Моделирование информационных ресурсов: теория и решение задач

М О Д ЕЛИ РО ВАНИ Е 

И НФ О РМ АЦ И О ННЫ Х РЕСУРСО В 

М О СКВА    АЛЬФ АМ     И НФ РАМ     2
0
1
0

Г.Н . И САЕВ

М О Д ЕЛ И РО ВА Н И Е 
И Н Ф ОРМ АЦ И ОН Н Ы Х 
РЕСУРСО В:
 

ТЕО РИ Я И  РЕШ ЕН И Е ЗАДАЧ

Рекомендовано УМ О  учебных заведений 

Российской Ф едерации по образованию  

в области сервиса и туризма М инобрнауки 

России в качестве учебного пособия 

для студентов высш их учебных заведений,
 

обучаю щ ихся по специальности 

0
8
0
8
0
1
 «
Прикладная инф орматика 

(
в сф ере сервиса)
»

УДК 681.518(075.8)
ББК 32.81
И85

Р е ц е н з е н т ы:

доцент Е.П. Екжанов (Российский государственный университет туризма
и сервиса), профессор В.П. Карп (Московский институт радиоэлектроники
и автоматики – Технический университет)

Исаев Г.Н.
Моделирование информационных ресурсов: теория и
решение задач : учебное пособие / Г.Н. Исаев. – М. : АльфаМ : ИНФРАМ, 2010. – 224 с. : ил.

ISBN 9785982812117 («АльфаМ»)
ISBN 9785160042329 («ИНФРАМ»)

Профессионализм информатика определяется его способностью эффективно решать сложные научнопрактические задачи при ограниченных
ресурсах. Пособие является ответом на эти противоречивые условия. Особая актуальность книги в том, что теория и методология моделирования
подкрепляются примерами построения компьютерных моделей для проектирования и эксплуатации информационных систем.
Для студентов вузов, обучающихся по информационным специальностям. Представляет интерес для специалистов в области информационных
систем, которые в той или иной мере решают вопросы моделирования и качества информационных объектов.
УДК 681.518(075.8)
ББК 32.81

© «АльфаМ» : «ИНФРАМ», 2010
© Исаев Г.Н., 2010

И85

ISBN 9785982812117 («АльфаМ»)
ISBN 9785160042329 («ИНФРАМ»)

ПРЕДИСЛОВИЕ

На всех этапах развития цивилизации человечество старалось найти эффективные средства решения социальноэкономических проблем. Особую остроту данные проблемы
приобретали в периоды экономического спада. Для их решения
необходимы идентификация и применение таких средств, которые бы давали максимальный эффект при минимальных затратах
(ресурсах) на его получение. Одним из таких ресурсов является
интеллектуальный. Формы отображения этого вида ресурса могут
быть самые разные, но одной из наиболее значимых форм являются информационные ресурсы (ИР). Увеличение объемов производства, усложнение хозяйственных связей, интенсификация
процессов управления вызывают постоянное ускоренное увеличение объемов информации во всех сферах народного хозяйства.
В настоящее время стало очевидным то, что успешное решение
экономических и социальных проблем будет определяться стремлением и умением общества рационально использовать ИР. Сейчас ИР рассматривают как наиболее ценный ресурс наравне с такими фундаментальными категориями, как «вещество» и «энергия».
Стремление эффективно использовать ИР обусловливает объективную необходимость управления ИР, улучшения качества
этого вида ресурсов. Одним из активных методов и средств решения задач управления и улучшения качества ИР является моделирование информационных ресурсов (МИР).
К сожалению, в настоящее время недостаточно литературы по
моделированию информационных ресурсов, особенно учебной.
Данное издание является положительным опытом восполнения
этого пробела в системе учебной литературы в сфере высшего профессионального образования.
Содержание книги отражено в двух основных аспектах – теории и решения практических задач по моделированию информационных ресурсов. В книге рассмотрен комплекс вопросов, которые могут сформировать у студента системное представление о

моделировании ИР. Материал выстроен по
принципу отбора
максимально полного объема информации по рассматриваемому
вопросу.
Особое внимание в книге уделено актуальной проблеме
управления качеством ИР. Этот материал является результатом
исследовательской работы, которую автор проводит на протяжении ряда лет.
Содержание материала представлено не только на теоретическом уровне. Последняя глава книги посвящена решению практических задач машинного моделирования информационных
ресурсов. Подобный подход к созданию информационнообучающих изданий для вузов представляется наиболее удачным и
перспективным, так как он обеспечивает формирование профессиональной креативности у студента как будущего специалиста.
Представленные в конце каждой главы контрольные вопросы и
задания стимулируют и упрощают усвоение учебного материала.
Учебное пособие предназначено для студентов, обучающихся
по информационным специальностям. Кроме того, определенный материал данного издания может быть полезным для студентов других специальностей, аспирантов, преподавателей и специалистов, профессиональная деятельность которых в той или
иной мере связана с задачами рационализации, управления и развития качества ИР, решение которых без применения средств моделирования является затруднительным, а иногда и вообще невозможным.

Лауреат Ленинской премии, заслуженный
деятель науки РФ, профессор, доктор технических наук

В.Р. Серов

6
Предисловие

ВВЕДЕНИЕ

Содержание учебного пособия отражает основные вопросы современного моделирования информационных ресурсов (ИР). Состав этих вопросов определен с позиций системного подхода к рассмотрению проблемы моделирования ИР. В настоящее
время
проблемы
возникают
гораздо
быстрее,
чем
возможности их адекватного решения. Это в первую очередь относится к моделированию информационных ресурсов в их широком понимании. Например, в настоящее время окончательно не
установлены границы предмета теории моделирования ИР; кроме
того, много нерешенных задач в области формирования методологии управления ИР, в частности определения принципов, логики
организации, арсенала методов и средств рационализации и оптимизации ИР. Эти и другие вопросы ждут своего решения и уточнения. По мере развития информационной индустрии объективно
будет возрастать необходимость рационального решения задач в
этом направлении. Эффективным инструментом здесь представляется информационное моделирование, поэтому особый смысл приобретает роль молодых специалистовинформатиков. Информатик
может выступать как исследователь, специалист информационновычислительных структур, менеджер, предприниматель и др.
Знания, приобретенные при изучении вопросов, изложенных
в данном пособии, будут способствовать улучшению качества
профессиональной подготовки студента. Эти знания могут быть
использованы гораздо эффективнее, если они будут развиты в
процессе самостоятельной профессиональной работы студента
как специалистаинформатика.
Современная информатика развивается очень быстрыми темпами. Обновление знаний в отдельных ее областях происходит за 2–4
года. Повидимому, эта тенденция будет не ослабевать, а, наоборот,
усиливаться, так как постоянно возрастают объемы и сложность научных и практических задач, решение которых без применения
средств информатики в настоящее время и в перспективе уже не
представляется возможным. Это условие предъявляет к специалистуинформатику повышенные требования. Специалистинформатик должен уметь решать следующие основные задачи:
определение состава проблем и задач генерации, применения и
развития ИР на всех уровнях народного хозяйства;
разработка и реализация стратегических и тактических программ
развития ИР;
создание новых и модернизация известных методов и средств повышения эффективности моделирования ИР;
развитие теории и методологии информационного моделирования как интеллектуального фундамента решения проблем и задач
моделирования ИР;
выявление требований и разработка заданий по созданию новых
и(или) совершенствованию имеющихся аппаратных, программных,
математических методов и средств для улучшения качества создаваемых моделей и повышения эффективности решаемых задач;
знать последние достижения науки и техники, передового производственного опыта в области моделирования ИР, постоянно читать новейшую профильную литературу, участвовать в научных
конференциях и семинарах;
постоянно рационализировать организацию и технологию решения задач в области управления качеством моделирования ИР;
передавать опыт работы коллегам, особенно молодым специалистам, в области улучшения качества моделирования ИР.
Информатики должны решать задачи стратегии развития
предприятия, на котором они работают. Для эффективного решения этих задач они должны решать задачи по созданию и практическому применению новых средств автоматизации информационного моделирования. Работа информатика как создателя информационных моделей в значительной степени определяется
построением таких сложных моделей, как конвергенция человека
и информационноэлектронной среды.
Для достижения высокого уровня своей профессиональной
подготовки студенты – будущие информатики должны построить
свою модель усвоения знаний с учетом необходимости гармоничного сочетания учебной и научной работы в вузе. Данное условие
обеспечит будущую профессиональную карьеру информатика.

8
Введение

ОСНОВНЫЕ ПОЛОЖЕНИЯ
И НАЗНАЧЕНИЕ МОДЕЛИРОВАНИЯ
ИНФОРМАЦИОННЫХ РЕСУРСОВ

1.1. Основные понятия моделирования
информационных ресурсов

Трудно переоценить значение моделирования ИР
в решении задач прикладной информатики и управления информационными ресурсами. Эта проблема обостряется с расширением
номенклатуры ИР и ростом объемов информации [28, 65]. В настоящее время практически ни одна научная разработка не выполняется без применения моделирования как метода эффективного
решения задач в области научных исследований информационных
ресурсов. Особую значимость данное условие приобретает для сферы сервиса, где в силу ее специфики доминирующую роль играет
человеческий фактор [28, 30], привносящий в информационные
процессы неопределенность, случайность, что отрицательно сказывается на качестве ИР. Поэтому здесь значительное место принадлежит моделированию ИР как фактору снижения неопределенности в решении задач создания, применения и развития ИР.
Генезис моделирования ИР определяется в основном понятиями возникновения, происхождения первоначальных моделей
объектов – предметов и процессов (явлений), в том числе ИР. Например, древние наскальные рисунки отражали процесс охоты и
служили для передачи сведений и обучения молодых охотников.
У племени инков сообщения передавались посредством специально выполненных узелков на кожаных шнурках. Своеобразной моделью библиотеки ассирийского царя Ашурбанипала служили краткие описания книг, выполненные на керамических
плитках около 4 тыс. лет до н. э.
В исторической перспективе генезис моделирования информационных ресурсов определяется такими внутренними и внешними факторами, как:

уровень разнообразия и интенсивности жизненных процессов, в
которых занят человек, – расширение состава и повышение сложности процессов вызывают необходимость управления ими. Система управления может функционировать на основе взаимодействия информационных систем;
уровень адекватности применяемых методов и средств регистрации сведений о процессах – возникновение и применение информационной системы зависят от методов и средств, которые бы
обеспечивали эффективность регистрации сведений, передачи,
переработки, хранения и использования информации;
уровень информационной культуры человека – в значительной
мере определяется первым и вторым факторами. Вместе с тем учет
и реализация указанных факторов возможны лишь при условии
реализации способностей человека в использовании методов и
средств и построении сначала эмбриональных информационных
ресурсов и их моделей, а затем постепенного развития ИР и их моделей. В генезисе МИР участвует комплекс факторов – материальных, организационных, интеллектуальных, технологических, психологических и др. Они взаимосвязаны, и их взаимодействие порождает различные формы МИР.
Центральное понятие изучаемого курса «моделирование информационного ресурса» в значительной мере зависит от трактовки понятия «модель информационного ресурса». Одной из основных форм результата моделирования являются модели. Модель
(от лат. modulus – мера, образец, норма) трактуется как идеализированное представление изучаемого объекта [54]. Термин «модель» широко используется в различных сферах человеческой деятельности и имеет множество смысловых значений. В широком
смысле слова под моделью обычно понимается материальный или
мысленно представляемый объект, который в процессе исследования замещает объекторигинал так, что его непосредственное
изучение дает новые знания об объектеоригинале. В методологическом отношении под моделью обычно понимается совокупность существенных свойств, отображающих содержание изучаемого объекта.
Понятие «модель информационного ресурса» является видовым, в определенной мере производным от общего понятия «модель». Относительно модели ИР можно принять, что свойства –
это характеристики, признаки, показатели, параметры, которые в

10
Глава 1. Основные положения

определенном аспекте раскрывают содержание ИР. Кроме того,
изучение объектов (в нашем случае получение модели ИР) всегда
основано на применении определенных средств. Очевидно также,
что модель ИР имеет конкретную целевую направленность, т.е.
рационализацию моделируемого ИР. Рационализация ИР может
выполняться на этапах его жизненного цикла – создания, применения, развития. Тогда с учетом названных выше признаков понятие модели ИР можно задать следующим определением. Модель
информационного ресурса – это образ информационного ресурса,
отображающий совокупность его существенных свойств, выполненный определенными средствами с целью рационализации информационного ресурса.
Определение понятия «моделирование ИР» в значительной
мере зависит от содержания, т.е. свойств понятия «модель информационного ресурса». В рамках моделирования выполняются
процессы построения, изучения и применения моделей. Можно
сказать, что моделирование – это изучение объекта путем построения и исследования его модели, осуществляемое с определенной
целью и состоящее в замене эксперимента с объектоморигиналом на эксперимент с моделью объекта.
Модель должна строиться так, чтобы она наиболее полно воспроизводила те качества объекта, которые необходимо изучить в
соответствии с поставленной целью. Во всех отношениях модель
должна быть проще объекта и удобнее его для изучения. Таким образом, для одного и того же объекта могут существовать разные
модели, классы моделей, соответствующие разным целям его изучения.
Вместе с тем отличительным и существенным свойством моделирования является то, что это процесс, определяемый этапами
жизненного цикла ИР. Таким образом, центральное понятие данного курса можно определить так: моделирование информационного
ресурса – это процесс создания, применения и развития модели
информационного ресурса, в результате которого получаются новые знания о самом информационном ресурсе. Процессы применения и развития модели ИР подразумевают моделирование процесса применения и(или) развития модели ИР, созданной ранее.
В данном случае мы имеем метамоделирование информационного
ресурса – процесс построения модели применения и(или) развития модели информационного ресурса. Таким образом, на выходе

1.1. Основные понятия моделирования информационных ресурсов
11

метамоделирования получается метамодель информационного ресурса – модель, отображающая совокупность свойств о порядке
применения и(или) развития модели информационного ресурса.
Создание модели ИР относится к классу сложных процессов.

1.2. Объект и предмет моделирования
информационных ресурсов

В моделировании ИР принципиальное значение
имеет идентификация его объекта и предмета. Необходимым условием моделирования является подобие объекта и его модели.
Известно, что в методологии соотношение объекта и предмета в
общем виде определяется как отношение целого к части.
Объект моделирования информационных ресурсов – это совокупность категорий реального мира информационного содержания,
на которую направлен процесс моделирования. В данном определении центральной лексемой выступают «информационные ресурсы», которые являются объектом моделирования, категорией
реального мира. В нашем понимании в объект моделирования, т.е. информационные ресурсы, входит довольно широкий
класс информационных категорий – от отдельного фрагмента документа до глобальных информационных систем. Базы данных,
реализованные посредством моделирования, средства вычислительной техники могут обеспечить построение автоматизированного банка данных как разновидности ИР. Вовлеченные в процесс информационного преобразования ИР могут увеличивать
физический и семантический объем информации, что обеспечивает процесс расширенного информационного воспроизводства.
С учетом выделенных свойств дадим следующее определение: информационные ресурсы – это сведения, данные, информация, методы и средства их генерации, применения и развития в различных формах в процессе расширенного информационного воспроизводства.
Предмет МИР должен отражать определенный аспект, особую сторону объекта. В структурном плане предмет от объекта
отличается тем, что в предмет МИР входят наиболее существенные свойства, аспекты, характеристики объекта, главные для ис12
Глава 1. Основные положения