Информационные технологии в металлургии

Классификация баз данных по характеру использования системы:

• однопользовательские;
• многопользовательские.

Классификация баз данных по технологии обработки данных:

• централизованная система – физически хранится в памяти одного компьютера
• распределенная система – состоит из нескольких, возможно, пересекающихся или дублирующихся частей БД, хранимых на территориально распределенных компьютерах-серверах.

Распределенные системы по методу доступа к данным делятся на:

• файл-серверные – СУБД расположена на компьютере клиента, а данные находятся в файлах на удаленном компьютере (файловом сервере);
• клиент-серверные – СУБД разделена на две части: клиентскую и серверную; клиент СУБД принимает запросы от пользователя и передает ему запрошенные данные, а сервер СУБД осуществляет взаимодействие с базой данных.

Вычислительные сети.

Вычислительная сеть – это совокупность компьютеров, соединенных линиями связи. Линии связи образованы кабелями, сетевыми адаптерами и другими коммуникационными устройствами. Все сетевое оборудование работает под управлением системного и прикладного программного обеспечения.

Основная цель сети — обеспечить пользователям сети потенциальную возможность совместного использования ресурсов всех компьютеров.

Вычислительная сеть — это одна из разновидностей распределенных систем, достоинством которых является возможность распараллеливания вычислений, за счет чего может быть достигнуто повышение производительности и отказоустойчивости системы.

Использование вычислительных сетей дает предприятию следующие возможности:

• разделение дорогостоящих ресурсов;
• совершенствование коммуникаций;
• улучшение доступа к информации;
• быстрое и качественное принятие решений;
• свобода в территориальном размещении компьютеров.

Классификация сетей.

По территориальному признаку, то есть по величине территории, которую покрывает сеть (локальные и глобальные сети).

Локальные сети (LAN – Local Area Network) – сети компьютеров, сосредоточенные на небольшой территории (обычно в радиусе не более 1-2 км). В общем случае локальная сеть представляет собой коммуникационную систему, принадлежащую одной организации. Из-за коротких расстояний в локальных сетях имеется возможность использования относительно дорогих высококачественных линий связи, которые позволяют, применяя простые методы передачи данных, достигать высоких скоростей обмена (100-1000 Мбит/с). Большое кол-во услуг в on-line.

Глобальные сети (WAN – Wide Aria Network) – объединяют территориально рассредоточенные компьютеры, которые могут находиться в различных городах и странах. Так как прокладка высококачественных линий связи на большие расстояния обходится очень дорого, в глобальных сетях часто используются уже существующие линии связи, изначально предназначенные совсем для других целей (телефонные, телеграфные). Для устойчивой передачи данных применяются сложные методы и дорогое оборудование. Скорости передачи невысокие, набор on-line услуг ограниченный.

Городские сети (сети мегаполиса) (MAL – Metropolitan Aria Network) – предназначены для обслуживания территории крупного города – мегаполиса. Занимают промежуточное положение между LAN и WAN. Используют цифровые магистральные линии связи, часто оптоволоконные, со скоростями от 45 Мбит/с. Предназначены для связи локальных сетей в масштабах города и соединения локальных сетей с глобальными. Поддерживают видеоконференции и передачу голоса.

По наличию выделенного сервера.

Одноранговые сети (сети рабочих групп) – все компьютеры в сети равноправны: нет иерархии среди компьютеров и нет выделенного сервера. Как правило, каждый компьютер функционирует и как клиент, и как сервер. Нет отдельного компьютера, ответственного за администрирование всей сети. Каждый пользователь сам администрирует свой компьютер и решает, какие ресурсы сделать общедоступными в сети. Достоинства: простота и дешевизна сети; поддержка одноранговых сетей встроена в большинство операционных систем. Недостатки: низкая управляемость сетью (нет центрального администрирования) и как следствие ограничение на количество компьютеров в сети (обычно не более 10); низкая защита данных в сети: ресурсы рассредоточены по многим компьютерам, невозможно централизованно управлять защитой, защита только на уровне ресурсов (установка пароля).

Сети на основе сервера – для обеспечения работы сети используются выделенные серверы. Выделенные серверы – компьютеры, функционирующие только как сервер (исключая функции клиента или рабочей станции). Они специально оптимизированы для быстрой обработки запросов от сетевых клиентов и для управления защитой файлов и каталогов. Существуют различные типы специализированных серверов: файл-серверы, серверы печати, серверы приложений, почтовые серверы, факс-серверы, коммуникационные серверы. Серверы работают под управлением специальной серверной операционной системы. Преимущества: централизованное администрирование сети, надежная защита данных на уровне пользователя, высокая надежность, возможность дублирования и резервного копирования информации на сервере, возможность создания сетей с любым количеством пользователей. Недостатки: высокая стоимость сети в связи с применением дорогих серверных станций, дисковых массивов и другого специализированного оборудования, необходимость иметь специально обученного администратора сети.

Существует две основных модели сетевой организации вычислений: централизованная и клиент-серверная.

Централизованные вычисления.

В среде мэйнфреймов приложения (например базы данных) выполняются на очень мощном централизованном компьютере и доступны с терминалов. Терминалы запрашивают информацию с мэйнфрейма, тот находит ее и отображает на терминале.

В более современных средах используется модель центрального файл-сервера. Файлы данных хранятся на сервере. Файловые операции с базой данных выполняются по сети с помощью механизмов сетевой ОС. Разделение операций над данными между компьютером-клиентом и файл-сервером, при котором наиболее ресурсоемкую часть работы берет на себя сервер, отсутствует. Обмен данными между клиентом и файл-сервером приводит к значительному увеличению сетевого трафика.

Клиент-серверная модель.

Сеть архитектуры «клиент-сервер» - это сетевая среда, в которой компьютер-клиент инициирует запрос компьютеру серверу, который выполняет его и передает результат компьютеру серверу.

Сервер – компьютер или программа, предоставляющее услуги (сервисы), ресурсы или данные другой программе или компьютеру.

Клиент – компьютер или программа, запрашивающая услуги, ресурсы, данные или обработку у другой программы или компьютера

 

Базовые топологии, физические среды передачи, методы передачи данных физического и канального уровня.

Базовые технологии локальных сетей.

Технологии глобальных сетей.

Интернет

Internet — это глобальная сеть сетей, взаимно связанных протоколами TCP/IP и другими коммуникационными протоколами (д-р Винтон Серф, президент Сообщества Internet).

ИНТЕРНЕТ (англ. Internet от лат. inter между и англ. net сеть, паутина), международная (всемирная) компьютерная сеть электронной связи, объединяющая региональные, национальные, локальные и др. сети.

Архитектура Интернет – трехуровневая иерархия:

• верхний ключевой уровень глобальных сетей – опорная сеть передачи данных;
• региональные сегменты, оснащенные базовыми шлюзами, в качестве которых используются высокопроизводительные маршрутизаторы, обеспечивающие выбор маршрута передачи данных;
• нижний уровень – локальные сети или отдельные компьютеры на местах.

Система адресации Интернет.

• Цифровой адрес – IP-адрес;
• Символьные доменные имена;

Типы сервиса Интернет:

• электронная почта E-mail;
• всемирная информационная сеть WWW;
• телеконференции UseNet;
• сетевые системы передачи файлов FTP;

Экспертные системы.

Интеллектуальные системы и технологии применяются для тиражирования профессионального опыта и решения сложных научных, производственных и экономических задач.

Под интеллектуальной системой понимается искусственно созданная система, обладающая способностью накопления и корректировки знаний на основе активного восприятия информации о мире и обобщенного опыта, а также целенаправленного поведения.

Знания – форма существования и систематизации результатов познавательной деятельности человека; выявленные закономерности предметной области (принципы, законы, связи), позволяющие решать задачи в этой области. Знание объективизируется знаковыми средствами языка.

Искусственный интеллект – это программная система, имитирующая на компьютере мышления человека. Для создания такой системы необходимо изучить процесс мышления человека, решающего определенные задачи или принимающего решения в конкретной области.

Два направления исследований в области ИИ:

• бионическое – попытка смоделировать с помощью искусственной системы психофизическую деятельность человеческого мозга с целью создания искусственного разума;
• прагматическое – создание программ, позволяющих с использованием компьютера воспроизводить не саму мыслительную деятельность, а являющиеся ее результатами процессы.

ИИ применяется при решении математически неформализованных задач. НФЗ носят невычислительный целенаправленно смысловой характер.

Экспертная система – сложные программные комплексы, аккумулирующие знания специалистов в конкретных предметных областях и тиражирующие этот эмпирический опыт для консультации менее квалифицированных пользователей.

ЭС – это компьютерная система, использующая знания специалистов в некоторой прикладной области и принимающая решения (делающая заключения) в рамках этой области на уровне эксперта.

 

Эксперт – известный специалист в данной предметной области, который владеет разнообразными знаниями предметной области, а также за годы работы в конкретной предметной области приобрел навыки и опыт высокоэффективного решения определенного класса задач, относящихся к предметной области.

База знаний – содержит два основных элемента: факты (данные) из предметной области и специальные эвристические правила, которые управляют использованием фактов при решении проблемы.

Машина вывода – это «мозг» ЭС, т.е. программа, поддерживающая методологию обработки информации из базы знаний, получение и представление заключений и рекомендаций. Она моделирует ход рассуждений эксперта на основании знаний, имеющихся в БЗ.

Подсистема объяснений – программа, позволяющая пользователю получить ответ на вопросы: как было получено такое решение? Подсистема объяснений предназначена для отображения в удобном для пользователя виде промежуточных и окончательных выводов и объяснения производимых системой действий.

База данных – хранит всю информацию, поступающую в режиме реального времени, генерируемую техническими средствами контроля технологического процесса, а также вводимую вручную технологическим персоналом.

Классификация ЭС по способу использования данных и знаний:

• ЭС, осуществляющие обработку данных на основе знаний – решает задачи интерпретации (описание ситуации на основе информации о системе), диагностики (обнаружение неисправностей) и мониторинга (непрерывная интерпретация данных в реальном масштабе времени и сигнализация о выходе параметров за допустимые пределы);
• ЭС, осуществляющие формирование данных на основе знаний – решает задачи обучения (управление обучением), планирования (нахождение планов действий), проектирования (разработка документации для создания объекта), прогнозирования (определение вероятных последствий заданной ситуации) и управления (адаптивное управление всем поведением системы).

Инструментальные средства построения экспертных систем:

• традиционные языки программирования – слабо подходят для работы с символьными и логическими данными, требуют большой работы программиста;
• языки искусственного интеллекта – имеют меньшую универсальность по сравнению с традиционными, но богатые возможности по работе с символьными и логическими данными (Пролог, Лисп).