Учебное пособие содержит краткие теоретические сведения о современных информационных технологиях и программных продуктах, применяемых в науке и образовании. Приведены задания для практической и самостоятельной работы. Предназначено для аспирантов и студентов магистратуры.

ВВЕДЕНИЕ

 

1.1.          ИНФОРМАЦИОННЫЕ ТЕХНОЛОГИИ. ОСНОВНЫЕ ПОНЯТИЯ

 

В любой области деятельности человека технология - это совокупность знаний о способах и средствах проведения производственных процессов, под которыми следует обобщенно понимать выполняемую работу.

В производственных процессах важнейшим ресурсом является информация, как один из основных факторов повышения их эффективности. В этой связи под термином информационная технология понимают современные виды информационного обслуживания, основанные на использовании средств вычислительной техники (СВТ), связи, множительных средств и оргтехники.

Информационные технологии (ИТ) являются частью информационных и обеспечивают сбор, обработку, хранение и передачу информации с помощью

ЭВМ.

Основу современных ИТ составляют 3 технологических достижения: возможность хранения информации на машинных носителях, развитие средств связи и автоматизация обработки информации с помощью компьютера.

Практически ИТ реализуются применением программно-технических комплексов (ПТК), состоящих из персональных компьютеров (ПК) или рабочих станций (РС) с необходимым набором периферийных устройств, включенных в локальные и глобальные вычислительные сети и обеспеченных необходимыми программными средствами (ПС). Использование названных элементов увеличивает степень автоматизации как научных исследований, так и учебных процессов, что служит основой их совершенствования.

ИТ повышают уровень эффективности работ в науке и образовании за счет следующих факторов:

1.                      Упрощение и ускорение процессов обработки, передачи, представления и хранения информации.

2.                      Увеличение объема полезной информации с накопителем типовых решений и обобщением опыта научных разработок.

3.                      Обеспечение глубины, точности и качества решаемых задач. Возможность реализации задач ранее не решаемых. Постановка исследований и получение результатов, недостижимых другими средствами.

4.                      Возможность анализа большого числа вариантов синтеза объектов и принятия решений.

5.                      Сокращение сроков разработки, трудоемкости и стоимости НИР при улучшении условий работы специалистов.

ИТ в настоящее время используется практически во всех сферах деятельности человека. Задача нашего курса - обобщить знания по ИТ применительно к научным исследованиям и образованию.

Обычно, прежде чем говорить о применении ИТ в какой-либо деятельности, проводят тщательный анализ этой сферы для определения целесообразных направлений ее рационального использования.

 

1.2.          НАУКА КАК ОБЪЕКТ КОМПЬЮТЕРИЗАЦИИ

 

Известно, что наука - это сфера деятельности, направленная на получение новых знаний, которая реализуется с помощью научных исследований (НИ).

Целью НИ является изучение определенных свойств объекта (процесса, явления) и на этой основе разработка теории или получение необходимых для практики обобщенных выводов.

По целевому назначению НИ делят на фундаментальные, прикладные и разработки.

Фундаментальные (ФНИ) связаны с изучением новых явлений и законов природы, с созданием новых принципов исследований (физика, математика, биология, химия и т.д.).

Прикладные исследования (ПНИ) - это нахождение способов использования законов природы и научных знаний, полученных в ФНИ, в практической деятельности человека.

Разработки - это процесс создания новой техники, систем, материалов и технологий, включающий подготовку документов для внедрения в практику результатов ПНИ.

Реализация целей НИ выполняется на основе методов. Метод - это способ достижения  цели, программа построения и применения теории.

Методы научных исследований делят на следующие группы: эмпирические, экспериментальные и теоретические. Особую группу составляют методы научно – технического творчества (НТТ).

Эмпирические исследования выполняются с целью накопления систематической информации о процессе. При этом используются методы: наблюдение, регистрация, измерение, анкетный опрос, тесты, экспертный анализ.

Экспериментальный уровень НИ - это изучение свойств объекта по определенной программе.

Теоретические исследования проводятся с целью разработки новых методов решения научно-технических задач, обобщения и объяснения эмпирических и экспериментальных данных, выявления общих закономерностей и их формализации.

На двух последних уровнях используются методы моделирования, методы анализа и синтеза, логические построения (предположения, умозаключения), аналогии, идеализации.

В НТТ используются как названные общенаучные методы, так и эвристические приемы эффективного решения творческих задач, способствующие наиболее быстрому нахождению решения (озарению), т.е. разного рода оригинальные находки.

Рациональная организация НИР строится с использованием принципов системного подхода и схематично может быть представлена следующим образом:

 

Рис.1 Схема организации НИР

 

Исходя из задач НИ и порядка их реализации, можно определить следующие основные направления рационального применения ИТ в научных исследованиях:

1.   Сбор, хранение, поиск и выдача научно-технической информации

(НТИ).

2.   Подготовка программ НИ, подбор оборудования и экспериментальных устройств.

3.   Математические расчеты.

4.   Решение интеллектуально – логических задач.

5.   Моделирование объектов и процессов.

6.   Управление экспериментальными установками.

7.   Регистрация и ввод в ЭВМ экспериментальных данных.

8.   Обработка одномерных и многомерных (изображения) сигналов.

9.   Обобщение и оценка результатов НИ.

10.                      Оформление и представление итогов НИ.

11.                      Управление научно-исследовательскими работами (НИР).

Наиболее эффективно эти задачи реализуются в рамках автоматизированных систем научных исследований (АСНИ).