. Темы лекций
Тема 1. Ведение в теорию процессов и систем. Классификация
систем (2 часа)
Основные задачи теории информационных процессов и систем
(ИС). Краткая историческая справка. Предмет изучения дисциплины; ее
связь с другими дисциплинами учебного плана.
Понятие информационной системы (ИС). Классификация ИС: по
виду формализованного аппарата представления (детерминированные,
стохастические); по сложности структуры и поведения; по степени
организованности
(«хорошо»
и
«плохо»
организованные,
самоорганизующиеся).
Множественность моделей систем. Феноменологический подход к
изучению систем. Понятие больших и сложных систем. Задачи, решаемые в системном анализе и системотехнике. Формы адекватности
информации.
Понятие
информационного
процесса.
Процессы
информационного
обмена,
семантического
и
рутинного
преобразования информации. Расчетные, логические и эвристические
процедуры преобразования информации.
Тема 2. Определение системы и её компонентов. Состояние и
поведение системы (2 часа)
Система, элемент, подсистема; структура и связь; иерархия;
состояние, поведение; внешняя среда, открытые и закрытые системы;
модель и цель системы; управление; информационные динамические
системы и системы управления.
Целостность
и
интегративность.
Коммуниктивность.
Иерархичность.
Эквифинальность
(предельные
возможности).
Закономерности целеобразования и осуществимости ИС.
Системный подход и системные исследования. Системный анализ.
Характеристики уровней представления ИС: лингвистический,
теоретико-множественный, абстрактно-алгебраический, динамический,
логико-математический.
Агрегативное описание информационных систем. Понятие
агрегата. Случайный процесс, поток. Агрегат как случайный процесс.
Кусочно-непрерывные и кусочно-линейные агрегаты. Каноническое
представление системы.
Подсистемы. Принцип минимальности информационных связей
агрегатов. Структурный анализ ИС.
10
Тема 3. Кибернетический подход к описанию информационных
систем (2 часа)
Кибернетическое определение входным и выходным сигналам
системы. Информация и управление. Иерархический принцип
управления. Общность ситуационного управления и ситуационного
моделирования. Математические схемы для описания элементов
информационных систем. Информационные аспекты изучения систем.
Математические схемы для описания элементов информационных
систем: булевы функции, функции высказывания, марковские процессы,
системы массового обслуживания. Информационный канал (ИК) и ИС.
Задачи обобщенной ИС. Информационный ресурс. Сингал,
информация, знание.
Количественное
определение
информации.
Энтропия
и
информационные характеристики источника сообщений. Количество и
скорость передачи информации: по дискретному и по непрерывному
каналам. Пропускная способность.
Тема 4. Основные задачи теории информационных систем (2 часа)
Анализ и синтез в системных исследованиях. Краткая историческая
справка. Модели систем как основания декомпозиции. Алгоритмизация
процесса декомпозиции.
Алгоритмы на топологических моделях. Представление графов.
Формула Мезона. Матрицы смежности изоморфности, достижимости и
контрдостижимости, списочные формы. Алгоритмы на графах.
Алгоритмы поиска путей, выделения контуров, поиска касающихся
контуров. Синтез и декомпозиция систем.
Тема 5. Детерминированные и стохастические системы. Сложные
и простые системы (2 часа)
Структурная сложность. Динамическая сложность. Взаимосвязь и
взаимодействие между элементами в большой системе. Основные
понятия и задачи теории систем. Системные исследования как
совокупность декомпозиции, анализа и синтеза. Структура системного
анализа и синтеза. Понятие сложной системы. Представление системы
ее семантической моделью. Уравнения наблюдения и состояния
сложной динамической системы. Уровни и виды системного анализа и
синтеза.
Тема 6. Закономерности информационных систем (2 часа)
Закон
необходимого
разнообразия.
Закономерность
осуществимости
и
потенциальной
эффективности
системы.
Закономерность целеобразования. Системный подход и системный
анализ. Понятие разнообразия и выбора проблема выбора. Принцип
необходимого разнообразия Р. Эшби и его роль в задачах управления,
исследования,
обучения.
Энтропийная
формула
Р.
Эшби.
11
Информационная и термодинамическая энтропия, их единство и
различие. Снятие априорной неопределенности как овладение
информацией.
Тема 7. Качественные и количественные методы описания систем
(2 часа)
Методика системного анализа. Качественные методы описания
систем: методы типа мозговой атаки; методы типа сценариев; методы
экспертных оценок; методы типа «Дельфи»; методы типа дерева целей;
морфологические методы.
Математическая модель. Теория целенаправленных систем.
Понятие пространства состояний системы. Понятие производящей
функции сосотояния и выхода системы. Характеристики уровней
абстрактного описания систем. Условия управляемости систем. Условия
устойчивости систем по Лагранжу и Ляпунову. Основные задачи
синтеза структуры систем управления.
Тема 8. Моделирование систем (4 часа)
Классификация
видов
моделирования
систем.
Формы
представления модели. Информационные модели принятия решений.
Многообразие задач выбора. Критериальный язык выбора. Описание
выбора на языке бинарных отношений. Выбор в условиях
неопределённости.
Динамическое
программирование
как
многошаговый информационный процесс принятия решений.
Моделирование как средство изучения поведения сложных систем.
Понятие «черного ящика» в кибернетике. Закон и алгоритм
функционирования системы. Основные виды моделирования.
Принципы моделирования информационных систем. Качественные и
количественные модели. Статические и динамические описания
информационных систем. Условия применения аналитических,
вероятностных и эвристических моделей. Экспертные методы.
Тема 9. Имитационное моделирование сложных систем (4 часа)
Сравнительный анализ аналитических и имитационных моделей.
Модельное время. Временная диаграмма. Этапы имитационного
моделирования. Пять способов имитации.
Оценивание вероятностных распределений и их числовых
характеристик. Проверка адекватности моделей. Оценка точности и
достоверности
результатов
моделирования.
Статистическое
исследование зависимостей.
Анализ возможностей сред имитационного моделирования.
Тема 10. Возможность использования теории систем при
проектировании информационных систем (2 часа)
12
Определение понятий качества и эффективности систем. Основы
теории шкалирования. Порядок проведения процедуры оценивания.
Шкала уровней качества систем. Критерии качества и эффективности в
условиях определенности и стохастической неопределенности.
Принцип Парето и множество Парето. Методы сворачивания
векторного критерия в скалярный. Методы векторной оптимизации.
Общая задача принятия решений. Критерий оптимальности выбора
решений. Выбор стратегии принятия решений в условиях
противодействия. Характеристики качества и эффективности ИС.
Обеспечение качества ИС в ходе их проектирования.
2.2. Перечень тем практических/лабораторных занятий
Тема 1. Системный подход и системные исследования (4 часа)
Декомпозиция, анализ и синтез при описании процессов и систем.
Планирование исследования, Этапы проведения эксперимента по
исследованию свойств системы, процесса, явления.
Тема 2. Уровни представления информационных систем (2часа)
Процесс управления как информационный процесс. Этапы
управления. Уровни представления ИС: лингвистический, теоретикомножественный, абстрактно-алгебраический, динамический, логикоматематический.
Тема 3. Кибернетический подход к описанию систем (2 часа)
Управление как процесс. Процесс управления. Система управления.
Модель и основные величины человеческого фактора.
Количественная оценка роли человеческого фактора. Механизм
действия человеческого фактора в производств.
Тема 4. Математическое описание систем (4 часа)
Использование
математического
аппарата
при
описании
функционирования процессов и элементов систем: булевы функции,
функции высказывания, марковские процессы, системы массового
обслуживания.
Выбор математического описания для реальных динамических
систем. Условия применения аналитических, вероятностных и
эвристических моделей.
Тема 5. Методы сетевого планирования (2 часа)
Детерминированные сетевые методы: метод критического пути;
диаграмма Ганта.
13
Вероятностные сетевые методы: неальтернативные (PERT), метод
Монте-Карло; неальтернативные (GERT)
Тема 6. Методы экспертных оценок (2 часа)
Метод ассоциаций. Метод парных (бинарных) сравнений. Метод
векторов предпочтений. Метод фокальных объектов. Индивидуальный
экспертный опрос. Анализ экспертных оценок. Метод средней точки.
Этапы экспертного оценивания: Постановка цели исследования.
Выбор формы исследования, определение бюджета проекта. Подготовка
информационных материалов, бланков анкет, модератора процедуры.
Подбор экспертов. Проведение экспертизы. Статистический анализ
результатов. Подготовка отчета с результатами экспертного оценивания
Тема 7. Применение имитационного моделирования для решения задач исследования систем (4 часов)
Изучение возможностей сред имитационного моделирования при
разработке моделей систем различной сложности. Планирование
эксперимента. Получение и анализ результатов моделирования.
Тема 8. Качество и эффективность информационных систем (4 часа)
Порядок проведения процедуры оценивания. Критерии качества и
эффективности в условиях определенности и стохастической
неопределенности. Принцип Парето и множество Парето. Методы
сворачивания векторного критерия в скалярный. Методы векторной
оптимизации. Общая задача принятия решений. Выбор стратегии
принятия решений в условиях противодействия. Характеристики
качества и эффективности информационных систем. Обеспечение
качества информационных систем в ходе их проектирования
3. ОБРАЗОВАТЕЛЬНЫЕ ТЕХНОЛОГИИ
Программой дисциплины предусмотрено чтение лекций,
проведение практических занятий. В течение изучения дисциплины
студенты изучают на лекционных занятиях теоретический материал. На
практических
занятиях
под
руководством
преподавателя,
рассматриваются подходы к решению задач, обсуждают возникающие
вопросы и проблемы, разбирают и анализируют наиболее удачные
теоретические и практические реализации поставленных перед
обучающимися задач.
14
В качестве самостоятельной работы предполагается подготовка
докладов и сообщений, выполнения домашних заданий, групповая
работа над заданиями.
4. МЕТОДИЧЕСКИЕ РЕКОМЕНДАЦИИ
ПО ИЗУЧЕНИЮ КУРСА
4.1. Перечень и тематика самостоятельных работ
студентов по дисциплине
1. Феноменологический подход к изучению системы.
2. Теория целенаправленных систем.
3. Общность ситуационного управления и ситуационного
моделирования.
4. Классификация методов формализованного описания систем.
5. Классификация видов моделирования систем.
6. Классификация структуры систем управления.
7. Причинность, неупреждаемость и предопределенность системы.
8. Каноническое представление системы.
9. Условия управляемости системы.
10. Условия устойчивости системы по Ляпунову и Лагранжу.
11. Понятие устойчивости в теории систем.
12. Основные задачи синтеза структуры систем управления
13. Виды управления сложной системой.
14. Сущность принятия решений в условиях определенности и риска.
15. Сущность принятия решения в условиях неопределеннсти.
16. Синергетика – новая парадигма естествознания.
17. Особенности динамики нелинейных ИС. Динамический хаос.
18. Потенциальные возможности динамического хаоса при
передаче информации.
19. Принципы построения иерархических информационных систем.
20. Уровни представления информационных систем.
15
4.2. Контрольные вопросы
для самостоятельной оценки качества освоения
учебной дисциплины
1. Дайте определение понятий «система», «среда».
2. Дайте определение понятий «элемент системы», «подсистема».
3. Перечислите принципы системности.
4. Модели, моделирование.
5. Классификация видов моделирования.
6. Модели состава, структурные и функциональные модели.
7. Сущность системного подхода.
8. Основные процедуры системного анализа.
9. Характеристика этапов декомпозиции, анализа и синтеза.
10. Информационные системы.
11. Основные фазы (поколения) эволюции информационных систем.
12. Основные системные аспекты использования информационных
технологий.
13. Основные уровни рассмотрения информационных технологий.
14. Извлечение информации: основные фазы.
15. Формы и методы исследования данных.
16. Методы обогащения информации.
17. Суть технологии Data Mining.
18. Суть технологии Text Mining.
19. Методы поиска информации в Internet на основе
информационно-поисковых систем.
20. Особенности применения аппарата нейронных сетей в
поисковых механизмах.
21. Особенности применения аппарата онтологий в поисковых
механизмах.
22. Транспортирование информации. Эталонная модель OSI.
23. Протоколы сетевого взаимодействия.
24. Обработка информации, ее основные виды.
25. Классификация ЭВМ с точки зрения обработки информации.
26. Основные процедуры обработки данных.
27. Основные функции СППР, их основные компоненты.
28. Классы СППР.
29. Базовые принципы построения OLAP-систем.
30. Хранение информации, основные направления в реализации
хранения и накопления данных.
31. Основные модели представления данных.
32. Содержание процесса проектирования базы данных.
33. Критерии оценки баз данных.
34. Отличительные черты архитектуры «клиент-сервер».
16
35. Основные принципы организации хранилища данных.
36. Представление и использование информации.
37. Виды интерфейсов. Концепция публикаций информации.
38. Определение архитектуры, конфигурации и структуры
информационных систем.
39. Архитектура технологии EJB.
40. Архитектура распределенной обработки данных.
41. Архитектура приложения. Пятиуровневая модель архитектуры
приложения КИС.
42. Сервисно-ориентированная архитектура.
43. Основные способы представления предметной области.
44. Модели предметной области на основе бизнес-процессов.
45. Модель предметной области на основе онтологий.
46. Знания. Отличия знаний от данных.
47. Основные
направления
исследований,
связанных
с
представлением знаний.
48. Формы представления знаний.
49. Функциональные семантические сети.
50. Фреймы, сети фреймов.
51. Использование
фреймов
в
практике
проектирования
программных систем.
52. Логическая модель представления знаний.
53. Искусственные нейронные сети.
54. Информационно-логическая модель системы и ее основные
компоненты.
55. Обобщенная функциональная модель.
56. Последовательность
действий
при
формировании
функциональных требований.
57. Последовательность разработки функциональной модели.
58. Классификация ИС по форме представления информации.
59. Классификация ИС по типу процесса автоматизации.
60. Стандарты в области автоматизированных ИС.
4.3. Методические рекомендации по организации СРС
Для студентов в качестве самостоятельной работы предполагается
подготовка докладов и сообщений, выполнения домашних заданий,
групповая работа над практическими заданиями.
17
4.4. Рекомендации по работе с литературой
Основу книги Теоретические основы информационных процессов и
систем: учебник для студентов вузов / В.К. Душин. – М.: Дашков и К*,
2009 составляют материалы лекционных курсов, которые автор читает в
Российском государственном университете туризма и сервиса. В
учебнике изложены основные разделы теории сигналов и теории
информации, необходимые для изучения информационных процессов и
систем.
В учебнике Теория информационных процессов и систем: учебное
пособие для студ. вузов, обуч. по спец. 230201 «Информационные
системы и технологии» / В.А. Подчукаев. – М.: Гардарики, 2007
излагаются
формализованные
задачи
анализа
и
синтеза
информационно-управляющих систем, а также слабоформализованные
задачи, отличающиеся тем, что цели управления либо законы
управления объектами естественной или искусственной природы на
сегодняшнем этапе развития человечества не могут быть
формализованы.
При разработке материала учебника Теория систем и системный
анализ: учебник для студентов вузов / В.М. Вдовин, Л.Е. Суркова,
В.А. Валентинов. – 2-е изд. – М.: Дашков и К*, 2012 использовался
опубликованный материал по данной тематике, опыт преподавания и
изучения дисциплины в вузах Российской Федерации, а также личный
опыт авторов. Практически все важные теоретические положения,
приведенные в учебнике, иллюстрированы примерами. При этом для
решения примеров использованы современные информационные
технологии, в том числе «Excel», «VBA», «Mathcad».
В учебнике Теория систем и системный анализ: учебник для
студентов вузов / В.Н. Волкова, А.А. Денисов. – М.: Юрайт: ИД Юрайт,
2010 даются основные понятия теории систем и системного анализа.
Определено их место среди других научных направлений. Показана
принципиальная
ограниченность
формализованного
описания
развивающихся систем с активными элементами. Рассмотрены
классификации систем, закономерности их функционирования и
развития, методы моделирования и анализа. Приведены примеры
разработки и применения методик и моделей системного анализа при
проектировании и организации функционирования систем управления
предприятиями и организациями, при управлении проектами
технических комплексов и моделировании других процессов принятия
решения в сложных проблемных ситуациях.
В книге Моделирование систем. Практикум: учебное пособие для
бакалавров / Б.Я. Советов, С.А. Яковлев; С.-Петерб. гос. электротехн.
ун-т. – 4-е изд., перераб. и доп. – М.: Юрайт, 2012 даны
18
фундаментальные основы теории моделирования, приведены
определения основных понятий компьютерной имитации, рассмотрены
подходы к моделированию процессов и явлений в природе и обществе,
особое внимание уделено математическому аппарату формализации
процессов в сложных системах, методически последовательно показан
переход от концептуальных моделей систем, проанализированы
проблемы интерпретации полученных с помощью компьютерной
модели результатов применительно к объекту моделирования, т. е.
исследуемой системе.
Пособие Математические основы теории систем: учебное пособие
для студ. вузов / Л.Д. Певзнер, Е.П. Чураков. – М.: Высшая школа, 2009
состоит из трех частей. В первой рассмотрены множества и отношения,
линейные пространства и функциональные преобразования, приведен
аппарат случайных величин и процессов. Во второй представлены
основы исчисления высказываний и алгебра логики, элементы теории
графов, алгоритмов и автоматов, математические модели статических
систем, отождествляемых с алгебраическими системами уравнений. В
третьей части изложены аналитические и поисковые методы условной и
безусловной минимизации одномерных и многомерных функций,
вариационные методы оптимального управления, математические
методы обработки экспериментальных данных, методы оценивания
неизвестных и случайных параметров.
Базовые понятия в области информации, информатизации,
информационных технологий и систем приведены в учебном пособии
Информационные технологии и системы: учеб. пособие для студентов
вузов / Е.Л. Федотова. – М.: ФОРУМ: ИНФРА-М, 2012. Помимо этого в
данном пособии рассмотрены программные комплексы, аппаратнопрограммное
обеспечение
и
информационные
ресурсы,
информационные системы и средства их обеспечения, а также вопросы
информационной безопасности. Особое внимание уделено вопросам
правового регулирования Интернета. Исследованы вопросы правовой
информатизации общества.
Остальная рекомендуемая литература поможет обучающимся в
раскрытии и детализации основных теоретических и практических
аспектов изучения дисциплины, а также в выполнении заданий
практических и самостоятельных работ.
19
5. УЧЕБНО-МЕТОДИЧЕСКОЕ И ИНФОРМАЦИОННОЕ
ОБЕСПЕЧЕНИЕ ДИСЦИПЛИНЫ
5.1. Основная литература
Теоретические основы информационных процессов и систем:
учебник для студентов вузов / В.К. Душин. – М.: Дашков и К*, 2009. –
348 с.
Теория систем и системный анализ: учебник для студентов вузов /
В.М. Вдовин, Л.Е. Суркова, В.А. Валентинов. – 2-е изд. – М.: Дашков и
К*, 2012. – 640 с.
Теория систем и системный анализ: учебник для студентов вузов /
В.Н. Волкова, А.А. Денисов. – М.: Юрайт: ИД Юрайт, 2010. – 679 с.
5.2. Дополнительная литература
Введение в методы оптимизации: учебное пособие для студ. вузов /
И.Н. Щитов. – М.: Высш. шк., 2008. – 206 с.
Информационные системы и технологии в экономике и
управлении: учебник для бакалавров / под ред. В.В. Трофимова; С.Петерб. гос. ун-т экономики и финансов (СПбГУЭФ). – М.: Юрайт,
2012. – 521 с.
Информационные технологии и системы: учеб. пособие для
студентов вузов / Е.Л. Федотова. – М.: ФОРУМ: ИНФРА-М, 2012. – 352
с.
Информационные технологии управления: учебное пособие для
студентов вузов / В.Н. Логинов. – 2-е изд., стер. – М.: КНОРУС, 2012.
Классические однородные структуры: Теория и приложения (Classical Cellular Automata: Theory and Applications): монография / В.З. Аладьев, В.К. Бойко, Е.А. Ровба; Гродненский гос. ун-т им. Я. Купалы. –
Гродно: ГрГУ, 2008. – 485 с.
Математические основы теории систем: учебное пособие для студ.
вузов / Л.Д. Певзнер, Е.П. Чураков. – М.: Высшая школа, 2009. – 503 с.
Моделирование систем: учебник для студ. вузов, обуч. по
специальности «Информатика и вычислительная техника» и
«Информационные системы» / Б.Я. Советов, С.А. Яковлев. – 5-е изд.,
стереотип. – М.: Высш. шк., 2007. – 343 с.
Моделирование систем. Практикум: учебное пособие для
бакалавров / Б.Я. Советов, С.А. Яковлев; С.-Петерб. гос. электротехн.
ун-т. – 4-е изд., перераб. и доп. – М.: Юрайт, 2012. – 295 с.
20
Представление знаний в информационных системах: учебник для
студентов вузов / Б.Я. Советов, В.В. Цехановский, В.Д. Чертовской. –
М.: Академия, 2011. – 144 с.
Системный анализ и принятие решений в деятельности
учреждений реального сектора экономики, связи и транспорта / М.А.
Асланов, В.В. Кузнецов, Ю.Н. Макаров и др.; под общ. ред. В.В.
Кузнецова. – М.: Экономика, 2010. – 406 с.
Теория информационных процессов и систем: учебное пособие для
студ. вузов, обуч. по спец. 230201 «Информационные системы и
технологии» / В.А. Подчукаев. – М.: Гардарики, 2007. – 207 с.
5.3. Полнотекстовые базы данных
Интернет-библиотека русскоязычных СМИ Рublic.ru http://www.
public.ru/
Научная электронная библиотека (НЭБ) http://elibrary.ru/
Университетская библиотека online http://www.biblioclub.ru/
Электронно-библиотечная система РУКОНТ – http://rucont.ru/
Электронно-библиотечная система IPRbooks http://www.iprbookshop.ru/
Электронно-библиотечная система BOOK.ru http://www.book.ru/
ЭБС znanium.com издательства «ИНФРА-М» http://www.znanium.com/
5.4. Интернет-ресурсы
http://abc.vvsu.ru/ –
Сайт
цифровых
учебно-методических
материалов Центра Образования ВГУЭС
http://study.vvsu.ru/ – Раздаточные материалы для учебного
процесса ВГУЭС
www.citforum.ru – большой учебный сайт по технике и новым
технологиям
www.cpress.ru – сайт издательства «Компьютер-пресс»
http://tests.specialist.ru/ – Центр компьютерного обучения МГТУ им.
Н.Э. Баумана.
http://loge.narod.ru/tipis/ – сайт преподавателя Краснова А.В. (СанктПетербургский государственный электротехнический университет),
раздел посвященный изучению дисциплины «Теория информационных
процессов и систем»
http://www.microinform.ru/default.asp –
Учебный
центр
«Микроинформ» по компьютерным технологиям.
21
6. МАТЕРИАЛЬНО-ТЕХНИЧЕСКОЕ ОБЕСПЕЧЕНИЕ
ДИСЦИПЛИНЫ
а) программное обеспечение: MS Office, MathLab, MathCAD, GPSS,
AnyLogic
б) техническое и лабораторное обеспечение – компьютерный класс,
аудитория с презентационным оборудованием.
7. СЛОВАРЬ ОСНОВНЫХ ТЕРМИНОВ
Автоматическое регулирование – частный случай управления,
целью
которого
является
поддержание
заданного
режима
технологического процесса, т. е. характеристик, определяющих
качество режима.
Автоматическое управление – целенаправленная организация
технологического
процесса,
обеспечивающая
достижение
определенной цели.
Адекватность модели – соответствие модели реальной системе.
Достигается только с некоторой точностью.
Анализ системы – изучение ее структуры, свойств и
характеристик. Осуществляется на основе построения моделей системы.
Аналоговая САУ – система, оперирующая с непрерывными
сигналами.
Дискретная САУ – система, оперирующая с дискретными
сигналами. Она в зависимости от вида квантования может быть:
релейной, в которой производится квантование по уровню; импульсной,
в которой ведется квантование по времени, и цифровой, в которой
осуществляется квантование и по уровню и по времени.
Линейная система – система, в которой сумме воздействий
соответствует реакция, равная сумме реакций на каждое из них, а
некоторому изменению воздействия соответствует пропорциональное
изменение реакции, т.е. любая линейная система подчинятся принципу
суперпозиции. Большинство систем и объектов при достаточно малых
воздействиях можно считать линейными.
Многомерная система – система с несколькими входными и
выходными величинами.
22
Модель линейной системы – совокупность структурно-алгоритмической схемы и передаточных функций ее звеньев или передаточная
функция всей системы.
Нелинейная система – динамическая система, которая не
удовлетворяет принципу суперпозиции.
Обратная связь (ОС) – устройство, связывающее выход элемента
или некоторой совокупности элементов с их входом.
Объект управления (регулирования) – промышленная установка
(или ее часть), требуемый режим работы которой должен
поддерживаться извне специально организованными управляющими
воздействиями – машины, механизмы, устройство и т.п., способные
воспринимать внешние воздействия и реагировать на них изменением
некоторой величины, характеризующей объект.
Одномерная система – система с одной входной и одной
выходной величинами.
Отрицательная обратная связь (ООС) – входной сигнал
охватываемого ею звена получается вычитанием из входного
воздействия выходного сигнала звена или его части. ООС может
повысить стабильность системы регулирования.
Положительная обратная связь (ПОС) – входной сигнал
охватываемого ею звена получается сложением с воздействием
выходного сигнала этого звена или части выходного сигнала, зачастую
нежелательна в технических системах.
Программное управление – воздействие на объект таким образом,
чтобы величина, его характеризующая изменялась во времени в
соответствии с заранее известным законом.
Регулирующий орган – устройство регулируемого объекта, с
помощью которого производят изменение режима технологического
процесса при регулировании.
Регулятор –
совокупность
устройств,
осуществляющих
регулирование технологического процесса без участия человека.
Синтез
системы –
построение
теоретической
модели
проектируемой САР, соответствующей требуемым критериям ее
качества.
Система
управления –
совокупность
всех
устройств,
обеспечивающих
управление
каким-либо
объектом.
Система
управления (регулирования) называется автоматической, если
управление
(регулирование)
объектом
осуществляется
без
непосредственного участия человека. Система управления будет
автоматизированной, если управление объектом осуществляется
человеком (или группой людей) с помощью различных автоматических
устройств.
23
Структурная схема (структурно-алгоритмическая схема) –
теоретическая модель реальной системы, представляющая собой блоксхему, в которой звенья соответствуют математическим операциям
преобразования сигналов, а стрелки указывают направление передачи
информации. Для одной системы может быть построено несколько
эквивалентных и адекватных структурных схем.
24
СОДЕРЖАНИЕ
ВВЕДЕНИЕ ................................................................................................... 3
1. ОРГАНИЗАЦИОННО-МЕТОДИЧЕСКИЕ УКАЗАНИЯ ...................... 4
1.1. Цели освоения учебной дисциплины ............................................... 4
1.2. Место учебной дисциплины в структуре ООП
(связь с другими дисциплинами) ...................................................... 4
1.3. Компетенции обучающегося, формируемые в результате
освоения учебной дисциплины ......................................................... 5
1.4. Основные виды занятий и особенности их проведения ................. 9
1.5. Виды контроля и отчетности по дисциплине .................................. 9
2. СТРУКТУРА И СОДЕРЖАНИЕ УЧЕБНОЙ ДИСЦИПЛИНЫ.......... 10
2.1. Темы лекций ..................................................................................... 10
2.2. Перечень тем практических/лабораторных занятий ..................... 13
3. ОБРАЗОВАТЕЛЬНЫЕ ТЕХНОЛОГИИ ............................................... 14
4. МЕТОДИЧЕСКИЕ РЕКОМЕНДАЦИИ ПО ИЗУЧЕНИЮ КУРСА ... 15
4.1. Перечень и тематика самостоятельных работ студентов
по дисциплине .................................................................................. 15
4.2. Контрольные вопросы для самостоятельной оценки качества
освоения учебной дисциплины ....................................................... 16
4.3. Методические рекомендации по организации СРС ...................... 17
4.4. Рекомендации по работе с литературой ......................................... 18
5. УЧЕБНО-МЕТОДИЧЕСКОЕ И ИНФОРМАЦИОННОЕ
ОБЕСПЕЧЕНИЕ ДИСЦИПЛИНЫ ........................................................ 20
5.1. Основная литература ....................................................................... 20
5.2. Дополнительная литература ............................................................ 20
5.3. Полнотекстовые базы данных ......................................................... 21
5.4. Интернет-ресурсы ............................................................................ 21
6. МАТЕРИАЛЬНО-ТЕХНИЧЕСКОЕ ОБЕСПЕЧЕНИЕ
ДИСЦИПЛИНЫ ...................................................................................... 22
7. СЛОВАРЬ ОСНОВНЫХ ТЕРМИНОВ ................................................. 22
Учебное издание
Лаврушина Елена Геннадьевна
ТЕОРИЯ
ИНФОРМАЦИОННЫХ ПРОЦЕССОВ
И СИСТЕМ
Рабочая программа учебной дисциплины
Основная образовательная программа
230400.62 ИНФОРМАЦИОННЫЕ СИСТЕМЫ
И ТЕХНОЛОГИИ
Компьютерная верстка С.Ю. Заворотной
Подписано в печать 10.07.2012. Формат 6084/16.
Бумага писчая. Печать офсетная. Усл. печ. л. 1,4.
Уч.-изд. л. 1,3. Тираж 100 экз. Заказ
______________________________________________________________
Издательство Владивостокского государственного университета
экономики и сервиса
690600, Владивосток, ул. Гоголя, 41
Отпечатано во множительном участке ВГУЭС
690600, Владивосток, ул. Гоголя, 41