Если у вас возникли сложности с курсовой, контрольной, дипломной, рефератом, отчетом по практике, научно-исследовательской и любой другой работой - мы готовы помочь.
Предоплата всего
Подписываем
Информационные технологии
1. ИТ- это совокупность методов, процессов и программно-технических средств, интегрированных с целью сбора, обработки, хранения, распространения и использования информации в интересах пользователя.
Иногда ИТ – компьютерные технологии, т.к. основным средством создания и их использования является компьютер. Современные ИТ опираются на телекоммуникации, т.е. средства, позволяющие вести обмен информацией на больших расстояниях, а также процесс передачи любой инфы по линиям связи. Из этого вытекает термин информационные и телекоммуникационные технологии.
ИТ сегодня – это ИТ, возникшие в результате сочетания возможностей компьютерной и телекоммуникационной техники передавать данные на расстояние.
2. – с момента возникновения человеческого общества до первой половины в. – «ручная» технология
Инструментарий: перо, чернила.
Коммуникация осуществляется ручным способом, путем передачи писем, посылок.
- вторая половина XIX в. – механическая технология
Инструментарий: пишущая машинка, телефон, телеграф, фонограф.
- 40-60 гг. XX в. – электрическая технология
Инструментарий: большие ЭВМ, создаваемые на их основе атоматизированные системы управления (АСУ)
- середина 80- наши дни – «компьютерная технология»
Инструментарий: ПК, компьютеные сети.
Создаются ИТ, которые имеют встроенные элементы анализа и искусственного интеллекта.
2. Становлению новых компьютерных технологий способствовали достижения в области технического программного и информационного обеспечения.
Технические достижения:
Программное обеспечение:
а)сетевые операционные системы
б)программы-оболочки, утилиты
в)новые системы программирования
Системы автоматического реферирования, индексирования, аннотирования текста, системы машинного перевода, экспертные системы, системы искусственного интеллекта, естественно-языковые системы обучения, системы распознавания и синтеза речи, системы автоматического чтения текста
АРМ – автоматизированное рабочее место
системы управления документооборотом
3. Основной целью создания современных ИТ является максимальная информатизация и компьютеризация современного общества, обеспечивающая значительный рост производительности труда, максимальное удовлетворение информационных запросов всех членов общества, непрерывное повышение знаний, умений, навыков работы с самым современным оборудованием, техническим обеспечением фирм, офисов и других учреждений.
Основные черты современных ИТ:
Примеры ИТ в лингвистике:
10. порождение (построение) нового текста
11. синтезирование человеческой речи
Примеры ИТ в обучении языка
1.атомат. обучающие системв АОС, в рамках которых разрабатывается большое количество мультимедийных программ, которые используются при обучении языка.
2. дистанционное обучение с помощью интернет, существует большое количество серверов от различных организаций, позволяющих по сети передавать задания, учебные материалы и в интерактивном режиме вести опрос.
3. использование электронных словарей, энциклопедий и учебников.
Теоретические и методические основы ИТ
- теоретические основы ИТ
- методы решения задач ( метод моделирования)
- средства решения задач: а) аппаратные средства
б) программные средства
Теоретическую основу ИТ составляют важнейшие понятия и законы информатики.
Информатика – наука о законах и методах получения, хранения, передачи, преобразования и использования инфы в естесвенных и искусственных системах.
В свою очередь понятие информатика тесно связано с понятием информация.
Информация – это отражение реального мира с помощью сообщений.
Сообщения – это форма представления инфы в виде текста, речи, цифровых данных, графиков.
Наряду с понятием «инфа» часто используется понятие «данные».
Данные – это результат наблюдения над объектами и явлениями, которые по каким-то причинам не используются, а только хранятся. Когда данные начинают использоваться (в каких-либо практических целях) они превращаются в инфу.
Инфа может существовать в активной и пассивной форме (сведения о погоде)
Виды инфы:
По отношению к окружающей среде:
- входная (входит из окружающей среды)
- внутренняя, которая хранится, перерабатывается и используется внутри системы
- выходная (система выдает в окружающую среду)
2. По изменчивости:
- постоянная
- переменная
- смешанная
3. По полноте:
- избыточная
- достаточная
- недостаточная
4. По предметной области
- статистическая
- справочная
- математическая
- лингвистическая
Лингвистическая инфа – это множество определенным образом связанных сведений, данных, понятий о языке и правилах его функционирования, отраженных в нашем сознании и изменяющих наше представление об окружающем мире.
В зависимости от вида инфы выделяют разные типы информатики:
- биологическая
- математическая
- экономическая
- лингвистическая….
Лингвистическая информатика – это наука, изучающая законы и методы организации и переработки лингвистической инфы с помощью компьютера.
Свойства инфы:
- полнота
- актуальность
- достоверность
- компактность
- защищенность
- ценность
- стоимость
Методы получения и использования инфы:
- формализация (получение знаний о системе с помощью формул, знаков как искусственного языка)
- виртуализация (с помощью воссоздания в искусственной среде)
3. эмпирико-теоретические
- абстрагирование – замена системы ее моделью
- анализ – разъединение системы на подсистемы
- синтез – соединение подсистем в системы
-индукция – от частного к общему
- дедукция – от общего к частному
- эвристика – знания по наблюдению, опыту
- моделирование – использование приборов
- исторический метод – знания с учетом предыстории
- мониторинг – система наблюдения и анализа
2. Процесс обработки инфы очень сложен. Человек постоянно участвует во всевозможных процессах. Информационные процессы протекают не только в человеческом обществе, но и в растительном и животном мире.
Информационный процесс – процесс в результате которого осуществляется прием, передача, переработка и использование инфы.
Одним из основных направлений, по которому осуществляется информатизация общества, является повсеместное использование информационных систем и технологий.
Система – это любой объект, который одновременно рассматривается и как единое целое и как совокупность разнородных объектов, объединенных для достижения определенного результата.
Информационная система – это взаимосвязанная совокупность средств, методов и персонала, участвующих в обработке инфы.
Персонал – пользователь,потребитель
Средства: аппаратные, программные
Метод – метод моделирования
Информационные системы (ИС) бывают двух видов:
1. разомкнутые ИС – системы, в которых получаемая потребителем инфа используется произвольно, а после получения инфы от потребителя в систему ничего не поступает.
2. замкнутые ИС – системы, в которых существует тесная связь между пользователем и ИС, осуществляющаяся с помощью введения в структуру ИС канала обратной связи (система продажи авиабилетов и ж/д билетов).
В ИС происходят следующие процессы:
1. ввод инфы из внешних и внутренних источников
2. обработка и представление инфы в удобном виде
3. хранение и вывод инфы
4. ввод инфы от потребителя через канал обратной связи (для замкнутых)
Значение ИС:
1. освобождает работников от рутинной работы за счет автоматизации
2. обеспечивает достоверность инфы
3. обеспечивает более рациональную организацию на ПК
Стуктура ИС:
- подсистема технического обеспечения (комп – устройство сбора, хранения и вывода инфы)
- соединение через линии связи
- подсистема программного обеспечения
- подсистема информационного обеспечения (совокупность инфы, средства и методы ее классификации)
- подсистема математического обеспечения (математические модули, алгоритмы)
- подсистема организационного обеспечения (совокупность документов, отражающих правила обращения пользователей с техническим обеспечением)
- подсистема правового обеспечения (правовые нормы по использованию инфы, функционирующей в ИС)
3. Моделирование как основной метод решения задач в области ИС
Суть метода моделирования заключается в том, что для решения какой-либо задачи сроится модель объекта, явления или процесса.
Модель – это формализованное описание объекта, процесса или явления, выраженное конечным набором предложений какого-либо языка, математическими формулами, таблицами, графиками, специальными знаками или схемами.
Свойства модели:
Виды моделей:
- структурные – служат для изучения и описания внутреннего строения некоторого объекта
- функциональные - позволяют изучить поведение объекта или процесса
- динамические – позволяют объяснить явление (процесс) в динамическом развитии
В лингвистической информатике чаще используется функциональная модель, где выделяют воспроизводящие инженерно-лингвистические модели (компьютерные системы, поведение которых с одной стороны имитируют поведении реальных объектов, а с другой – хотя бы частично воспроизводят их.
4. Общие принципы решения лингвистических задач методом моделирования
Процесс моделирования на ПК включает этапы:
1. постановка задачи
2. разработка модели
3. проведение компьютерного эксперимента
4. анализ результатов работы компьютерной модели
1. Говоря о постановке задачи, выделяют следующие действия:
- описание решаемой задачи, которая может быть представлена в виде форму, словесно, в виде таблиц, графиков..
- формулирование цели моделирования – объяснить суть объекта (явления)
- анализ оригинала модели (объекта) – здесь прежде всего выделяются наиболее важные свойства и черты объекта
При компьютерном моделировании выделяют такие свойства (формальные), которые мог бы легко опознать компьютер.
2. В результате непосредственной разработки модели, опираясь на результат анализа ее оригинала, создается алгоритм решения задач.
Алгоритм – это точное предписание о выполнении в определенном порядке некоторой последовательности действий (физических или умственных), приводящее к решению некоторой типовой задачи.
Способы записи алгоритмов:
1. словесный способ – сводится к тому, что составляющие алгоритм шаги записываются в виде слов естественного языка,
2. графическое представление – когда его шаги изображаются разными геометрическими фигурами, образующими блок-схему алгоритма. Связи обозначаются стрелками.
3. табличное представление – когда шаги алгоритма записываются в графах специальных таблиц
4. словесно-графический – чаще используется для записи алгоритмов при решении лингвистических задач
3. Проведение компьютерного эксперимента связано с созданием на основе алгоритма компьютерной программы на каком-либо алгоритмическом языке и отладка программы.
4. В процессе анализа результатов работы компьютерной модели выявляются логические ошибки в компьютерной программе и алгоритме.
Техническое обеспечение современных ИТ
1. Краткая история возникновения и развития ПК
2. Организация данных в памяти ПК
3. Основные функциональные узлы ПК и их технический характер:
а) устройство ввода данных
б) устройство хранения данных
в) устройство обработки данных
г) устройство вывода инфы
4. Дополнительные аппаратные средства
5. Классификация компьютеров
1. ЭВМ – это электронное устройство, система, способная выполнить задания в четко определенной последовательности действий/вычислений.
Технологические достижения:
1. изобретение электронных переключателей
2. разработка универсального метода кодирования инфы в виде двоичной системы вычислений
3. создание искусственной памяти
1946 г. – США – первая ЭВМ – ЭНИАК
1949 г. – Великобритания- с искусственной памятью ЭРСАК
Изменение техники за 60 лет:
- размер ЭВМ уменьшился
- снижение стоимости
- усовершенствовались электронные детали
а) 1 поколение 40-60 гг. – ламповые
б) 2 поколение 60-65 гг. – полупроводниковые элементы (транзисторы) размеры уменьшились, стали дешевле
в) 3 поколение 65-75 гг. – интегральные микросхемы (транзисторы объединяются в микросхемы), радикальное снижение габаритов
г) 4 поколение 75-85 гг. – работают на базе микропроцессоров, становятся доступными рядовым пользователям.
д) 5 поколение 1985 – наши дни – сверхбольшие интегральные схемы, на которых размещаются миллионы транзисторов
4. в 1 000 000 раз увеличилось быстродействие компьютера, вырос объем памяти
5. значительно упростилась процедура пользования
ПК – это ЭВМ универсального назначения, рассчитанная на одного пользователя.
1976 г. – первый ПК Apple
1981 г. – IBM РС
1984 г. - Apple Mac
2. Вся инфа представлена в памяти компа в двоичном виде.
По кодовой таблице ASCII один символ – 1 байт
По кодовой таблице Unicode один символ – 2 байта, что позволяет кодировать 65536 символов
Сегодня на компе в двоичном виде может храниться числовая, символьная, графическая, звуковая, видео инфа – мультимедийная инфа.
PC= Hardware+Software
Существуют две классификации устройств в компе:
1. С точки зрения структуры в компе выделяют конструктивные блоки (системный блок, клава, мышь)
В системном блоке располагаются все основные узлы компьютера:
1) электрические схемы, управляющие работой ПК, которые состоят из электронных плат. На основной материнской плате располагается микропроцессор, внутренняя память, к ней присоединяются дочерние платы. А обмен данными между всеми устройствами происходит с помощью шины.
2) блок питания, преобразующий электропитание сети, постоянный ток низкого напряжения.
3) вентилятор системы охлаждения
4) накопители для винчестера, CD, DVD, гибкого диска.
Все устройства, которые внешне подключаются к компьютеру – периферийные.
С точки зрения выполнения функций устройства делятся:
|
Устройство ввода |
Устройство хранения инфы |
Устройство обработки данных |
|
Устройство вывода |
Тенденции в развитии - беспроводные (радиоволны, инфракрасный луч)
Виртуальные клавы – физически не существующие: экранная, клавы, которые проектируются на поверхность с помощью инфракрасных лучей, воображаемая, которая наделяется возможностью понимать жесты, координатные манипуляторы позволяют на расстоянии управлять графическими объектами (мышь).
Первые мыши – механические, оптомеханические, оптические, основанные на использовании миниатюрной фотокамеры (беспроводные, виртуальные).
В портативном ПК + трекбол (мышь, перевернутая шариком вверх), трекпоинт – джойстик расположен на клаве, тачпэд – чувствительная контактная площадка, движение пальцев по которой вызывает перемещение курсора.
Джойстик – манипулятор для ввода инфы о движении руки. Используется для игр. По разнообразию дизайна очень многолики.
Сенсорный экран – это координатное устройство, позволяющее путем прикосновения (палец/стилус) в области экрана монитора производит выбор необходимого элемента данных, меню или осуществить ввод данных в ПК.
Стилус – маленькое тонкое перо, которое используется для управления устройствами с сенсорным интерфейсом.
Сканер – это устройство для оптического ввода изображения в память компа. Если при помощи сканера вводится текст, комп воспринимает его как картинку, а не как последовательность символов. Для преобразования такого графического текста в обычный символьный формат используется программа оптического распознавания символов.
Виды сканеров
- ручные
- роликовые (похожи на факс) лист движется мимо зафиксированного света
- планшетные - лист фиксируется, а движется луч света
- барабанные (применяется в полиграфии, имеют большое разрешение 10.000 дюйм. Движется и оригинал, и луч света, и светочувствительный прибор.
- трехмерные ( в аэропортах)
- штрихкода (в магазинах)
Дигитайзер – (диджитайзер) – кодирующее устройство, позволяющее точечно вводить в комп двумерную сложную графическую инфу.
Микрофон – устройство для ввода звуковой инфы, подключается к звуковой карте, которая преобразует звук в цифровую форму.
Веб-камера – устройство для ввода в память ПК видеоинфы в режиме реального времени. Используется для организации видеоконференций.
2. Устройства вывода – устройства для вывода инфы из памяти компьютера пользователю.
Эти устройства преобразуют инфу из двоичной (цифровой формы) в привычные для пользователя виды: текстовую, звуковую, графическую.
Монитор – вместе с видеокартой составляют видеоподсистему. Всё изображение формируется на видеокарте, а затем переносится на экран.
1) разрешающая способность (количество точек или пикселе, выводимых по горизонтали и вертикали) VGA, SVGA, XGA.
2) цветопередача (палитра)
3) частота развертки Гц
4) размер (дюймы)
Типы мониторов:
- электронно-лучевые ( с электронно-лучевой трубкой)
- ЖК (компактность, экологически чистые, на 40 % меньше энергии, чем электронно-лучевые)
- плазменные (изображение не искажается в хорошо освещенном помещении)
- полимерные (мониторы использующие светоизлучающие полимерные материалы. Толщина 2 мм)
Существует технология, позволяющая фомировать изображение прямо на сетчатку глаза – одночиповые компьютеры.
Принтеры – это устройства, позволяющие получать жесткую копию в результате обработки инфы.
- матричные
- струйные
- лазерные
- сублимационные
1. Матричные – это принтеры, у которых печатающая головка состоит из иголок – матрицы. Через красящую ленту отпечатываются символы. Низкое качество печати. (банки, сберкассы)
2. Струйные – картриджи имеют 4 цвета чернил: черный, желтый, синий, пурпурные. Печатающие головки имеют маленькие отверстия (сопла). Под давлением частички чернил проходят через сопла, смеиваются и образуют нужные цвета.
3) Лазерные – позволяют достичь высокого качества печати. Технология- частички порошка (тонера) под воздействием луча лазера, высокой температуры вплавляются в лист бумаги.
4) Сублимационные – используются в полиграфии. Позволяют получить фотографическое качество печати.
Существуют многофункциональные устройства – блок, выполняющий функции принтера, сканера, ксерокса, факса.
Плоттер – графопостроитель – устройство, выполняющее функции вывода графической инфы (чертежей, схем, карт) на бумагу большого формата. Аудиосистема: встроенный динамик, наушники, колонки.
Устройства, обеспечивающие ввод/вывод инфы из внешней памяти и дополнительных устройств:
а) дисковод
б) порты (USB-порт)
Устройства связи с другими вычислительными системами. До 70-х гг. компы работали в автономном режиме. Развиваются локальные сети и появляется интернет. Для передачи данных на большие расстояния используются телефонные линии связи, где инфа передается электрическими сигналами.
Модем – устройство, которое используется дя преобразования цифровой инфы в электрические сигналы и наоборот. Внутренние (встраиваемые в корпус ПК), внешние (отдельные устройства, подключаемые к компу и линии связи).
Сетевой адаптер – устройство, обеспечивающее подключение компа к локальной компьютерной сети.
Дополнительные устройства ввода и вывода:
Цифровые виде-, фотокамеры, сотовые телефоны, магнитофоны, плееры, плееры, телевизоры.
3 Устройства хранения инфы
Комп имеет 2 раздела памяти:
- внутренняя (электронные схемы, расположенные на материнской плате
- внешняя (накопители инфы: винчестер, съемные носители инфы)
Внутренняя память делится на две части:
- ПЗУ – постоянно запоминающее устройство (ROM)
В нее при сборке компа на заводе записывается специальный комплекс программ BIOS, которые позволяют осуществлять тестирование всех устройств и начальную загрузку операционной системы при включении ПК. Размер не более 1 Мб.
- ОЗУ – оперативно запоминающее устройства (RAM)
Быстродействующая кратковременная память, которая предназначена для хранения используемых в данный момент программ и необходимых для этого данных. После выключения компа ее содержимое пропадает. Необходимо записывать на внешние носители. Раньше – 16 Кб, сейчас – 1 Гб.
Внешняя память:
- жесткий магнитный диск – самое главное устройство – винчестер. Устройство для длительного хранения инфы.
Основные характеристики винчестера:
- емкость/объем
- плотность записи
- время доступа
- скорость вращения магнитных пластин
- скорость чтения
Существуют съемные жесткие диски, которые устанавливаются отдельно.
Съемные носители инфы:
- по способу чтения и записи данных:
а) магнитные носители (дискеты, стримеры, флеш-диски)
б) магнитооптические диски (смешанная технология)
в) оптические
а. Дискеты уже отмирают. Выпускаются компы без дискет (3,5'', 1,44 Мб)
Стримеры – магнитные ленты, как кассета с мгнитофона. (>200 Гб). Служат для хранения архива жесткого магнитного диска или создания больших резервных копий инфы.
Флешпамять – карточная периферия разных форматов.ю которая используется для карманных компов, сотовых телефонов, цифровых фото- и видеокамер, плееров. Для настольных компов флешпамять многолика – в виде микросхемы в форме брелков, маркеров. (1-2 Гб / 16 Гб) – флешдиски, т.к. легко подключать через USB порт.
Оптические носители – диски, на которые инфы записывается и считывается с помощью лазерного излучения.
CDинфа записывается только с одной стороны. Есть CD размером в диаметре=80 мм, которые используются вместо флешпамяти в цифровых фотокамерах, плеерах.
CD бывают:
CD-ROM – только для чтения
CD-R – однократно записываемый
CD-RW – многократно перезаписываемый диск и стираемый
DVD диск- цифровой универсальный диск 1985 г.
Разные фирмы работали над созданием диска и предлагали свой стандарт
- по технологии записи
1. односторонние однослойные 4,7 Гб
2. однослойные двусторонние 9,4 Гб
3. односторонние двухслойные 8,5 Гб
4. двусторонние двухслойные 17 Гб
Дисководы:
- встроенные
- внешние
Для записи инфы на оптические носители необходимы пишущие приводы.
Уже появились и разрабатываются следующие поколения оптических носителей:
- трехслойные диски
- ультрафиолетовые накопители 500 Гб
- галеграфические носители на одной стороне до 1 Тб
4 Устройство обработки инфы – микропроцессор. Центральный процессор осуществляет операции по обработке инфы и управлению работой устройства, «мозг компа».
Процессор – микросхема с большим числом транзисторов (4*7)см
Микропроцессор состоит из:
- АЛУ (арифметическое и логическое устройство)
служит для выполнения арифметических и логических действий над инфой (ядро микропроцессора)
- сопроцессор – устройство, ускоряющее работу процессора при выполнении математических вычислений
- КЭШ память бывает двух уровней:
- первого уровня – сверхбыстрая память, предназначенная для хранения промежуточных результатов вычислений
- второго уровня – т.к. обработка данных микропроцессором происходит гораздо быстрее, чем обмен данными между ОЗУ и процессором и, чтобы не простаивать, микропроцессор выбирает из ОЗУ новую порцию инфы и заносит в эту кэш память.
- УУ – устройство управления – узел микропроцессора, выполняющий управление всеми прочими компонентами.
Основные характеристики микропроцессора:
- тактовая частота указывает сколько электрических импульсов (тактов) вырабатывает за 1 сек тактовый генератор
- тип микропроцессора (2-ядерные, 4-ядерные)
- разрядность – это количество разрядов или бит инфы, которые микропроцессор берет в обработку за 1 такт (длина машинного слова)
- быстродействие – количество операций в секунду 10-100 млрд. операций в сек
1 микропроцессор создан в 1971 г. фирма Intel, 4-х разрядный, 75 кГц, 60 тысяч операций в сек, постоянно совершенствовался.
В начале 80-х был сформулирован закон Мура, который гласил каждые 1,5 года мощность компа будет удваиваться.
Мощность микропроцессора может увеличиваться за счет:
В 1993 г. -3 млн. транзисторов
2007 г. – более 2 млрд. транзисторов
Классификация ПК:
Модели ПК можно разделить на 2 категории
- бытовые ПК
- профессиональные ПК
Последние годы границы между ними в значительной степени стерлись.
Признаки классификации ПК:
- специализированные, предназначенные для решения конкретного круга задач (бортовые компы автомобилей, судов, самолетов)
ПК, интегрированные в бытовую технику (стиральные машины, СВЧ, холодильники), промышленные компы
- графические станции – специальные ПК, предназначенные для работы с графикой, их используют при подготовке видеофильмов, в издательских отделах, для подготовки рекламной продукции
файловые серверы – специализированные компы, объединяющие компы предприятия в единую локальную сеть
- сетевые серверы – компы, обеспечивающие передачу инфы между различными участниками всемирной комп сети Интернет.
Грань между универсальными и специализированными ПК незначительна.
- портативные
- карманные
- настольные модели широко распространены, они отличаются простотой изменения конфигурации за счет несложного подключения внешних дополнительных устройств или установки дополнительных внутренних компонентов
- портативные модели ПК имеют все функциональные узлы, что и у настольных компов, их удобно использовать в качестве средства связи. Если подключить такой комп к линии связи, то можно из любой географической точки установить обмен данными с центральным компом своей организации.
- карманные компы КПК (PDA, Palm Top) m = 200 г
Позволяют хранить оперативные данные и получать к ним быстрый доступ. Имеют жестко встроенное ПО. У них нет винчестера, есть флеш память.
Смартфон – мобильный телефон, работающий на своей ОС (операционной системе). Используется для доступа в Интернет, e-mail, позволяет смотреть видео и слушать музыку через Интернет.
Коммуникатор – карманный комп со встроенным GSM модулем. Позволяет работать с электронными таблицами, текстом, графикой.
3) по совместимости
Существует множество различных видов и типов ПК, которые выпускаются разными фирмами и работают с разным ПО. От совместимости зависит взаимозаменяемость узлов, предназначенных для разных ПК, возможность переноса программ с одного ПК на другой, возможность совместной работы разных типов ПК с одними и теми же данными.
По аппаратной совместимости выделяют:
Существуют и другие виды совместимости ПК:
Существуют суперкомпы – мощные, многопроцессорные компы (1000 микропроцессоров), вес 40-100т, площадь = 150 м квадратных, 10-100 трлн. операций в сек. Используются для решения сложных задач, которые невозможно решить на ПК. Выпускаются в единственных экземплярах. Используются в сейсмологии, метеорологии, для моделирования сложных явлений и процессов.
ПО современных информационных технологий
б) классификация операционных систем
в) назначение и возможности дополнительных системных программ, утилит, драйверов
3. Назначение и основные функции прикладных программ
4. Прикладные инструментальные средства
5. Понятие о виртуальной реальности
1. ПО – это совокупность программ, представленных на машинных языках (комплекс всех программ, установленных на компе)
Все ПО можно разделить:
- системное ПО (25 % от сего ПО)
- прикладные проги (пользовательские проги) 50 %
- прикладные инструментальные средства 25 %
2. Системное ПО – все ПО, которое используется для работы и обслуживания компа.
К нему относятся:
- операционная система
- программы-оболочки
- утилиты
- драйверы
Самой главной системной прогой является операционная система. Это основная управляющая программа, используемая для координации внутренних функций ПК и для контроля выполнения всех операций в компе. Она загружается при включении компа.
Основные функции ОС:
- управляет работой ПК и его ресурсами
- запускает прикладные программы на выполнение
- дает пользователю удобный способ общения, т.е. интерфейс
Классификация операционных систем:
- по интерфейсу: 1) текстовые – рассчитаны на одного пользователя, однозадачные, 16-ти разрядные. Иногда называют системой командной строки MSDOS-7, затем появляются проги оболочки, позволяющие управлять объектами с помощью функциональных клавиш.
2) графические операционные системы с 1995 г. Имеют графический интерфейс, который характеризуется наличием пиктограмм, разных меню, окон, кнопок и управление мышью. Многопользовательские, сетевые (архитектуры клиент-клиент, 32-разрядные, появились 64-разрядные): Windows 95,98,(NT),Millenium, 2000, XP, Vista, Windows 7.
Mac OS, System, UNIX, LINUX
Предполагается, что в будущем будут разрабатываться операционные системы, которые должны значительно упростить работу пользователя с прогой. Эти операционные системы должны поддерживать интерактивный ввод/вывод инфы – двусторонний диалог. (социальный интерфейс)
- по режиму работы
1. автономные операционные системы - а отдельном компе могут работать
2. сетевые, которые используются при создании сети. По архитектуре: - клиент – клиент, где все компы равноценны и выполняют одинаковые функции
- клиент – сервер, архитектура корпоративных и глобальных сетей, компы неравноценны.
Основные функции сетевых операционных систем
Утилиты – системное ПО, вспомогательные или служебные проги, которые предоставляют ряд дополнительных услуг. Они помогают пользователю работать с системой и повышают ее эффективность.
Утилиты:
- внутренние – утилиты динамического сжатия данных – утилита, которая обеспечивает а) установку и удаление программных средств
б) сканирование диска (проверка на логические ошибки)
- резервного копирования, которая позволяет автоматически создавать копию жесткого диска на стримеры (Back up)
- для оптимизации дисков, позволяющая обеспечить быстрый доступ к инфе
Антивирусные проги – это проги, которые используются для предотвращения заражения компа вирусом и ликвидации последствий.
Компьютерный вирус – это прога, которая может создавать свои копии и внедрять их в файлы, изменять состояния дисков, наносить и другие вредоносные действия.
В зависимости от того, какие типы файлов поражают вирусы, они делятся:
- вирусы, поражающие загрузочные сектора дисков
- вирусы, поражающие исполнимые проги (exe,com,bat)
- макровирусы – вирусы поражающие файлы документов
по принципу распространения:
- черви
- троянские кони обладают механизмом вторжения и поражения, но не обладают средство размножения
Существуют зловредные проги, которые разрушают защиты и пароли.
Антивирусные проги: Norton Antitvirus, Toolkit Pro = AVP, Nod 32
Драйвер – это программа, используется для упраления устройствами компьютера (ввода – вывода)
Драйвер мыши, клавы, принтера, дисковода. Прикладные программы или проги пользователей – это проги, которые превращают комп в инструмент для выполнения какого-то конкретного вида работ, необходимого пользователю.
ПО:
- домашнее ПО
- деловое ПО
а) офисное ПО
- Программы автоматизации делопроизводства (MS Word, табличные процессоры MS Excel)
- проги для создания деловой графики (Power Point), системы управления документооборотом СУБД (MS Access)
б) лингвистическое
в) экономическое
Телекоммуникационные программы:
- программы браузеры: Internet Explorer, Opera, ICQ, SKYPE
Прикладные проги могут использоваться автономно или в составе программных пакетов электронных офисов MS Office 95/97/2000/2003/2007
Основные направления развития офисного ПО в будущем:
Лингвистическое ПО – проги, которые разрабатываются программистами совместно с лингвистами и связаны с обработкой текстовой инфы с пониманием и порождением текста и речи. Сюда относятся:
Экономическое ПО
Это проги, которые используются в экономических отраслях финансовых сферах. ИХ всего ПО, которое разрабатывается в странах СНГ больше половины составляет экономическое ПО. Наиболее популярное:
Домашнее ПО:
- развлечение и ведение домашнего хозяйства
- для бизнеса
- самообразование
Прикладные инструментальные средства – совокупность программ создавать и разрабатывать ПО. (языки программирования и системы проектирования)
Алгоритмический язык – искусственный язык, используемый для представления алгоритма решения задачи в виде понятном компьютеру.
Системы проектирования приложений – это комплекс, который включает в себя некоторые языковые проги, программу компилятор, которая преобразовывает текст программы в отдельные коды, прогу-компоновщик, которая объединяет отдельные модули, прогу-окладчик, которая выявляет ошибки и большую библиотеку готовых программ.
Классификация языков программирования:
действие алгоритма записывается в виде отдельных слов или частей слов английского языка. Они ориентированы на создание DOS приложений (Q Basic, Pascal, Java, C++, MS Visual, Visual Basic, Delphi, Java Script) эти языки служат для связывания готовых программ в новые более сложные
Основы компьютерных телекоммуникаций
1. Компьютерная сеть – совокупность компов, которые могут осуществлять информационное взаимодействие друг с другом через линии связи.
Компоненты компьютерных сетей:
2. Средства электронной связи – совокупность устройств, осуществляющих передачу инфы на расстояние +линии связи и устройства для подключения к линиям связи.
Линии связи:
- проводные
- беспроводные
Проводные.
- Кабель, телефонные линии связи, ADSL
- оптоволоконные
кабельное ТВ, силовая электрическая линия
Беспроводные.
2) Устройства для подключения к линиям связи:
- сетевая карта – устройство для физ подкючения к сети
- модем устройства, предназначенные для обмена инфой между удаленными ПК
3) - концентраторы
- коммутаторы
- мосты
- шлюзы
- маршрутизаторы (устройства, позволяющие объединять сегменты локальных сетей, несколько локальных сетей и корпоративные сети с интернет.
4) Сетевая операционная система, которая связывает все ПК сети, сетевой протокол – набор правил, используемый при передачи данных по сети, сетевые приложения, которые строятся по технологии клиент-сервер.
Сервер – программное обеспечение, установленное на ПК сервере, хранящее соответствующую своему ресурсу инфу и отвечающее на запросы пользовательского ПО.
Клиент –это программа, установленная на ПК пользователя для составления и посылки запроса соответствующему серверу, получение и отображение инфы на компе пользователя.
Классификация компьютерныъ сетей по территориальному признаку
Локальная сеть – компьютерная сеть, объединяющая компы одного помещения, здания, предприятия. Клиент- клиент, клиент – сервер.
Линии связи:
- кабели
- инфракрасные лучи
- радиосвязь
- спутниковая связь
- лазерные лучи
Для подключения к линиям связи – сетевой адаптер, радиомодем.
Коммуникационное оборудование: концентраторы, коммутаторы.
Назначение:
- совместное использование данных, прикладных программ
- периферийных устройств
- обмен инфой
Региональная сеть – сеть, которая предназначена для обслуживания региона. Эти сети занимают промежуточное положение между локальными и глобальными. Они предназначены для связи локальных сетей в масштаба региона и соединения локальных сетей с глобальными.
Корпоративная сеть – это компьютерная сеть, объединяющая ПК в рамках крупной корпорации, компании, которые находятся в разных городах. Многие организации, заинтересованные в защите инфы (военные, банковские) создают собственные корпоративные сети. Для построения такой сети используются:
- все перечисленные средства электронной связи
- всё коммуникационное оборудование
- протокол TCР/IP
Назначение:
- объединение распределенных офисов компаний
- обеспечение безопасности инфы, находящейся в сети
- разделение дорогостоящих ресурсов и обеспечение совместного доступа к ним
- выход в интернет
Глобальная сеть – сообщество, состоящее из разноплановых (негомогенных сетей), объединяющих миллионы ПК, расположенных во всем мире.
Особенности сети:
- децентрализованная обработка инфы
- передача инфы на большие расстояния, используются следующие линии связи (радио-, спутниковая, телефонная, кабельное ТВ, оптоволоконная, силовая)
- коммуникационное оборудование – маршрутизатор
Основное назначение – обеспечение каждому желающему доступ к любой инфе, циркулирующей в сети, и дать возможность общаться друг с другом.
- для учебы
- для развлечения
- общение
- поиск инфы
- для передачи файлов
- для удаленного доступа в ПК
Требования:
- не должна быть централизованной
- должна состоять из отдельных сегментов, где каждое изделие должно быть независимым друг от друга
- должна поддерживать разные каналы связи
ARP: NSF NET, MIL NET
1982 г. – сеть стала международной
Современная сеть интернет представляет собой объединение крупных узлов, где каждый узел – это один или несколько мощных, постоянно включенных компов – host компы, каждым таким узлом управяет организация – провайдер.
Используются разные протоколы:
а) базовые – отвечают за физическую пересылку сообщений между компьютерными сетями
б) прикладные, которые отвечают за функционирование специальных служб (соединение на программных уровнях)
Основной базовый протокол TCP разбивает инфу на порции/пакеты, нумерует их и описывает, каким образом будет устанавливаться надежный канал связи для обмена инфой.
IP добавляет к каждой порции служебную инфу с адресами отправителя и получателя и обеспечивает доставку всех пакетов.
каждый узел в интернете имеет свой уникальный адрес.
Адрес компа – уникальная цепочка цифр или соответствующее этой цепочке символьное имя компа.
Это двоичное число, представленное в виде четырех десятичных чисел (диапазон до 255), разделенных точкой и позволяющие однозначно идентифицировать комп, подключенный в инете.
Для удобства пользователей используется доменный адрес – это цепочка символов (доменов), разделенных между собой точкой. Есть специальные система доменных имен DNS, которая преобразовывает символьные адреса в IP и наоборот. Домен, стоящий в конце доменного адреса называется доменом самого высокого уровня, он идентифицирует географический регион сети или тип организации.
Основные ресурсы сети интернет
2)В настоящее время сеть Интернет используется как:
- средство поиска инфы и размещения личной инфы
- средство обмена инфы
В качестве источника и места размещения инфы выступают следующие ресурсы сети интернет:
1. www (world wide web) совокупность взаимосвязанных гипермедийных документов
2. FTP – хранилище и система пересылки всевозможных файлов, архивов
3. Telnet – система для удаленного управления компом
www – один из самых современных мировых сервисных средств для предоставления инфы пользователям интернет.
Инфа в системе www представлена в виде web страниц – это документ (совокупность документов), которые имеют графический интерфейс и содержимое которых описано с помощью (Cyber Text Markup Language)
web страницы – в web сайт – это совокупность взаимосвязанных web страниц, расположенных на одном сервере. Принципы их взаимодействия, заложенные в www основываются на концепции гипертекста.
Гипертекст – непоследовательный текст, состоящий из разного рода инфы. Переход от одной страницы к другой осуществляется при помощи гиперссылок.
Web-сервер – это серверная прога, позволяющая хранить и пересылать web страницы.
Web браузер – это программа-клиент для навигации во всемирной паутине и просмотра Web страниц (Opera, Internet explorer)
HTTP (Hyper Transfer Protocol) – протокол, который использует клиент для получения Web страниц с Web сервера.
Услуги ресурсов WWW:
- тематические каталоги ресурсов – (поисковой инструмент, который создается, а затем ведется вручную) функционируют на основе больших баз данных из адресов, ресурсов сети Интернет.
- поисковые машины или автоматические роботы
- система поиска людей и организаций, позволяющая найти адрес, телефон
- активные информационные канала – это специальные web серверы, основное назначение которых – распространение большого количества инфы (web вещание, телевидение)
Интерактивные сервисы – чат, контакт, игры.
Создание бесплатных ящиков и web сайтов.
Технология клиент сервер ftp(File transport Protocol) – прога, установленная на сервере, позволяющая хранить и пересылать файловые архивы.
FTP клиент – прога, установленная на ПК клиента для поиска и отображения инфы.
Файловые архивы – текстовая инфа, немультимедийная, большое количество программного обеспечения.
Telnet – удаленный доступ – протокол, который разрешает соединить ПК пользователя с сервером и обеспечяпть работу так, как будто бы терминал пользователя является терминалом сервера.
Для полной идентификации (адресации) каждого ресурса интернет используется универсальный указатель ресурсов URL адрес (Uniform Resource Locator)
протокол //дом. адрес сервера. адрес файла
http//www.mslu.by
Internet как средство обмена информации:
- электронная почта (e-mail) – средство обмена инфой, подготовленной в электронном виде между людьми, имеющими доступ к компьютерной сети
- списки рассылки – услуга, которая позволяет определенному количеству пользователей сразу всем поставлять рекламную инфу, периодические издания
- use NET – глобальная распределительная система для дискуссий, включающая множество групп новостей, хранящихся на серверах по всему миру
- chat – IRC – обмен в реальном времени текстовыми сообщениями
- internet пейджер – система, позволяющая зарегиться в своей системе серверов и получить уникальный пейджинговый номер. При каждом подключении к интернет icq определяет текущий IP адрес ПК и отправляет его на центральный сервер, можно вызвать человека, имеющего пейджинговый номер и подключенного в данный момент.
- аудио-, видеоконференции
- радиотелевещание через инет
- интернет телефония
- Skype
Современные информационные системы в обработке текстов
1. Автоматическое чтение текста
2.Система автоматического реферирования, аннотирования текста
3. Машинный перевод текста
4. Система понимания письменных текстов
5. Система порождения письменных текстов
6. Система распознавания устной речи
7.Синтез устной речи
Система автоматического чтения текста. Для быстрого и качественного вода текстовой инфы ПК широко используется сканер – работает по принципу фотоаппарата, позволяя ПК «увидеть» текст. Для того, чтобы преобразовать графическое изображение в текстовую форму необходимы системы автоматического чтения текста или система оптического распознавания символов (OCR – Optical Character Recognition)
Система автоматического чтения текста – компьютерная программа, позволяющая преобразовать текст бумажного носителя в электронный текстовый файл.
Система OCR - это частная задача машинного зрения. К этому классу задач также относятся и задачи распознавания образов, объектов (распознавание фальшивых денег, идентификация человека)
Принципы работы OCR системы:
1. целостность – объект описывается как целое с помощью значимых элементов и отношений между ними.
2. целенаправленность – распознавание строится как процесс выдвижения и целенаправленной проверки гипотез
3. адаптивность – способность компьютерной системы к самообучению
Этапы работы Fine Reader:
1. сканирование – получение графического образа документа
2. распознавание – а) анализ графического макета страницы (выделение областей для распознавания: таблиц, картинок, текстов)
б) распознавание каждого символа на основе различных форм распознавания
3. проверка орфографии
4. сохранение
Алгоритмы распознавания (классификаторы)
1. Шаблонные – растровое изображение накладывается на шаблон, содержащийся в базе данных. Наиболее подходящим является тот, у которого наименьшее количество точек отличается от исследуемого изображения.
2. Признаковые – позволяют анализировать не все изображение знака, а лишь некоторые признаки, которые вычисляются по формулам. Распознаванию подвергается не сам символ (оригинал), а некоторые его характеристики. Этот классификатор не отвечает принципу целостности, т.к. при вычислении признаков теряется часть инфы.
3. Структурные – содержат инфу не о точечном изображении символа, а о правилах начертания. Структурными элементами являются составляющие символ линии. Все символы работают с векторными изображениями. Недостаток – чувствительность к дефектам изображения.
4. Структурно-пятенный эталон – совмещение шаблонного и структурного позволяет представить изображение в виде набора пятен, связанных между собой парными отношениями, задающими структуру символов.
В Fine Reader все 4 типа работают. А экспертная система, встроенная внутрь ядра, сама выбирает оптимальный для данного текста алгоритм.
Возможности системы OCR:
1. во время сканирования система автоматически подбирает яркость сканирования, фрагментирует каждую страницу, распознает символы текста, проверяет орфографию.
2. позволяет распознавать печатные символы (200 языков), рукопечатные символы, рукописные тексты для портативных устройств.
3. способность самообучаться и распознавать плохопропечатанные символы незнакомых языков.
4. позволяет распознавать изображения, полученные с помощью цифрового фотоаппарата.
5. распознает файлы в формате pdf
Развитие программ автоматического чтения текстов в ближайшем будущем пойдет в направлении повышения точности распознавания текстов низкого качества, распознавание рукописных текстов для портативных устройств, выделение текстовой инфы на фоне шумов (распознавание номерных знаков автомобилей)
Автоматическое аннотирование и реферирование текстов
1. Реферат и аннотация текста. Общее понятие
2. Методы автоматического аннотирования и реферирования текстов
3. Составление рефератов и аннотации текста компом на основе статистического метода
Реферат – связный текст, который кратко выражает не только центральную тему или предмет какого-либо документа, но и цель, применяемые методы, основные результаты описанного исследования или разработки.
Аннотация – это краткое изложение содержания документа, дающее общее представление о его теме.
Реферат и аннотация представляют собой вторичные документы. Обычно они составляются к научным книгам, статьям, патентам на изображение.
Составление реферата (аннотации, текста) с помощью компа называют автоматическим реферированием (аннотированием)
Этапы построения реферата человеком:
1. подготовительный – референт читает текст, пытается понять и осмыслить документ в целом
2. аналитический – референт делит текст на фрагменты, каждый фрагмент изучает и выделяет в нем основные смысловые единицы. Строится план будущего реферата.
3. этап построения реферата – выделенные ранее смысловые единицы, их комбинации располагаются в единый вторичный текст в соответствии с планом реферата.
Основные смысловые единицы
- ключевые слова – термины, относящиеся к основному содержанию текста и повторяющиеся в нем несколько раз
- ключевые словосочетания – сочетания слов, среди которых есть ключевые слова
- ключевые предложения – предложения, содержащие два и более ключевых слов
В качестве смысловых единиц реферата могут быть:
1. полное (без изменения) ключевое предложение исходного текста
2. перефразированное ключевое предложение
3. предложение, составленное из ключевых слов или словосочетаний с помощью связующих элементов
4. предложение, обобщающее несколько предложений исходного текста, не обязательно ключевых
Смысловыми единицами аннотации могут быть:
1. ключевые слова или словосочетания исходного текста с предшествующими им словами-реляторами (заранее заготовленные слова)
2. специальные предложения исходного текста, содержащие оценочные элементы («рассматривается важная проблема», «ставится задача»)
Комп должен уметь:
1. находить в тексте ключевые слова, словосочетания, предложения
2. находить в тексте менее значимые единицы
3. составлять из текстовых единиц (ключевых слов, словосочетаний) смысловые единицы реферата
4. составлять предложения – текст реферата
Методы автоматического реферирования и аннотирования текстов:
Принадлежность слова, словосочетания к числу ключевых определяется специальным статистическим коэффициентом.
- позиционный – где ключевое предложение – это предложение, входящее в заголовок, подзаголовок, начало и конец некоторого фрагмента текста
- логико-семантический – где ключевое предложение – это предложение с наибольшим функциональным весом, на величину которого влияют разные факторы (связь с левым и правым предложениями, наличие в предложении семантически значимых слов)
- статистический – где ключевое слово – знаменательное слово текста, которое с учетом всех его синонимов встречается в тексте наибольшее число раз. Ключевое предложение – предложение, где два и более ключевых слов.
Составление реферата (аннотации) статистическим методом
Используя для выделения ключевых слов текста, один из вариантов статистического метода = F*m / N*n
F – частота употребления слова в тексте
m – число абзацев, в которых встретилось слово
N – число слов в тексте
n – число абзацев в тексте
а) Составить алгоритм, позволяющий получить аннотацию текста в виде релятора со следующими за ним ключевыми словосочетаниями текста. Ключевым словосочетанием – ключ, имя существительное со стоящими перед ним определением, выраженным именем прилагательным или причастием, не относящихся к числу общеупотребительных.
б) словесный реферат текста в виде последовательной цепочки ключевых предложений. Ключевым считается предложение, содержащее три и более ключевых слов.
Алгоритм решения задачи
1. комп по каждому абзацу текста составляет алфавитно-частотный словарь
2. алфавитно-частотные словари объединяются в единый распределительный алфавитно-частотный словарь всего текста
3. ПК проводит чистку словаря, сжимая его до словаря потенциальных, ключевых словоформ
- удаляется вся служебная и общеупотребительная лексика
- объединяются все грамматические формы одного и того же слова
- объединяются синонимы
- удаляются лексические единицы, которые встретились только в одном абзаце
4. словарь потенциально ключевых слов делится а две части:
- главных опорных слов
- второстепенных опорных слов, что осуществляется на основе статистического коэффициента важности.
5. строится аннотация, используется словарь главных опорных слов. Аннотация строится из слов реляторов со следующими за ними словосочетаний
6. строится реферат, используется словарь главных и второстепенных опорных слов. Просматривается исходный текст, комп извлекает из него предложения, содержащие три и более опорных слова.
Системы машинного перевода
Перевод – это вид человеческой языковой деятельности, в результате которой текст на одном языке ставится в соответствие тексту на другом языке, при этом обеспечивается их смысловая эквивалентность.
Типы перевода по степени автоматизации:
1. традиционный (ручной) перевод, выполняемый человеком
2. автоматизированный перевод
а) перевод, выполняемый компом с помощью человека. Компьютер делает перевод, а за справками обращается к человеку.
б) перевод, выполняемый человеком с помощью компа
- в памяти ПК двуязычный словарь и текстовый процессор
- систему ТМ (Translation Memory)
Эти программные продукты называют автоматизированным рабочим местом переводчика. В основе этих программ лежит принцип сбора и хранения фрагментов, переведенных человеком текстов на двух языках. Хранятся в специальном носителе переводов (памяти) и служат бесценным подспорьем при последующем выполнении переводов этой же тематики.
Для каждой тематики создается новый накопитель, ими можно обмениваться. Самая популярная программа – Trados.
3. машинный (автоматический) перевод
МТ (Machine Translation)
Машинный перевод – это выполняемое компом действие по преобразованию текста на одном естественном языке в текст на другом естественном языке при сохранении эквивалентности содержания, а также результат такого действия.
Специалисты утверждают, что такой перевод невозможен, поскольку большинство слов имеют несколько значений, то основная трудность при переводе заключается в выборе нужного значения.
Реально автоматический перевод возможен только в условиях искусственно ограниченного языка (как по словарному запасу, так и по грамматике)
Человек, как правило, участвует в процессе перевод (предредактор упрощает текст, постредактор – редактирует)
Виды машинного перевода
1. информативный – грубый, пословный перевод, достаточный для поверхностного ознакомления с содержанием текста
2. профессиональный – качество перевода сравнимо с качеством «человеческого» перевода и при небольшом редактировании является удовлетворительным
3. персональный (авторский) – где авторы подлежащих переводу текстов заранее избавляют их от неоднозначности и работают в режиме диалога с компом.
Наиболее популярные системы машинного перевода:
- Сократ
- SYSTRAN
- PROMT – семейство продуктов, включающих в себя возможность перевода с английского, французского, немецкого, испанского и итальянского языков на русский и наоборот.
В последних версиях встроен модуль ТМ, который позволяет использовать ранее переведенные фрагменты.
Положительные факторы:
1. удобны при обработке переводов (встроен модуль OCR, Fine Reader)
2. возможность форматировать текст перевода
3. имеют удобные возможности для поиска слов и выражений в электронных словарях
4. позволяет ускорить перевод, освободив от необходимости повторного перевода того, что уже было переведено ранее (при использовании ТМ)
5. можно доверить перевод конфедициальной инфы
6. значительно дешевле
7. системы машинного перевода облегчают просмотр web страниц в интернете
Структура системного машинного перевода и назначение ее основных блоков
Система МП (машинного перевода) является моделями, которые воспроизводят на ПК речевое поведение чела, переводящего текст с одного языка на другой язык.
|
Автоматический двуязычный словарь |
|
Синтаксические соответствия |
1. Процессы морфологического анализа слов/предложений исходного языка. Каждое слово получает набор лексико-грамматических признаков. ПК формирует эти наборы с опорой на автоматический словарь.
2. Синтаксический анализ предложения исходного языка сводится к поиску основных членов предложения, определяет структуру предложения.
3. Синтаксический синтез переводного языка:
- создание предложения переводного языка определенной синтаксической структуры, определяемой правилами исходного и переводного языка
- замена слов исходного языка на их переводные эквиваленты
4. Морфологический синтез переводного языка сводится к постановке слов переводного языка в нужной форме числа, рода, падежа, опираясь на автоматический словарь, в котором хранятся все лексико-грамматические формы слов.
При создании автоматического словаря решаются следующие задачи:
1. выбор типа лексической единицы для словаря:
а) в виде словоформ, т.е. в автоматический словарь заносятся всевозможные формы лексической единицы, которые подаются гнездами
б) в виде квазиосновы (блок #...)
- числа, стоящие после решетки (001, 002) условно обозначают те наборы суффиксов и окончаний, которые необходимо присоединить к основе, чтобы получить соответствующие формы слова
2. выбор типа лексической единицы зависит от:
- от типа языка (для русского, немецкого, белорусского – квазиоснова, для английского, французского – словоформа)
- от объема словаря
- от типа системы машинного перевода (для информативного перевода – квазиоснова, для профессионального – словоформа)
3. отбор лексики для входного и подходящие эквиваленты для выходного словаря
4. создание машинной словарной статьи для каждой лексической единицы машинной словарной статьи лексическая единица вместе с набором ее всевозможных признаков
В словарной статье выделяют четыре зоны:
1. зона морфологических сведений
2. зона семантических сведений
а) принадлежность к определенному семантическому подклассу
б) переводные эквиваленты
3. зона синтаксических сведений (управление глагола или предлога)
4. зона лексических сведений
а) стилистическое использование лексической единицы (общеупотребительное или принадлежит к какому-то языку)
б) использование лексической единицы как части фразеологизма
Понимание и порождение письменной и устной речи с помощью ПК
Задачи автоматического понимания и порождения текста и речи очень сложны. Для их реализации в компьютерные системы нужно вложить огромный объем знаний об окружающем мире, естественных языках, а также очень сложные правила текста и речеобразования, лежащие в основе речемыслительной деятельности человека. В полном объеме это будет решено в будущем, а пока компы, обладающие возможностью обрабатывать письменные тексты и устную речь имеют в своей памяти ограниченные конкретной предметной областью базы знаний.
Базы знаний – это совокупность структурированных лингвистических и нелингвистических данных, а также правила их обработки.
Компьютерные системы понимания текста
Существуют разные точки зрения на проблему компьютерного понимания, выделяют различные уровни понимания текста, построены разные системы, способные понимать текст. Наиболее сложным для понимания являются тексты, описывающие взаимопонимание и поступки действующих лиц. Более простыми являются тексты, содержащие описание фрагментов статического мира, т.е. научные книги, статьи. Понимание в таких системах трактуется как извлечение из текста наиболее существенной с точки зрения ПК инфы. Полученная в результате понимания инфа может пополнять базу знаний компьютерной системы или может быть передана пользователю.
Под передачей понятого пользователю имеют в виду способность компа отвечать на вопросы пользователя относительно событий, фактов, описанных в исходном тексте в виде связного текста, а не в виде отдельных слов или предложений.
Согласно современным теориям автоматического понимания текста комп понял текст, если он может:
1. кратко изложить его содержание (аннотация, реферат)
2. ответить на вопросы к этому тексту
3. на основе текста нарисовать картинку или схему
4. приведенные в тексте сведения представить в другой форме (таблица, график)
5. на основе анализа текста, написанного на одном языке, выдать адекватную информацию на другом
6. сравнить содержание двух разных текстов и выдать инфу, что в них общего и в чем различия
7. путем анализа одного или нескольких разных текстов извлечь такие знания, которые можно поместить в некоторую базу знаний
Соотнося уровни понимания текста компом с основными уровнями языка, можно выделить следующие уровни автоматического понимания:
1. морфологический
2. синтаксический
3. семантический
4. гиперсинтаксический или прагматический
Морфологическое понимание сводится к автоматическому приписыванию каждому слову текста его морфологических признаков. Суть синтаксического понимания текста заключается в автоматическом выделении в каждом предложении текста главных и второстепенных членов предложения и установления между ними различных типов связи. В процессе семантического понимания текста автоматически устанавливаются значения, выделенные на синтаксическом уровне, составляющих предложение (подлежащее – одушевленное/неодушевленное, сказуемое – глагол движения/чувствования, обстоятельство – места/времени/действия)
Связано с выяснением семантических отношений между предложениями текста и с выявлением соответствующей тексту ситуации реальной действительности.
Типы автоматического понимания
Компьютерная система, понимающая письменный текст, должна иметь в своей базе данных следующую инфу:
1. знания о языке, на котором написан текст
2. правила использования знаний о языке
3. знания о реальном мире (предметной области)
4. правила использования знаний о фрагменте реальной действительности (предметной области)
5. знания о пользователе системы, желающем получить от ПК некоторое понимание, вложенного в его память текста
В зависимости от сложности использования знаний и их количества различают следующие типы автоматического понимания:
1. понимание-узнавание
Компьютерная система должна меть знания лишь о языке. Суть понимания сводится к тому, что ПК узнает морфологическую структуру каждого слова в предложении, проводит синтаксический анализ, узнает в исходном тексте ключевые слова, словосочетания и предложения
2. понимание-уподобление
Правила их использования. Считается, что эта система понимает текст, если она может ответить на вопросы по этому тексту. При этом понимании ПК просто находит готовые ответы в своей базе знаний, ранее занесенные человеком. Таким образом, ПК уподобляется человеку.
3. понимание-прогнозирование
Для очень узкой предметной области. ПК должен иметь:
- знания о языке
- правила их использования
- знания по предметной области
Считается, что система понимает текст, если она может определить какой объект или предмет, или событие предметной области соответствует отдельным фрагментам этого текста. Однако одним и тем же фрагментом текста могут соответствовать различные объекты или события. Поэтому соотносить их можно лишь с определенной степенью вероятности – отсюда термин «прогнозирование»
4. понимание-объединение
В базе знаний представлены 4 вида знаний, объединяя эти виды знаний, компьютерная система должна уметь делать выводы, умозаключения по тексту, объяснить, почему она сформулировала тот или иной вывод (это работа экспертной системы)
5. понимание-объяснение
Имеют в БЗ все 5видов знаний, включая знания о целях профессиональной компетенции пользователя. Компьютерная система должна уметь объяснить пользователю, каким образом она поняла текст, т.к. свое понимание система должна давать любому конкретному пользователю с учетом уровня его образования опыта, в таких системах используется диалог комп - пользователь.
Проблема автоматического понимания текста
1. Система автоматического индексирования, аннотирования, реферирования и машинного перевода текста
2. Информационная и информационно-поисковые системы
3. Экспертные системы (выступающие в роли высокопрофессионального специалиста в какой-то предметной области)
4. Системы автоматического порождения письменного текста
До сих пор нет единой теории текстообразования, и она все еще находится на стадии становления. Известны многочисленные подходы к процедуре порождения текстов, которые в основном зависят от цели создания:
1.Системы, используемые в обучении информационному обслуживанию
2. Системы по порождению практических документов (метеосводки, статотчеты)
3. Системы порождения небольших газетных сообщений по текущим событиям
4. Экспериментальные компьютерные системы, порождающие сказки, пословицы, стихи…
Сегодня не может быть создана единая теория порождения текста.
Основная причина – неоднозначное определение понятия «текст»
Создатели системы под текстом понимают мобильную реплику, состоящую из нескольких предложений.
Создатели системы генерации метеосводок и статотчетов под текстом понимают таблицу.
Для создающихся событий это цепочка несвязанных между собой предложений, относящихся к одному объекту.
Художественный, публицистический текст:
- здесь необходимы законы построения текста разных стилей и жанров
Установлено, что процесс текстообразования состоит из 2 этапов:
1. стратегического (должно быть принято решение, что писать)
2. тактического (как писать)
Результатом выполнения первого этапа должно стать смысловое представление будущего текста. А результатом выполнения второго – сам текст в языковой форме.
В общем классе в системе автоматического порождения текста должны быть представлены 3 взаимосвязанных компонента:
1. оболочка
2. планировщик
3. лингвистический редактор
Оболочка определяет назначение порождающей системы (компьютерная обучающая система или система моделирующая процесс создания сказки…) В оболочке также содержится вся база знаний, которая состоит из двух частей:
1. нелингвистической (предметной), в которую входят понятия, связи и отношения между понятиями конкретной предметной области, к которой относятся порождаемый текст, т.е. которая включает формализованные сведения о конкретном языке, на которых генерируется текст (списки морфем, словарь с лексикой, синтаксические структуры предложения, семантико-синтаксические структуры абзацев и всего текста).
Основные функции планировщика:
1. определяет ту инфу, которая должна быть представлена в тексте
2. определяет, как инфа должна быть представлена
3. осуществляет построение синтаксической структуры предложений
4. определяет порядок следования абзацев в тексте
5. осуществляет выбор соответствующей лексики
Все эти задачи планировщик решает с порой на оболочку.
Лингвистический реализатор обеспечивает грамматическую правильность порождаемого текста и принимает окончательные синтаксические и морфологические решения.
Виды компьютерных систем порождения текста:
1. системы, работающие на основе шаблонных технологий. Они строят будущий текст, манипулируя готовыми предложениями, словосочетаниями, как строительными блоками.
Эти системы достаточно просты и надежны, находят широкое промышленное применение. Содержание порождаемого текста представлено в виде фрагментов, созданных ранее людьми, следовательно выглядят естественно.
2. компьютерные системы, работающие на основе лингвистически-мотивированных технологий. В это случае для создания текста системе необходимы знания структуры содержания порождаемого текста, а также сложные лингвистические знания, которые позволяют выразить это содержание языковыми средствами. Для создания таких систем необходимо изучить жанровые характеристики текстов, приемы организации содержания этих текстов. Промышленных систем не существует.
Системы распознавания речи
Несмотря на то, что проблемами распознавания устной речи ученые занимаются более 60 лет, до сих пор она в полном объеме не решены. Под распознавание речи компом в полном объеме понимается такое распознавание, которое подобно восприятию речи человеком в любых условиях. Механизм восприятия речи человеком обладает высокой степенью надежности. Решения проблемы распознавания речи в полном объеме мешают следующие факторы:
1. не существует четких теоретических представлений, которые бы описывали весь комплекс преобразований, осуществляемых нервной системой при переработке речевых сигналов
2. слитно произнесенная речь обладает следующими свойствами – границы слов размыты. Во многих языках, где существуют согласные, которые не произносятся, но пишутся, и если знаменательные слова произносятся отчетливо, то функциональные слова нечетко и даже могут исчезать.
3. в голосе говорящего человека всегда присутствует экстралингвистическая инфа, свидетельствующая о его особом эмоциональном состоянии, указывающая на возраст, пол, национальность
4. в процессе речевого общения большое значение имеют паралингвистические средства коммуникации: кинесика (мимика, жесты, позы), фанация (характеристики голоса человека), проксемика (расстояние между людьми). Исходя из вышеизложенного, сегодня автоматическое распознавание речи может осуществляться только при наложении определенных ограничений на процесс распознавания:
- распознавание изолированно произнесенных слов
- распознавание речи с предварительной настройкой на голос конкретного пользователя
- распознавание речи с опорой на небольшой, заранее определенный словарь
Промышленно-реализованные системы распознавания устной речи можно разделить на 4 группы:
1. средства речевого управления (ПК, мобилки, бытовая техника)
2. средство диктовки, позволяющее голосом вводить текстовую инфу
3. информационно-справочные системы, работающие в диалоговом режиме в качестве автоответчика
4. средство идентификации человека по образу речи
Системы автоматического синтеза речи
3 основных метода автоматического синтеза речи:
1. кодирование (запись в двоичной системе речевых сигналов с их последующим . Это один из самых элементарных подходов к созданию говорящего компа.
Комп в данном случае выступает как устройство для записи речи – магнитофон, слова и фразы, записанные ранее в комп в нужный момент воспроизводятся по командам, поступающим из соответствующей программы.
Возможность сказать слово или фразу, которые не были заранее занесены в память, здесь отсутствует. Еще недостаток – для хранения речевых сигналов в их непосредственной форме нужна память значительного объема. Полученная таким образом речь по качеству приближается к человеческой.
2. фонетический синтез речи (акустическое моделирование голосового тракта человека) Принципиально отличается от описанного выше метода и имеет неестественное звучание. Синтезатор говорит голосом робота. Этот метод осуществляется по орфографическому тексту, написанному человеком. Комп умеет преобразовать буквы в фонемы, определить словесное фразовое ударение, интонацию, с которой нужно прочитать каждое предложение, преобразовать фонемы в их варианты алфавита и синтезировать непрерывный речевой сигнал с использованием аллофонов конкретного диктора, выбираемых из базы данных.
По мере совершенствования, речь синтезатора становится все более разборчивой. Этот метод синтеза речи весьма перспективен, т.к. речь действительно генерируется самим компом.
3. математическое моделирование голосового тракта человека. Словарь в синтезаторе этого типа как и в первом методе обычно создается с участием человека, но в данном случае в память ПК записываются не слова и фразы, а производится выделение числовых характеристик звуков речи и интонации фраз. Такой подход позволяет значительно уменьшить объем необходимой памяти. В этом заключается одно из главных достоинств метода. Синтезированная речь звучит естественно. Для ее генерации числовые характеристики по специальным командам преобразуются в звуковые сигналы.
Наиболее перспективным является второй метод. В настоящее время специалисты работают над тем, чтобы речь звучала живо, естественно и эмоционально.
Лингвистические информационные ресурсы ЛИР и базы данных БД
БД – это совокупность определенным образом упорядоченных сведений о некоторых объектах. Объекты могут быть материальными (студент) и нематериальными (процесс, явление). Каждый объект обладает свойствам (атрибутами), которым присваиваются определенные значения.
|
№ студенческого билета |
Ф.И.О. |
Дата рождения |
Факультет |
№ группы |
Стипендия (код) |
|
25989 |
Сидоров |
1991 |
перевод. |
102 |
100.000 (С-1) |
|
25590 |
Иванов |
1992 |
перевод. |
109 |
120.000 (С-2) |
Данные, которые составляют первую строку, называются записью. Чтобы пользователь мог обратиться к записи, ее необходимо идентифицировать, т.е. выбрать ключ (идентификатор), по которому будет выводиться инфа.
|
Код |
Стипендия |
|
С-1 |
100.000 |
|
С-2 |
120.000 |
Действия, которые можно производить над данными в БД:
1. ввод новой записи
2.обновление существующих записей
3. удаление отдельных данных или записей
4. поиск инфы
Поиск инфы – операция извлечения из БД любой инфы.
СУБД (системы управления базами данных)
СУБД – это совокупность программных средств, позволяющих осуществлять ведение БД и поиск в них инфы. Различают два типа СУБД:
1. настольные: Microsoft Outlook, MS Excel, MS Access, Fox Base, Clipper
2. сетевые – используют архитектуру клиент-сервер. Информация централизованно хранится на сервере: MS SQL Server, Informix.
Основные функции СУБД:
1. обеспечить создание структуры БД, определить какая инфа будет хранится, какие атрибуты и типы данных.
2. модификация инфы (добавление, удаление)
3. поиск инфы
Лингвистические информационные ресурсы (ЛИР)
Пассивные формы информационных ресурсов: книги, журналы, газеты, словари, БД.
Активные: алгоритмы, программы, базы знаний.
ЛИР – определенным образом организованные речевые и языковые данные, находящиеся на машинных носителях и используемые в различных сферах практической деятельности.
В общем виде ЛИР – это своеобразная лингвистическая БД, которая может обновляться и в которой можно искать ту или иную инфу. ЛИР необходимы как пользователям ПК, так и самим компьютерным системам, связанным с обработкой текста и речи.
ЛИР включает:
1. Письменный лексикон
2. Письменные текстовые массивы
3. Фонетические лингвистические ресурсы
1. Письменный лексикон представлен одноязычными и многоязычными лексиконами (словарями). В многоязычных словарях дается перевод значения исходного языка на один или несколько иностранных языков.
В компьютерной лингвистике используются следующие типы одноязычных словарей:
- частотно-алфавитные словари словоформ какого-либо текста
- словари-словоуказатели, где указывается частота, номер страницы и строки, на которой встретилось слово
- конкордансы – в них каждая словоформа характеризуется численными показателями и некоторым контекстом. Контекст дается – три предложения слева и справа.
- словари-энциклопедии
Энциклопедия – это словарь, содержащий характеристики не слова, а обозначенного им предмета, факта или явления.
- словари-тезаурусы, где указываются семантические связи между определенной частью его лексических единиц. 1852 г.
- терминологические словари – основная единица-термин
Термин – это слово или словосочетание, имеющее специальное значение, выражающее и формирующее профессиональное понятие и применяемое в процессе познания и освоения научных и профессионально-технических объектов. Используются при переводе текстов с одного языка на другой, для создания учебников.
2. Письменные текстовые массивы (корпусы текстов) – совокупность текстов, являющаяся достаточной для обеспечения надежности научных выводов о некотором языке, подъязыке, диалекте. Суть сводится к тому, что достоверные данные о морфологической, фонетической, синтаксической и семантической структуре языка и речи могут быть получены из достаточно большого массива текстов.
Могут быть использованы:
- в лексикологии – для составления различных словарей, выделения терминов, определения значения многозначных слов
- в грамматике – для определения частоты употребления грамматических морфем, для выявления наиболее употребляемых типов словосочетаний и предложений
- в лингвистике – для дифференцирования типов текста, создания конкорданса при машинном переводе.
Сегодня стали создавать топированные корпусы текста. Слова такого корпуса получают буквенные и цифровые индексы, которые обозначают их грамматические, лексические, семантические, структурные признаки.
Создаются корпусы текстов на двух языках.
3. Фонетические лингвистические ресурсы – это корпусы устной речи. Главная трудность создания корпуса устной речи связана с необходимостью транскрибирования устной речи. Несмотря на трудности, в мире существуют достаточно много фонетических корпусов, которые широко используются для:
- сопоставления изучения устной и письменной формы языка
- для изучения грамматических и лексических особенностей устной речи
- для создания компьютерных систем, используемых с целью распознавания и синтеза устной речи
Возможности современного ПК
Сопоставление принципов характеристиками возможности компа значительно превосходят возможности человека:
1. чтение текста
- человек – 25 букв в сек
- сканер – 20 страниц в сек
2. вывод инфы
- человек – 8-25 звуков в сек
- принтер – 50 страниц в сек
3. быстродействие
- человек 20-30 операций в сек
- микропроцессор – 10-100 млрд в сек
Принципиальное различие – в ОЗУ ПК и мозгу человека.
Человек запоминает инфу на основе ассоциативного принципа, ПК – путем ее последовательно размещения в рядом расположенные свободные байты.
4. обработка инфы
Микропроцессор является тем устройством, которое в млрд раз превосходит мозг человека по скорости переработки инфы, однако по принципу работы значительно уступает мозгу человека. ПК имеет жесткий порядок работы, предполагающий только два возможных подхода «ДА» - 1 или «НЕТ» - 0. Мозг человека использует многозначную логику, обладает эвристическими способностями, интуицией.
Возможности современного компьютера
Известно, что ПК был изобретен как средство вычисления. Однако, постепенно к его возможностям добавлялись другие функции. Сегодня уже невозможно сходу перечислить все сферы применения ПК.
ПК – это средство решения тех задач, которые человек в состоянии поручить ему на данном уровне развития техники. ПК обрабатывает мультимедийную инфу (числа, текст, графика, звук, видео)
3D графика позволила археологам воссоздать древние умершие города. Палеонтологам - увидеть вымерших животных.
Мощные графические серверы позволяют ученым исследовать и оценивать в виртуальной трехмерной геофизической среде сейсмические данные и модели нефтяных месторождений.
Компьютерная графика эволюционировала процесс создания мультипликаций, позволила создавать в кино виртуальные декорации любой сложности. Приложения виртуальной реальности нашли применение в индустрии развлечений, в бизнесе, медицине, военном деле.
В области лингвистики ПК позволяют автоматически создавать рефераты текстов, проводить коррекцию орфографии и морфологии, выполнять перевод не только текстов, но и речевых сообщений, распознавать и синтезировать человеческую речь. Внедрение сетей позволило превратить ПК из вычислительного в коммуникационное устройство. Появление глобальной сети стало стимулом рождения новых профессий ПК: e-mail, интернет-телефония, видеоконференции, цифровое ТВ.
Информационные технологии в третьем тысячелетии
1. Сегодня при создании ПК приоритет отдается супер ПК и миниатюрным ПК. Для создания миниатюрных ПК разрабатываются новые технологии. Молекулярный ПК – это устройство, где вместо транзисторов используются интеллектуальные молекулы, которые могут существовать в двух устойчивых состояниях с разными свойствами. Размер такого транзистора меньше, а эффективность намного выше.
2. ПК на базе молекул ДИК
ДИК имеет и базовые сочетания (АГЦТ). ДИК логика обещает высокую вычислительную производительность при малых объемах аппаратного обеспечения, а также малом использовании электроэнергии.
3. Квантовые ПК еще более компактное устройство, у которого в качестве битов выступают квантовые объекты (кубиты).
Продолжается работа по созданию микрокомпьютеров. Это многопроцессорный ПК, где информация хранится не в отдельных ячейках, а в нейросетях. Идет параллельная обработка инфы, как в мозгу человека.
Основная тенденция развития вычислительной техники – расширение их сферы применения и переход от эксплуатации отдельных ПК к работе их в составе сети.
- перспективы развития глобальной сети Интернет
- виртуальная реальность