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信息检索系统(InformationRetrievalSystem)将原始信息(一次情报)预处理生成的二次信息(二次情报)输入到计算机中,经过计算机的加工再处理,生成具有一定结构的供检索用的情报数据库。
此后,用户按规定输入检索要求,由检索系统在情报数据库中进行检索匹配,最后将符合用户检索要求的结果输出给用户。
信息检索系统不是为一个单位服务的,它可以供广大的用户使用,例如我国用于科学技术“查新”建立有各类科学和技术的文献数据库(如中国科技文献库、中国科技成果库、中国专利数据库、中国学位论文数据库,中国学术会议数据库等),世界上著名的情报检索系统(如DIALOG、ORBIT等)包含的众多数据库,均可向有关人员提供联机检索服务。
信息检索系统的特点是:
信息量大、检索功能强、服务面广。
通常可根据获得最终检索结果的详细程度和检索词的来源不同,而将信息检索系统分为两大类:
目录检索系统、全文检索系统。
从信息的内容来划分信息检索系统,将其分为:
文献检索系统、事实检索系统、数值检索系统等。
3.信息分析系统(InformationAnalysisSystem)
业务信息处理系统是对原始信息存储和利用的系统,信息检索系统是对原始信息作简单的加工后提供检索服务的系统,它们基本上均停留在信息的表层,并未对这些信息进行深层次的处理,所以仅属于一次信息或二次信息系统。
而对于高层(领导和决策层)人员而言,他们需要的是经过处理和分析的概括性信息,即所谓三次信息。
信息分析系统是为管理决策人员掌握企事业单位运行规律和趋势,制订规划、进行决策的辅助系统。
是一种高层次的信息系统,三次信息的处理系统。
两种常见的信息分析系统:
决策支持系统、经理支持系统。
决策支持系统(DecisionSupportSystem,简称DSS)是辅助决策者通过数据、模型、知识以人机交互方式进行半结构化或非结构化决策的计算机信息系统。
它为决策者提供分析问题、建立模型、模拟决策过程和方案的环境,可调用各种信息资源和分析工具,帮助决策者提高决策水平和质量。
经理支持系统(ExecutiveSupportSystem,简称ESS)不提供某种固定的应用或某种具体的能力,而是提供一个综合性的计算和通信环境。
4专家系统
专家系统(ExpertSystem,简称ES)是一种知识信息的加工处理系统,也是人工智能最为重要的应用系统。
专家系统模仿人类专家的思维活动,通过推理与判断来求解问题。
专家系统具有解决特定问题所需的专门领域知识,这种知识不但包括解决该问题的知识,同时还包括求解该问题过程的知识。
一个专家系统通常由两部分组成:
一部分是称为知识库的知识集合,它包括要处理问题的领域知识,另一部分是称为推理机的程序模块。
推理是指从已有事实推出新事实(或结论)的过程。
在专家系统中首先将专家的知识和经验以适当的形式存入计算机(拥有专门知识),利用类似专家的思维规则,对事例的原始数据,进行逻辑推理和演释,最后作出判断和决策(选择知识和运用知识)。
6.2数据库系统及应用
一、数据管理的需求和数据库系统
1.应用需求推动数据库技术的发展
2.数据库系统的组成
(1)应用程序
(2)计算机支持系统(包括硬件支持环境和软件支持平台)
(3)数据库
(4)数据库管理系统
(5)人员
3.数据库系统的特点
(1)结构化
(2)数据共享性高,冗余度低。
(3)数据独立于程序。
(4)统一管理和控制数据。
二、关系数据模型
1.数据模型的基本概念
层次模型(HierarchicaModel)层次模型用树结构表示实体集之间的联系。
网状模型(NetworkModel)用网络结构表示实体集之间联系的数据模型。
关系模型(RelationalModel)用二维表结构表示实体集以及实体集之间联系的数据模型。
面向对象模型(Object-OrintedModel)在面向对象模型中把现实世界的实体都模拟为一种对象,并把类似的对象归并为一类(Class)。
2.关系数据模型的数据结构
(1)关系数据模型的逻辑结构
关系数据模型的基本结构是关系。
关系数据模型中数据的逻辑结构是一张二维表(Table),它由表名、行和列组成。
表的每一行称为一个元组(Tuple),每一列称为一个属性(Attribute)。
用关系数据模型对一个具体单位中客观对象的实体集、属性和联系的结构描述,一般称为关系数据模式(DataSchema),而二维表中的内容即为其实例。
关系数据模式的一般描述形式为:
R(A1,A2,…Ai…,An)
(2)关系数据模型的特点
3.关系数据模型的完整性
关系模式用R(A1,A2,…,An)表示,仅仅说明关系的语法,但是并不是每个合乎语法的元组都能成为R的元组,它还要受到语义的限制。
数据的语义不但会限制属性的值,数据的语义还会制约属性间的关系,这些约束可以用来保证数据库中数据的正确性,称其为关系数据模型的完整性约束。
三、关系代数操作
关系数据模型提供了关系操作的能力,这种操作能力可用代数方式和逻辑方式来表示,分别称为关系代数和关系演算。
关系代数:
用对关系的运算来表达查询要求的方法(代数方式表示)。
关系演算:
用谓词来表达查询要求的方式(逻辑方式表示)。
关系代数操作简称为关系操作。
分为两类:
传统的集合操作和关系专用的操作。
关系操作的结果仍为关系,可以再参与其他关系操作,构成关系代数表达式,由此描述对关系的各种复杂操作。
1.传统的集合操作
关系是元组的集合,因此集合运算均可适用于关系。
(1)并操作
设有关系R和关系S,它们有相同的模式结构(称R与S是“并相容”),其并操作(Union)表示为R∪S,操作结果生成一个新的关系,其元组由属于R的元组和属于S的元组共同组成:
(2)交操作(Intersection)
设关系R和S并相容,其交操作表示为:
R∩S,操作结果为:
即结果关系中的元组由既属于R又属于S的元组组成。
(3)差操作
设关系R和S并相容,其差操作(Difference)表示为R-S,操作结果生成一个新关系,其元组由属于R,但不属于S的元组组成:
2.专门的关系操作
(1)插入操作
(2)删除操作
(3)更改操作
(2)选择操作
(2)投影操作
(2)连接操作
四、关系数据库语言SQL简介
数据库语言:
数据库管理系统配置,使用户可以对数据库进行各式各样的操作,构成用户和数据库的接口的语言。
由于DBMS所提供的语言一般局限于对数据库的操作,不同于计算机的程序设计语言,因而称它为数据库语言。
关系数据库语言是一种非过程语言。
SQL(StructuredQueryLanguage):
一种基于关系代数和关系演算之间的语言
1.SQL数据库的体系结构
SQL数据库具有三级体系结构。
在SQL中,逻辑模式对应于基本表(BaseTable),存储模式对应于存储文件,用户模式主要对应于视图(View),元组称为“行”,属性称为“列”。
2.SQL数据定义
SQL提供数据定义语言(DDL),它包括:
定义基本表、修改基本表、删除基本表、建立和删除索引、建立和删除视图等语句。
3.SQL的数据查询
定义基本表的SQL语句表示为:
CREATETABLE<
表名>
(<列名><数据类型>[完整性约束条件],¡
¡
=)
[]表示可含有该子句,也可为空,视实际定义要求而定。
<
是所要定义的基本表名字。
定义基本表时要指明每个列的类型和长度,同时还可以定义与该表有关的完整性约束条件。
这些完整性约束与基本表的定义内容一并被存入系统的数据字典中,当用户操作基本表中的数据时,由DBMS自动检查该操作是否违背这些完整性约束条件。
数据库查询是数据库的核心操作。
SQL语言提供了SELECT语句进行数据库查询。
SELECT查询语句简单的形式为:
SELECTA1,A2,…,An(指出目标表的列名或列表达式序列)
FROMR1,R2,…,Rm(指出基本表或视图序列)
[WHEREF](F为条件表达式)
[GROUPBY列名序列](结果表分组)
[ORDERBY列名[排序方向]…](结果表排序)
4.SQL的数据更新
它可将一个记录插入到指定的表中。
语句格式为:
INSERTINTO<
(<
列名1>
,<
列名2>
…)
VALUES(<
表达式1>
表达式2>
,…)
5.SQL的视图
视图是DBMS所提供的一种以用户模式观察数据库中数据的重要机制。
视图可由基本表或其他视图导出。
视图只是一个虚表。
五、数据库系统及应用新技术
1.数据库体系结构的发展
(1)数据库系统体系结构的发展
集中式数据库系统、客户/服务器结构、浏览器/服务器结构。
(2)分布式数据库
(3)并行数据库系统
2.数据库技术对决策应用的支持
6.3信息系统开发与管理
信息系统的开发和管理是一项系统工程,也是涉及多学科的综合技术。
信息系统开发周期长、投资大、风险大,比一般技术工程有更大的难度和复杂性。
对于从事信息系统分析、设计和管理的有关人员而言,应该掌握的知识是多方面的。
一、软件工程与信息系统开发概述
1.软件危机和软件工程
软件危机:
大型软件系统开发成本高,可靠性差,甚至有时人们无法管理自身所创造出来的这个复杂逻辑系统,致使软件的生产和维护出现了很大的困难,当时人们称此为软件危机。
原因:
对软件需求分析的重要性认识不够;
软件不是物理产品而是以种逻辑产品;
随着问题复杂度的增加,人们处理问题的效率随之下降,而开发软件所需时间和费用则随之增加。
2.软件工程方法要点
以工程化的方式组织软件开发,必须强调以下几点:
软件开发技术、软件工程管理、软件开发方法、软件开发工具。
3.常用的信息系统开发方法
(1)结构化生命周期方法
结构化方法将信息系统软件生命分为5个阶段:
系统规划、系统分析、系统设计、系统实施以及系统维护。
(2)原型法
是指由系统分析设计人员与用户合作,在短期内定义用户基本需求的基础上,首先开发出一个具备基本功能、实验性的、简易的应用软件。
然后运行这个原型,并在相应的辅助开发工具的支持下,按照不断求优的设计思想,通过反复的完善性实验而最终开发出符合用户要求的信息系统。
(3)面向对象开发设计方法
(4)CASE方法
4.数据库设计概要
(1)数据库设计的任务
数据库设计的基本任务是根据一个单位或部门的信息需求、处理需求和数据库的支持环境(包括硬件、操作系统和DBMS),设计出数据模式(包括用户模式、逻辑模式和存储模式)以及相应的应用程序。
信息需求表示一个单位所需要的数据及其结构,处理需求表示一个单位经常需要进行的数据处理功能。
前者表达了对数据库的内容及结构的要求(静态),后者表达了基于数据库的数据处理要求(动态)。
(2)数据库设计步骤
二、系统规划与分析
1.系统规划
系统规划的任务实对应用单位的环境、目标、现行系统的状况进行初步调查,根据单位发展目标和战略对建设新系统的需求做出分析和预测,同时考虑建设新系统所受的各种约束,研究实施新系统的必要性和可能性,给出拟建系统的初步方案和项目开发计划,并对这些方案和计划分别从管理、技术、经济和社会等方面进行可行性分析,写出可行性报告。
2.系统分析
系统分析即需求分析,它是研制信息系统最重要的阶段,也是最基础的阶段。
实践表明,系统分析工作的好坏,在很大程度上决定了信息系统的成败。
(1)系统分析的任务
系统分析是采用系统工程的思想和方法,把复杂的对象分解成简单的组成部分,提出这些部分所需数据的基本属性和彼此间的关系。
(2)系统分析的方法
在系统分析中经常使用结构化分析方法(SA),即从最上层的组织机构入手,采用自顶向下逐层分解的方法分析系统,并用数据流程图和数据字典来表达数据和处理过程的关系。
三、系统设计
系统分析阶段要明确系统功能,其成果是关于新系统的实现目标。
系统设计阶段要为实现系统目标具体规定数据结构和系统功能。
1.概念结构设计
开发一个全局性的信息系统,由于其问题的复杂性,在系统规划和需求分析阶段一般采用自顶向下的方法。
而在概念结构设计中则采用自底向上的方法,即首先定义各局部应用的概念结构,然后将它集成起来得到全局的概念结构。
根据具体的单位情况,在分层的数据流程图中,选择一个适当层次的数据流程图,作为设计局部概念模式的依据。
可用E-R图的抽象机制对数据进行分类而确定相应的实体集、实体集的属性、实体集的主键以及实体集之间的联系。
成果:
数据的概念结构说明、系统的功能设计描述。
数据的概念结构说明,即一个单位信息系统的全局概念模式。
系统所用到的所有数据必须清晰地反映在全局E-R图和数据字典中。
系统的功能设计描述,要列出相应的系统说明书,其内容包括新系统功能概图以及反映新系统的数据流程图。
2.逻辑结构设计
把概念结构设计阶段中所得到的全局E-R图中的实体集和联系,转换为关系DBMS所支持的关系型数据的逻辑结构。
3.物理结构设计
数据库物理结构设计有两个目标:
提高数据库的性能和有效地利用存储空间。
相对而言,其中第一个目标较之更为重要,因为性能仍然是当今数据库系统的薄弱环节。
对于处理功能而言,程序结构设计工作主要是编制模块说明书,这也是一项非常繁琐而细致的工作。
模块说明书的内容要详细,其要求是使程序设计员要能依据每一个模块说明书进行编程工作。
模块说明书实质上是一张“IPO表”,要定义模块的输入(I)、处理过程(P)和输出(O)要求,还要说明如何访问数据库。
在此过程中,必要时可以绘制一些程序框图。
四、系统实施与运行维护
1.系统实施
系统实施的任务是实现系统设计阶段提出的数据逻辑结构、存储结构和软件结构,按实施方案完成一个可实际运行的信息系统,交付用户使用。
(1)数据载入和应用程序的调试
(2)系统测试和数据库的试运行
2.系统的运行维护
(1)纠正性维护
(2)适应性维护
(3)完善性维护
6.4典型信息系统介绍
一、制造业信息系统
一般来说,制造企业的工作是以生产为中心,并围绕产品开展的。
它有三个主要目标,即:
最大的客户服务、最小的库存投资、高效率的企业作业。
信息技术与企业管理方法和管理手段相结合,产生了各种类型的制造业信息系统
1.MRP和ERP
物料需求计划系统(MaterialRequirementPlanning,简称MRP)是从产品的结构(即物料清单BillofMaterial,简称BOM)出发,保证既不出现物料短缺,又不积压物料库存的计划管理系统,可以用它来解决制造业中缺件与超储之间矛盾。
闭环MRP
早期的MRP应用中,将生产能力作业计划,车间作业和采购作业计划纳入其中,在计划执行过程中加入来自车间、供应商和计划人员的反馈信息,利用这些信息平衡调整计划,从而使生产的全过程围绕物料需求计划形成一个统一的系统,称为闭环MRP(ClosedLoopMRP)。
MRPII
1980年代,人们把制造、财务、销售、采购以及工程技术等各子系统综合为一个系统,并称之为制造资源计划系统(ManufacturingResourcesPlanning),记为MRPⅡ。
MRPII把财务子系统与生产子系统结合到一起,实现资金流与物质流的统一管理。
ERP系统
美国信息分析咨询公司GartnerGroup在MRPⅡ基础上,提出了企业资源计划(EnterprisesResourcesPlanning,简称ERP)的概念。
ERP扩展了企业管理信息集成的范围,在MRPⅡ的基础上增加了许多新功能。
2.计算机集成制造系统(ComputerIntegratedManufacturingSystem简称CIMS)
二、电子商务
1.电子商务的定义
电子商务(e-Commerce,或ElectronicCommerce,简称EC):
对整个贸易活动实现电子化。
从涵盖范围方面定义为:
交易各方以电子交易方式而不是通过直接面谈方式进行的任何形式的商业交易,包括交换数据(如电子数据交换、电子邮件)、获得数据(如共享数据库、电子公告牌)以及自动捕获数据(如条形码)等。
2.电子商务的分类
按照交易的双方分类:
企业内部的电子商务、企业与客户之间的电子商务(Business-Customer,简称B-C)、企业间的电子商务(Business-Business,简称B-B)、企业与政府间的电子商务。
按照使用网络类型的不同分类:
基于电子数据交换(EDI)的电子商务、基于Internet的电子商务、基于Intranet/Extranet的电子商务。
按照交易商品性质分类
电子商务主要包括两类商品:
有形商品的电子订货和付款,它仍然需要利用传统渠道(如邮政服务和商业快递)来配送货物
无形商品和服务,如某些计算机软件、电子音乐内容的联机订购、付款和交付,或者是全球范围的信息服务。
显然,无形商品和服务能使双方跨越地理障碍而直接进行交易,充分挖掘全球市场的潜力。
三、电子政务(electronicgovernment):
政府机构运用现代网络通讯与计算机技术,将政府管理和服务职能通过精简、优化、整合、重组后在互联网络上实现的一种方式。
四、地理信息系统(GeographicalInformationSystem,简称GIS)和数字地球
针对特定的应用任务,存储事物的空间数据和属性数据,记录事物之间关系和演变过程的系统。
根据事物地理位置坐标对其进行管理、搜索、评价、分析、结果输出等处理,提供决策支持、动态模拟统计分析、预测预报等服务。
(1)数字城市(DigitalCity)
地理信息系统应用于城市交通、安全、防火、市政工程、规划、管理、决策等方面,称为城市地理信息系统,又称数字城市。
数字城市可以是一个综合系统,包括用地、建筑、管线(地上和埋地)等,也可以是一个专业应用系统,如城市规划系统等。
(1)数字地球
数字地球就是一个全球范围的以地理位置及其相互关系为基础组成的信息框架,并在该框架内嵌入我们所能获得的信息的总称。
五、远程教育
远程教育,就是利用计算机及计算机网络进行教学,使得学生和教师可以异地完成教学活动的一种教学模式。
一个典型远程教育的内容主要包括课程学习、远程考试和远程讨论等。
实现方式:
基于Web的软件实现方式、基于视频会议系统的实现方式。
六、远程医疗
通过计算机技术、通信技术、遥感技术与多媒体技术,同医疗技术相组合,旨在提高诊断与医疗水平、降低医疗开支、满足广大人民群众保健需求的一项全新的医疗服务。
主要目标:
以检查诊断为目的的远程医疗诊断系统、以咨询会诊为目的的远程医疗会诊系统、以教学培训为目的的远程医疗教育系统、以家庭病床为目的的远程病床监护系统。
七、数字图书馆(DigitalLibrary,简称D-Lib)
是一种拥有多种媒体、内容丰富的数字化信息资源,是一种能为读者方便、快捷地提供信息的服务机制。
网络环境下跨区域的、统一的,高效率的访问以及高质量信息的生成,组织和提取等技术是D-Lib的研究内容。
如果把Internet看成是一个巨大的无墙图书馆,广义的D-Lib的目标就是要优化Internet的信息存储结构,提供一致的检索接口,使整个网络成为一个虚拟的、单一的、有组织的,有结构的信息集合,实现跨仓储的有效查找。
该课题涉及:
计算机科学、图书馆与信息科学、教育、生物信息、地理、电子工程、新闻与传播、心理学、医学信息、环境科学、语言学、机器人等
6.5信息化与信息社会
一、什么是信息化
1.信息化
是指工业社会向信息社会前进的过程,亦即加快信息高科技发展及其产业化,提高信息技术在经济和社会各领域的推广应用水平并推动经济和社会发展的过程。
2.主要内容
三个层面:
信息基础设施与信息资源的开发和建设、信息技术与信息资源的应用、信息产品制造业的不断发展。
六个要素:
是指信息基础设施、信息资源、信息技术与应用、信息产业、信息化法规与信息科技人才。
二、信息化推动工业化
信息化对工业化的作用是显而易见的,但信息化不能代替工业化。
三、信息化指标体系
第6章信息系统与数据库6-9
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