Базы данных

Базы  данных.

• Базы данных и СУБД. Основные понятия баз данных.
• База данных как основа информационной системы .
• Структура простейшей базы данных
• Режимы работы с базами данных.
• Объекты базы данных.
• Запросы и формы.
• Интегрированные системы. Понятие интегрированной системы (ИС).
• Системы программирования. Понятие системы программирования.
• Автоматизированное рабочее место .
• ЭВМ пятого поколения .
• Понятие искусственного интеллекта.
• Инженерия знаний. Приобретение, представление, обработка знаний.
• Экспертные системы.

1.  Базы данных и СУБД. Основные понятия баз данных .

В современных базах данных хранятся не только данные, но и информация. База данных (БД)– организованная структура, предназначенная для хранения информации. Современные БД позволяют размещать в своих структурах не только данные, но и методы (т.е. программный код), с помощью которых происходит взаимодействие с потребителем или другими программно-аппаратными комплексами.

Системы управления базами данных (СУБД) – комплекс программных средств, предназначенных для создания структуры новой базы, наполнения ее содержанием, редактирования содержимого и визуализации информации. Под визуализацией информации базы понимается отбор отображаемых данных в соответствии с заданным критерием, их упорядочение, оформление и последующая выдача на устройство вывода или передача по каналам связи.

Существует много систем управления базами данных. Они могут  по-разному работать с разными  объектами и предоставляют пользователю разные функции и средства. Большинство  СУБД опираются на единый устоявшийся  комплекс основных понятий.

2. База данных как основа информационной системы .

 

• В фактографических БД содержатся краткие сведения об описываемых объектах, представленные в строго определенном формате.
• документальная БД содержит обширную информацию самого разного типа: текстовую, графическую, звуковую, мультимедийную.

 

3.  Структура простейшей базы данных

Если в БД нет никаких  данных ( пустая база ), то это все равно полноценная БД, т.к. она содержит информацию о структуре базы. Структура базыопределяет методы занесения данных и хранения их в базе.

БД могут содержать  различные объекты. Основными объектами  БД являются таблицы. Простейшая база данных имеет хотя бы одну таблицу. Структура простейшей базы данных тождественно равна структуре ее таблицы.

Структуру двумерной таблицы  образуют столбцы и строки. Их аналогами  в структуре простейшей базы данных являются поля и записи . Если записей в таблице нет, то ее структура образована набором полей. Изменив состав полей базовой таблицы (или их свойства), тем самым изменяем структуру данных, и, соответственно, получаем новую базу данных.

Поля БД определяют групповые  свойства данных, записываемых в ячейки, принадлежащие каждому из полей. Например, свойства полей могут быть такими: имя поля, тип поля, размер поля, формат поля, маска ввода, подпись, значение по умолчанию, условие на значение, обязательное поле, индексированное поде, пустые строки, и т.д. Типы данных: текстовый, числовой, денежный, дата/время, счетчик, поле мемо (большой объем текста), логический, поле объекта OLE (для мультимедийных объектов), гиперссылка, место подстановок.

•  Режимы работы с базами данных .

Обычно с БД работают две  категории исполнителей:

•  Проектировщики – разрабатывают структуру таблиц базы и согласовывают ее с заказчиком; разрабатывают объекты, предназначенные для автоматизации работы и ограничения функциональных возможностей работы с базой (из соображений безопасности);

•  Пользователи – работают с базами данных, наполняют ее и обслуживают.

СУБД имеет два режима: проектировочный и пользовательский.

В проектировочном режиме создаются и изменяются структура  базы и ее объекты. В пользовательском используются ранее подготовленные объекты для наполнения БД или получения данных из нее.

•  Объекты базы данных .

БД может содержать  разные типы объектов. Каждая СУБД может  реализовывать свои типы объектов.

Таблицы – основные объекты любой БД, в которых хранятся все данные, имеющиеся в базе, и хранится сама структура базы (поля, их типы и свойства).

Отчеты – предназначены для вывода данных, причем для вывода не на экран, а на печатающее устройство (принтер). В них приняты специальные меры для группирования выводимых данных и для вывода специальных элементов оформления, характерных для печатных документов (верхний и нижний колонтитулы, номера страниц, время создания отчета и другое).

Страницы или страницы доступа к данным – специальные объекты БД, выполненные в коде HTML , размещаемые на web -странице и передаваемые клиенту вместе с ней. Сам по себе объект не является БД, посетитель может с ее помощью просматривать записи базы в полях страницы доступа. Т.о., страницы – интерфейс между клиентом, сервером и базой данных, размещенным на сервере.

Макросы и модули – предназначены для автоматизации повторяющихся операций при работе с системой управления БД, так и для создания новых функций путем программирования. Макросы состоят из последовательности внутренних команд СУБД и являются одним из средств автоматизации работы с базой. Модули создаются средствами внешнего языка программирования. Это одно из средств, с помощью которых разработчик БД может заложить в нее нестандартные функциональные возможности, удовлетворить специфические требования заказчика, повысить быстродействие системы управления, уровень ее защищенности.

•  Запросы и формы .

Запросы – служат для извлечения данных из таблиц и предоставления их пользователю в удобном виде. С их помощью выполняют отбор данных, их сортировку и фильтрацию. Можно выполнить преобразование данных по заданному алгоритму, создавать новые таблицы, выполнять автоматическое заполнение таблиц данными, импортированными из других источников, выполнять простейшие вычисления в таблицах и многое другое.

Особенность запросов состоит  в том, что они черпают данные из базовых таблиц и создают на их основе временную результирующую таблицу (моментальный снимок ) – образ отобранных из базовых таблиц полей и записей. Работа с образом происходит быстрее и эффективнее, нежели с таблицами, хранящимися на жестком диске.

Обновление БД тоже можно  осуществить посредством запроса. В базовые таблицы все данные вносятся в порядке поступления, т.е. они не упорядочены. Но по соответствующему запросу можно получить отсортированные  и отфильтрованные нужным образом  данные.

Формы – средства для ввода данных, предоставляющие пользователю необходимые для заполнения поля. В них можно разместить специальные элементы управления (счетчики, раскрывающиеся списки, переключатели, флажки и прочее) для автоматизации ввода. Пример, заполнение определенных полей бланка. При выводе данных с помощью форм можно применять специальные средства их оформления.

•  Интегрированные системы. Понятие интегрированной системы (ИС).

•  Системы программирования. Понятие системы программирования .

Система программирования – инструментальное ПО, предназначенное для поддержки разработки программных систем на этапах программирования и отладки. Каждая система программирования должна иметь некоторый встроенный в нее язык программирования, предназначенный для общения с человеком – разработчиком программной системы.

В самом общем случае для  создания программы на выбранном  языке программирования нужно иметь  следующие компоненты .

1. Текстовый редактор . Т.к. текст программы записывается с помощью слов, происходящих от английского языка, и символов для записи всевозможных операций, то формировать файл с исходным текстом программы можно в любом редакторе. Специализированные редакторы ориентированы на конкретный язык программирования. Подобные редакторы созданы для всех популярных языков программирования и дополнительно могут автоматически проверять правильность синтаксиса программы непосредственно во время ее ввода.

2. Компилятор . Исходный текст с помощью программы-компилятора переводится в машинный код.

На этом этапе создается  промежуточный объектный код (двоичный файл, стандартное решение . OBJ ).

3. Редактор связей и библиотеки функций . Исходный текст большой программы, как правило, состоит из нескольких модулей. Каждый модуль состоит отдельный файл с объектным кодом, которые затем нужно объединить в единое целое. К ним нужно добавить машинный код подпрограмм, реализующих различные стандартные функции (например, вычисление sin и cos ). Такие функции содержатся в библиотеках (файлы с расширением . LIB ), которые поставляются вместе с компилятором.

Объектный код обрабатывается специальной программой – редактором связей или сборщиком , который выполняет связывание объектных модулей и машинного кода стандартных функций, находя их в библиотеках, и формирует на выходе работоспособное приложение – исполнимый код для конкретной платформы.

Если по каким-то причинам объектный модуль или нужная библиотека не найдены, то сборщик сообщает об ошибке и готовой программы не получается.

4. Исполнимый код –  это законченная программа, которую  можно запустить на любом компьютере, где установлена операционная  система, для которой эта программа  создавалась. Как правило, итоговый  файл имеет расширение . EXE или  . COM . 

 

•  Автоматизированное рабочее место .

•  ЭВМ пятого поколения .

•  Понятие искусственного интеллекта .

Искусственный интеллект в научном мире рассматривается с двух точек зрения.

•  Научное направление, в рамках которого ставятся и решаются задачи программного или аппаратного моделирования тех видов человеческой деятельности, которые традиционно считаются интеллектуальными.

•  Свойство интеллектуальных систем выполнять творческие функции, которые традиционно считаются прерогативой человека.

Знания в системах искусственного интеллекта – совокупность сведений, которые образуют целостное описание, соответствующее некоторому уровню осведомленности об описываемом объекте, предмете, задаче, проблеме и т.д.

•  Инженерия знаний. Приобретение, представление, обработка знаний .

Инженерия знаний – раздел искусственного интеллекта, который занимается решением проблем, связанных с извлечением, приобретением, представлением и манипулированием знаниями; служит основой для создания различного типа интеллектуальных систем, например экспертных систем.

Инженер по знаниям – специалист, основной задачей которого является проектирование баз знаний и наполнение их знаниями о проблемной области. Для инженера по знаниям характерны следующие виды деятельности: выбор формы представления знаний, удобной для данной проблемной области, организация приобретений знаний из различных источников (документы, учебники, монографии, Интернет-ресурсы м т.п.), общение с экспертами – специалистами в данной предметной области с целью извлечения знаний.

Извлечение знаний – получение информации о предметной области от специалистов и выражение ее на языке представления знаний. Извлечение знаний используется при построении экспертных систем или баз знаний.

Представление знаний – формализация знаний для их ввода в базу знаний. Представление знаний как направление искусственного интеллекта традиционно включает:

• •  задачи проверки содержимого базы знаний на корректность и полноту,
• •  задачи пополнения знаний за счет логического вывода на основе знаний, имеющихся в базе,
• •  задачи обобщения знаний,
• •  классификация знаний.

Модель знаний – описание знаний в базе знаний. Выделяют четыре типа моделей знаний: логические (в их основе лежит семантическая сеть), фреймовая(основанные на фреймах) и продукционные (основанные на продукциях).

Фрейм – специальная форма представления знаний, которая определяется рекурсивно. Фрейм состоит из конечного числа слотов, каждый из которых имеет имя и значение.

Каждая из перечисленных  моделей знаний определяет форму  представления знаний.

Язык представления  знаний – способ описания моделей знаний в системах представления знаний. Известны языки представления знаний для моделей знаний в виде фреймов (языки FRL , KRL и др.), а так же ряд продукционных языков.

База знаний – совокупность программных средств, обеспечивающих поиск, хранение, преобразование и запись в памяти компьютера сложно структурированных информационных единиц.

•  Экспертные системы .

Экспертная система (ЭС) – expert system - особый класс систем искусственного интеллекта, включающий знания об определённой слабо структурированной и трудно формализуемой узкой предметной области и способная предлагать и объяснять разумные решения. Ее основным назначением является: интерпретация данных, диагностика состояния, мониторинг, прогнозирование, планирование и обучение. Все эти задачи по существу сводятся к распознаванию образов.

ЭС – интеллектуальная система, предназначенная для оказания консультационной помощи специалистам, работающим в некоторой предметной области. Выделяют два типа экспертных систем.

ЭС первого  типа . Предназначены для специалистов, чей профессиональный уровень не слишком высок. В базах знаний таких систем содержатся знания, полученные от специалистов экстра-класса.

ЭС второго  типа . Предназначены для специалистов высокой квалификации, выполняя для них значительную часть рутинных операций и просмотр больших массивов информации. В экспертной системе обязательно присутствует система объяснений.