Государственное образовательное учреждение высшего профессионального образования Московской области «Международный университет природы, общества и человека «Дубна»
Филиал «Угреша»
| УТВЕРЖДАЮ Проректор по учебной работе ____________ С.В. Моржухина «___» _______________20__г.
|
ПРОГРАММА ДИСЦИПЛИНЫ "Теория информационных процессов и систем"
по специальности 230201 "Информационные системы и технологии"
Форма обучения: заочная
Уровень подготовки: специалист Курс (семестр):4 (8)
Дзержинский, 2011 г. Программа дисциплины "Теория информационных процессов и систем" по специальности 230201 "Информационные системы и технологии": Учебная программа. Давидсон Г.И.. – Филиал «Угреша» Университета «Дубна», 2011. ^ : Давидсон Геннадий Иосифович, кандидат технических наук, кафедра МНТ
Программа составлена в соответствии с Государственным образовательным стандартом высшего профессионального образования и учебным планом по направлению подготовки (специальности)
230200 /230201 " Корпоративные информационные системы "
Программа рассмотрена на заседании кафедры МНТ Протокол заседания № _____ от «____» ________________ 20__ г.
Заведующий кафедрой ________________ / профессор, д.т.н. Балоян Бабкен Мушегович /
Рецензент: _________________________________________________________________ (ученая степень, ученое звание, Ф.И.О., место работы, должность)
ОДОБРЕНО Директор филиала «Угреша»
___________________ / профессор, д.т.н. Балоян Бабкен Мушегович /
«____» _________ 20__ г.
Руководитель библиотечной системы ___________________ /_______________/ (подпись) (ФИО) ^ по специальности 230201 – Информационные системы и технологии (№ государственной регистрации 761 тех/сп от 23.12.2005 г.)
ОПД.Ф.05 | Теория информационных процессов и систем Основные задачи теории систем; краткая историческая справка; терминология теории систем; понятие информационной системы; системный анализ; качественные и количественные методы описания информационных систем; кибернетический подход; динамическое описание информационных систем; каноническое представление информационной системы; агрегатное описание информационных систем. Операторы входов и выходов; принципы минимальности информационных связей агрегатов; агрегат как случайный процесс; информация и управление. Модели информационных систем; синтез и декомпозиция информационных систем; информационные модели принятия решений; возможность использования общей теории систем в практике проектирования информационных систем. | 170 |
Аннотация Дисциплина "Теория информационных процессов и систем" является дисциплиной федерального компонента государственного образовательного стандарта подготовки инженеров и направлена на формирование комплекса научно-технических знаний, освоение которых поможет сформировать у будущих инженеров целостное представление о принципах построения и функционирования сложных информационных систем. Для усвоения содержания программы студенты должны владеть материалом, излагаемом в курсах "Информатика", "Информационные технологии" и "Основы теории управления". В программе особое внимание уделено основным положениям теории информации и теории оптимальных процессов. По разделам "Теория систем" и "Проектирование информационных систем" излагаются только базовые понятия, которые детально рассматриваются в дисциплинах "Теория больших систем", "Корпоративные информационные системы" и "Проектирование информационных систем" к изучению которых студент будет подготовлен при освоении материала настоящей дисциплины. По каждому разделу дисциплины проводится тестирование, по результатам которого формируется рейтинговая оценка работы студента в семестре. Итоговая оценка формируется на экзамене.
^ Цель курса состоит в формировании комплекса знаний в области теории информационных процессов и систем и практических навыков по применению формальных моделей для описания информационных процессов и систем. Задачи курса: изучение основных понятий общей теории систем и теории информационных процессов; изучение методов оценки количества информации и теоретических положений передачи информации по каналам связи; изучение теории оптимальных процессов; изучение методов и моделей формального описания информационных систем.
Требования к уровню освоения содержания дисциплины
В результате освоения дисциплины студент должен: знать основные понятия и определения информационных процессов и информационных систем, способы описания их структуры. уметь проводить формальный анализ и синтез информационных процессов и систем с применением математических моделей расчета и оптимизации. иметь представление о возможностях различных формальных методов анализа, синтеза и оптимизации и их месте в проектировании информационных процессов и систем. ^ Таблица 1 Вид учебной работы | Всего часов | Семестры | 8 | ^ | 170 | 170 | Аудиторные занятия | 18 | 18 | Лекции | 10 | 10 | Практические занятия (ПЗ) | 8 | 8 | Лабораторные работы (ЛР) |
|
| ^ | 152 | 152 | Курсовой проект (работа) |
|
| Реферат (эссе) |
|
| Контрольная работа (тестирование) |
|
| ^ | экзамен | экзамен |
Разделы (темы) дисциплины и виды занятий Таблица 2 № раздела | Содержание учебного материала (дидактические единицы)
| Лекции | ПЗ | ЛР | СРС | Раздел 1. | Теория систем Тема 1.1 Основные задачи теории систем.Краткая историческая справка. Терминология теории систем Тема 1.2 Понятие информационной системы (ИС). Классификация систем. Формальные определения. Тема 1.3 Модели информационных систем. | 2
| 2 |
|
8
8 4 | Раздел 2. | Описание ИС Тема 2.1. Системный анализ Тема 2.2. Качественные и количественные методы описания ИС. Кибернетический подход. Тема 2.3 Динамическое описание ИС. Каноническое представление ИС | 2
| 2 |
|
12
20
16 | Раздел 3. | Теория оптимальных процессов Тема 3.1 Теория оптимальных процессов и систем. Общая постановка задачи. Условия оптимальности. Тема 3.2 Теория оптимальных процессов и систем Классические методы. Тема 3.3 Принцип максимума Понтрягина Тема 3.4 Динамическое программирование Тема 3.5 Статистически оптимальные системы. | 4
| 2 |
|
8
12 12 12 8 | Раздел 4. | Агрегатное описание ИС Тема 4.1. Операторы входов и выходов. Операторы переходов. Тема 4.2. Агрегативная система. Схемы сопряжения. Принципы минимальности информационных связей агрегатов. Тема 4.3. Кусочно-линейный агрегат. Агрегат как случайный процесс. | 2
| 2 |
|
8
4
4 | Раздел 5. | Проектирование ИС Тема 5.1. Возможность использования общей теории систем в практике проектирования ИС. Тема 5.2 Синтез и декомпозиция информационных систем. Тема 5.3 Информация и управление. Количественные методы определения информации. Информационные модели принятия решений. |
|
|
|
4
4
8 |
^ Таблица 3 № п/п | Содержание лекции | Лекция 1
| Основные задачи теории систем.. Количественные методы: лингвистический, теоретико-множественный, абстрактно-алгебраический, топологический, логико-математический, теоретико-информационный, динамический, эвристический. Признаки классификации систем. Семантическая модель информационной системы. Каноническое представление системы. Общее понятие информации. Пропускная способность информационной системы. | Лекция 2
| Понятие оптимальности. Общая постановка задачи оптимального управления. Необходимые и достаточные условия оптимальности. Классические методы. Уравнение Эйлера-Лагранжа. Теория Гамильтона-Якоби | Лекция 3 | Принцип максимума Понтрягина. Постановка задачи. Необходимые условия оптимального программного управления. Задача о максимальном быстродействии. Динамическое программирование. Функциональное уравнение Беллмана. | Лекция 4 | Гауссовский процесс. Марковский процесс. Белый шум. Математическое ожидание. Дисперсия. Корреляционная функция. Спектральная плотность. Их свойства. Статистически оптимальная линейная система. | Лекция 5 | Математическая модель взаимодействия элементов сложной системы. Определение агрегата. Алгоритм функционирования агрегата. Кусочно-линейный агрегат. Агрегативная система. Схемы сопряжения. |
^ Таблица 4а № п/п | № раздела (темы) | Содержание семинаров |
| Раздел 1 | Тестирование 1. Анализ результатов |
| Раздел 2 | Тестирование 2. Анализ результатов |
| Раздел 3 | Тестирование 3. Анализ результатов |
| Раздел 4 | Тестирование 4. Анализ результатов |
Лабораторный практикум Таблица 4б № п/п | № раздела (темы) | Наименование и содержание лабораторных работ |
|
| Не предусмотрено |
^ Таблица 5 № п/п | Вид работы, литературные источники | Тема 1.3 | Сравнить пятикомпонентную модель информационного взаимодействия и опорную модель взаимодействия открытых систем. Подготовка к тестированию по разделу 1 в объеме лекционного материала по темам 1.1 – 1.3. Провести анализ результатов тестирования и повторно ответить на вопросы. | Тема 2.1
| Провести функциональное исследование выражение для энтропии по Шеннону. Определить энтропию в задачах о взвешивании. | Тема 2.2
| Решить задачи о пропускной способности бинарного и m-арного каналов связи и проанализировать результат. Решить задачи 1-5. (см. лекции по теме 2.2) Подготовка к тестированию по разделу 2 в объеме лекционного материала по темам 2.1 – 2.2. Провести анализ результатов тестирования и повторно ответить на вопросы | Тема 3.1 | Найти стационарные точки в задачах на безусловный и условный экстремумы. Исследовать найденные решения на экстремум. | Тема 3.2 | Найти экстремали. Найти экстремали в задачах о кратчайшей линии и брахистохроне. Найти решение изопериметрической задачи. | Тема 3.3 | Найти решение задач о максимальном быстродействии. Построить линии переключения | Тема 3.4 | Решить задачи с использованием функционального уравнения Беллмана | Тема 3.5 | Найти корреляционную функцию и спектральную плотность на выходе системы при заданном сигнале на входе. Подготовка к тестированию по разделу 3 в объеме лекционного материала по темам 3.1 – 3.5 | Тема 4.4
| Учебная группа как агрегат. Подготовка к тестированию по разделу 3 в объеме лекционного материала по темам 4.1 – 4.4 |
Учебно-методическое обеспечение дисциплины
Базовый учебник 1 Подчукаев В.А. Теория информационных процессов и систем: учеб. пособие для вузов.– М:. Гардарики, 2007. – 207 с. Основная литература 2 Бусленко Н.П. Моделирование сложных систем.– М.: Наука, 1978. – 399 с. Дополнительная литература 3 Коршунов Ю.М. Математические основы кибернетики: Учеб. пособие для вузов.– 3-е изд. перераб. и доп. – М.: Энергоатомиздат, 1987. – 496 с. 4 Кузин Л.Т. Основы кибернетики: Учеб. пособие для студентов втузов. – М.: Энергия, 1973. –504 с.
^ 5 Лекции по курсу "Теория информационных процессов и систем"
Технические и электронные средства обучения, иллюстрированные материалы не предусмотрено
^
Текущий контроль Контроль за выполнением заданий, рекомендованных в качестве самостоятельной работы. ^ Тестирование Контрольный опрос Итоговый контроль Экзамен проводится в устной форме по билетам, состоящим из двух теоретических вопросов с учетом рейтинговой оценки работы студента в течение семестра. ^ Промежуточный контроль проводится в форме тестов и контрольных опросов. Результаты промежуточного контроля оцениваются в баллах и сводятся в рейтинговую ведомость. Максимальная оценка результатов тестирования – 14 баллов, контрольного опроса – 24 балла. По итогам семестра при шести этапах промежуточного контроля максимальная оценка может достигать 80 баллов (4х14+2х12). Преподаватель по итогам работы студента в семестре может увеличить или уменьшить эту оценку в пределах 5 баллов. При получении максимальной оценки студент допускается к экзамену с предварительной (рейтинговой) оценкой «хорошо», при получении от 60 до 79 баллов – «удовлетворительно» и менее 60 баллов – «неудовлетворительно».
Примеры вопросов, включаемых в тесты
Информационные процессы – это (выбрать один): 1.1. Процессы сбора, обработки, накопления, хранения, поиска и распространения данных. 1.2. Процессы сбора, преобразования, накопления, хранения, поиска и распространения информации. 1.3. Процессы формирования информационных ресурсов. 1.4. Процессы сбора, обработки, накопления, хранения, поиска и распространения информации.
Информационная система – это (выбрать все, что подходит): 2.1. Организационно упорядоченная совокупность документов и информационных технологий. 2.2. Система предназначенная для сбора, обработки и распространения информации в целях управления 2.3. Организационно упорядоченная совокупность документов и информационных технологий, в том числе с использованием средств вычислительной техники и связи, реализующих информационные процессы 2.4. Совокупность элементов ввода, обработки, переработки, хранения, поиска, вывода и распространения информации, находящихся в отношениях и связях между собой и составляющих определенную целостность
Единичный акт информационного взаимодействия – это: 4.1. Прием информационных кодов. 4.2. Интерпретации принятых кодов. 4.3. Реализация полученной информации. 4.4. Все из вышеперечисленного. 4.5. Ничего из вышеперечисленного.
Система – это (выбрать один): 5.1. Комплекс элементов находящихся во взаимодействии 5.2. Формальная взаимосвязь между наблюдаемыми признаками и свойствами 5.3. Любая сущность, состоящая из взаимосвязанных частей 5.4. Все из вышеперечисленного 5.5. Ничего из вышеперечисленного
Подсистема – это (выбрать один): 6.1. Простейшая неделимая часть системы. 6.2. Совокупностей взаимосвязанных элементов, способных выполнять относительно независимые функции. 6.3. Множество связей между элементами системы. 6.4. Множество существенных свойств, которыми система обладает в данный момент времени.
Устойчивость системы – это (выбрать один): 7.1. Способность системы сохранять свое состояние сколь угодно долго 7.2. Способность системы возвращаться в состояние равновесия 7.3. Способность системы переходить из одного состояния в другое 7.4. Способность системы сохранять целостность.
Семантическая модель системы – это 8.1.  8.2. S=(Х, Y, Z, H, G) 8.3. S=<a, b, P0(a, b )> 8.4. S=(РL, RO, RJ, EX, PR, DT, SV, RD, EF)
На абстрактно-алгебраическом уровне система - это: 9.1. Множество правильных высказываний. 9.2. Отношение, определенное на декартовом произведении множеств 9.3. Собственное подмножество декартова произведения множеств 9.4. 
Динамическая система задана уравнением , тогда это: 10.1. Система автономная. 10.2. Система неавтономная 10.3. Система диссипативная 10.4. Система автоколебательная
Перечень вопросов, выносимых на экзамен
Подходы к определению количества информации. Количество информации: энтропийный подход. Количество информации: алгоритмический и комбинаторный подходы. Количество информации: семантический и прагматический подходы. Понятие информационного взаимодействия: пятикомпонентная модель. Виды процессов преобразования сигналов, их сущность. Стадии проектирования больших систем. Формальные представления понятия "система": автоматическое регулирование, автоматическое управление, организационные системы. Основные понятия теории систем: элемент, подсистема, структура, связь. Основные понятия теории систем: состояние, поведение, модель. Основные понятия теории систем: равновесие, устойчивость, развитие, цель. Динамические системы. Семантическое определение. Динамические системы. Каноническое представление. Классификация систем. Признаки классификации. Большие и сложные системы. Источники сообщений. Понятие избыточности информации. Пропускная способность канала связи. 1-я теорема Шеннона. Пропускная способность бинарного канала с помехами. Пропускная способность m-арного канала с помехами. 2-я теорема Шеннона. Случайные процессы и их характеристики. Понятие агрегата. Определение. Виды операторов выходов и переходов агрегата. Пример функционирования агрегата. Оптимальные процессы. Уравнение Эйлера-Лагранжа. Принцип максимума. Функция Гамильтона. Задача о максимальном быстродействии. Пример. Динамическое программирование. Принцип оптимальности. Постановка задачи. Функциональное и дифференциальное уравнения Беллмана. Задача о кратчайшем пути. Задача о рюкзаке.
Тематика курсовых проектов или курсовых работ, (если курсовые работы предусмотрены учебным планом) Не предусмотрено Тематика рефератов, эссе, Не предусмотрено Тематика выпускных квалификационных работ Не предусмотрено
^ подготовку к тестированию проводить с использованием базового учебника [1], основного учебника[2] (тест 4) и конспектов лекций [5]; при анализе результатов тестирования использовать публикации в периодической печати и Интернет-ресурсы с обязательными ссылками на источник. Используемые источники, необходимо согласовать с преподавателем.
Методические рекомендации для преподавателей при изложении основного материала широко использовать утвержденные и находящиеся в процессе разработки отечественные и зарубежные стандарты; промежуточный контроль теоретических знаний проводить в виде тестирования с последующим анализом характерных ошибок.
|