Проектирование отказоустойчивых распределенных информационных систем. Для студентов

Существует четыре основных направлений толкования термина информация:
1 Информация — это смысл полученного сообщения, его интерпретация.
Пример учителя и ученика. Учитель имеет информацию о предмете. С по­мощью сообщений (рассказ с показом, демонстрация) передает ученику сведения, данные. Ученик получает сообщения и усваивает их. То, что он понял со своей точки зрения и есть информация. Степень адекватности реальному образу прове­ряется учителем контрольным опросом. В этом отношении компьютер никогда не оценивает смысл информации, ему все равно с какими данными работать. Только человек имеет возможность получить информацию на основе данных компьютера.
2 Информация — это как содержание сообщений, так и само сообщение, дан­ные. В этом смысле примером может служить книга с ценными для потребителя сведениями, газета, кодограмма и т. п.
3 Некоторые ученые и, прежде всего, философы считают, что информация -это третья составляющая основ мироздания (материя, энергия и информация).
Н. Винер в одной из работ написал: «Информация и есть информация, а не материя и энергия».
4 В математической теории информации понятие информация определяется только для случайных событий. В этом отношении информация — это то, что уменьшает неопределенность события.
Приведем пример: Компьютер с помощью генератора случайных чисел выдал число от 1 до 16. Наша задача угадать это число. Мы задаем вопросы компьютеру, а он отвечает «да» (истина, 1) или «нет» (ложь, 0). За какое минимальное количество вопросов можно отгадать число? Сколько нужно информации, чтобы угадать загаданное число? Неопределенность равна 16. Первый вопрос: задуман­ное число меньше 8? Ответ «да» или «нет» уменьшает неопределенность в два раза и мы получаем информацию, равную одному биту. Если число находится в пределах от 1 до 8, то мы задаем вопрос: число меньше 4? Получаем ответ и еще один бит информации и т. д. Итого, количество информации, необходимое для угадывания числа равно 4 битам.

В теории информации особого внимания заслужила наиболее стандартная и единая форма представления информации — двоичная форма. Она заключается в записи любой информации в виде последовательности только двух символов: 1, или «да», или «истина»; 0, или «нет», или «ложь». В ЭВМ эти символы обозначаются наличием либо отсутствием в рассматриваемой точке электрического или магнитного импульса. В этом случае реквизитом информации, т.е. самой малой порцией информации (меньше не может быть) является ответ на любой вопрос в виде «да» или «нет». Эта порция определяет единицу измерения информации, называемую «битом». Последовательность битов может иметь различную разрядность. Запись нулей и единиц производится по правилам кодирования, используе­мых в ЭВМ

Итак, носителем информации может быть как непосредственно наблюдаемый физический объект, так и энергетический субстрат. В последнем случае информация представлена в виде сигналов световых, звуковых, электрических и т. д.

Данными называют описание в сознании человека предметов, событий и яв­лений окружающего мира. Существуют три основных формы описания и дальней­шего представления данных:
— символьная;
— текстовая;
— графическая.
Символьная форма, основанная на использовании символов — букв, цифр, знаков, является наиболее простой, но она практически применяется только для передачи несложных сигналов и различных событий. (Например — сигналы светофора).
Более сложной является текстовая форма, в которой, как и в предыдущей форме, используются символы — буквы, цифры, математические знаки. Однако ин­формация заложена не только в этих символах, но и в их сочетании, порядке следо­вания. Удобство текстовой информации обусловлено взаимосвязью текста и речи человека.
Самой емкой и сложной является графическая форма представления инфор­мации. К этой форме относятся виды природы, фотографии, чертежи, схемы, рисунки.

Повышению производительности труда способствовала автоматизация. В процессе формирования трудовых коллективов возникла необходимость обмена знаниями. Первоначально знания передавались устно из поколения в поколение.
Появление письменности позволило по-новому показать накопленные зна­ния: представить их в виде информации.

Циркуляция информации происходит в информационной системе (ИС), которая является как бы кровеносными сосудами в структуре элементов управления.

Основу информационной системы составляет база данных, в которой хранится большая по объему информация о какой-либо предметной области.

В неавтоматизированном варианте примером информационной системы яв­ляется книжный каталог библиотеки.

В управлении всегда решается задача с определенной целью (целевой функцией). Решение на выдачу того или иного управляющего воздействия прини­мается согласно теории принятия решения. Как правило, целевую функцию в моделях описывают математически, задают параметры и ограничения, временные ха­рактеристики. Тогда оптимальность управления достигается в обеспечении экстре­мума выходных характеристик при определенных входных воздействиях.

Есть объект, которым управляют (рисунок 2.7). На него через исполнитель­ный орган подается управляющее воздействие. Информация о состоянии объекта по цепи обратной связи поступает на управляющий орган, который выдает управляющие сигналы на исполнительный орган. Очевидно, что самым сложным с точки зрения функционирования, является управляющий орган, так как на него возложено одновременное и оптимальное управление, прием информации от внешней среды, прием информации от объекта.

При изучении структуры процессов управления выделяют три основные про­блемы. Первая группа задач — это задачи по изучению свойств объектов управления и их характеристик. Вторая группа задач — анализ различных видов органов управ­ления, форм и способов выработки управляющих воздействий, формирование и согласование множества критериев качества (целей) управления, обеспечение устойчивости функционирования управляющих органов. Третья группа задач связана с передачей информации, ее восприятием, оценкой количества, кодированием, защитой от помех, достоверности. Все это относится к той части кибернетики, ко­торую называют теорией информации.

Под управлением в самом общем виде понимают совокупность действий, осуществляемых человеком, группой людей или автоматическим устройством.

Эти действия направлены на поддержание или улучшение работы управляе­мого объекта в соответствии с имеющейся программой (алгоритмом функциониро­вания) или с целью управления.