Состав и методы КТ в научных исследованиях

Введение

 

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 инфор-мация, 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 орг-техники.

Компьютерные технологии (КТ) являются частью информационных и обеспечивают сбор, обработку, хранение и передачу информации с помощью ЭВМ.

Основу современных КТ составляют 3 технологических достижения: возможность хранения информации на машинных носителях, развитие средств связи и автоматизация обработки информации с помощью компью-тера.

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

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

1. Упрощение и ускорение процессов обработки, передачи, представле-ния 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. Воз-можность 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.

КТ в настоящее время используется практически во всех сферах дея-тельности человека. Задача нашего курса - обобщить знания по КТ примени-тельно к научным исследованиям и образованию.

Обычно, прежде чем говорить о применении КТ в какой-либо деятель-ности, проводят тщательный анализ этой сферы для определения целесооб-разных направлений ее рационального использования.

Известно, что наука - это сфера деятельности, направленная на получе-ние 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 использо-вания законов природы и научных знаний, полученных в ФНИ, в практиче-ской 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 спо-соб достижения цели, программа построения и применения теории.

Методы научных исследований делят на следующие группы: эмпириче-ские, экспериментальные и теоретические. Особую группу составляют мето-ды научно - технического творчества (НТТ).

Эмпирические исследования выполняются с целью накопления система-тической информации о процессе. При этом используются методы: наблюде-ние, регистрация, измерение, анкетный опрос, тесты, экспертный анализ.

Экспериментальный уровень НИ - это изучение свойств объекта по оп-ределенной программе.

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

На двух последних уровнях используются методы моделирования, мето-ды анализа и синтеза, логические построения (предположения, умозаключе-ния), аналогии, идеализации.

В НТТ используются как названные общенаучные методы, так и эври-стические приемы эффективного решения творческих задач, способствую-щие 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 об-разом:

 

Экспериментальные исследования

Теоретические исследования

Моделирование

Обработка результатов исследования

 

 

 

 

Исходя из задач НИ и порядка их реализации, можно определить сле-дующие основные направления рационального применения КТ в научных ис-следованиях:

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

2. Подготовка программ НИ, подбор оборудования и эксперименталь-ных 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, когда эти задачи реализуются в рамках автомати-зированных систем научных исследований (АСНИ).

 

КТ НА ЭТАПЕ СБОРА И ПРЕДВАРИТЕЛЬНОЙ ОБРАБОТКИ

 

2.1. ВИДЫ НТИ И ЕЕ ОБРАБОТКА

 

При системном подходе НИ начинаются со сбора и предварительной об-работки НТИ по теме исследования. Эта информация может включать сведе-ния о достижениях в исследуемой области, об оригинальных идеях, об от-крытых эффектах, научных разработках, технических решениях и т.д.

Целью данного этапа является получение ответов на следующие вопро-сы:

1. Какие авторы или научные группы занимаются аналогичной темой? 2. Каковы известные решения по исследуемой теме?

3. Какими известными методами и средствами решаются исследуемые проблемы?

4. Каковы недостатки известных решений и какими путями их пытают-ся преодолеть?

Углубленное изучение информации по предмету исследования позволя-ет исключить риск ненужных затрат времени на уже решенную проблему, детально изучить весь круг вопросов по исследуемой теме и найти научно -техническое решение, отвечающее высокому уровню.

Основным источником информации являются научные документы, ко-торые по способу представления могут быть текстовыми, графическими, ау-диовизуальными и машиночитаемыми.

Научные документы подразделяются на первичные и вторичные, опуб-ликованные и неопубликованные.

Первичные документы - это книги, брошюры, периодические издания (журналы, труды), научно-технические документы (стандарты, методические указания). Важное значение здесь имеет также патентная документация, под которой подразумеваются издания, содержащие сведения об открытиях, изо-бретениях и т.п.

К неопубликованным первичным документам относятся: научные отче-ты, диссертации, депонированные рукописи и т.п. Они содержатся в фонде ВНТИЦентра.

Вторичные документы содержат краткую обобщенную информацию из одного или нескольких первичных документов: справочники, реферативные издания, библиографические указатели и т.п.

Сбор и обработка НТИ может быть выполнена следующими способами: анкетирование, собеседование, экспертный опрос и т.д., но основой является работа с научно-техническими документами, которая включает поиск, озна-комление, проработку документов и систематизацию информации.

Поиск выполняется по каталогам, реферативным и библиографическим изданиям. Автоматизация этой процедуры обеспечивается использованием специализированных информационно-поисковых систем (ИПС) библиотек и научно-исследовательских институтов (НИИ), электронных каталогов, поис-ком в машиночитаемых базах данных (БД), а также с помощью программ по-иска в сетях Internet.

Необходимо иметь в виду, что ИПС делятся на:

документальные, позволяющие работать с полными текстами или адре-сами документов;

фактографические, которые выдают необходимые сведения из имею-щихся документов;

информационно-логические (интеллектуальные) представляют инфор-мацию, полученную в результате логического поиска и целенаправленного выбора в автоматизированном режиме.

Информационно-логические системы используют элементы экспертных систем, о которых говорится ниже.

При наличии в БД полных текстов документов названные средства и по-зволяют реализовывать процедуру ознакомления. Часто для этого вполне достаточны рефераты или аннотации документов.

В проработке и автоматизации НТИ преобладают операции: формирование выписок - создание картотеки, что можно реализовать,

например, с использованием WS-приложения Cardfile;

извлечение фрагментов документов с помощью средств текстовых ре-дакторов;

создание гипертекстовых документов (структурированных). Здесь могут быть использованы интегрированные системы Works, Framework, M/Office, а также средства языков разметки гипертекста.

создание локальных (по проблеме) БД и баз знаний (БЗ).

БД - это совокупность взаимосвязанных, хранящихся вместе данных, для поиска, изменения и добавления которых используются общие управляющие ПС, называемые системами управления базами данных (СУБД). Кроме на-званного, СУБД обеспечивают сортировку, фильтрацию данных и формиро-вание выходных документов (отчеты).

Наиболее распространенными СУБД являются Paradox, dBASE, Fox-Base, FoxPro, Clipper, Informix, Oracle, Access и др. Для небольших БД могут быть использованы электронные таблицы (ЭТ).

Трудоемкость организации табличных БД можно существенно умень-шить с использованием систем оптического распознавания (например, Fine-Reader), обеспечивающих обработку сканированных документов и их экс-порт в БД.

Из средств КТ, в рамках этой темы, рассмотрим основы работы в Inter-net, работу с FineReader и СУБД Ассess.

 

2.2. ОСНОВНЫЕ СВЕДЕНИЯ ПО INTERNET

 

Internet - это всемирная корпоративно управляемая совокупность ком-пьютерных сетей, обменивающихся информацией (~40 тыс. сетей, более 50 млн. пользователей), и связанных телефонными, оптоволоконными и др. ка-белями, а также радиоканалами, в том числе спутниковыми.

Очень упрощенно структуру Internet можно представить следующей схемой:

Узлы

 

сети

 

 

ХК ^Р ПР

 

 

 

Шлюз ЛВС ^{в Internet}

^{(клиенты)} Канал Internet связи

Сеть организации

 

 

Здесь:

ХК - хост-компьютер (сервер) - мощная ЭВМ, обеспечивающая выпол-нение запросов клиентов;

Р - роутер (маршрутизатор) – ЭВМ, управляющая адресацией информа-ции;

ПР - провайдер - сервисная фирма, обеспечивающая доступ в Internet (обычно платный) и имеющая мощный компьютер или комплекс.

Работа в Internet может выполняться в нескольких режимах, поддержи-ваемых соответствующими протоколами обмена данных. Это следующие ре-жимы:

1. Терминальный режим - программы клиентов выполняются на узло-вом сервере сети. Протокол ТСР/IP.

2. Интерактивный (dial - upIP). SLIP/PPP.

3. Пакетный. Протокол UUPC.

Наиболее часто используется протокол TCP/IP,

где TCP - обеспечивает передачу сообщений фрагментами, сборку и проверку переданного документа;

IP - обеспечивает доставку информации конкретному адресату, т.е. каж-дый ХК в сети имеет свой уникальный IP - адрес в виде цифровой последо-вательности - ХХХ.ХХХ.ХХХ.ХХХ.

Пользователь сети (организация или частное лицо) в Internet идентифицируется именем пользователя и именем домена, разделенных знаком @.

ХХХХХХ.ХХХ@ХХХХХ.ХХХ

Internet предоставляет следующие возможности:

1. Поиск и просмотр информационных документов (WWW, Archi, Co-pher).

2. Доступ к БД (WAIS).

3. Связь и работу с другими ПК (Telnet).

4. Группы новостей, электронные бюллетени и т.д.

5. Средства, в которых пользователи могут направлять свои сообщения и знакомиться с имеющимися.

6. Электронная почта (Internet Mail).

7. Почтовые списки - средства рассылки информации п.4 по ЭП