Парадигма развития науки (стр. 22 )

- проверку корректности вводимой информации и гарантию пра­вильности хранимой и выдаваемой информации;

- получение копий требуемых документов в буквенно-цифровой и графической формах и т. п.

Сформулированные задачи обработки информации в АСНИ де­лают еще более актуальными вопросы широкого использования в составе ИО систем управления базами данных (СУБД).

Под СУБД понимается специальная программная система, под­держивающая структуры и взаимосвязи данных как на логическом (уровне описания данных), так и на физическом уровнях (уровне хранения данных в ЭВМ).

Характерной чертой современных СУБД является их ориентация не на конкретные приложения, а на поддержание принятых струк­тур данных. Это позволяет хранить в одной базе данных самую разнообразную информацию, характеризующую исследуемую проблему с различных точек зрения.

Таким образом, информационный комплекс АСНИ в качестве основных элементов включает в себя базы данных и их системы управления.

Лингвистическое обеспечение. Это сокупность лингвистических средств, включающих в свой состав терминологию и языки исследования, с помощью которых осуществляется взаимодействие исследователя с системой. Термины и определения, используемые в АСНИ, оговариваются в соответствующих документах (руководя­щих материалах, нормалях, ГОСТах), что необходимо для одно­значного понимания специалистами различных аспектов исследования.

Особое положение в лингвистическом обеспечении занимают язы­ки программирования, одни из которых обеспечивают общение исследователя с ЭВМ, а другие служат для описания алгоритмов обработки информации в ЭВМ. Существующие языки программи­рования можно разделить на три класса: машиино-ориентированные, процедурно-ориентированные и проблемно-ориентированные.

Программирование на машинно-ориентированных языках требует знаний не только сущности задачи и алгоритма ее решения, но и структуры, технических особенностей ЭВМ, способов програм­мирования на ней. Типичным представителем машинно-ориентиро-мшшых языков является язык ассемблер. Как правило, эти языки используются при написании программ, например, операционных систем. Использование машинно-зависимых языков позволяет де­лить программы более компактными и быстродействующими. Однако программирование с помощью этих языков является наиболее трудоемким.

Существование процедурно-ориентированных языков в значительной степени упрощает процесс программирования за счет включаемых в эти языки специальных средств описания процессов решения различных классов исследовательских задач. Представление алгоритма на языке дан­ного класса заключается в описании алгоритма в виде последова­тельности процедурных шагов, детализирующих вычислительный процесс. К наиболее широко используемым процедурно-ориентированным языкам относятся Фортран, Паскаль, Бейсик, Ада, С и др.

Паскаль удо­бен при программировании логических задач и задач обработки символьных данных.

Язык Ада был разработан группой специалистов с учетом тех возможностей вычислительных систем, которые связаны с их использованием в реальном масштабе времени и ор­ганизацией параллельных вычислений.

Язык программирования С первоначально был разработан как язык для реализации операционной системы UNIX. Но опыт про­граммирования показал, что этот язык обладает широкими возмож­ностями для программирования различных прикладных задач. Можно сделать вывод, что С — это универсальный язык програм­мирования, достаточно компактный, обладающий механизмами управления вычислениями и структурами данных.

Процедурно-ориентированные языки важны для АСНИ, так как решают задачу совместимости программ для различных типов ма­шин, облегчают взаимодействие человека с ЭВМ, упрощают процессы написания, отладки программ и обучения программиро­ванию.

Проблемно-ориентированные языки характеризуются наличием непроцедурных средств, указывающих в основном на то, что должно быть сделано алгоритмом, а не как, т. е. языки отражают сущность, а не способ реализации вычислительного процесса. В программе формулируются соотношения, а не последовательность вычислений, и, таким образом, программист освобождается от обязанности разрабатывать шаги алгоритмов и определять их порядок. К проблемно-ориентированным языкам можно отнести язык Пролог. В Прологе не пишут формул, вместо этого определяют соотношения между объектами и величинами. Язык состоит только из описания и не имеет инструкций.

К лингвистическим средствам АСНИ можно отнес­ти также языки запросов к базе данных, манипулирования данны­ми и описания данных. Характер этих языков определяется систе­мой управления базой данных, используемой в АСНИ.

В настоящее время все большее внимание уделяется разработке взаимодействия исследователей с ЭВМ на естественном профес­сиональном языке.

АСНИ должна располагать знаниями, необходимыми для исследования, процедурами обра­ботки знаний, методами выполнения исследовательских процедур, и исследователь может обращаться к ЭВМ на естественном языке, иници­ировать к действию соответствующие программы и алгоритмы, облегчающие ему процесс исследования.

Математическое обеспечение. Такое обеспечение представляет собой математические методы, модели и алгоритмы, на основе которых осуществляется процесс автоматизированного исследования. Для правильного понимания роли и назначения этого вида обеспечения в АСНИ рассмотрим вопросы, возникающие в ходе исследования проблем. На этапах начального процесса исследования осуществляются выра­ботка концепций и просмотр общих схемных исследований, поиск опти­мальных параметров, сравнение альтернативных вариантов начальных результатов исследования, опре­деление функций и структуры исследуемой проблемы и детальное исследование процессов, сопровождающих ее работу. Проработки, выполненные на этих этапах, оказывают решающее влияние на качественные и количественные характеристики научных рекомендаций по исследуемой проблеме. Как уже отмечалось, эти этапы характеризуются сложностью формализации задач исследования, необходимостью учета большого количества разнообраз­ных требований, критериев и ограничений, большими затратами труда.

Поэтому при выполнении ииследований необ­ходимо в максимальной степени использовать математические модели функционирования исследуемых проблем, а также модели исследовательского процесса.

Степень обоснованности научных рекомендаций повышается за счет точности описания протекающих исследовательских процес­сов и явлений в исследуемых проблемах, а также оптимизации принимаемых научных рекомендаций на базе разрабатываемого мате­матического аппарата.

Таким образом, разработка математического обеспечения АСНИ является одним из самых ответственных этапов в построении АСНИ, на котором закладываются точность и достоверность, научных рекомендаций, сформированных по результатам исследования проблемы, а значит, качество и эффективность работы всей АСНИ в целом.

В АСНИ должны использоваться множество математи­ческих моделей и методов, охватывающих практически все разделы математики.

Математические методы в АСНИ можно условно разбить на сле­дующие группы: имитационного и анимационного моделирования; логического син­теза; оптимизации; синтеза геометрических и чертежно-графических моделей исследуемой проблемы.

Методы имитационного и анимационного моделирования используются для созда­ния имитационной и анимационной модели исследуемой проблемы и эксперименти­рования с ней в условиях реальных ограничений, а также для оцен­ки соответствия исследуемой проблемы предъявляемым к ней требованиям и условиям функционирования.

Методы логического синтеза используются при синтезе научных рекомендаций по решению задач исследуемой проблемы на основе формального описания ее функцио­нирования, так называемого сквозного логического синтеза, начи­ная от ввода в ЭВМ формализованного задания на исследование до выдачи ЭВМ структуры научных рекомендаций с учетом заданных ограни­чений.

Методы оптимизации позволяют исследователю на любом эта­пе исследования провести оптимизацию отдельных научных результатов или всей их совокупности в целом по формируемым функциям качества. Для этого в системе должны быть предусмотрены возможности:

- назначения параметров оптимизации;

- формирования функций качества, которые позволили бы коли­чественно оценить рассматриваемые научные результаты;

- формирования ограничений, выделяющих в пространстве мно­жество возможных состояний научной проблемы области, которые соответст­вуют требованиям задания на исследования, возможностям их реализации и дополнительным научным результатам;

- выбора методов поиска экстремума функции качества в зависи­мости от количества параметров оптимизации, количества и вы­числительной сложности ограничений, а также от характера и тру­доемкости вычисления функции качества;

- выбора исходной точки поиска, которая может быть определена волевым решением или с помощью вычислительных процедур.

Формализация исследовательского процесса требует раз­работки математических моделей процессов исследования. Инфор­мация, касающаяся исследовательских процессов, является, как правило, тем связующим звеном, на котором базируется множество математиче­ских моделей, связывающих исследуемые характеристики с раз­личными характеристиками функционирования научной проблемы.

Эффективность математического обеспечения АСНИ во многом определяется достигнутым уровнем единства физических и матема­тических принципов, применяемых для разработки моделей, а так­же возможностями приспосабливаемости имеющихся в АСНИ моделей к решению конкретных задач на всех этапах исследования.

Программное обеспечение. Представляет собой совокупность программ, обеспечивающих реализацию функций АСНИ. Анализ задач и особенностей автоматизированного исследования показы­вает, что программное обеспечение АСНИ должно обеспечивать вы­полнение следующих основных функций:

- пользовательских, с помощью которых непосредственно прово­дится автоматизированное исследование;

- обеспечивающих, с помощью которых осуществляются структур­ное и функциональное объединение системы, ее работоспособность и развитие.