WWW.DISSERS.RU

БЕСПЛАТНАЯ ЭЛЕКТРОННАЯ БИБЛИОТЕКА

   Добро пожаловать!


Pages:     | 1 || 3 | 4 |   ...   | 29 |

Настоящее пособие является введением, помогающим начать изучение перечисленных выше разделов.

В главе 1 даны основные определения и характеристики информационных процессов на основе оксфордского подхода к определению информатики. Приведен пример взаимодействия данных, информации и знаний в нефтегазовом деле, рассмотрены источники погрешностей, неизбежных при получении информации путем измерений. На основе сведений из дискретной математики даны примеры использования булевых функций в поисковых системах Интернет. Показано, как представляются числа в различных системах счисления, их экономичность и числовые типы данных, используемые в языках программирования и базах данных.

Рассмотрены основы сетей передачи данных и понятия информационной безопасности. Даны начальные сведения о методах извлечения информации из данных путем их анализа (Data Mining).

Глава 2 посвящена обзору современного состояния аппаратного и программного обеспечения с позиции применения этих средств в нефтегазовом деле. Приведена классификация компьютеров по функциональному признаку, уделено внимание суперкомпьютерам, как наиболее значимым аппаратным средствам решения нефтегазовых задач. Подробно рассмотрены линии компьютерной связи и современные хранилища данных, имеющие важное значение в условиях удаленности нефтегазодобывающих объектов и больших объемов передаваемых данных. Дан краткий обзор программного обеспечения, в том числе, – специализированных пакетов программ для нефтегазовых расчетов.

В главе 3 изложены основы программирования на встроенном в приложения Windows, пакет AutoCAD и некоторые другие системы объектно-ориентированный язык программирования высокого уровня Visual Basic for Applications (VBA). Из описания языка выделено необходимое для инженерных расчетов подмножество структур, сопровождаемое подробными примерами и пояснениями.

Глава 4 является центральным разделом настоящего пособия, в котором требуются знания, полученные при изучении предыдущих глав. Она посвящена моделям функциональных и вычислительных задач в нефтегазовом деле. Даны общие сведения о математическом моделировании, приведен ряд функциональных задач, которые сводятся к широко используемым в нефтегазогеологии вычислительным методам: интерполяции, аппроксимации, численному дифференцированию и численному интегрированию, поиску особых точек. По этим методам даны расчетные формулы и фрагменты программ, необходимые для практического применения.

В главе 5 рассмотрены дополнительные разделы информатики, не вошедшие в предыдущие главы: основы компьютерной графики, необходимые для инженерного применения, введение в базы данных с примерами из широко распространенной базы Microsoft Access, введение в расчеты с помощью пакета MathCAD.

В Приложениях приведены примеры вопросов входного контроля, дан примерный перечень и подробные методические указания для постановки и выполнения лабораторных работ, изложена примерная программа самостоятельной работы студентов и методические указания для ее выполнения.

Существенную помощь в изучении современной информатики оказывают имеющиеся Интернет-ресурсы, так как в рамках 200-часового университетского курса информатики невозможно изучить подробно ни одну из существующих информационных технологий, а можно только познакомиться с ними для дальнейшего самостоятельного освоения. Кроме этого информатика – самая быстроразвивающаяся наука и чтобы не отстать от прогресса, необходимо постоянно пополнять свои информационные знания в течение всего цикла трудовой деятельности современного инженера нефтегазового дела.

Среди множества Интернет-ресурсов рекомендуем выделить один, который прямо предназначен для решения сформулированной выше проблемы и имеет ряд выгодных преимуществ перед другими ресурсами. Это – Интернет-университет информационных технологий (ИНТУИТ) www.intuit.ru.

ИНТУИТ учредил в 2003 году Анатолий Шкред, выдающийся деятель в области информационного просвещения русскоязычного населения конца ХХ – начала ХХI века. В ИНТУИТе обучение проводится через Интернет и само по себе полностью бесплатно, хотя есть и платные программы, связанные в основном с выдачей документов об образовании от имени вузов – партнеров ИНТУИТа. В основу методик и принципов организации учебных планов положены стандарты Международного документа Computing Curricula 2001.

Основу обучения составляют курсы лекций с тестовыми заданиями в конце каждой лекции. Каждый курс проходит обязательную сертификацию учебнометодическими объединениями вузов (УМО) и имеет гриф «рекомендовано» для соответствующих специальностей. Все курсы написаны в единой форме изложения, что существенно облегчает их изучение. Авторы курсов – ведущие российские и зарубежные специалисты в области информационных технологий. Любой курс можно заказать в виде книги, диска или изучать через Интернет, но пройденным он считается только тогда, когда будут сданы тесты ко всем лекциям на сайте ИНТУИТа (www.intuit.ru). После этого автоматически выписывается удостоверение о прохождении обучения по этому курсу, которое можно скопировать через Интернет или заказать оригинал в бумажном виде.

Для каждого зарегистрировавшегося студента ИНТУИТ ведет зачетку (бесплатно), где отражаются все пройденные (а также начатые и пока незавершенные) курсы. Важным достоинством ИНТУИТа является наличие множества альтернативных курсов по одной тематике, что позволяет студенту выбирать того или иного автора курса, а сам ИНТУТ обеспечивает себе постоянное обновление изучаемого материала, поскольку компьютерные науки являются сейчас самыми быстроизменяющимися.

На конец 2006 г. в ИНТУИТе собрано 125 курсов и их количество продолжает увеличиваться. В ИНТУИТе нет таких консервативных понятий, как «срок обучения» или «отчисление». Единожды записавшись в ИНТУИТ, можно всю свою активную трудовую жизнь «подтягиваться» за стремительно развивающимися информационными технологиями, путем изучения вновь появляющихся в ИНТУИТе курсов, необходимых Вам по роду деятельности. В настоящем пособии материалы ИНТУИТа используются в содержании самостоятельной работы студентов.

Материалы настоящего пособия апробированы при обучении студентов направления «Нефтегазовое дело» по дисциплине «Информатика» Томского политехнического университета с 2002 года (два потока 8 групп). Ход обучения и его результаты доложены на ряде конференций и опубликованы на сайте автора http://ad.cctpu.edu.ru/Personal/Alex/ZHtml/default.htm Глава 1. Сведения из теоретических основ информатики 1.1. Введение в теорию информации 1.1.1. Основные определения Существует множество определений терминов «информатика» и «информация».

Мы, в силу вышесказанного, выберем определение информатики, данное в Оксфордском университете: «Информатика – это наука об информационных процессах и связанных с ними явлениях в природе, обществе и человеческой деятельности» (Nygaard K. An Emergency Toolkit. Ciborra C. The Labirinths of Information. – Oxford University Press, 2002). Для инженерного образования это определение без потери сущности можно ограничить: «Инженерная информатика – это наука об информационных процессах и связанных с ними явлениях в профессиональной деятельности инженера». В этом определении главную роль играет связь между информационными процессами и теми явлениями, которые их вызывают. Чтобы уметь ее устанавливать, нужно научиться извлекать информацию из данных. Такие знания являются фундаментальными и мало зависят от того, какой Pentium, или какая операционная система сейчас в моде.

В соответствии с таким подходом то, что ранее называли информацией, в настоящее время подразделяют на данные, информацию и знания.

Данные – это отображенные на некотором носителе свойства объектов, которые могут быть измерены или сопоставлены с определенными эталонами.

Информация – осознанные (понятые) субъектом (человеком) данные, которые он может использовать в своей (профессиональной) деятельности.

Таким образом, два главных свойства информации: объективность и субъективность. Объективность информации состоит в том, что она всегда получается из данных о свойствах некоторых объектов. А субъективность состоит в том, один человек (субъект) может извлечь из некоторых данных информацию, а другой – нет.

Знания – систематически подтверждаемая опытным или логическим путем информация об объекте.

Корпоративная информация, корпоративные знания – относительно новые термины, введенные для обозначения и закрепления прав предприятия на ту информацию и знания, которые необходимы для обеспечения его интересов и функционирования и составляют его интеллектуальный капитал.

Схему взаимодействия информационных процессов, отражающую их глубину и значимость для субъекта (инженера), можно представить в виде рис. 1.1. По схеме видно, как из данных извлекается информация, из которой формируются знания.

Последние, в свою очередь, в виде обратной связи влияют на оба этапа: измерение данных и извлечение из них информации. Такой информационный цикл может повторяться неоднократно и позволяет добиваться принятия инженерных решений высокого уровня. Конечно, первичная информация у субъекта появляется уже в процессе получения данных и для многих инженерных задач и на этом уровне можно принимать те или иные инженерные решения.

Знания высокий Систематизация Информация Извлечение Данные низкий Измерение Свойства объекта Рис. 1.1. Схема взаимодействия информационных процессов при принятии инженерных решений 1.1.2. Пример взаимодействия данных, информации и знаний в нефтегазовом деле Один из ярких примеров взаимодействия данных, информации и знаний можно наблюдать в современных методах поиска месторождений нефти и газа с помощью сейсморазведки и компьютерного моделирования. Сейсморазведка заключается в регистрации отраженных волн от неоднородностей земной коры, которые могут содержать залежи углеводородов. Результаты измерений, которые называют сейсмограммами (рис. 1.2), по нашей классификации относятся к данным. Эти данные могут содержать информацию, которую явно на сейсмограмме не видно (глубина залегания неоднородностей, их размер и форма).

Для извлечения этой информации из данных требуются знания, причем очень немалые. Это и физические законы протекания волновых процессов в упругих средах, и математическое описание этих процессов в форме интегральнодифференциальных уравнений, и численные методы их решения, и современные средства алгоритмизации и программирования этих численных методов. Также требуются знания методов параллельных вычислений на суперкомпьютерах, знание их операционной системы, и, наконец, знание современных графических средств отображения информации. И только в результате успешного применения всех этих знаний на всех этапах удается извлечь достоверную информацию – визуальное изображение нефтегазового пласта (рис. 1.3).

Уровни принятия инженерных решений Рис. 1.2. Пример сейсмограммы: измеренные данные Рис. 1.3. Пример 3-D визуализация нефтегазового пласта: извлеченная информация В последнее время 3D-визуализация, основанная на компьютерной обработке данных сейсморазведки, становится основном способом получения информации о залежах нефти и газа, который позволяет избежать потерь колоссальных средств при поиске месторождений старым методом бурения скважин. В передовых нефтегазовых компаниях начинают применяться такие новые методы, как непрерывный мониторинг месторождений, или 4D-разведка. Она позволяет отслеживать, как в процессе разработки месторождения изменяются свойства резервуара, и на основе этих данных контролировать правильность добычи нефти или газа.

1.1.3. Основные характеристики информационных процессов Традиционно различают 5 видов «информационных» процессов, хотя точнее их назвать процессами с данными: получение, переработка, передача, хранение и использование.

Получение данных состоит в измерении количественных или сопоставлении образцам качественных свойств некоторых объектов. Основная характеристика этого процесса – погрешность измерения, связана с такой характеристикой, как класс точности измерительных приборов. Виды и источники погрешностей измерения рассмотрены ниже.

Переработка (обработка) данных состоит в преобразовании первичных измерений в вид, пригодный для передачи, хранения и использования. В этом процессе первичную роль играют АЦП (аналогово-цифровые преобразователи), после которых данные переводятся в двоичный код, попадают в компьютер и дальнейшее преобразование уже производится на них с помощью различных алгоритмов. Главная характеристика этого процесса – разрядность цифрового представления данных. Эта характеристика несет с собой дополнительную неустранимую погрешность. Насколько значимое искажение в информацию внесет эта погрешность Рассмотрим это более подробно в разделе «Системы счисления».

Сюда же можно отнести и преобразование уже оцифрованных данных из одного формата в другой, которое может производиться как без потери информации, так и с потерей (сжатие данных, например, из формата bmp в формат jpeg) Передача (прием) данных интуитивно понятный всем процесс, который в последнее время широко применяется в локальных, корпоративных и глобальных компьютерных сетях. Главные характеристики, которые мы должны знать – это пропускная способность и помехоустойчивость различных средств связи. Это может быть коммутируемая телефонная линия связи (ТЛС), выделенная ТЛС, цифровая линия связи (ЦЛС), волоконно-оптическая линия связи (ВОЛС), каналы радиосвязи и соответствующее им оборудование и протоколы связи: аналоговый модем, цифровой модем, радиомодем, Wi-Fi, WAP, GPRS, Ethernet и др. По главным характеристикам несомненным лидером являются ВОЛС, но это самые дорогостоящие линии связи и во многих случаях целесообразнее применять и радио- и электрические линии связи.

Хранение данных тоже интуитивно понятный всем процесс. С ним неразрывно связано понятие носителя данных, которые подразделяются по физическим принципам записи на: электрические, магнитные, оптические. Научные исследования ведутся над созданием химических носителей (подобно ДНК) и физических носителей, основанных на квантовых эффектах ядерной физики.

Основные характеристики, с которыми сталкивается каждый инженер, – это мкость носителя, или связанная с ней плотность записи, и скорость записи/чтения данных, которые целесообразно соотносить с ценой, как самого носителя, так и привода для него. По мкости пока лидируют магнитные носители типа «винчестер», у которых типовая мкость 200 Гбайт, а для профессиональных целей уже производятся винчестеры мкостью 2–10 Тбайт. Носители оптического типа лидируют по цене, имея сопоставимую пока мкость (CD: 600–700 Мбайт, DVD: 3–7 Гбайт) с носителями электрического типа (флэш-карты: 1–8 Гбайт).

Использование данных заключается в извлечении информации из данных, с помощью визуализации, систематизации, структурирования, статистической и математической обработки. Здесь находят применение компьютерная графика, технологии баз данных, экспертные системы, пакеты типа DATA MINING (анализ данных). Именно этот процесс должен представлять наибольший интерес для всех прикладных специалистов, поскольку связан с их профессиональной деятельностью.

Главной характеристикой на этом этапе является вычислительная мощность используемых компьютеров, так как решение подобных задач требует больших вычислительных затрат. Вычислительная мощность компьютеров складывается из нескольких характеристик: это производительность процессора, разрядность процессора и их количество в системе, объем оперативной памяти и кэш-памяти, тактовая частота системной шины, объем доступного дискового пространства и скорость обмена данными с ним, а также ряд других.

Предметное содержание информации позволяет уяснить ее основные свойства – достоверность, полноту, ценность, актуальность, понятность, полезность Информация достоверна, если она не искажает истинное положение дел.

Недостоверная информация может привести к неправильному пониманию или принятию неправильных решений.

Информация полна, если ее достаточно для понимания и принятия решений.

Неполнота информации сдерживает принятие решений или может повлечь ошибки.

Ценность информации зависит от того, какие задачи мы можем решить с ее помощью.

При работе в постоянно изменяющихся условиях важно иметь актуальную, т. е. соответствующую действительности, информацию.

Информация становится понятной, если она выражена языком, доступным людям, для которых она предназначена.

Информация становится полезной, если принимающий ее человек считает, что может ее где-то использовать, в противном случае это информационный шум или спам (в электронной почте).

Pages:     | 1 || 3 | 4 |   ...   | 29 |






















© 2011 www.dissers.ru - «Бесплатная электронная библиотека»

Материалы этого сайта размещены для ознакомления, все права принадлежат их авторам.
Если Вы не согласны с тем, что Ваш материал размещён на этом сайте, пожалуйста, напишите нам, мы в течении 1-2 рабочих дней удалим его.