Виды обработки данных

Глава 1. Виды обработки данных 
 

1.  
   Понятие и сущность данных. Процедуры обработки данных

 
 
В последние десятилетия все более явной становится тенденция к распространению принципиально новых явлений и процессов в экономике, выявляются иные факторы экономического развития как на макроуровне, так и на уровне фирм. Основной причиной подобных изменений является начало и развитие "информационной революции", ведущей к становлению новой экономической системы. Происходит замещение машинной техники как главного производственного ресурса индустриальной эпохи информацией, знанием, интеллектом. Растущая автоматизация процессов материального производства позволяет сконцентрировать трудовые усилия на сфере интеллектуального производства, создания информационных продуктов и услуг.  
 
Понятие информации является очень емким, оно относится к группе общенаучных категорий и занимает важное место в различных науках, например, в физике, биологии, психологии, экономике, социологии и других.  
 
Энциклопедия кибернетики трактует информацию (лат. Informatio - разъяснение, изложение, осведомленность) как одно из наиболее общих понятий науки, обозначающее некоторые сведения, совокупность каких-либо данных, знаний и т. п. [6]. 
 
В широком смысле информация - это общенаучное понятие, включающее в себя обмен сведениями между людьми, обмен сигналами между живой и неживой природой, людьми и устройствами. 
 
Философская трактовка определяет информацию как отражение реального мира; сведения, которые один реальный объект содержит о другом реальном объекте. 
 
В узком смысле термин «информация» - это любые сведения, являющиеся объектом хранения, передачи и преобразования. 
 
С точки зрения исследования участия информации в экономической деятельности и ее влияния на экономические процессы и явления, наиболее соответствующим представляется следующее определение информации: информация – это средство снижения неопределенности и риска, способствующая реализации определенных целей субъекта. В данном определении учитывается возможность информации приносить те или иные выгоды путем снижения неопределенности в отношении текущей ситуации и ее изменения в будущем. Следует отметить, что информация может снижать неопределенность, но, не представлять ценность для экономического агента из-за отсутствия потребностей, которые могла бы удовлетворить данная информация. Поэтому следует дополнить определение информации как средства снижения неопределенности ее способностью обеспечивать достижение целей или реализацию потребностей субъекта. 
 
Рассмотрим представление информации в форме данных.  
 
Термин «данные» происходит от латинского слова «data» - факт. Такая информация должна передаваться и храниться. 
 
Информация, предназначенная для передачи, называется сообщением. Одним из способов превращения информации в сообщение является запись его на материальном носителе. Процесс такой записи называется кодированием. 
 
Кодирование информации — это преобразование ее в условные сигналы с целью автоматизации хранения, обработки, передачи и ввода — вывода данных [9]. 
 
Данные представляют информацию, зафиксированную на материальных носителях, являющейся формализованной (структурированной) информацией, записанной на языке, в т.ч. в компьютерном виде. Информация, обрабатываемая с помощью средств компьютерной техники, отвечает всем этим требованиям, т.е. она относится к данным. 
 
Данные - сведения, полученные путем измерения, наблюдения, логических или арифметических операций и представленные в форме, пригодной для постоянного хранения, передачи и автоматизированной обработки. 
 
Данные - это материальные объекты произвольной формы, выступающие в качестве средства предоставления информации. 
 
Таким образом, данные в информатике представляют собой факты или идеи, выраженные средствами формальной знаковой системы. Такая система должна обеспечивать возможность их хранения, передачи и обработки. 
 
Проведем более четкое разграничение между терминами «информация» и «данные». 
 
Преобразование и обработка данных позволяют извлечь информацию, т.е. получить знание о том или ином предмете, процессе или явлении. В этом преобразовании, данные служат исходным «сырьем» для получения информации. Отсюда следует важное положение, что одни и те же данные могут нести различную информацию для разных потребителей. 
 
Следующее важное положение определяет то, что данные могут обрабатываться с помощью различных технических средств, причем эта обработка не зависит от конкретного смыслового содержания данных. Обработка данных не всегда является обработкой содержания, а трансформация данных в информацию предполагает наличие соответствующего механизма интерпретации [15]. 
 
Из всех технических средств обработки данных решающую роль играют электронные вычислительные машины. Однако следует иметь в виду, что данные в ЭВМ обрабатываются формально, без учета их смыслового содержания, а лишь с использованием математических операций и операций булевой алгебры (формальной алгебры логики). 
 
Оценивать смысловое содержание данных в настоящее время может только человек, находящийся за пределами системы обработки данных. Человек извлекает информацию из данных и оценивает ее, принимая то или иное управленческое решение. 
 
В зависимости от того, кто взаимодействует с данными, способ их представления может быть ориентирован как на человека (например, бумажный или экранный документ), так и на техническое оборудование (электрические сигналы, запись на магнитном носителе и т.п.). 
 
По отношению к физическому устройству данные обладают внутренним представлением (это форма данных, с которой устройство фактически оперирует) и внешним представлением (форма данных, используемая для взаимодействия данного устройства с человеком и другими устройствами). 
 
Основные процедуры обработки данных представлены на Рис.1. 
 
Рис.1. Основные процедуры обработки данных 
 
Создание данных, как процесс обработки, предусматривает их образование в результате выполнения некоторого алгоритма и дальнейшее использование для преобразований на более высоком уровне. 
 
Модификация данных связана с отображением изменений в реальной предметной области, осуществляемых путем включения новых данных и удаления ненужных. 
 
Контроль, безопасность и целостность направлены на адекватное отображение реального состояния предметной области в информационной модели и обеспечивают защиту информации от несанкционированного доступа (безопасность) и от сбоев и повреждений технических и программных средств. 
 
Поиск информации, хранимой в памяти компьютера, осуществляется как самостоятельное действие при выполнении ответов на различные запросы и как вспомогательная операция при обработке информации. 
 
Поддержка принятия решения является наиболее важным действием, выполняемым при обработке информации. Широкая альтернатива принимаемых решений приводит к необходимости использования разнообразных математических моделей. 
 
Создание документов, сводок, отчетов заключается в преобразовании информации в формы, пригодные для восприятия как человеком, так и компьютером. С этим действием связаны и такие операции, как обработка, считывание, сканирование и сортировка документов. 
 
При преобразовании информации осуществляется ее перевод из одной формы представления или существования в другую, что определяется потребностями, возникающими в процессе реализации информационных технологий. 
 
Реализация всех действий, выполняемых в процессе обработки информации, осуществляется с помощью разнообразных программных средств [6]

. 
1.2. Процедуры обработки данных в зависимости от видов представления данных 
Обработка данных представляет собой последовательность операций, производимых над данными. Процедуры обработки данных могут различаться в зависимости от форм и видов представления данных (Рис.2). 
 
В экономической деятельности наиболее распространено цифровое и буквенное отображение информации в различных вариантах и сочетаниях: документы, тексты, таблицы, файлы, базы данных и др. В информационных технологиях, применяемых в экономической деятельности, как и в телевидении, кино-, мультимедийных технологиях широко используются также изображения, речь, звуки, сигналы и т.д. 
 
В управлении технологическими процессами и объектами дискретного и непрерывного действия более всего актуальна обработка сигналов, сообщений для управления на низовом, производственном уровне [15]. 
 
 
 
Рис.2. Виды обработки данных 
 
Для среднего и верхнего уровней управления предприятием информация обобщается, группируется, агрегируется, чтобы получить более полную и достоверную картину состояния всего производства при принятии управленческих решений. 
 
Информационные технологии разделяется на классы (инструментарий) по типу обрабатываемой информации (рисунок) и могут объединяться в интегрированные технологии [9]. 
 
Обработка цифровой, символьной, текстовой, табличной информации, в виде баз данных, сигналов, речи, звуков, документов, изображений имеет свои особенности и специфику, реализуется видами инструментария информационных технологий: 
 
1. Текстовые процессоры: Microsoft Word, Word Perfect, Лексикон, Lotus и др.; 
 
2. Электронные таблицы: Microsoft Excel, Lotus 1-2-3, Corel Quattro Pro, Sun Star Office Calc и др.; 
 
3. Программы презентационной графики: Microsoft Power Point, Corel Presentations, Lotus Freelance Graphics, Sun Star Office Impress и др.; 
 
4. WEB-редакторы: Microsoft Front Page, Netscape Composer, Macromedia Free Hand и др.; 
 
5. Почтовые клиенты: Microsoft Outlook, Microsoft Outlook Express, Netscape Messenger, The Bat и др.; 
 
6. Редакторы растровой графики: Adobe Photoshop, Corel Photo-Paint и др.; 
 
7. Редакторы векторной графики: Corel Draw, Adobe Illustrator и др.; 
 
8. Настольные издательские системы: Adobe Page Maker, Quark Xpress, Corel Ventura, Microsoft Publisher и др.; 
 
9. Средства разработки: Borland Delphi, Microsoft Visual Basic, Borland C++ Builder, Microsoft Visual C++ и др. [13]. 
 
Кратко охарактеризуем наиболее распространенные виды обработки данных, организуемых современными информационными технологиями. 
 
Технология обработки изображений 
 
В технологии обработки изображений используется анализ, преобразование и трактовка изображений. 
 
Сначала изображения вводятся через видео или другие устройства. В результате сканирования изображений формируется большой объем данных. Данные с изображениями используют специальные графические форматы. 
 
Введенное изображение подвергается различным видам обработки: распознаванию объектов и образов, устранению искажений, что требует высоких скоростей, большой памяти и специальных технологий. 
 
Обработка изображений используется в компьютерной рекламе, в издательском деле, в интегрированных технологиях мультимедиа. 
 
Обработка изображений как направление связано с развитием электронной техники и технологий. При обработке изображений требуются высокие скорости, большие объемы памяти, специализированное техническое и программное оснащение. 
 
Изображения относятся к разного рода объектам, выделению их контуров, перемещению, распознаванию и т.д. Объектами могут быть пользователи, клиенты, прикладные процессы, документы, предметы, явления, которые являются источниками или адресатами информации [13]. 
 
Кроме того, данные могут быть представлены в виде неподвижных или движущихся изображений. Например, использование изображений осуществляется при проведении видеоконференций, в видеосюжетах, в анимации, в создании музыкальных и видеообразов и др. 
 
Видеотехнология 
 
Видеотехнология строится на разработке и демонстрации движущихся изображений, что открыло широкие возможности в возникновении мультисреды. 
 
Видеотехнология применяется для созданий видеосюжетов, фильмов, деловой графики и др. Для этой технологий необходимо сжатие изображений. Оно обеспечивает уменьшение файла в 160—200 раз, после этого данные записываются во внешнюю память. 
 
Технология визуализации - процесс многооконного представлений данных в виде изображений (обратный сжатию). 
 
Визуализация обеспечивает преобразование любого типа данных в разноцветные движущие или неподвижные изображения. Каждый зрительный образ по объем данных соответствует тысячам страниц текста. 
 
Представление информации в виде видеосюжетов позволяет оживлять образы, наблюдать динамику процессов и явлений. 
 
Визуализация широко используется в создании виртуальной реальности (нереальное, воображаемое, объемное представление, создаваемое звуком и изображениями). Технология виртуальной реальности используется в конструкторской, рекламной деятельности, в создании мультипликационных фильмов. Этот процесс именуется мультипликацией [13]. 
 
Обработка текстов 
 
Технология обработки текстов является одним из средств так называемого электронного офиса. 
 
В этой технологии наиболее трудоемким является ввод текста; следующими этапами являются подготовка текста, его оформление и вывод. При работе с текстами пользователь должен иметь разнообразные функции (инструментарий), повышающие эффективность и производительность его деятельности. 
 
Электронные тексты могут сопровождаться изображениями и звуком. Обработка текстов тесно связана с организацией гипертекста и электронной почтой. 
 
Технологии обработки текстов реализуются с помощью программ текстовых редакторов (процессоров) и издательских систем. 
 
Обработка таблиц 
 
Технологии обработки таблиц реализуются с помощью комплекса прикладных программ электронных таблиц в составе электронного офиса и дополняются рядом аналитических возможностей. 
 
Работа с электронной таблицей позволяет вводить и обновлять данные, команды, формулы, определять взаимосвязь и взаимозависимость между клетками, данными в виде функций, аргументами которых являются записи в клетках. 
 
В ячейках таблицы могут размещаться записные книжки, календари, справочники, списки мероприятий. 
 
Обработка текстов и таблиц является главной составляющей, на которой строится обработка текстов. 
 
Технологии гипертекста 
 
Гипертекст формируется в результате представлений текста как ассоциативно связанных блоков информации. Ассоциативная связь - это соединение, сближение представлений, смежных, противоположных, аналогичных и т.д. 
 
Гипертекст значительно отличается от обычного текста. Обычные (линейные) тексты имеют последовательную структуру и предусматривают их чтение слева направо и сверху вниз. 
 
Использование гипертекста позволяет фиксировать отдельные идеи, мысли, факты, а затем связывать их друг с другом, двигаясь в любых направлениях, определяемых ассоциативными связями [13]. 
 
В тех случаях, когда к блокам текста добавляются большое число изображений и запись звука, гипертекст превращается в гиперсреду. 
 
Технологии обработки речи 
 
Технология обработки речи является многоплановой проблемой, охватывающей широкий круг задач. В их перечень прежде всего входят распознавание и синтез речи. 
 
Распознавание речи преобразует ее в текст, открывает возможность использования ее в качестве источника информации. Обратной распознаванию является задача синтеза речи, т.е. преобразования текста в речь. 
 
Так как речь, представленная дискретными сигналами, характеризуется большим объемом данных, то при ее записи в память или при передаче по сети осуществляется операция сжатия данных. 
 
Обработка речи может использоваться в образовательной, медицинской сферах деятельности, а также для управления объектами при голосовом вводе [13]. 
 
Технологии обработки и преобразования сигналов 
 
Технология обработки и преобразования сигналов выполняется при решении многих информационных задач. 
 
Сигналы обрабатываются различными методами (аналоговыми и дискретными). Обработка сигналов используется в распознавании образов, телеобработке данных и опирается на методологию искусственного интеллекта. 
 
Обработка сигналов, в первую очередь дискретных, используется в управлении производством для таких объектов, как станки, автоматические линии, для мониторинга (контроля и слежения) выпуска изделий, например, в машиностроительных отраслях, медицине, радиолокации и т.д. 
 
Технологии электронной подписи 
 
Технология электронной подписи осуществляется с помощью идентификации пользователя путем сличения реальной подписи с подписью в компьютерной системе, где создается ее электронный шаблон. 
 
Ввод подписей производится при помощи сканера или электронного пера. Электронная подпись, как и отпечатки пальцев, квалифицируются как уникальный показатель личности [13]. 
 
Экспресс-анализ подписи имеет большое значение во множестве задач банковского дела, управления финансами предприятиями. 
 
Технологии электронного офиса 
 
Электронный офис - это технология обработки информации в учреждении электронными средствами, базирующаяся на обработке данных, документов, таблиц, текстов, изображений, графиков. 
 
Наиболее эффективно технология электронного офиса реализуется с помощью интегрированных пакетов прикладных программ, например Microsoft Office. 
 
Технологии формирования документов 
 
Технология формирования документов включает процессы создания и преобразования документов. Их обработка заключается во вводе, классификации, сортировке, преобразовании, размещении, поиске и выдаче информации пользователям в нужном формате. 
 
Обработка документов широко используется в электронных офисах. Особое место в обработке документов занимают электронные таблицы. 
 
При обработке документов приходится решать ряд задач: включение в документ разнородной информации - текста, изображений, подбор необходимых сведений и их ввод, структурирование и объединение информации, передача, внесение изменений и др. [13]. 
 
Нейрокомпьютерные технологии 
 
Нейрокомпьютерные технологии используют взаимодействующие друг с другом специальные нейрокомпоненты на базе микропроцессоров. Такой подход основан на моделировании поведения нервных клеток (нейронов). 
 
Нейротехнология применяется в создании искусственного интеллекта для решения сложных задач: распознавание образов, управление кредитными рисками, прогноз фондовых ситуаций, определение стоимости недвижимости с учетом качеству зданий, их состояния, окружающей обстановки и среды, автоматическое распознавание чеков и др. 
 
Компонентами нейротехнологий являются нейронные компьютеры и процессоры, а также нейронные сети, как класс алгоритмов, обеспечивающих решение сложных задач. 
 
Нейросети обладают способностью самообучения, имеют высокое быстродействие, так как обработка информации в них осуществляется многими компонентами, функционирующими параллельно [13].