Определение количества информации. Единицы измерения информации. 7 страница

PNG (Portable Network Graphics)

PNG - недавно разработанный формат для Сети, призванный заменить собой устаревший GIF. Использует сжатие без потерь. Глубина цвета может быть любой, вплоть до 48 бит (RGB, для сравнения, - 24), используется Interlacing, причем не только строк, но и столбцов, поддерживается плавно переходящая прозрачность. В файл формата PNG записывается информация о гамма-коррекции. Гамма представляет собой некое число, характеризующее зависимость яркости свечения экрана вашего монитора от напряжения на электродах кинескопа. Это число, считанное из файла, позволяет ввести поправку яркости при отображении. Нужно оно для того, чтобы картинка, созданная на Макинтош, выглядела одинаково и на РС и на Silicon Graphics. Таким образом, эта особенность помогает реализации основной идеи WWW - одинакового отображения информации независимо от аппаратуры пользователя. Файлы PNG могут делать все основные графические редакторы.

TGA (Targa)

"Targa" - это имя графического адаптера фирмы Truevision, который впервые использовал TGA-формат. Первая редакция TGA-формата имеет название "Original TGA format" (оригинальный TGA-формат), а вторая - "New TGA Format" (новый TGA-формат). Формат может хранить изображения с глубиной цвета до 32 бит. Наряду со стандартными тремя RGB - каналами TGA-файл имеет дополнительный альфа-канал для представления информации о прозрачности изображения. Информация может быть сжата. Формат используется программными продуктами многих известных в мире компьютерной графики фирм.

JPEG (Joint Photographic Experts Group)

Строго говоря, JPEG'ом называется не формат, а алгоритм сжатия, основанный не на поиске одинаковых элементов, как в RLE и LZW, а на разнице между пикселами. JPEG ищет плавные цветовые переходы. Вместо действительных значений JPEG хранит скорость изменения от пиксела к пикселу. Лишнюю, с его точки зрения, цветовую информацию он отбрасывает, усредняя некоторые значения. Можно задать уровень компресси. Чем выше уровень компрессии, тем больше данных отбрасывается и тем ниже качество. Используя JPEG, можно получить файл в 10-500 раз меньше, чем ВМР! Формат аппаратно независим. Из сказанного можно сделать следующий вывод: JPEG'ом лучше сжимаются растровые картинки фотографического качества, чем логотипы или схемы - в них больше полутоновых переходов, среди же однотонных заливок появляются нежелательные помехи. В JPEG'е следует сохранять только конечный вариант работы , потому что каждое пересохранение приводит к все новым потерям (отбрасыванию) данных и превращения исходного изображения в кашу.

TIFF (Tagged Image File Format)

Аппаратно независимый формат TIFF на сегодняшний день является одним из самых распространенных и надежных , его поддерживают практически все программы на РС и Macintosh так или иначе связанные с графикой. TIFF является лучшим выбором при импорте растровой графики в векторные программы и издательские системы. Ему доступен весь диапазон цветовых моделей от монохромной до RGB, CMYK и дополнительных цветов Pantone. TIFF может сохранять векторы Photoshop'a, Alpha-каналы для создания масок в видеоклипах Adobe Premiere и массу других дополнительных данных. Наибольшие проблемы обычно вызывает LZW-компрессия, иногда применяемая в TIFF'e. Ряд программ (например, QuarkXPress 3.x и Adobe Streamline) не умеют читать такие файлы, кроме того, они могут дольше выводиться на принтеры и фотонаборные автоматы. Только если файл комрессуется в 3-4 раза, получается выигрыш во времени вывода.

PSD (Adobe Photoshop Document)

PSD - "родной" формат популярного растрового редактора Photoshop. Он позволяет записывать изображение со многими слоями, их масками, дополнительными каналами, контурами и другой информацией - все, что может сделать Photoshop. Начиная с версии 3.0, используется RLE-компрессия, в 4-й версии файлы становятся еще меньше. PSD понимают некоторые программы.

CDR (CorelDRAW Document)

Формат известен в прошлом низкой устойчивостью и плохой совместимостью файлов, тем не менее, пользоваться CorelDRAW чрезвычайно удобно, он имеет неоспоримое лидерство на платформе РС. Многие программы на РС (FreeHand, Illustrator, PageMaker, ...) могут импортировать файлы CDR. Версии CorelDRAW, начиная с 7-й можно без натяжек назвать профессиональными. В файлах этих версий применяется компрессия для векторов и растра отдельно, могут внедряться шрифты, файлы CDR имеют огромное рабочее поле 45х45 метров (этот параметр важен для наружной рекламы); начиная с 4-й версии, поддерживается многостраничность.

 

Растровый графический редактор — специализированная программа, предназначенная для создания и обработки растровых изображений, то есть графики, которая в память компьютера записывается как набор точек, а не как совокупность формул геометрических фигур. Подобные программные продукты нашли широкое применение в работе художников-иллюстраторов, при подготовке изображений к печати типографским способом или на фотобумаге, публикации в интернете.

Растровые графические редакторы позволяют пользователю рисовать и редактировать изображения на экране компьютера, а также сохранять их в различных растровых форматах, таких как, например, JPEG и TIFF, позволяющих хранить растровую графику с незначительным снижением качества за счёт использования алгоритмов сжатия с потерями, PNG и GIF, поддерживающими хорошее сжатие без потерь, и BMP, также поддерживающем сжатие (RLE), но в общем случае представляющем собой несжатое «попиксельное» описание изображения.

В противоположность векторным редакторам, растровые используют для представления изображений матрицу окрашенных точек (bit map). Большинство современных растровых редакторов содержат векторные инструменты редактирования в качестве вспомогательных, но сохраняют изображения только в растровых форматах.

Векторные графические редакторы позволяют пользователю создавать и редактировать векторные изображения непосредственно на экране компьютера, а также сохранять их в различных векторных форматах, например, CDR, AI, EPS, WMF или SVG.

Основные инструменты векторных редакторов

Кривые Безье — позволяют создавать прямые, ломаные и гладкие кривые, проходящие через узловые точки, с определёнными касательными в этих точках;

Заливка — позволяет закрашивать ограниченные области определённым цветом или градиентом;

Текст создаётся с помощью соответствующего инструмента, а потом часто преобразуется в кривые, чтобы обеспечить независимость изображения от шрифтов, имеющихся (или отсутствующих) на компьютере, используемом для просмотра;

Набор геометрических примитивов;

Карандаш — позволяет создавать линии «от руки». При создании таких линий возникает большое количество узловых точек, от которых в дальнейшем можно избавиться с помощью «упрощения кривой».

Сравнение векторных и растровых редакторов

Векторные редакторы часто противопоставляют растровым редакторам. В действительности, их возможности часто дополняют друг друга:

Векторные редакторы обычно более пригодны для создания разметки страниц, типографики, логотипов, sharp-edged artistic иллюстраций (например, мультипликация, clip art, сложные геометрические шаблоны), технических иллюстраций, создания диаграмм и составления блок-схем.

Растровые редакторы больше подходят для обработки и ретуширования фотографий, создания фотореалистичных иллюстраций, коллажей, и создания рисунков от руки с помощью графического планшета.

Последние версии растровых редакторов (таких, как GIMP или Photoshop) предоставляют пользователю и векторные инструменты (например, изменяемые кривые), а векторные редакторы (CorelDRAW, Adobe Illustrator, Xara Designer, Adobe Fireworks, Inkscape, Alchemy, SK1 и другие) реализуют и растровые эффекты (например, заливку), хотя иногда и несколько ограниченные по сравнению с растровыми редакторами.

 

40 Математический прикладной интегрированный пакет Mathcad: Назначение и возможности. Классы решаемых математических задач.

Mathcad — система компьютерной алгебры из класса систем автоматизированного проектирования, ориентированная на подготовку интерактивных документов с вычислениями и визуальным сопровождением, отличается легкостью использования и применения для коллективной работы.

Mathcad содержит сотни операторов и встроенных функций для решения различных технических задач. Программа позволяет выполнять численные и символьные вычисления, производить операции со скалярными величинами, векторами и матрицами, автоматически переводить одни единицы измерения в другие.

Среди возможностей Mathcad можно выделить:

Решение дифференциальных уравнений, в том числе и численными методами

Построение двумерных и трёхмерных графиков функций (в разных системах координат, контурные, векторные и т. д.)

Использование греческого алфавита как в уравнениях, так и в тексте

Выполнение вычислений в символьном режиме

Выполнение операций с векторами и матрицами

Символьное решение систем уравнений

Аппроксимация кривых

Выполнение подпрограмм

Поиск корней многочленов и функций

Проведение статистических расчётов и работа с распределением вероятностей

Поиск собственных чисел и векторов

Вычисления с единицами измерения

Интеграция с САПР-системами, использование результатов вычислений в качестве управляющих параметров

С помощью Mathcad инженеры могут документировать все вычисления в процессе их проведения.

 

41 Данные и знания. Модели представления знаний: продукционная, фреймовая, логическая, реляционная. Базы знаний.

Данные - это совокупность сведений, зафиксированных на определенном носителе в форме, пригодной для постоянного хранения, передачи и обработки. Преобразование и обработка данных позволяет получить информацию.

Знания – это зафиксированная и проверенная практикой обработанная информация, которая использовалась и может многократно использоваться для принятия решений.

родукционная модель или модель, основанная на правилах, позволяет представить знания в виде предложений типа

«Если (условие), то (действие)».

Под условием понимается некоторое предложение — образец, по ко­то­рому осуществляется поиск в базе знаний, а под действием — действия, выполняемые при успешном исходе поиска (они могут быть про­ме­жу­точ­ными, выступающими далее как условия, и терминальными или целевыми, завершающими работу системы).

При использовании продукционной модели база знаний состоит из набора правил, Программа, управляющая перебором правил, называется машиной вывода. Чаще всего вывод бывает прямой (от данных к поиску цели) или обратный (от цели для ее подтверждения – к данным). Данные — это исходные факты, на основании которых запускается маши­на вывода.

Если в памяти системы хранится некоторый набор продукций, то они об­ра­зуют систему продукций. В системе продукций должны быть заданы спе­ци­альные процедуры управления продукциями, с помощью которых происходит актуализация продукций и выполнение той или иной про­дук­ции из числа ак­ту­а­ли­зированных.

В состав системы продукций входит база правил (продукций), глобальная база данных и система управления. База правил – это область памяти, которая содержит совокупность знаний в форме правил вида ЕСЛИ – ТО.

фреймовая модель — (анг. frame — «каркас» или «рамка») — способ представления знаний в искусственном интеллекте, представляющий собой схему действий в реальной ситуации. Первоначально термин «фрейм» ввёл Марвин Минский в 70-е годы XX века для обозначения структуры знаний для восприятия пространственных сцен. Фрейм — это модель абстрактного образа, минимально возможное описание сущности какого-либо объекта, явления, события, ситуации, процесса.

Фреймы используются в системах искусственного интеллекта (например, в экспертных системах) как одна из распространенных форм представления знаний.

Фрейм состоит из имени и отдельных единиц, называемых слотами. Он имеет однородную структуру:

ИМЯ ФРЕЙМА

Имя 1-го слота: значение 1-го слота

Имя 2-го слота: значение 2-го слота

………………………………

Имя N-го слота: значение N-го слота

имя фрейма (имя фрейма) – это идентификатор, присваиваемый фрейму. Фрейм должен иметь имя, единственное в данной фреймовой модели (уникальное имя);

имя слота (имя слота) – это идентификатор, присваиваемый слоту. Слот должен иметь уникальное имя во фрейме, к которому он принадлежит. Обычно имя слота не несет никакой смысловой нагрузки и является лишь идентификатором данного слота, но в некоторых случаях оно может иметь специфический смысл;

указатель наследования – только для фреймовых моделей иерархического типа; они показывают, какую информацию об атрибутах слотов во фрейме верхнего уровня наследуют слоты с такими же именами во фрейме нижнего уровня;

указатель атрибутов – указатель типа данных слота. К таким типам относятся: (указатель), (целое), (вещественное), (булево), (присоединенная процедура), (текст), (список), (таблица), (выражение) и другие;

значение слота – значение, соответствующее типу данных слота и удовлетворяющее условиям наследования;

демон – процедура, автоматически запускаемая при выполнении некоторого условия. Демоны запускаются при обращении к конкретному слоту фреймовой модели. Например, демон запускается, если в момент обращения к слоту его значение не было установлено, запускается при подстановке в слот значения, запускается при стирании значения слота.

Основная идея при построении логических моделей знаний заключается в следующем – вся информация, необходимая для решения прикладных задач, рассматривается как совокупность фактов и утверждений, которые представляются как формулы в некоторой логике. Знания отображаются совокупностью таких формул, а получение новых знаний сводится к реализации процедур логического вывода. В основе логических моделей знаний лежит понятие формальной теории, задаваемое картежем:

– счетное множество базовых символов (алфавит);

– множество, называемое формулами;

– выделенное подмножество априори истинных формул (аксиом);

– конечное множество отношений между формулами, называемое правилами вывода.

Основные достоинства логических моделей знаний:

в качестве «фундамента» здесь используется классический аппарат математической логики, методы которой достаточно хорошо изучены и формально обоснованы;

существуют достаточно эффективные процедуры вывода, в том числе реализованные в языке логического программирования «Пролог»;

в базах знаний можно хранить лишь множество аксиом, а все остальные знания получать из них по правилам вывода.

Реляционная модель данных (РМД) — логическая модел данных, прикладная теория построения баз данных, которая является приложением к задачам обработки данных таких разделов математики как теории множеств и логика первого порядка.

На реляционной модели данных строятся реляционные базы данных.

Реляционная модель данных включает следующие компоненты:

Структурный аспект (составляющая) — данные в базе данных представляют собой набор отношений.

Аспект (составляющая) целостности — отношения (таблицы) отвечают определенным условиям целостности. РМД поддерживает декларативные ограничения целостности уровня домена (типа данных), уровня отношения и уровня базы данных.

Аспект (составляющая) обработки (манипулирования) — РМД поддерживает операторы манипулирования отношениями (реляционная алгебра, реляционное исчисление).

База знаний (БЗ; англ. knowledge base, KB) в информатике и исследованиях искусственного интеллекта — это особого рода база данных, разработанная для оперирования знаниями (метаданными). База знаний содержит структурированную информацию, покрывающую некоторую область знаний, для использования кибернетическим устройством (или человеком) с конкретной целью. Современные базы знаний работают совместно с системами поиска информации, имеют классификационную структуру и формат представления знаний.

Полноценные базы знаний содержат в себе не только фактическую информацию, но и правила вывода, допускающие автоматические умозаключения о вновь вводимых фактах и, как следствие, осмысленную обработку информации. Область наук об искусственном интеллекте, изучающая базы знаний и методы работы со знаниями, называется инженерией знаний.

Иерархический способ представления в базе знаний набора понятий и их отношений называется онтологией. Онтологию некоторой области знаний вместе со сведениями о свойствах конкретных объектов также можно назвать базой знаний.

 

42 Системы, основанные на знаниях. Экспертные системы: структура и область применения.

Экспертная система – это интеллектуальная программа, способная делать логические выводы на основании знаний в конкретной предметной области и обеспечивающая решение специфических задач. ЭС выдают советы, проводят анализ, дают консультации, ставят диагноз. Практическое применение ЭС на предприятиях способствует эффективности работы и повышению квалификации специалистов.

Экспертная система состоит из базы знаний (части системы, в которой содержатся факты), подсистемы вывода (множества правил, по которым осуществляется решение задачи), подсистемы приобретения знаний, подсистемы объяснения и диалогового интерфейса (процессора).

Все требуемые для работы экспертной системы знания о предментной области определенным образом формализованы и представлены в памяти ЭВМ в виде базы знаний, которая может изменяться и дополняться в процессе развития системы. Главное достоинство ЭС - возможность накапливать знания, сохранять их длительное время, обновлять и тем самым обеспечивать относительную независимость конкретной организации от наличия в ней квалифицированных специалистов.

Области применения систем, основанных на знаниях, могут быть сгруппированы в несколько основных классов: медицинская диагностика (Наиболее известна диагностическая система MYCIN, которая предназначена для диагностики и наблюдения за состоянием больного при менингите и бактериальных инфекциях), контроль и управление, диагностика неисправностей в механических и электрических устройствах, обучение.

Все системы ИИ (искусственного интеллекта) можно разбить на 2 класса:
общего назначения (ОН) и специализированные.

ОН – не только исполняют заданные процедуры, но и на основе метапроцедур поиска генерируют и исполняют процедуры решения новых конкретных задач. Технология их использования:
Пользователь-эксперт формирует знания (данные и правила), описывающие выбранное приложение. Затем на основании этих значений, заданной цели и исходных данных метапроцедуры системы генерируют и исполняют процедуру решения конкретной задачи.

Эта технология называется также технологией систем, основанных на знании или технологией инженерии знаний. Она позволяет специалисту, не знающему программирования разрабатывать гибкие прикладные системы.

Оболочки ЭС – это единственный тип интеллектуальных систем, которые могут быть отнесены к классу систем общего назначения.

Специализированные системы – такие, которые выполняют решение фиксированного набора задач, предопределенного при проектировании системы. Для использования такие системы требуется наполнить данными, соответствующими выбранному приложению.

До определенного времени при разработке специализированных систем использовалась технология традиционного процедурного программирования, что позволяло обеспечить высокую эффективность. Однако эта технология существенно ограничивала способность систем к изменению их поведения при изменяющемся окружении, что крайне важно для решения многих интеллектуальных задач.

В связи с этим в последнее время с целью устранения этого недостатка специализированные интеллектуальные системы (речевого общения, обработки изображений и др.) стали разрабатывать, используя технологию инженерии знаний, т.е. в виде экспертных систем.

Обычно к ЭС относят системы, основанные на знании, т.е. системы, вычислительная возможность которых является следствием наращивания их базы знаний (БЗ) и только во вторую очередь определяется используемыми методами.

Отличается от базы данных возможностью получать информацию (знания), которые непосредственно не содержатся в базе знаний, т.е. способность генерировать новые знания.

Типичная ЭС состоит из компонентов:
• решателя (интерпретатора);
• рабочей памяти, называемой также базой данных (БД);
• базой знаний (БЗ);
• компонентов приобретения знаний, объяснительного и диалогового.

БД предназначена для хранения исходных и промежуточных данных, решаемой в текущий момент задачи. Этот термин совпадает по названию, но не по смыслу, с термином, используемом в ИПС и СУБД для обозначения всех данных (и в первую очередь не текущих, а долгосрочных), хранимых в системе.
БЗ в ЭС предназначена для хранения долгосрочных данных, описывающих описываемую область (а не текущих данных), и правил, описывающих целесообразное преобразование данных этой области.
Решатель, используя исходные данные из РП и знания из БЗ, формирует такую последовательность правил, которая, будучи применена к исходным данным, приводит к решению задачи.

Компонент приобретения знаний автоматизирует процесс наполнения ЭС знаниями, осуществляемый пользователем-экспертом.

Объяснительный компонент объясняет, как система получила/не получила решение задачи и какие знания она при этом использовала, что облегчает эксперту тестирование системы и повышает доверие пользователя к полученному результату.

Диалоговый компонент ориентирован на организацию дружелюбного общения со всеми категориями пользователей, как в ходе решения задач, так и приобретения знаний, объяснения результатов работы.

43 Компьютерные сети, их назначение, классификация и возможности.

Компьютерная (вычислительная) сеть — это совокупность компьютеров и терминалов, соединенных с помощью каналов связи в единую систему, удовлетворяющую требованиям распределенной обработки данных.

Классификация

По территориальной распространенности

BAN (Body Area Network — нательная компьютерная сеть) - сеть надеваемых или имплантированых компьютерных устройств.

PAN (Personal Area Network) — персональная сеть, предназначенная для взаимодействия различных устройств, принадлежащих одному владельцу.

ЛВС (LAN, Local Area Network) — локальные сети, имеющие замкнутую инфраструктуру до выхода на поставщиков услуг. Термин «LAN» может описывать и маленькую офисную сеть, и сеть уровня большого завода, занимающего несколько сотен гектаров. Зарубежные источники дают даже близкую оценку — около шести миль (10 км) в радиусе. Локальные сети являются сетями закрытого типа, доступ к ним разрешён только ограниченному кругу пользователей, для которых работа в такой сети непосредственно связана с их профессиональной деятельностью.

CAN (Campus Area Network — кампусная сеть) — объединяет локальные сети близко расположенных зданий.

MAN (Metropolitan Area Network) — городские сети между учреждениями в пределах одного или нескольких городов, связывающие много локальных вычислительных сетей.

WAN (Wide Area Network) — глобальная сеть, покрывающая большие географические регионы, включающие в себя как локальные сети, так и прочие телекоммуникационные сети и устройства. Пример WAN — сети с коммутацией пакетов (Frame relay), через которую могут «разговаривать» между собой различные компьютерные сети. Глобальные сети являются открытыми и ориентированы на обслуживание любых пользователей.

 

Термин «корпоративная сеть» также используется в литературе для обозначения объединения нескольких сетей, каждая из которых может быть построена на различных технических, программных и информационных принципах.

По архитектуре

Клиент-сервер

Одноранговая сеть (децентрализованная или пиринговая сеть)

По типу сетевой топологии

Шина

Кольцо

Двойное кольцо

Звезда

Ячеистая

Решётка

Дерево

Смешанная топология

Fat Tree

По типу среды передачи

Проводные (телефонный провод, коаксиальный кабель, витая пара, волоконно-оптический кабель)

Беспроводные (передачей информации по радиоволнам в определенном частотном диапазоне)

По функциональному назначению

Сети хранения данных

Серверные фермы

Сети управления процессом

Сети SOHO, домовые сети

По скорости передачи

низкоскоростные (до 10 Мбит/с),

среднескоростные (до 100 Мбит/с),

высокоскоростные (свыше 100 Мбит/с);

По сетевым операционным системам

На основе Windows

На основе UNIX

На основе NetWare

На основе Cisco

По необходимости поддержания постоянного соединения

Пакетная сеть, например, Фидонет и UUCP

Онлайновая сеть, например, Интернет и GSM

 

 

Для решения данной проблемы предложено создать единую информационную сеть (ЕИС) предприятия. ЕИС организации должна выполнять следующие функции:

1. Создание единого информационного пространства которое способно охватить и применять для всех пользователей информацию созданную в разное время и под разными типами хранения и обработки данных, распараллеливание и контроль выполнения работ и обработки данных по ним.

2. Повышение достоверности информации и надежности ее хранения путем создания устойчивой к сбоям и потери информации вычислительной системы, а так же создание архивов данных которые можно использовать, но на текущий момент необходимости в них нет.

3. Обеспечения эффективной системы накопления, хранения и поиска технологической, технико-экономической и финансово-экономической ин­формации по текущей работе и проделанной некоторое время назад (информация архива) с помощью создания глобальной базы данных.

4. Обработка документов и построения на базе этого действующей сис­темы анализа, прогнозирования и оценки обстановки с целью принятия оп­тимального решения и выработки глобальных отчетов.

5. Обеспечивать прозрачный доступ к информации авторизованному пользователю в соответствии с его правами и привилегиями.

 

44. Понятие топологии сети, сетевых протоколов. Топология сети: шина, кольцо, звезда, смешанная топология.

Сетевая тополо́гия (от греч. τόπος, — место) — способ описания конфигурации сети, схема расположения и соединения сетевых устройств.

Сетевая топология может быть

физической — описывает реальное расположение и связи между узлами сети.

логической — описывает хождение сигнала в рамках физической топологии.

информационной — описывает направление потоков информации, передаваемых по сети.

управления обменом — это принцип передачи права на пользование сетью.

Существует множество способов соединения сетевых устройств. Выделяют 3 базовых топологии:

Шина

Кольцо

Звезда

Шинная топология

Сети с шинной топологией используют линейный моноканал (коаксиальный кабель) передачи данных, на концах которого устанавливаются оконечные сопротивления (терминаторы). Каждый компьютер подключается к коаксиальному кабелю с помощью Т-разъема (Т - коннектор). Данные от передающего узла сети передаются по шине в обе стороны, отражаясь от оконечных терминаторов. Терминаторы предотвращают отражение сигналов, т.е. используются для гашения сигналов, которые достигают концов канала передачи данных. Таким образом, информация поступает на все узлы, но принимается только тем узлом, которому она предназначается. В топологии логическая шина среда передачи данных используются совместно и одновременно всеми ПК сети, а сигналы от ПК распространяются одновременно во все направления по среде передачи. Так как передача сигналов в топологии физическая шина является широковещательной, т.е. сигналы распространяются одновременно во все направления, то логическая топология данной локальной сети является логической шиной.

Данная топология применяется в локальных сетях с архитектурой Ethernet (классы 10Base-5 и 10Base-2 для толстого и тонкого коаксиального кабеля соответственно).
Преимущества сетей шинной топологии: