Автор: Свириденко С.С.
Теги: компьютерные технологии документация научно-техническая информация (нти) печать в целом авторство вычислительная техника микропроцессоры информатика информационные технологии интернет-технологии
ISBN: 5-256-00298-8
Год: 1989
Похожие
Текст
С.С.Свириденко
СОВРЕМЕННЫЕ
ИНФОРМАЦИОННЫЕ
ТЕХНОЛОГИИ
С.С.Свириденно
СОВРЕМЕННЫЕ
ИНФОРМАЦИОННЫЕ
ТЕХНОЛОГИИ
Москва
«Радио и связь»
1989
ББК 32.97
С24
УДК 681.3:002
Рецензент д-р техн, наук А. В. Бутрименко
Редакция литературы по информатике
Свириденко С. С.
С24 Современные информационные техноло¬
гии.— М.: Радио и связь, 1989.— 304 с.: ил.
ISBN 5-256-00298-8.
Рассматриваются современные информационные
технологии в управлении, науке, производстве. Опи¬
сываются технические средства обработки, передачи,
отображения и хранения информации. В популярной
форме рассказывается о применении компьютеров в
различных видах информационного обслуживания: в
библиотечном и патентном деле, на почте, при про¬
ведении научных разработок, организации работы
учреждения.
Для широкого круга читателей.
2404000000-090
С 136-89 ББК 32.97
046(01)-89
ISBN 5-256-00298-8 © Издательство «Радио и связь», 1989
Цивилизация — это же прежде всего
информация, информация делает наро¬
ды человечеством.
С. Залыгин. К вопросу о бессмертии
ПРЕДИСЛОВИЕ
Интенсификация производства и совершенст¬
вование методов хозяйствования на современном
этапе, направленные на повышение благосостоя¬
ния советского народа, охватывают все отрасли
экономики. Ключевыми звеньями при этом остают¬
ся информированность разработчиков новой тех¬
ники, повышение эффективности функционирова¬
ния руководящего и административно-управлен¬
ческого аппарата, информационная обеспечен¬
ность лиц, принимающих решения, увеличение
интеллектуального продукта, производимого об¬
ществом.
Известно, что без умелого использования ин¬
формации, являющейся продуктом творческих сил
человечества, немыслим научно-технический про¬
гресс, поэтому информационная сфера деятель¬
ности человека, которая охватывает публикацию
книг, статей, математических программ, научных
отчетов и других документов, давно стала опре¬
деляющим фактором развития экономики, техни¬
ки, науки. Степень обеспеченности информацией
руководителей, ученых и специалистов является
одним из основных факторов роста произво¬
дительности общественного труда.
Для нашего времени характерны рекордные
темпы роста информационных потоков, справить¬
ся с которыми традиционными способами труднее
и труднее. Достаточно сказать, что число публи¬
каций в мире удваивается каждые 10—15 лет,
3
число телефонных каналов в мире удваивается
за период примерно 11 лет, за такой же период
число автоматизированных баз данных вырастет
на порядок. Всемирный книжный фонд составляет
уже 1,4 млрд названий, фонд патентных доку¬
ментов —27 млн, и он ежегодно увеличивается
на 1 млн документов.
По данным ЮНЕСКО более половины занято¬
го населения наиболее развитых стран принимает
непосредственное участие в процессах произ¬
водства и распространения информации, а в ряде
стран до половины национального продукта свя¬
зано с информационной деятельностью общества.
«Информатизация» общества становится одной из
определяющих сторон современной хозяйственной
жизни. Информация превратилась в важнейший
ресурс общества и стала неотъемлемым фак¬
тором производственной деятельности на всех
уровнях.
Создавшаяся ситуация в области освоения
обществом информационных ресурсов и использо¬
вания информационных технологий обсуждается
во многих отечественных и зарубежных публика¬
циях [1 —10, 22, 23], основная направленность
которых состоит в привлечении внимания научно-
технической общественности к решению проблем
информатизации общества. В то же время при¬
ходится с сожалением отмечать явную недостаточ¬
ность технической литературы, доступной неспе¬
циалистам от школьника и студента до ученого
и руководителя и раскрывающей средства и мето¬
ды современной информатики. Несомненно, что
техническая грамотность — залог успеха внедре¬
ния информационных технологий в нашу по¬
вседневную жизнь.
В ряде публикаций, посвященных в основ¬
4
ном социально-экономическим сторонам информа¬
тики, делается попытка попутно объяснить су¬
щество технических проблем, но это происходит
не всегда удачно. Так возникла путаница между
службами Телетекс и Телетекст, теле- и видео¬
конференциями [8], частотное разделение каналов
названо частотной модуляцией, а светотелефонию
можно понять как пропускание луча света по
стекловолокну, при ее главном преимуществе
в экономии меди [10]. Этот перечень можно было
бы продолжить.
Информационные технологии, явившиеся ре¬
зультатом сочетания технических возможностей
вычислительной техники, электросвязи, инфор¬
матики, направлены на сбор, накопление, анализ
и доставку информации потребителям — уче¬
ным, инженерам, управляющим, командирам про¬
изводства, врачам, дипломатам, экономистам —
независимо от расстояния и объемов, на авто¬
матизацию рутинных операций управленческого
персонала и подготовку аналитической инфор¬
мации для принятия решений.
Для того чтобы успешно применять дости¬
жения информатики и вычислительной техники в
организации управления, исследованиях, произ¬
водстве, необходимо хотя бы в общих чертах
представлять себе принципы и технические прие¬
мы, способствующие «усилению» интеллектуаль¬
ных возможностей человека. Поэтому давно на¬
зрела необходимость рассказать о существе, мето¬
дах и технике современных информационных тех¬
нологий широкому кругу лиц, использующих их
в своей деятельности. Эту цель и преследует
предлагаемая читателю книга.
Современные методы и средства оперирова¬
ния человека с информацией основаны на множе¬
5
стве фундаментальных теорий и основополагаю¬
щих физических принципах. В книге рассмат¬
риваются технические идеи и их использование
для хранения, обработки, представления и пере¬
дачи информации, образование новых видов ин¬
формационного обслуживания на основе сочета¬
ния разнообразных средств электроники. И если
профессионально не подготовленный читатель
заинтересуется этой книгой, можно считать, что
автор выполнил свою задачу.
Глава 1
ИНФОРМАТИЗАЦИЯ ОБЩЕСТВА
1.1, ИНФОРМАЦИЯ — РЕСУРС НАУКИ И ПРОИЗВОДСТВА
Почти полвека тому назад американский мате¬
матик, отец кибернетики, Норберт Винер сказал
об информации: «Информация есть информация,
не материя и не энергия», желая подчеркнуть
ее особую, нематериальную сущность. Челове¬
честву понадобилось 30—40 лет (мгновение в
жизни общества), чтобы превратить информацию
из категории научной в категорию коммерчес¬
кую, в такой же принципиальный фактор раз¬
вития, как сырье и энергия. Теперь, чтобы воспол¬
нить уменьшающиеся запасы сырья и энергии,
человечество остро нуждается в информации,
открывающей новые пути более рационального и
экономного получения средств для поддержания
своей жизнедеятельности.
В наше время общепризнанным стал тезис
о том, что без накопления и умелого исполь¬
зования информации немыслим научно-техничес¬
кий прогресс. Информация служит определяю¬
щим фактором развития экономической, техни¬
ческой и научной сфер человеческой деятель¬
ности. В современном сложном и многоликом
мире ни одну крупную проблему сейчас нельзя
решить без переработки значительных объемов
информации и налаженных коммуникационных
процессов.
Обращает на себя внимание одно замеча¬
тельное свойство информации: будучи аккуму¬
лированной и обработанной с определенных пози¬
7
ций, иформация дает новые сведения, приводит
к новому знанию. Общение, коммуникации, обмен
информацией присущи всем живым существам,
но в особой степени — человеку. Получение ин¬
формации из окружающего мира, ее анализ и
генерирование составляют одну из основных его
функций, отличающую человека от остального
живого мира. Информация позволяет человеку
ориентироваться в окружающей обстановке, сти¬
мулирует его деятельность, определяет его поведе¬
ние в конкурентной борьбе, обеспечивает его
жизнедеятельность.
Принципиальные изменения в отношении чело¬
века к информации произошли в связи с поя¬
вившейся возможностью перейти от ручных спо¬
собов сбора и обработки информации к автома¬
тизированным. Компьютер, открывший перед чело¬
веком почти неограниченные возможности в вопро¬
сах оперирования с информацией, позволил
превратить ее в ресурс, от состояния которого
зависит развитие экономики любой страны. Наря¬
ду с энерго- и фондовооруженностью необхо¬
дима и информационная вооруженность, опре¬
деляющая степень применения прогрессивных тех¬
нологий.
Информационные ресурсы, являющиеся про¬
дуктом интеллектуальной деятельности наиболее
квалифицированной и творчески активной части
трудоспособного населения, в последние годы
растут особенно быстро. Этот рост в последней
четверти XX в. достиг таких рекордных величин,
что многие специалисты начали говорить об
«информационном взрыве» и «информационной
революции» [ 1, 2].
Действительно, с начала XX в. информа¬
ционный поток увеличился примерно в 30 раз.
8
Ежегодно в мире публикуется около 100 тыс.
журналов на 60 языках, 5 млн научных статей,
книг, брошюр, 250 тыс. диссертаций и отчетов.
Библиотечные фонды растут, как на дрожжах.
Такой важнейший для научно-технического
прогресса источник информации, как всемирный
фонд описаний изобретений (патентов), содержит
примерно 500 млн страниц текста и ежегодно
пополняется на 1 млн документов, содержащих
информацию о 350 тыс. изобретений. Этот массив
является важнейшим элементом мирового научно-
технического потенциала.
О темпах роста научно-технической инфор¬
мации говорят такие цифры: ежеминутно в мире
публикуется примерно 2 тыс. печатных страниц
научных текстов, каждые 1,5—2 мин предлагает¬
ся новое техническое решение, каждый час
регистрируется 15—20 изобретений или открытий.
Все это означает, что современному специа¬
листу следовало бы ежедневно прочитывать при¬
мерно 1,5 тыс. страниц текста, чтобы не отставать
от уровня сегодняшего дня. Чтобы быть в курсе
новейших научно-технических веяний, сегодня не¬
обходимо быть в курсе дела практически всех
важнейших исследований, ведущихся у себя в
стране и за рубежом. Вопрос надежности, свое¬
временности и эффективности информации при¬
обрел сегодня особое значение. Информационное
невежество приводит к банкротству.
Как правило, информацию приходится анали¬
зировать, переосмысливать, принимать или отвер¬
гать, намечать новые пути поиска. Информацион¬
ный поиск — одна из важнейших функций твор¬
чества. При этом, конечно, определяющую функ¬
цию выполняет сам мыслительный процесс, до¬
бавляющий новую информацию к уже имеющейся.
9
В. Маяковский, например, так образно опреде¬
лил свой труд:
Поэзия — та же добыча радия.
В грамм добыча, в год труды.
Изводишь единого слова ради
тысячи тонн словесной руды.
Труд ученого, инженера, конструктора тесно свя¬
зан с переработкой «информационной руды»,
причем процесс этот в наше время усложняется
обилием информационных источников и их рас¬
средоточенностью по многим странам и регионам.
Существующий аппарат управления уже не
справляется с иформационным валом, реагируя на
него более активным бумажным потоком. Так, по
данным Американского института бумаги темпы
роста бумажного делопроизводства в последние
годы втрое превзошли темпы роста валового
продукта США. В промышленно развитых странах
наблюдается «бумажное загрязнение среды».
Невозможность аналитически охватить все
научные публикации в мире приводит к частич¬
ному дублированию исследований, увеличению
сроков разработок, отставанию в системе образо¬
вания и т. д. Оказывается, поиск необходимых
документов в библиотеках США обходится еже¬
годно в 300 млн долларов! Американское хими¬
ческое общество, например, сообщает, что «каж¬
дая десятая проводимая в США исследовательс¬
кая работа является излишней, так как она уже
была проделана ранее и результаты ее были где-
то опубликованы». И это в одной из самых
«компьютеризованных» стран мира.
В результате в мире сложилась ситуация,
когда поток генерируемой информации начал
опережать возможности человечества по ее
переработке и эффективному использованию.
Объясняется это прежде всего тем, что единствен¬
ным инструментом переработки информации был и
остается человеческий мозг.
В промышленно развитых странах в процессы
обработки информации вовлечены значительные че¬
ловеческие ресурсы. Ведь из информационной
массы необходимо извлечь прежде всего нужную
информацию. Кроме того, информация должна
быть существенной, точной, неустаревшей. Ста-*
тистика говорит о том, что разработчик или иссле¬
дователь расходует примерно половину своего ра¬
бочего времени на поиск необходимой информа¬
ции. По данным Министерства труда США в
1985 г. примерно 50 % рабочих и служащих
страны были заняты в отраслях, которые произ¬
водят, организуют хранение, обрабатывают и рас¬
пространяют информацию.
Вполне понятно, что в создавшейся ситуации
необходимо направить достижения науки и тех¬
ники, связанные с переработкой и передачей
информации, на совершенствование информа¬
ционного обслуживания общества. Очевидно, что
поиск необходимой информации в настоящее вре¬
мя без привлечения автоматизированных систем
и широкой кооперации на основе электронных
средств передачи информации оказывается мало¬
эффективным и не может обеспечить производство
и научные исследования на уровне требований
времени. Необходимо применение принципиально
новых методов и средств обработки, хранения и
передачи информации, оперирующих с большими
ее объемами в реальном времени. В противном слу¬
чае значительная доля генерируемой информа¬
ции оседает в некоторой окрестности ее источника
и остается незамеченной.
Разработав компьютер и наделив его способ¬
11
ностью оперировать с информацией, человечество
получило замечательную возможность усилить
свои интеллектуальные способности. У человека
появился помощник в области обработки инфор¬
мации. Он преобразил традиционные информа¬
ционные технологии, на его основе- появились
новые. Возникла информационная индустрия [1].
Первое, что необходимо было сделать, это
освободить человека от многих рутинных неинтел¬
лектуальных операций, связанных с информацией.
Еще Адам Смит писал: «Человек совершенно
забывает об использовании своего интеллекта и
становится глупым и невежественным, насколько
позволяет ему человеческая природа». Современ¬
ные информационные технологии направлены на
то, чтобы освободить человека от «глупой»
работы. По-видимому, скоро настанет время,
когда человек в основном будет освобожден от
операций сбора, хранения и обработки информа¬
ции.
Исключительно прогрессивное развитие сред¬
ств вычислительной техники, средств связи, хра¬
нения и представления информации позволяет
осуществить переход к «безбумажной» техноло¬
гии и «безбумажному обществу», в котором инфор¬
мационный обмен между людьми будет осу¬
ществляться с помощью электронных средств (ви¬
деотелефона, факсимильной передачи документов,
видеотексных систем, электронной почты, теле¬
конференций, сети передачи данных), а хране¬
ние и обработка информации — с помощью
средств вычислительной техники.
Переход от традиционных методов хранения,
поиска и распространения информации (библио¬
тек, ручных методов поиска и анализа, почты,
телеграфа) к новым безбумажным (базам данных,
12
информационно-поисковым системам, компьютер¬
ным сетям, спутниковой связи, волоконно-опти¬
ческим кабелям, системам обработки текстов,
локальным вычислительным сетям, автоматизиро¬
ванным рабочим местам) приведет к лучшей
ориентации в событиях, явлениях, экономических
процессах, торговых операциях, новых техни¬
ческих решениях.
Методами безбумажной технологии можно
так обрабатывать информационный поток, чтобы
на основе изучения научно-технической, патент¬
ной, конъюнктурной и экономической информа¬
ции получать аналитико-синтетические материалы,
характеризующие состояние и тенденции развития
той или иной отрасли знаний, перспективные
направления науки и техники. Эта информация
может послужить основой для выработки разум¬
ной и эффективной стратегии управления.
Развитие информационной индустрии происхо¬
дит чрезвычайно высокими темпами. Уже сейчас
в мире работают несколько сотен информационных
центров, имеющих около 3000 баз данных с воз¬
можностью общения с ними в диалоговом режи¬
ме. Только в США по данным Business Week в
памяти информационных систем в 1984 г. храни¬
лось примерно 1,7-1012 записей. Доходы амери¬
канских компаний, вовлеченных в информа¬
ционную индустрию и производящих различную
информационную технику (компьютеры, спутники
связи, копировальные аппараты, аппаратуру свя¬
зи, телевизионную аппаратуру и т. п.), к 1990 г.
составят 1000 млрд дол.
Параллельно с развитием информационной
индустрии начала развиваться информационная
экономика, связанная с продажей информации,
программного обеспечения, предоставлением вы¬
13
числительных услуг и передачи информации.
Рассматривая информацию как ресурс, возник¬
ла проблема экономической оценки инфор¬
мации, определения способов ее использования и
обмена. Возникают службы управления информа¬
ционными ресурсами.
Итак, мир за последние годы, используя
компьютеры, спутниковые системы, сети передачи
данных, постепенно превращается в гигантс¬
кую информационную систему. Феномен инфор¬
мации стал предметом научного изучения. Возник¬
ла наука об информации, изучающая ее свойства,
методы управления информационными потоками
и их использование, а также методы обработки
информации с целью ее оптимального хранения,
поиска и распространения [3]. Возможность ос¬
воения информационных ресурсов зависит теперь
во многом от применения и совершенствования
средств информатики, проникновения информа¬
ционных технологий во все сферы человеческой
деятельности.
1.2. НОВЫЕ ИНФОРМАЦИОННЫЕ ТЕХНОЛОГИИ
Последняя четверть XX в. войдет в историю
человечества как период значительных свершений
во многих областях науки и техники, составив¬
ших основу научно-технической революции. Успе¬
хи последних лет в области биологии, информа¬
тики, обработки информации и коммуникации при¬
вели к образованию новой системы знаний, оказав¬
шей несомненное влияние на развитие социаль¬
ного мышления и практическую жизнь.
Одно из ключевых мест в современной науке
и технике занимает информатика. Какой смысл
вкладывается в этот термин? Полного единства
14
взглядов ученых по поводу определения инфор¬
матики еще нет. Специалисты по вычислитель¬
ной технике определяют информатику как дисцип¬
лину, занятую разработкой компьютеров и про-
грамного обеспечения, специалисты по информа¬
ции определяют информатику как научную дисцип¬
лину, изучающую структуру и свойства научной
информации, закономерности научно-информа-
ционной деятельности. Есть предложения, обоб¬
щающие крайние точки зрения и предлагающие
считать предметом информатики не саму информа¬
цию, а тот процесс, в результате которого
информация переходит от источника информации
к потребителю, а также систему, в рамках которой
протекает этот процесс, включая всевозможные
средства, методы и способы, образующие состав¬
ные элементы системы между источником инфор¬
мации и ее потребителем.
У нас в стране информатика своим проис¬
хождением обязана информационной деятельно¬
сти, связанной со сбором, хранением, переработ¬
кой и распространением научной информации. По
мере разработки и внедрения в практику средств
автоматизации информационной деятельности,
создания информационно-поисковых систем ин¬
формационная деятельность по своему содержа¬
нию стала приближаться к разделу киберне¬
тики, изучающему методы и средства управле¬
ния информационными процессами.
По мнению академиков В. М. Глушкова и
В. С. Михалевича [4, 5], информатика представ¬
ляет собой комплексную научную и инженер¬
ную дисциплину, изучающую все аспекты проекти¬
рования, разработки, создания, оценки, функцио¬
нирования компьютеризированных систем перера-
работки информации, их применение и воздейст¬
15
вие на различные области социальной практики.
По существу, информатика возникла как дис¬
циплина, изучающая информационные процессы и
пути их автоматизации. Следует сказать, что чело¬
век давно пытается по возможности автомати¬
зировать процессы поиска, обработки и переда¬
чи информации. В докомпьютерную эру автома¬
тизация базировалась на механических и элект¬
рических средствах. Компьютер кардинально пре¬
образил процесс обработки информации, и инфор¬
матика как инженерная дисциплина «расправила
крылья». Компьютер и микроэлектроника от¬
крыли поистине безграничные возможности «элек¬
тронизации» информационных процессов. Сейчас
трудно назвать другую научную дисциплину,
имеющую такой же широкий охват населения и
такое же широкое социальное влияние, как
информатика.
Если попытаться объединить в информатике
понятия «информация» и «автоматика», то к
информатике следовало бы отнести комплекс
дисциплин, изучающих общие свойства, структу¬
ру, закономерности информации, использование
ее для управления, и дисциплины, позволяю¬
щие осуществлять систематическую автоматизиро¬
ванную логическую обработку, хранение, накопле¬
ние информации и передачу ее в пространстве
(кибернетика, вычислительная математика, теория
информации, теория связи). Подобная идея была
высказана еще в 50-е годы академиком А. А. Хар-
кевичем. В 1974 г. чл.-кор. АН СССР В. И. Сифо-
ров предложил к науке об информации, названной
им «информологией», отнести кодирование, детек¬
тирование, запоминание, хранение, поиск, извле¬
чение, доставку, сравнение, отображение, произ¬
водство (генерирование) и потребление информа¬
16
ции. Нетрудно убедиться, что по содержанию
информология в значительной степени перекли¬
кается с информатикой [6].
В документах ЮНЕСКО термин «информа¬
тика» определяется в широком смысле, охваты¬
вая собственно информацию, ее сбор, анализ
и обработку, а также средства для обработки
информации, включая микропроцессоры как тако¬
вые или в сочетании с другими электронными сис¬
темами. Информатика названа крупным научным
направлением, заслуживающим активного разви¬
тия в интересах всего человечества. Она способна
(при соответствующем освоении ее методов и
средств) помочь человеку полнее использовать
информационные ресурсы в интересах научно-
технического прогресса и социального развития.
Уже сейчас информатика имеет весьма широкий
спектр приложений, включая материальное произ¬
водство, государственное планирование и управ¬
ление, науку, оборону, административную сферу,
охрану окружающей среды. Информатика разви¬
вается исключительно высокими темпами, несмот¬
ря на отсутствие пока общепринятого мнения
относительно ее предмета и связей с другими
научными направлениями. По-видимому, еще по¬
требуется время, пока сложится единое мнение об
информатике как научно-технической дисциплине
[7]-
Методы и средства информатики материали¬
зуются и доходят до потребителя в виде так
называемых новых информационных технологий,
под которыми подразумеваются современные
виды информационного обслуживания, организо¬
ванные на базе средств вычислительной техники
и средств связи.
На всех этапах развития общества информа¬
17
ционные технологии обеспечивали информацион¬
ный обмен между людьми, коллективами, институ¬
тами, отражали соответствующий уровень и воз¬
можности систем регистрации, хранения, обработ¬
ки и передачи информации и, по существу, явля¬
лись синтезом методов оперирования человека с
информацией в интересах той или иной сферы
его деятельности. Человек постоянно пользовал¬
ся информационными технологиями, однако в пос¬
леднее время степень их совершенства пока от¬
стает от его потребностей.
Важнейшим историческим этапом развития ин¬
формационных технологий стала письменность.
Следующий шаг ознаменовался изобретением
книгопечатания, в результате чего резко увели¬
чились тиражи носителей информации, что созда¬
ло предпосылки для роста производительных сил.
Техника оперирования человека с информацией
прошла долгий и интересный путь развития.
Методы регистрации и хранения информации
берут свое начало с наскальных знаков, рисун¬
ков на коре, папирусов. В настоящее время
носителем информации служит бумага, фотоплен¬
ка, магнитная лента, магнитные диски и, наконец,
оптические диски, где информация записывает¬
ся и воспроизводится с помощью лазерного луча.
Потребность в передаче информации естествен¬
на так же, как и желание ее получать. Необхо¬
димость в передаче информации заставила когда-
то человека использовать для этой цели курье¬
ров, почту, семафорный телеграф и пр. Изобре¬
тение электрического телеграфа и телефона прин¬
ципиально изменило возможности в передаче
информации, а разработанные спутниковые и ка¬
бельные линии связи и в последнее время воло¬
конно-оптические линии позволяют передавать
18
большие объемы информации за ничтожно малые
интервалы времени.
Особое место в организации новых информа¬
ционных технологий занимает компьютер. Акаде¬
мик Н. Н. Моисеев считает создание компьюте¬
ра столь же крупной вехой в становлении челове¬
чества, как и использование огня. С появле¬
нием компьютера появились возможности авто¬
матизации элементов умственного труда в резуль¬
тате освобождения человека от рутинных опера¬
ций и замыкания части информационных потоков
на компьютер. Современный компьютер дает воз¬
можность накапливать необходимую информацию:
записывать в памяти рефераты книг, статей, док¬
лады, отчеты, результаты исследований и извле¬
кать эту информацию по мере необходимости.
Любой человек, умеющий пользоваться термина¬
лом, соединяющим его с компьютером, может по¬
лучить на экране интересующую его информа¬
цию, если это, конечно, предварительно програм¬
мно обеспечено.
Книгопечатание положило начало бумажной
технологии, появление компьютера открыло эру
технологии безбумажной, наступление которой
академик В. М. Глушков предвидел еще в 60-е годы
[4]. Появилась возможность создавать автомати¬
зированные системы обработки информации. Теле¬
фонная сеть, а затем специализированные сети
передачи данных послужили хорошей основой для
объединения компьютеров в вычислительные комп¬
лексы и распределенные компьютерные сети. На
базе методов информатики создаются компьютер¬
ные сети с базами данных, автоматизирован¬
ные информационные системы, системы электрон¬
ной почты и телеконференций, автоматизирован¬
ные системы управления, системы комплексной
19
автоматизации административно-управленческой
деятельности, составляющие существо новых ин¬
формационных технологий.
На рис. 1 сделана попытка представить
пути формирования новых информационных тех¬
нологий как целенаправленную интеграцию сис¬
тем обработки и передачи информации. Видно,
что информационные технологии являются резуль¬
татом сочетания средств вычислительной техни¬
ки, связи, средств хранения и отображения инфор¬
мации.
Широкие возможности в интеграции различ¬
ных видов информации и средств ее обработки
открылись в связи с внедрением цифровых
методов передачи информации. При этом электри¬
ческие сигналы, представляющие речь, изображе¬
ние, музыку, текст, можно формировать в единый
«групповой» сигнал, передавать поток цифровых,
сигналов по одному широкополосному каналу,
запоминать передаваемые сигналы в базе данных,
производить с ними необходимые операции.
Основу современных информационных техно¬
логий составляют три технических достижения:
1) появление новой среды накопления инфор¬
мации на машиночитаемых носителях (магнит¬
ные ленты, микроформы, магнитные диски, сдвиго¬
вые регистры на полупроводниковых приборах);
2) развитие средств связи, обеспечивающих
доставку информации практически в любую точ¬
ку земного шара без существенных ограничений
во времени и расстоянии, широкий охват насе¬
ления средствами связи (радиовещание, телеви¬
дение, сети передачи данных, спутниковая связь,
телефонная сеть);
3) возможность автоматизированной обработ¬
ки информации с помощью компьютера по задан-
20
Рис. 1. Пример формирования новых информационных технологий
21
ным алгоритмам (сортировка, классификация,
представление в нужной форме).
В целом современные информационные тех¬
нологии направлены на увеличение степени авто¬
матизации всех информационных процессов, что
является предпосылкой ускорения темпов научно-
технического прогресса. Одни информационные
технологии уже имеют свою историю, другие
появились сравнительно недавно.
Приведем примеры формирования информа¬
ционных технологий. На основе сочетания компью¬
тера, устройств долговременной памяти, электрон¬
ной коммутируемой телефонной сети и модифи¬
цированных телевизионных приемников органи¬
зуется система видеографического информацион¬
ного обслуживания, известная под названием Ви¬
деотекс. Обладатели телевизионных приемников
и одновременно телефонных номеров становят?
ся в этой системе абонентами информационно¬
справочной сети, дающей им возможность полу¬
чать из базы данных разнообразную справочную
информацию, включая, например, такие услуги,
как заказ авиабилетов или содержание собствен¬
ных файлов в общей базе данных.
Другим примером информационной технологии
может служить система электронной почты, для
формирования которой необходимы компьютер,
устройства долговременной памяти, система фак¬
симильной передачи изображений и сеть передачи
данных. Электронная почта является новым видом
информационного обслуживания, способным заме¬
нить в будущем традиционную почту. Эти и другие
технологии мы обсудим ниже.
Базы данных обязаны своим созданием ком¬
пьютеру и устройствам долговременной памяти,
способным хранить в цифровой форме значитель¬
22
ные объемы информации. Компьютер с помощью
соответствующего программного обеспечения по¬
зволяет оперировать с необходимой информацией,
находящейся в долговременной памяти, извлекать
ее в нужной форме и последовательности.
Прототипом базы данных является традиционная
библиотека, где информация хранится на бумаж¬
ных носителях (книги, журналы, газеты), а поиск
и извлечение необходимой информации выпол¬
няются человеком. Информация вводится и выво-
водится из библиотеки (так же как и в базе дан¬
ных) по определенным правилам, лежащим в
основе библиотечного дела.
Поиск информации в библиотеке осуществ¬
ляется с помощью всевозможных каталогов (биб¬
лиографический, предметный, географический и
т. д.), в базе данных — с помощью системы управ¬
ления базой данных, которая руководствуется
некоторым каталогом, записанным в память в виде
информационных блоков.
Уместно задать вопрос: действительно ком¬
пьютер только ускорил процесс информацион¬
ного поиска? Существует ли принципиальная раз¬
ница между библиотекой как хранилищем инфор¬
мации на бумажных носителях и базой данных
как хранилищем той же информации на машино¬
читаемых носителях? Действительно, различие
не только во времени поиска. Дело в том, что
соответствующим образом разработанное про¬
граммное обеспечение базы данных дает возмож¬
ность оперирования с информацией, которое не¬
возможно осуществить человеку ручным способом.
Так, программное обеспечение позволяет органи¬
зовать поиск в базе данных по именам авто¬
ров информационных документов, ключевым сло¬
вам, тематическим рубрикам научно-технической и
23
патентной информации, издателям и фирмам, дает
возможность просматривать заглавия и рефераты
статей, книг, патентов, делать выборочную распе¬
чатку текстов и, наконец, в режиме диалога с
машиной находить необходимую информацию.
Из-за колоссальной трудоемкости этот процесс
в ручном варианте не осуществляется.
Создание компьютера и разработка аппарату¬
ры передачи изображений привели к системе
электронной почты — системе передачи текстовых
и графических материалов с помощью электри¬
ческих сигналов. В ближайшем будущем можно
ожидать расширения сети ее оконечных пунктов,
увеличения скорости передачи, сокращения време¬
ни доставки корреспонденции. Что касается объе¬
мов передаваемой информации, то современные
устройства памяти не создают видимых ограни¬
чений.
В полной мере вобрала в себя все черты
современной информатики техника телеконферен¬
ций. В отличие от обычного видеотелефона
участники телеконференции могут пользоваться
необходимыми базами данных, передавать друг
другу любой вид информации и выполнять в случае
необходимости вычислительные работы для обос¬
нования принимаемых решений. Организация
телеконференций невозможна без широкополос¬
ных линий связи, телевидения, компьютерных
информационных сетей. Все эти достижения
науки и техники позволили организовать новую
информационную технологию, раздвинувшую сте¬
ны конференц-зала и значительно повысившую
эффективность конференций, совещаний и т. п.
Обсуждение в литературе проблем использо¬
вания информационных ресурсов приводит, как
минимум, к двум важным выводам. Во-первых,
24
рассматривая информацию как ресурс наравне с
другими ресурсами общества, следует научиться
рационально ее использовать. Это возможно
лишь на основе широкого внедрения современ¬
ных информационных технологий. Таким образом,
они становятся рычагом национального экономи¬
ческого развития. Во-вторых, новые информацион¬
ные технологии могут оказаться оперативным и
гибким инструментом формирования человечес¬
кого мышления и интеллектуального развития
общества.
Наиболее эффективное использование инфор¬
мационных технологий в настоящее время возмож¬
но в науке, производстве, образовании, управ¬
лении народным хозяйством, здравоохранении,
торговле, в системе научно-технической информа¬
ции. Есть все основания полагать, что инфор¬
мационные технологии являются теми элемента¬
ми, из которых формируется техническая плат¬
форма будущих общественных коммуникаций. Ес¬
ли существующая ситуация с развитием информа¬
ционных технологий будет развиваться прогрес¬
сивно (а в этом пока никто не сомневается),
то можно ожидать, что в следующем веке
компьютер практически станет основным источ¬
ником информации, заменив людям газеты, журна¬
лы и в какой-то мере книги. Поэтому уже сейчас
необходимо осваивать приемы общения с входя¬
щей в нашу жизнь новой техникой.
В некоторых публикациях (и в некоторых
экспериментальных проектах) прогнозируется
полное отмирание бумажных носителей и переход к
безбумажной технологии в учреждениях и дома.
С этой целью разрабатываются дисплеи, имеющие
форму раскрытой книги, прогнозируется созда¬
ние электронных библиотек, проектируется обору-
25
дование учреждений, исключающее бумажный до¬
кументооборот. Однако трудно предположить, что¬
бы человек полностью отказался от привыч¬
ного общения с книгой, упрятал бы свою библио¬
теку в коробку с магнитными дисками. Вряд ли
газета будет удобной, если ее придется читать
с экрана дисплея, даже если он будет плоским
и лежать на коленях. Газета удобна в том виде,
как она есть. Другое дело, что технологии долж¬
ны облегчить создание и доставку газеты —
сбор для нее сведений, компоновку, печать, тира¬
жирование и распространение.
Вряд ли целесообразно вводить в память ком¬
пьютеров миллионы томов литературных произ¬
ведений. Но вот научные публикации, особенно
аннотации, рефераты, обзоры, весьма удобно
иметь в базе данных и выводить на экран дисплея
информацию в том сочетании, которое наиболее
удобно пользователю. •
Дискуссионным остается вопрос о выпуске в
будущем журналов, которые сами по себе стоят
дорого, а коэффициент полезности их весьма ни¬
зок, да и хранение их весьма обременительно.
Поэтому удобнее было бы просмотреть «элект¬
ронный журнал» и выбрать нужные страницы,
превратив их в цветные печатные копии.
Несомненно, что человечество в процессе освое¬
ния информационных технологий и обеспечения
информацией своей деятельности найдет опти¬
мальные для себя решения.
1.3. ИНФОРМАЦИЯ. КОЛИЧЕСТВО И КАЧЕСТВО
Термин «информация»— один из самых попу¬
лярных в нашем лексиконе. Мы вкладываем в неге
весьма широкий смысл и пояснить его можем, кар
26
правило, на интуитивном уровне. Информация по¬
ступает по телефону, ее переносят телеграф,
радио, телевидение. Она записывается на магнит¬
ных лентах и фоточувствительной бумаге, пере¬
дается человеческой речью, распространяется в
виде газет, журналов, книг. Информацию хранят
в библиотеках, архивах, базах данных, ее сооб¬
щают нам измерительные приборы, вкус пищи,
запахи, вид звездного неба.
В широко принятом смысле информация —
это сведения, знания, сообщения, являющиеся
объектом хранения, передачи, преобразования и
помогающие решить поставленную задачу. Инфор¬
мация — это новые сведения, которые могут быть
использованы человеком для совершенствования
его деятельности и пополнения знаний.
Информация, являясь отражением материаль¬
ной сущности, служит способом описания
взаимодействия между источником информации и
получателем. Это легко проверить, так как одно
и то же сообщение одному получателю может
давать много информации, а другому — мало или
ничего. Одним словом, «информировать» в пони¬
мании теории информации означает сообщать
нечто ранее неизвестное.
Так как информацию можно хранить, преобра¬
зовывать и передавать, должны быть носитель
информации, передатчик, канал связи и прием¬
ник. Эта среда объединяет источник информации
и получателя в информационную систему. Актив¬
ными участниками этой системы не обязательно
должны быть только люди: обмен информацией
может происходить в животном и растительном
мире. Когда речь идет о человеке как участнике
информационного процесса, имеется в виду смыс¬
27
ловая или семантическая информация, т. е. та,
которая выражается человеком.
В обиходе мы часто употребляем слово
«данные» как синоним информации, однако между
ними есть существенное различие. Данные —
это величины, их отношения, словосочетания,
факты, преобразование и обработка которых поз
воляет извлечь информацию, т. е. знание о том
или ином предмете, процессе или явлении. Иными
словами, данные служат сырьем для создания
информации, полученной в результате обработки
данных.
Исследованием методов передачи, хранения и
приема информации занимается теория информа¬
ции, инструментами которой служат теория слу¬
чайных процессов, теория кодирования, мате¬
матическая статистика,теория вероятностей. Вни¬
мание к проблеме передачи информации и ее
количественной оценке было привлечено фунда¬
ментальными работами Н. Винера и К. Шеннона,
положившими начало теории информации. Основ¬
ная заслуга К- Шеннона состояла в оценке про¬
пускной способности канала связи на основе ме¬
ры количества информации. По-иному стала вы¬
глядеть теория кодирования. Нельзя не упомя¬
нуть имя американского ученого Р. Хартли,
предложившего в 1928 г. логарифмическую меру
количества информации. Значительный вклад в
теорию информации внесли советские ученые
А. Н. Колмогоров, А. А. Харкевич, В. А. Котель¬
ников, работы которых хорошо известны специа¬
листам во всем мире.
Важнейшим этапом в развитии теории инфор¬
мации явилась количественная оценка информа¬
ции. Понятно, что эта оценка не должна быть
связана с содержательной стороной информации.
28
Только в этом случае появится возможность
оценки информационных потоков в таких разных
по своей природе объектах, как система связи,
вычислительные машины, процессы управления,
нервная система живого организма.
Только принимая за основу новизну сведений,
можно дать количественную оценку информации,
так как новизна сведений является следствием не¬
определенности сведений об объекте, процессе,
явлении, а неопределенность поддается измере¬
нию. Например, сообщение об имени победив¬
шего на выборах в президенты, если было всего
два кандидата, несет меньшее количество инфор¬
мации по сравнению со случаем, если бы выборы
происходили в конкурентной борьбе пяти канди¬
датов.
Основываясь на идее, что информация устра¬
няет некоторую неопределенность, т. е. незнание,
описание любого события или объекта формаль¬
но можно рассматривать как указание на то, в ка¬
ком из возможных состояний находится описы¬
ваемый объект. Тогда протекание событий во вре¬
мени есть не что иное, как смена состоя¬
ний, выбранных с некоторой вероятностью из
числа всех возможных. Чем больше неопреде¬
ленность выбора, тем больше информации, так как
результат выбора имеет большую степень неожи¬
данности. Вот почему в теории информации коли¬
чество информации является мерой снятия неопре¬
деленности одной случайной величины в резуль¬
тате наблюдения за другой. Если величины не¬
зависимы, то количество информации равно нулю.
Самым простейшим случаем является выбор
альтернативы из двух событий, поэтому за едини¬
цу информации целесообразно принять количест¬
во информации, заключенное в выборе одного из
29
двух равновероятных событий. Эта единица назы¬
вается «двоичной единицей» или битом (binary
digit — bit).
Итак, при любой неопределенности сужение
области выбора вдвое дает одну единицу инфор¬
мации. В физике существует понятие энтропии,
которая характеризует степень неупорядоченности
(хаотичности) физической системы. Неупорядо¬
ченность может быть интерпретирована в смысле
того, насколько мало известно наблюдателю о
данной системе. Как только наблюдатель выявил
что-нибудь в физической системе, так энтропия
системы снизилась, ибо для наблюдателя система
стала более упорядоченной. И если максимум
энтропии соответствует абсолютно случайному
состоянию системы, то максимум информации
характеризует полностью упорядоченную (детер¬
минированную) систему. Одним словом, энтропия
и информация имеют противоположные знаки, т. е.
энтропия системы выражает степень ее неупо¬
рядоченности, а информация дает меру ее орга¬
низации.
Формулу измерения количества информации
можно получить эмпирически: для снятия неопре¬
деленности в ситуации из двух равновероятных
событий необходим один бит информации, при
неопределенности, состоящей из четырех событий,
достаточно двух бит информации, чтобы угадать
искомый факт. Эти рассуждения можно продол¬
жить: 3 бита информации соответствуют неопре¬
деленности из 8 равновероятных событий, 4 би¬
та — 16 равновероятных событий и т. д. Таким об¬
разом, если сообщение указывает на один из п
равновероятных вариантов, то оно несет коли¬
чество информации, равное log2/i. Действительно,
из наших примеров log216=4, log28=3 и т. д. Ту
30
же формулу можно словесно выразить иначе:
количество информации равно степени, в которую
необходимо возвести 2, чтобы получить число рав¬
ноправных вариантов выбора, т. е. 2Т = 16, где
/ = 4 бита.
Будем различать понятия «информация» и
«сообщение». Под сообщением подразумевают
обычно информацию, выраженную в определен¬
ной форме и подлежащую передаче. Сообще¬
ние — это форма представления информации.
Примерами сообщений являются текст телеграм¬
мы, речь оратора, показания измерительного
прибора, команды управления, изображение на
экране телевизора и т. п.
Обращает на себя внимание замечательное
единство, связанное с бинарной природой пере¬
ключающих элементов, бинарным представлением
информации и бинарной оценкой его количест¬
ва. Дело в том, что запоминание информа¬
ции в вычислительных машинах производится
на элементах бинарного типа (ферритовые коль¬
ца с прямоугольной петлей гистерезиса, триггеры,
полупроводниковые вентили), а информация (бук¬
вы, числа) в компьютере представляется в двоич¬
ной системе счисления (0 и 1), поэтому и емкость
памяти компьютера измеряется количеством бит.
После того как аналоговую информацию (речь,
музыку, кинофильмы) стало возможным предста¬
вить в виде 0 и 1, образовался единый процесс
обработки, запоминания и передачи информации
любой природы, выполняемый с помощью физи¬
ческих элементов бинарного типа.
Есть, однако, особенность, которую старают¬
ся не замечать. Она связана с количеством запа¬
сенной или переданной информации, представлен¬
ной в двоичных единицах, и количеством инфор-
31
мации, заключенным в данном сообщении. С точки
зрения теории информации неопределенность,
снимаемая в результате передачи одной страницы
текста примерно из 2 000 знаков, может составлять
всего несколько бит (неинформативное сообще¬
ние), в то время как эта же страница при
кодировании букв 8-элементными кодовыми ком¬
бинациями будет содержать 16 -103 бит, хотя это
не есть количество информации, заключенное в
данном тексте.
Измерение только количества информации не
отвечает насущным потребностям современного
общества — необходима мера ценности информа¬
ции. Уместно вспомнить замечание академика
П. Н. Федосеева: «В последние годы все острее
встает проблема так называемого информацион¬
ного взрыва. Потребности развития науки, задачи
оптимизации производства и переработки инфор¬
мации требуют решения проблемы ее содержа¬
тельности, ценности. Как найти критерий для
измерения этих свойств информации? Эта «задача
века» стоит перед наукой в целом...»
Проблема определения ценности информации
исключительно актуальна в настоящее время. Если
в 50-е годы эта научная задача могла пока¬
заться несколько надуманной, то сейчас, когда уже
трудно даже с помощью компьютеров обраба¬
тывать информационный поток, разработанные ме¬
тоды определения ценности информации сыграли
бы существенную роль в получении человеком
необходимой информации.
Одной из первых советских работ по проблеме
ценности информации явилась статья А. А. Харке-
вича, в которой предлагалось принять за меру
ценности информации количество информации,
необходимое для достижения поставленной цели,
32
т е. рассчитывать приращение вероятности
достижения цели. Так, если до получения ин¬
формации вероятность достижения цели равня¬
лась Ро, а после ее получения — Р\, то ценность
информации определяется как логарифм отноше¬
ния Р\/Ръ- Ценность информации при этом изме¬
ряется в битах.
Этот критерий логически связан с шенноновс¬
кой теорией информации, где под количеством
информации имеется в виду снятая неопределен¬
ность.
Пользоваться критерием оценки значимости
информации следует избирательно. Дело в том,
что информация относительна: полученные сведе¬
ния могут не иметь отношения к решаемой задаче,
но тем не менее быть информативными. Статья
в специальном журнале для специалиста может
иметь большую ценность, в то время как для
читателя журнала «Крокодил» — никакой.
Вообще, оценка значимости информации про¬
изводится человеком часто интуитивно, опираясь
на собственный интеллект и опыт. Сложность
проблемы оценки информации хорошо иллюстри¬
руется известной шуткой из сборника «Физики
продолжают шутить»: «Альберт Эйнштейн любил
фильмы Чарли Чаплина и относился с большой
симпатией к созданному им герою. Однажды он
написал в письме к Чаплину: «Ваш фильм «Золо¬
тая лихорадка» понятен во всем мире, и Вы не¬
пременно станете великим человеком. Эйнштейн.»
На это Чаплин ответил так: «Я Вами восхи¬
щаюсь еще больше. Вашу теорию относительности
никто в мире не понимает, а Вы все-таки стали
великим человеком. Чаплин».
Подход А. А. Харкевича к оценке инфор¬
мации развивается в работах Р. Л. Стратоновича,
2 Зак. 1523
33
Б. А. Гришанина, М. К. Гавурина, где понятие
ценности информации базируется на статисти¬
ческой теории информации и теории решений.
Сущность метода состоит в том, что кроме вероят¬
ностных характеристик неопределенности объекта
до и после получения информации вводятся
функции штрафов или потерь и оценка информа¬
ции производится в результате минимизации по¬
терь. Максимальной ценностью обладает то коли¬
чество информации, которое уменьшает потери до
нуля при достижении поставленной цели.
В том варианте теории ценности информации,
который развивает М. М. Бонгард, предпола¬
гается, что получаемое количество информации
может не иметь никакой ценности или его цен¬
ность может быть отрицательной. При этом можно
рассматривать случай, когда передается ложная
информация (дезинформация) и неопределенность
не сокращается, а возрастает.
Информация называется полезной, если она
уменьшает неопределенность решающего алгорит¬
ма. М. М. Бонгард отмечает, что не имеет смысла
говорить о полезной информации, содержащейся
в сигнале, если не указаны задача, которая ре¬
шается, начальное состояние решающего алгорит¬
ма и свойства декодирующего алгоритма.
Таким образом, различные подходы к решению
проблемы ценности информации имеют принци¬
пиально общие черты: они предлагают измерять
ценность информации через ее количество, свя¬
зывают ценность информации с поставленной
задачей.
Названными нами вариантами теория ценности инфор¬
мации отнюдь не исчерпывается. Нельзя в связи с этим не отме
тить попытки построить семантическую теорию информации.
В общих чертах идея исходит еще от Н. Винера — для пони
34
мания и использования полученной информации получатель
должен обладать определенным запасом знаний. Действитель¬
но, полное незнание предмета не позволяет извлечь существен¬
ной научной информации из принятого сообщения об этом
предмете. По мере роста наших знаний о предмете растет
и количество научной информации, извлекаемой из сообщения.
Если назвать имеющиеся у получателя знания о данном
предмете «тезаурусом» (т. е. неким сводом слов, понятий,
названий объектов, связанных смысловыми связями), то коли¬
чество информации, содержащееся в некотором сообщении,
можно оценить степенью изменения индивидуального тезауру¬
са под воздействием данного сообщения. Иными словами, ко¬
личество семантической информации, извлекаемой получателем
из поступающих сообщений, зависит от степени подготовлен¬
ности его тезауруса для восприятия такой информации.
В связи с этим появилось понятие общечеловеческого тезау¬
руса, относительно которого можно было бы измерять семан¬
тическую ценность научной информации. Это сделано в попыт¬
ках найти такую меру ценности информации, которая не
зависела бы от состояния индивидуального приемника.
Пока можно сделать вывод, что задача опреде¬
ления ценности информации при достаточной
степени формализации, которая требуется при
компьютеризованной оценке, еще не решена, одна¬
ко это не означает невозможности ее решения в
будущем.
Глава 2
ХРАНЕНИЕ, ПРЕДСТАВЛЕНИЕ И ОБРАБОТКА
ИНФОРМАЦИИ
2.1. ИНФОРМАЦИЕЙ УПРАВЛЯЕТ КОМПЬЮТЕР
Электронный компьютер был разработан в 50-е
годы как устройство для производства быстрых
вычислений. В то время никто не задумывался
над его информационными приложениями и уси-
2* 35
лия разработчиков были направлены в основном
на повышение быстродействия компьютера.
В 60-е годы была сделана попытка исполь¬
зовать компьютер для осуществления информа¬
ционных операций — индексирования и анализа
текста. С помощью соответствующего програм¬
много обеспечения в память компьютера стали
записывать тексты и искать возможности опери¬
рования с ними. Для тех читателей, кто про¬
фессионально с компьютером не связан, расска¬
жем очень кратко о некоторых принципах фун¬
кционирования компьютера.
Информация для компьютера представляется
в виде организованного множества элементов —
букв или цифр, форма организации которых
определяется некоторым сводом правил. Инфор¬
мация вводится в память компьютера, где для
массивов данных отводятся поля с адресами.
Сюда же вводится и программа обработки мас¬
сива данных, предусматривающая последователь¬
ность выполнения операций. Обработка данных
превращается в формализованный процесс поиска,
хранения и оперирования с данными.
Элементы данных организуются в поля, каж¬
дому полю присваивается идентификатор, позво¬
ляющий отыскать это поле в памяти компью¬
тера. Самостоятельная логическая совокупность
элементов образует слово, законченная информа¬
ционная фраза из множества слов образует
запись, семантически связанные записи составля¬
ют файл данных.
Организация данных на физическом уровне
состоит в запоминании (записи) и хранении
информации (данных) на физических носителях.
Организация данных на логическом уровне отра-
36
Сигналы управления
Входной порт Выходной порт
Рис. 2. Структура компьютера
Рис. 3. Блок-схема центрального процессора
37
жает способ оперирования с данными в представ¬
лении программиста или пользователя.
Структурно компьютер состоит из пяти основ¬
ных функциональных блоков, объединенных об¬
щей задачей быстро производить арифметические
и логические действия над числами (рис. 2). Ха¬
рактер действий и их последовательность опре¬
деляются программой, представляющей собой оп¬
ределенным образом организованную совокуп¬
ность машинных операций, называемых команда¬
ми. Руководит работой компьютера устройство
управления. Оно получает команды из памяти,
декодирует их и генерирует необходимые для
их выполнения сигналы. Каждая команда в памяти
находится по определенному адресу, который ука¬
зывается программным счетчиком, находящимся
в устройстве памяти. Для запоминания команд
в устройстве управления имеется специальный
регистр команд.
Устройства ввода и вывода служат для пре¬
образования информации с тех языков программи¬
рования и тех скоростей, на которых работает
компьютер, на те, которые воспринимает человек
или другая система, работающая с данным ком¬
пьютером. Важнейшим функциональным блоком
компьютера является процессор.
Подробнее происходящие в компьютере про¬
цессы иллюстрируются схемой центрального про¬
цессора, изображенной на рис. 3. Команды от
оператора поступают через устройство ввода в
регистр инструкций. По этим инструкциям блок
управления вырабатывает команды для всех функ¬
циональных блоков компьютера (путь сигналов
управления показан штриховой линией). Система
регистров общего пользования служит оператив¬
ной памятью для поступающих на вход данных.
38
Арифметическое устройство производит ариф¬
метические и логические операции над поступаю¬
щими от регистра общего назначения данными.
О том, какие именно следует выполнять функ¬
ции, говорят команды блока управления.
Адресный регистр обеспечивает правильную
адресацию данных в системе памяти, он также
снабжает каждую следующую инструкцию указа¬
ниями адресов памяти, где она будет запоми¬
наться.
Одним из ключевых функциональных блоков
компьютера является программный счетчик, наз¬
начение которого состоит в обновлении каждой
инструкции и временном запоминании ее номера.
Если записанная программа перейдет в другой
инструктивный номер, это изменение будет за¬
фиксировано программным счетчиком. Информа¬
ция об этом изменении поступает также в регистр
инструкций. При каждом следующем шаге рабочей
программы происходит обращение к программно¬
му счетчику с запросом о выполнении соответ¬
ствующей операции.
Информация в компьютере запоминается в ви¬
де групп двоичных знаков (0 и 1) на запоми¬
нающих устройствах — регистрах. Группа двоич¬
ных знаков, обрабатываемых одновременно, на¬
зывается машинным словом, а число двоичных
знаков в слове — длиной слова. Слово является
базовой логической единицей информации в
компьютере. Типичные процессоры имеют длину
слова 4, 8, 12, 16 или 32 двоичных разряда.
Слово длиной 8 бит называется байтом. Оно же
часто используется для измерения емкости памяти.
В современных компьютерах наиболее распрост¬
ранено слово в 16 бит.
39
Каждая ячейка памяти компьютера запо¬
минает одно машинное слово. Возможности
компьютера определяются числом команд, которое
можно ввести в оперативную память. Макси¬
мальная емкость оперативной памяти в мини¬
компьютерах не превышает обычно 64К слов,
в суперкомпьютерах емкость оперативной памяти
достигает 1000К слов (К=Ю24).
Резкое повышение производительности мини¬
компьютеров при сравнительно небольшом удоро¬
жании привело к созданию мегамини- или супер-
мини-компьютеров. Появление компьютеров ново¬
го класса связано с успехами в технологии их
изготовления, с расширением их функциональных
возможностей. Так, увеличилась скорость и рас¬
ширился набор команд центрального процессора,
выросла пропускная способность устройств вво¬
да-вывода, расширен диапазон адресов, увеличил¬
ся ассортимент внешних устройств.
Одновременно с этим появилась возможность
создать для супермини-компьютеров богатое прог¬
раммное обеспечение, существенно отличающееся
от математического обеспечения типичных мини¬
компьютеров. В то же время это математи¬
ческое обеспечение ориентировано на интерактив¬
ный режим работы пользователя с машиной, т. е.
на непосредственное общение.
В начале 70-х годов американская фирма
Intel предложила вместо интегрального модуля с
жесткой логикой разработать стандартный логи¬
ческий блок, конкретное назначение которого мож¬
но определить после его изготовления, т. е.
создать программируемую интегральную схему.
Так появился микропроцессор — многофункцио¬
нальный цифровой микроэлектронный модуль с
программируемой логикой, сделавший револю¬
40
цию в электронике и технике обработки инфор¬
мации.
Основой микропроцессора является большая
интегральная схема, в которой происходят все
функциональные и вычислительные операции.
Микропроцессор составляет основу микрокомпью¬
тера.
В структурном отношении микрокомпьютер
представляет собой интегральную схему, содер¬
жащую центральный процессор, устройства памя¬
ти и весь набор соединительных устройств.
Иногда такой компьютер вместе с дисплеем
может размещаться в небольшом чемодане.
В 1980 г. основу почти всех микрокомпью¬
теров составляли однокристальные микропроцес¬
соры, у которых на одном кристалле выполнены
центральный процессор, устройство памяти, уст¬
ройство ввода-вывода и другие логические схемы.
Число транзисторов на одном кристалле дости¬
гало примерно 70 тыс. штук. В настоящее время
уже имеются монокристаллические микросхемы с
числом элементарных вентилей до 1 млн штук,
что закладывает основу для перехода к микро¬
компьютерам следующего нового поколения.
Производство микрокомпьютеров происходит
в нарастающем темпе: в 1984 г. в США было
выпущено 2 млн мини-компьютеров и 15 млн
микрокомпьютеров.
Персональный компьютер представляет собой
микрокомпьютер с «дружественным» программ¬
ным обеспечением и необходимым периферий¬
ным оборудованием, выполненный в компактной
форме, с габаритными размерами обычного теле¬
визора. Это первый массовый инструмент интен¬
сификации профессиональных знаний. В его сос¬
тав входят микрокомпьютер, клавиатура, дисплей,
41
устройства памяти на магнитной ленте или магнит¬
ных дисках. К персональному компьютеру можно
подключать малогабаритное печатающее устрой¬
ство, модем для выхода на каналы связи и другие
периферийные устройства. Некоторые персональ¬
ные компьютеры уже сейчас снабжаются магнит¬
ными дисками винчестерского типа (об устрой¬
ствах памяти мы скажем ниже).
На практике персональный компьютер встреча¬
ется в трех модификациях: бытовой, профес¬
сиональный и персональная вычислительная систе¬
ма.
К первому поколению персональных компью¬
теров американского производства относятся ком¬
пьютер TRS-80 на базе микропроцессора Z80
фирмы Zilog, компьютер Apple-Il фирмы Apple
Computer, компьютер РЕТ фирмы Commodore Int.
на базе микропроцессора 6502 фирмы MOS Tech¬
nology.
Ко второму поколению принадлежат компью¬
теры IBM Personal Computer фирмы IBM с микро¬
процессором i8088, Rainbow-100 фирмы
DEC на базе микропроцессора Z80A/i8088.
Микрокомпьютеры второго поколения с 16-раз-
рядным словом отличаются от своих предшест¬
венников включением в комплект кроме гибких
дисков также малогабаритных винчестерских дис¬
ков большой емкости, графических устройств,
увеличенным объемом оперативной памяти до
256 кбайт —2 Мбайт. Характеристики персональ¬
ных компьютеров постоянно улучшаются, и в
настоящее время технические характеристики и
области применения мини- и микрокомпьюте¬
ров перекрываются. Подробности о характеристи¬
ках микрокомпьютеров можно узнать из послед¬
них публикаций советских авторов [11].
42
Возможности широкого освоения микрокомпь¬
ютеров и использования их в практической дея¬
тельности человека (как, впрочем, .и любых дру¬
гих типов компьютеров) во многом определяются
соответствующим программным обеспечением.
Главная особенность программного обеспечения
микрокомпьютеров состоит в предоставлении
возможности непрофессиональному пользователю
достаточно эффективно эксплуатировать компью¬
тер.
Несколько слов о программном обеспечении
компьютера. Программное (или математическое)
обеспечение представляет собой совокупность
программ, подпрограмм, языков программирова¬
ния, рассматриваемое нами как запас знаний
компьютера. Все программы и подпрограммы
представляют собой некоторую библиотечную
структуру с определенными системными связями
(соглашениями), подчиняющимися единому пра¬
вилу документации. В программное обеспечение
входят операционная система,-комплекс средств
ввода и вывода, средства программирования,
управления данными, поддержки математического
обеспечения, а также комплексы испытательных и
прикладных программ.
Автоматическое решение задачи, поставленной
перед компьютером, организует операционная сис¬
тема, объединяющая набор программных и техни¬
ческих средств в решающий процесс. Операцион¬
ная система может обеспечить функционирова¬
ние компьютера в трех различных режимах:
реальное времени (real time), когда компью¬
тер реагирует' на запросы в соответствии с
установленным для них приоритетом;
разделения времени (time-sharing), когда опе¬
рационная система разделяет время процессора,
43
оперативной памяти и других ресурсов компью¬
тера между пользователями (у каждого пользо¬
вателя создается иллюзия монопольного владе¬
ния компьютером);
пакетной обработки задач (batch), обеспечи¬
вающей наиболее полную загрузку компьютера.
Программы описывают данные, которые необ¬
ходимо обработать, сообщают адреса размещения
данных внутри компьютера, дают инструкции
для последовательности выполнения основных за¬
дач. Обращение к компьютеру на программном
языке транслируется им на «машинный» язык,
т. е. на понятный компьютеру язык бинарного
кодирования.
Вполне естественно желание разработчиков
повысить уровень программирования, приблизив
его к изложению «чистого» алгоритма без уточ¬
нения информации об использовании ресурсов
компьютера. Такой алгоритм должен быть сво¬
боден от побочной информации, а язык высокого
уровня должен оптимальным образом кодиро¬
вать описываемый алгоритм.
Проследив развитие машинных языков и соот¬
ветствующих процедур процессоров, можно обна¬
ружить в программировании тенденцию ухода от
физических адресов прежде всего при обращении
к внешней памяти, затем при обращении к опе¬
ративной памяти и в конце концов при обращении
к регистровой памяти.
Вообще, соотношение языков программирова¬
ния условно показано на рис. 4.
Возможность общения с компьютером на
естественном языке при трансляции на язык
высокого уровня приведет к интеллектуализа¬
ции компьютера, что особенно важно в приме¬
нении к микрокомпьютерам. Нужно сказать, что
44
Рис. 4. Преобразование языков программирования
создание «интеллектуального» математического
обеспечения является на ближайшее время одним
из главных научных направлений в области прог¬
раммирования, вычислительной математики и ма¬
тематической логики.
В настоящее время к программированию
предъявляется целый комплекс требований. К ним
в первую очередь относится надежность програм¬
мы, затем ее структурированность и модуль¬
ность. Важным качеством является возможность
ее модификации. Особым случаем модификации
программы служит перенос ее на другой тип
компьютера, более совершенный, чем предыду¬
щий. При этом не менее важно, насколько боль¬
шой объем оперативной памяти требуется для
данной программы.
К сожалению, техника программирования не
базируется на какой-либо определенной фунда¬
ментальной теории и скорее является искусством.
Дело в том, что для решения конкретной задачи
можно предложить несколько программ, разра¬
ботанных разными программистами и отличаю¬
щихся друг от друга последовательностью логи¬
ческих операций, временем вычислений, степенью
использования оперативной памяти компьютера.
Пока не поддается оценке и эффективность
конкретной программы.
45
Говоря о программировании как отрасли вы¬
числительной техники, нельзя не обратить внима¬
ние на некоторое несоответствие уровня «индуст¬
рии» программирования и техники производства
компьютеров. Дело в том, что программирова¬
ние пока нельзя поставить на автоматизирован¬
ную производственную основу, что и приводит к
отставанию математического вооружения компью¬
тера от его физических возможностей. По-види¬
мому, эти трудности будут существовать еще
долгое время.
Специально для микропроцессоров фирмой
Intel был разработан язык ПЛ/М. Он ориенти¬
рован на архитектуру процессоров серии Intel
8088. Возник этот язык на базе языка ПЛ/1,
объединившего достоинства языков Фортран, Ал¬
гол, Кобол, в результате чего получился уни¬
версальный язык высокого уровня, с помощью
которого можно решать числовые, научные и
коммерческие задачи, а также выполнять систем¬
ное программирование.
Проблема доступности программирования на
персональных компьютерах в некоторой степе¬
ни решается предоставлением пользователю
языка программирования Бейсик (Basic — Be¬
ginner's All-purpose Symbolic Instruction Code),
разработанного специально для начального обуче¬
ния программированию непрофессиональных про¬
граммистов. Бейсик является весьма простым
языком, к его достоинствам относится возмож¬
ность общения с компьютером в диалоговом режи¬
ме.
Органической частью компьютера является пе¬
риферийное оборудование, удельный вес которого
в комплексе вычислительной техники составляет
примерно 40—50 %. К этому оборудованию
46
относятся устройства долговременной памяти, уст¬
ройства ввода-вывода: терминалы, системы отоб¬
ражения информации, печатающие устройства.
По функциональному назначению периферий¬
ные устройства принадлежат к одной из трех
групп:
1) ввода информации — клавиатура, устройст¬
во ввода информации с перфокарт и устройство
ввода с перфолент;
2) вывода информации — дисплеи, принтеры,
ленточные перфораторы;
3) внешние запоминающие устройства, доступ
к которым может быть последовательным, как
в кассетном магнитофоне, или прямым, как в сис¬
теме памяти на магнитных дисках.
Часто для удобства работы с компьютером
названные типы устройств объединяют в одном
аппарате. Так, например, телетайп имеет клавиа¬
туру, принтер, устройство ввода информации с
перфоленты, ленточный перфоратор.
Одним из непременных атрибутов любого
компьютера является терминал, представляющий
собой оконечное устройство для оперативного
ввода и вывода информации, используемое как
интерфейс между человеком и компьютером. За¬
метим, что компьютер может взаимодействовать
не только с человеком, но и с другим компью¬
тером или измерительной системой, поэтому класс
терминального оборудования весьма широк.
К классу терминалов относятся телетайпы,
устройства отображения информации на электрон¬
но-лучевых трубках или плазменных экранах
(дисплеях), принтеры, терминалы с речевым вво¬
дом данных, связные терминалы, графопостроите¬
ли. Возможность встраивать в терминал микро¬
процессор привела к созданию нового типа терми¬
47
налов — «интеллектуальных», которые способны
самостоятельно выполнять целый ряд функций.
Нельзя не сказать о проблеме сопряжения
периферийного оборудования с компьютером. Это
сопряжение достигается с помощью интерфейса.
Он представляет собой программно-управляемый
модуль, предназначенный для сопряжения уст¬
ройств ввода-вывода информации с центральным
процессором компьютера. К компьютеру под¬
ключаются различные устройства периферийного
оборудования и каждое из них необходимо соот¬
ветствующим образом «состыковать» с компью¬
тером.
Для этого необходимо подобрать программу
управления интерфейса так, чтобы сигналы от
соответствующих устройств ввода и вывода ин¬
формации воспринимались процессором и, на¬
оборот, информация от процессора могла регист¬
рироваться внешними устройствами. Иными сло¬
вами, условием обмена данными между пери¬
ферийными устройствами и центральным про¬
цессором является наличие синхронизации в ши¬
роком смысле слова, что и выполняет устройство
интерфейса.
Пусть, например, необходимо ввести данные в
компьютер. Этот процесс следует начать с тесто¬
вых проверок, чтобы убедиться в физической
возможности осуществления этой процедуры. По¬
этому работа начинается с того, что устройство
ввода посылает в компьютер сигнал, указываю¬
щий на готовность ввода порции информации.
В свою очередь, компьютер должен известить
устройство ввода, т. е. оператора, о том, что он
закончил обработку предудыщей порции данных
и готов к приему следующей. В результате
происходящего обмена сигналами устанавливает¬
48
ся режим, позволяющий вводить новую порцию
данных.
При выводе информации из компьютера уст¬
ройство вывода должно известить компьютер о
том, что оно готово воспринимать данные, т. е.
послать в компьютер так называемый «сигнал
занятости». Компьютер начнет выдавать данные
только после проверки наличия такого сигнала.
В свою очередь, компьютер должен послать в
устройство вывода сигнал готовности передавать
данные и устройство вывода должно убедиться
в наличии такого сигнала.
Этот очевидный режим обмена информацией
между компьютером и периферийными устрой¬
ствами имеет недостаток — нерациональное ис¬
пользование времени, так как компьютер значи¬
тельную часть времени находится в режиме ожи¬
дания. Поэтому разработан более экономичный
режим обмена данными — ввод и вывод по преры¬
ванию. В этом режиме выполнение основной
программы компьютером чередуется с выполне¬
нием подпрограмм ввода и вывода.
2.2. ХРАНЕНИЕ ИНФОРМАЦИИ
Регистрация и хранение информации берет свое
начало от высеченных на камне изображений в
эпоху неолита и бронзового века. Прошли века,
пока к человеку пришли письменность, а затем
книгопечатание.
Только в XIX в. была изобретена фотография
(1839 г.) и кинематограф (1895 г.). Эти два за¬
мечательных изобретения позволили регистриро¬
вать и запоминать информацию в виде изобра¬
жений и звука.
Интересный способ хранения дискретной ин¬
49
формации предложил французский механик
Ж. Вакансон, создавший в 1741 г. ткацкий станок
с программным управлением. Для запоминания
программы он использовал механический перфо¬
рированный барабан. Лишь 60 лет спустя барабан
был заменен перфорированным картоном, явив¬
шимся прообразом современных перфокарт и пер¬
фолент.
Принципиально важным событием явилось
изобретение записи электрических сигналов на
магнитной ленте, положившее начало многим
разновидностям устройств магнитной записи.
Производство магнитной ленты началось сравни¬
тельно недавно — с 1928 г., хотя принцип записи
звука с помощью магнитного поля известен уже
более ста лет.
Мы уже говорили о том, что память компью¬
тера по характеру доступа к ней и объемам
хранящейся в ней информации разделяется на
оперативную и долговременную (постоянную).
К оперативной памяти центральный процессор
компьютера обращается в любой момент, считы¬
вание и запись информации в оперативной памя¬
ти происходят быстро, в темпе работы компью¬
тера. В долговременную память компьютер запи¬
сывает большие объемы информации и обращает¬
ся к ней эпизодически.
Различие между оперативной и долговремен¬
ной памятью состоит во времени доступа к памяти,
поэтому часто вместо этих названий используют
их физическую реализацию — полупроводниковую
и магнитную память, однако уже сейчас есть пред¬
посылки создания устройства памяти большой
емкости и в то же время с быстрым доступом.
Компьютер оперирует двумя символами: «да»
(1) и «нет» (0). Состояния «да» и «нет» физически
50
реализуются в электрическом реле, имеющем два
устойчивых состояния. На смену реле пришли в
свое время электронная лампа, а затем транзистор.
Устройство памяти на лампах или транзисторах
реализуется в схеме «триггера», имеющего два
устойчивых состояния, следовательно, способ¬
ного запоминать значения 0 и 1. Для выполнения
этой операции используют различные физиче¬
ские принципы. Триггер (trigger означает спуско¬
вой механизм, защелку) представляет собой
«электронное реле», которое, как и электрическое
реле, может находиться в одном из двух возмож¬
ных состояний, выражаемых разным напряжением
в выбранной точке схемы. Одно напряжение
принимается условно за 0, другое за 1. Триггер
сколь угодно долго сохраняет одно из двух устой¬
чивых состояний и скачкообразно переключа¬
ется из одного состояния в другое под действием
внешнего сигнала.
Для запоминания одного бита информации
необходим один триггер. Соединяя последователь¬
но несколько триггеров, можно получить устрой¬
ство для хранения больших двоичных чисел, при¬
чем каждый предыдущий триггер будет служить
источником сигнала для последующего. Совокуп¬
ность триггеров, рассчитанную на хранение двоич¬
ного числа определенной длины, называют регист¬
ром. Следует оговориться, что такое устройство
памяти работает только при включенном электро¬
питании.
Если доступ к ячейкам памяти (триггерам)
организован так, что запись и считывание двоич¬
ной информации производится одновременно у
всех ячеек, устройство памяти называется па¬
мятью с произвольным доступом. Если же регистр
выполнен так, что информация в нем передается
51
последовательно от предыдущей ячейки к после¬
дующей, он называется регистром сдвига или
устройством с последовательной памятью.
Оперативная память компьютера* может сос¬
тоять из множества триггерных элементов любой
природы. В последние годы разработаны и техни¬
чески реализованы принципиально разные устрой¬
ства оперативной памяти. Они реализуются на
простейших полупроводниковых структурах, на
основе криогенных элементов, электронно-лучевых
трубок, цилиндрических магнитных доменов, го¬
лографии, с помощью сложных молекулярных
и биологических систем.
Ниже мы рассмотрим некоторые устройства
оперативной и долговременной памяти, созданные
на различных физических принципах.
Память на ферритовых сердечниках. Феррит представляет
собой полупроводниковый магнитный материал, изготавливае¬
мый из порошкообразных окислов. Феррит обладает сильно
выраженными магнитными свойствами с почти прямоуголь¬
ной петлей гистерезиса (зависимость магнитной индукции от
напряженности магнитного поля).
Магнитный сердечник с прямоугольной петлей гистере¬
зиса является хорошим элементом для запоминания информа¬
ции в двоичном коде. Можно условиться, что намагни¬
ченное состояние сердечника соответствует 1, а размагни¬
ченное —0. Переход из одного состояния в другое происходит
под воздействием тока в катушке. Кольцо из ферритового
материала с обмотками ведет себя аналогично. Для управле¬
ния магнитным состоянием на кольце должны быть соот¬
ветствующие обмотки записи и считывания. Считывание
информации основано на упомянутом выше эффекте: если
сердечник под действием импульса остался в прежнем состоя¬
нии, то в нем была записана 1, если под действием импульса
противоположной полярности сердечник перешел в другое
состояние, в нем был записан 0.
Из множества ферритовых колец собирается матрица па¬
мяти, в которой каждый элемент находится в состоянии
0 или 1, и тем самым запоминается столько бит, сколько
в матрице колец. Матрица образуется сеткой из горизонталь-
52
них и вертикальных проволочек (шин), на пересечении кото¬
рых помещаются ферритовые кольца. С помощью шин происхо¬
дит управление магнитным состоянием каждого кольца.
Для снижения габаритных размеров устройства памяти
размеры ферритовых колец сведены к минимуму. Внешний
диаметр современных колец составляет 0,45 мм, время пере¬
ключения равно 30 нс. Миниатюризация запоминающего
устройства на ферритах, к сожалению, имеет предел, обуслов¬
ленный внутренним диаметром ферритового кольца. Так, в
кольцо диаметром 0,3 мм весьма трудно продеть несколько
проводников, не сломав его.
Современные серийные запоминающие устройства на фер¬
ритах имеют емкость от 5 до 20 Мбит.
Нужно сказать, что технология производства запоминаю¬
щих устройств на ферритах уже отработана в течение не¬
скольких десятков лет и предприятия — производители устрой¬
ств на ферритовой памяти — не хотят сдавать позиции перед
конкурирующими с ними фирмами по выпуску устройств
памяти, построенных на других принципах. Во всяком случае
ферритовая память по емкости записи и времени доступа
пока не уступает устройствам на полупроводниковых структу¬
рах.
Память на цилиндрических магнитных доменах. В основе
этого типа устройств лежит следующий физический эффект:
в некоторых магнитных материалах при воздействии внешнего
магнитного поля могут возникать отдельные области, отличаю¬
щиеся от остального материала направлением намагничен¬
ности. Эти области получили название «доменов» (domain —
управляемая область, район). Под действием слабого внеш¬
него магнитного поля домены могут перемещаться в пластине
ферромагнитного материала по заранее заданным направле¬
ниям с высокой скоростью. Это свойство перемещения доме¬
нов позволяет создавать запоминающие устройства. Хорошим
доменообразующим материалом является пленка феррит-
граната.
Доменные структуры могут быть полосковыми, кольце¬
выми, цилиндрическими. Устройства на цилиндрических маг¬
нитных доменах (ЦМД) являются новой ступенью приме¬
нения магнетизма в технике запоминающих устройств.
Носителями информации в таком устройстве служат изоли¬
рованные намагниченные участки магнитных кристаллов. Раз¬
мер домена составляет от 0,01 до 0,1 мм, поэтому на одном
квадратном сантиметре материала можно разместить несколько
миллионов доменов. Наблюдаемые под микроскопом домены
имеют форму пузырьков, отсюда и английский вариант назва-
53
ния этого вида памяти — magnetic buble memory (магнитная
пузырьковая память).
Домены можно генерировать или уничтожать, их переме¬
щение позволяет создавать логические операции, потому что
наличие или отсутствие домена в определенной точке магнит¬
ного кристалла можно считать за 1 или 0.
Очень важным является факт, что при отключении
электропитания домены сохраняются.
На базе доменосодержащего кристалла выпускаются полу¬
проводниковые модули — чипы (chip — тонкий кусочек дерева
или камня). Для образования в чипе цилиндрических доме¬
нов его помещают в постоянное и вращающееся магнитные
поля, образованные постоянным магнитом и электромагнитом.
Доменный регистр состоит из устройства ввода доменов
(генератор доменов), вывода (резистивный датчик) и пермал-
лоевой пленки. Генерация доменов производится путем не¬
посредственного зарождения цилиндрических доменов в той
или иной точке кристалла. Генерация и ввод доменов в
регистр сдвига производятся токопроводящей петлей из пер-
маллоевой пленки. При появлении тока в генераторе создает¬
ся локальное магнитное поле. Под действием этого поля в
области, ограниченной контуром петли, зарождается домен,
который затем под действием поля постоянного смещения при¬
нимает цилиндрическую форму. В таком сформированном виде
домен поступает в сдвиговый регистр.
Один чип способен запомнить до 250 бит, а весь накопи¬
тель —10 Мбит. Уже существует накопитель на 16 Мбит. Запо¬
минающее устройство такой емкости имеет размеры небольшо¬
го чемодана.
Считывание информации в чипе на цилиндрических маг¬
нитных доменах происходит с помощью магниторезистивных
пермаллоевых датчиков или датчиков Холла. Под действием
магнитного поля домена в пермаллоевой пленке происходит из¬
менение электрического сопротивления или же в полупроводни¬
ковом датчике под действием домена возникает электро¬
движущая сила.
Время обращения к памяти составляет 0,8—1,0 мс, что
на один-два порядка лучше, чем у современных накопи¬
телей на магнитных дисках. Запоминающие устройства на
ЦМД большой емкости (порядка сотен Мбит) уже сейчас
могут заменить память на магнитных дисках и бараба¬
нах. Предполагают, что ЦМД-память со временем вытеснит
ферритовые запоминающие устройства.
Полупроводниковая память. Для запоминания электри¬
ческих сигналов используют полупроводниковые структуры,
54
на основе которых создаются биполярные транзисторы,
МОП-транзисторы (металл-оксид полупроводники), МНОП-
транзисторы (металл-нитрид-оксид полупроводники) и прибо¬
ры с зарядовой связью (ПЗС).
Блоки памяти на транзисторах организованы аналогич¬
но блокам памяти на ферритовых сердечниках. Основным
недостатком полупроводниковой памяти следует считать зна¬
чительное потребление электроэнергии и потерю информации
при отключении электропитания.
Биполярный транзистор представляет собой прибор с
двумя р-п переходами. Под действием напряжения база —
коллектор изменяется состояние транзистора — он может быть
открыт или заперт. Эти состояния используются как 0 и 1.
Транзистор с металлоксидной структурой является разно¬
видностью полевого транзистора. Название этого транзистора
происходит от трех составляющих: металлический затвор,
слой изолирующего окисла и полупроводниковая подложка.
Он представляет собой полупроводниковый прибор, у которого
сопротивление между двумя его выводами управляется
потенциалом, подаваемым на третий вывод (затвор). Под
действием управляющего напряжения МОП-транзистор может
находиться в закрытом или открытом состояниях.
На биполярных транзисторах, полевых МОП- и МНОП-
транзисторах, ПЗС собирают интегральные запоминающие
устройства.
Современная технология изготовления полупроводниковых
структур позволяет создавать на их базе интегральные запо¬
минающие устройства. Основу всех полупроводниковых эле¬
ментов составляет кремниевая пластина, на которой собирает¬
ся весь логический блок памяти. Так, один запоминающий блок
на МОП-структуре представляет собой матрицу из 256 запо¬
минающих элементов.
Из упомянутых нами устройств ПЗС считаются новой
страницей в развитии микроэлектроники, им специалисты
прочат будущее и полагают, что они могут быть лучше, чем
запоминающие устройства на цилиндрических магнитных до¬
менах и магнитных дисках средних размеров.
Память на электронно-лучевых трубках (ЭЛТ). Электрон¬
но-лучевая трубка без люминофорного покрытия может слу¬
жить запоминающим устройством. Электронный луч, воздей¬
ствуя на стекло колбы, оставляет на нем электрический
заряд, и этот заряд сохраняется надолго, так как стекло
является хорошим диэлектриком. Считывание зарядов произ¬
водится также электронным лучом, движением которого управ¬
55
ляют отклоняющие пластины. О наличии заряда на мишени
судят по изменению тока луча.
Современная технология позволяет осуществить высоко¬
эффективную память на ЭЛТ. Так, вместо стекла применяет¬
ся электростатическая кремниевая матрица, состоящая из
множества микроконденсаторов, имеющих поперечный размер
примерно 6 мкм.
Перспективной является мишень трубки на МОП-структу-
ре. Эта мишень сохраняет информацию в виде потенциаль¬
ного рельефа, который формируется в слое окисла пластины.
При записи в точке контакта луча с мишенью накапливается
заряд, что соответствует 1, отсутствие заряда—0. Выпол¬
ненная на этом принципе ЭЛТ имеет емкость 4,2 Мбит при
площади мишени 1 см2. Специалисты предсказывают возмож¬
ность создания устройств памяти на ЭЛТ с емкостью до
миллиона Мбит.
Память на магнитной ленте. Запись инфор¬
мации на магнитную ленту основана на принци¬
пе сохранения ферромагнитными материалами ос¬
таточного намагничивания, соответствующего на¬
пряженности магнитного поля при записи. Магнит¬
ная лента представляет собой носитель инфор¬
мации в виде гибкой пластмассовой ленты,
покрытой тонким (0,01 —10 мкм) магнитным
слоем. Лента движется с равномерной скоростью
мимо магнитной головки, и ее поверхность намаг¬
ничивается в зависимости от мгновенного значе¬
ния напряженности магнитного поля, создаваемо¬
го головкой в соответствии с поступающим на
нее сигналом.
При пропускании магнитной ленты мимо вос¬
производящей головки в ее обмотке индуцируется
электродвижущая сила, соответствующая степени
намагниченности магнитного слоя ленты. Этот
принцип записи и воспроизведения аналогичен
для магнитных барабанов и дисков.
Современные запоминающие устройства боль¬
шой емкости на магнитной ленте сравнительно де¬
шевы и компактны, способы хранить информа¬
56
цию в течение длительного времени. Они позволя¬
ют производить многократное считывание и вве¬
дение новой информации на место ранее записан¬
ной.
Цифровая информация может записываться на
магнитную ленту на нескольких параллельных до¬
рожках, при этом каждая дорожка имеет свою
головку записи-воспроизведения или одна головка
по команде перемещается на нужную дорожку.
В запоминающих устройствах на магнитной
ленте блоки информации помещают (записывают)
с интервалами, достаточными для остановки лен¬
топротяжного механизма. Каждый информацион¬
ный блок имеет свой адрес в виде кодового
слова. Выборка с ленты крупного блока инфор¬
мации производится путем сравнения адреса бло¬
ка, хранящегося в регистре запоминающего
устройства компьютера, со считанными с ленты
текущими номерами (адресами) блоков.
Основным недостатком памяти на магнитной
ленте является значительное, время выборки ин¬
формации. Так, стандартная бобина длиной 350—
750 м емкостью 10—20 Мбайт имеет время доступа
к информации 10—20 с.
Память на магнитных барабанах и дисках.
Основным элементом устройства памяти на маг¬
нитном барабане является сам барабан, покрытый
магнитным материалом. У поверхности барабана
устанавливается ряд головок для бесконтактной
записи и считывания. Например, барабан может
иметь 278 дорожек, которые обслуживаются 24 го¬
ловками. Вращение барабана происходит с часто¬
той около 20 тыс. оборотов в минуту, вследствие
чего скорость выборки информации может состав¬
лять несколько десятков миллисекунд.
Устройство памяти на магнитном барабане
57
является исключительно точным в механическом
отношении прибором. Для повышения его надеж¬
ности головки герметизируют, создавая автома¬
тическую систему плавающих головок, когда меж¬
ду поверхностью барабана и головкой сохраняет¬
ся постоянный зазор примерно 5 Мкм.
Конкурентом магнитному барабану является
устройство памяти на магнитных дисках, появив¬
шееся в начале 60-х годов после освоения произ¬
водства плавающих магнитных головок на воз¬
душной подушке. Увеличение поверхности, исполь¬
зуемой для записи информации на магнитных
дисках по сравнению с магнитными барабанами,
позволило при той же плотности записи разрабо¬
тать устройства с емкостью, превышающие ем¬
кость устройств на магнитных барабанах пример¬
но в 10 раз.
Независимо от размеров диска накопитель сос¬
тоит из трех физических узлов: кассеты с диском,
привода диска и электронной части.
Диски изготавливаются из алюминия или лату¬
ни, они могут быть стационарно установленными
и сменными; информация записывается на магнит¬
ный слой по концентрическим дорожкам; стан¬
дартные диаметры 88,9; 133,35; 203,2 мм, толщина
примерно 3 мм; обе поверхности являются рабочи¬
ми. Диск устанавливается на вал, который при¬
водится во вращение электромотором. Зазор меж¬
ду поверхностью диска и магнитной головкой
составляет 2,5—5,0 мкм и должен сохраняться
постоянным в процессе работы. С этой целью
производят тщательную обработку поверхности
диска и используют специальные головки аэро¬
статического типа, плавающие над диском. Голов¬
ки для записи и считывания перемещаются в
зазоре между дисками с помощью суппорта, уп¬
58
равляемого сервоприводом специальными коман¬
дами.
Средняя .емкость дорожки достаточно велика
(примерно 10 кбайт), поэтому каждая дорожка
разбивается на секторы для более быстрого
поиска. При аппаратном разделении диска на
секторы на внутренней окружности имеются 32 от¬
верстия, отмечающие начала секторов.
На одном миллиметре диаметра диска можно
разместить 4 магнитные дорожки. Плотность запи¬
си при этом составляет 20—130 бит/мм. Емкость
дисков может достигать сотен Мбит, а время
доступа к информационному блоку от 10 до 100 мс.
Основное преимущество дисковой памяти —
сравнительно быстрый поиск нужного информа¬
ционного блока и возможность смены дисков,
что позволяет считывать с дисков данные, записан¬
ные на другом компьютере.
Для мини- и микрокомпьютеров широко ис¬
пользуются винчестерские диски. Это название
диск получил в связи с тем, что сдвоенный дис¬
ковый привод (дисковод) с дисками емкостью
по 30 Мбайт напомнил кому-то ружье знамени¬
той фирмы. Особенность винчестерских дисков —
герметизация носителя, что позволяет умень¬
шить зазоры между головками и диском, сущест¬
венно увеличить плотность записи. Герметизация
повышает также надежность устройства. Недо¬
статком винчестерских дисков является их несъем-
ность.
Малогабаритные винчестерские диски имеют
диаметр 133 и 89 мм. В 1970 г. фирмой IBM был
разработан гибкий лавсановый диск с магнитным
покрытием, помещенный в пластмассовый корпус.
Эти малогабаритные диски оказались весьма удоб¬
ными для использования в качестве постоянной
59
памяти для персональных компьютеров. По стои¬
мости и габаритным размерам 8-дюймовые винче¬
стерские диски сравнимы с гибкими дисками.
Приведем некоторые данные об используемых
на практике системах памяти на магнитных дис¬
ках. Постоянные (несъемные) диски емкостью
200 Мбайт с неперемещаемыми головками имеют
время доступа 8—17 мс; съемные пакетные диски с
емкостью памяти до 200 Мбайт и перемещаемыми
головками имеют,время доступа 30—70 мс; съем¬
ные диски емкостью 1,2—7,5 Мбайт имеют время
доступа 30—70 мс; гибкие (floppy) диски (диске¬
ты) емкостью 250 кбайт имеют время доступа
0,5 с.
Гибкие диски начинают доминировать как
основная периферийная память в мини- и микро¬
компьютерах. Они обеспечивают удобную загрузку
программ и данных, могут использоваться и как
центральное устройство хранения и поиска, по¬
скольку имеют прямой доступ к информации,
что позволяет исключить из системы накопители
на жестких дисках. Выгодное отношение цена/
производительность открывает новые области при¬
менения этих дисков.
Память на оптических дисках. Поясним снача¬
ла смысл слова «оптический» применительно к
этому устройству памяти. Дело в том, что только
гармоническое излучение, каким является излуче¬
ние лазера в оптическом диапазоне волн, может
иметь нерасходящийся пучок с очень малым сече¬
нием и достаточно большой мощностью. Это излу¬
чение используется для записи и считывании
информации. Если бы излучение было в инфра¬
красном диапазоне волн, диск пришлось бы наз¬
вать не оптическим, а «инфракрасным».
В основе записи информации с помощью
60
лазера лежит идея модуляции дискретными зна¬
чениями 0 и 1 лазерного излучения, которое
оставляет на поверхности диска метки, вызван¬
ные воздействием луча на металл. Поверхность
диска покрывается тонким слоем отражающего
металла — теллура. Луч записывающего лазера
модулируется следующим образом: при модуля¬
ции «единицей» луч прожигает в пленке тел¬
лура микроскопическое отверстие. Если 1 следу¬
ет одна за другой, отверстие оказывается вы¬
тянутым за счет вращения диска. . Луч считы¬
вающего лазера отражается от поверхности диска,
кроме мест, выжженных записывающим лучом,
и попадает в фотодетектор. Такой метод позво¬
ляет записывать информацию только один раз.
Запись информации происходит по концент¬
рическим дорожкам. Для удобства поиска нуж¬
ного информационого блока диск разбивается
на секторы, каждому сектору присваивается,ад¬
рес. Так, оптический диск фирмы Philips диамет¬
ром 30 см имеет 45 тыс. дорожек, его поверх¬
ность условно разбита на 128 секторов.
Скорость записи определяется мощностью
луча записывающего лазера, скоростью враще¬
ния диска и скоростью перемещения лазерного
луча. Это объясняется тем, что чем мощнее луч
лазера, тем меньше необходима экспозиция для
выжигания отверстия. Более короткое время
экспозиции позволяет увеличить скорость записи,
а следовательно, и скорость считывания.
На рис. 5 показан принцип записи и считы¬
вания информации с помощью лазера. Одну деталь
на этом рисунке следует пояснить. Для различе¬
ния излучений записывающего и считывающего
лазеров применяют разделение сигналов с по-
61
Рис. 5. Принцип записи информации на оптический диск
мощью поляризации. Не вдаваясь в существо это¬
го широко распространенного в радиотехнике спо¬
соба разделения радиосигналов, скажем, что
электромагнитная волна с вертикальной поляриза¬
цией не воспринимается детектором (приемни¬
ком), настроенным на прием волны с горизон¬
тальной поляризацией, и наоборот. Детектором
служит фоточувствительный приемник, воспроиз¬
водящий изменение мощности луча, отраженного
от поверхности дискаг>
По данным разработчиков диск, покрытый
пленкой теллура, может сохранять записанную
информацию в течение примерно 10 лет. Оптичес¬
кий диск обладает огромной плотностью записи.
Если элемент записи на магнитном диске имеет
размер около 2 мкм, то размер оптического элемен¬
та записи определен размерами дифракции луча,
что составляет 0,4 мкм. В результате на оптиче^с-
62
кий диск с обеих сторон можно записать до
Ю4 Мбит информации.
В последнее время распространение получили
оптические диски стандартного диаметра 12 дюй¬
мов (304,8 мм) и 5,25 дюйма (133,35 мм). Совре¬
менная техника записи позволяет зафиксировать
на одной стороне 12-дюймового диска 1 Гбит
информации, эквивалентный 70 тыс. страниц текс¬
та, диск 5,25 дюйма —27 тыс. страниц. Это озна¬
чает, что «Большая Советская энциклопедия»
может разместиться на одном оптическом диске.
Память на оптическом диске используют в
совокупности с микропроцессором как автоном¬
ную систему для хранения огромных информа¬
ционных массивов. Например, американская фир¬
ма TAB Products выпускает компактную систему
Series 1000, состоящую из системы памяти на
диске диаметром 133 мм и лазерного принтера.
Ее стоимость в 1987 г. составляла около 50 тыс.
дол.
Сравнение устройств памяти. Мы кратко рас¬
смотрели практически все существующие устрой¬
ства памяти, используемые в настоящее время в
компьютерах в качестве оперативной и долговре¬
менной памяти.
Длительное время между устройствами опера¬
тивной и постоянной памяти по таким основ¬
ным параметрам, как время доступа в память
и емкость памяти, существовал заметный разрыв
(по времени доступа от 5-10-3 до 10-5 с, т. е.
почти на три порядка). Так, традиционная опе¬
ративная память на регистрах сдвига существен¬
но отличалась по времени доступа от памяти на
магнитных дисках или барабанах.
Активный поиск физических процессов, на ос¬
нове которых можно было бы создать устройст-
63
ва памяти большой емкости, позволяющие одно¬
временно сравнительно быстро находить нужный
блок информации, уже увенчался успехом. Об
этом красноречиво говорят диаграммы, изобра¬
женные на рис. 6. Существовавший разрыв за¬
полнили устройства памяти на ЦМД, на ПЗС, на
ЭЛТ, оптических дисках. Кроме того, такие но¬
вые виды памяти, как ПЗС, МОП-структуры,
имеют исключительно малое время доступа в
память (до 10-8 с).
64
Еще более заметные успехи произошли в реше¬
нии проблемы увеличения емкости памяти. Особо¬
го внимания заслуживает память на биполяр¬
ных транзисторах, в которой можно накапливать
до 1 Мбит при максимальном времени доступа
Ю~6 с, и память на оптических дисках, где емкость
может измеряться фантастическими величина¬
ми — Ю4 Мбит, а максимальное время доступа
в память составляет 10-5 с (см. рис. 6). Заметим,
кстати, чю 104 Мбит — это примерно 3 тыс. книг
среднего формата по 200 страниц каждая.
По-видимому, недалеко то время, когда в
компьютере можно будет создать один вид памяти,
не разделяя его на оперативную и постоянную.
Например, память на цилиндрических магнитных
доменах скоро сможет удовлетворять требова¬
ниям как по объему запасаемой информации, так
и по времени доступа к памяти. Правый нижний
угол на диаграмме рис. 6. соответствует памяти
с наибольшей емкостью и с наименьшим време¬
нем доступа. Пока он еще не занят каким-либо
устройством, однако тенденции к этому имеются у
памяти на оптических дисках, у МОП-структур
и некоторых других.
Интересно, как обстоят дела на рынке систем
памяти, который в значительной степени отражает
не только мнение потребителей, но и тенденции.
Основным дестабилизирующим фактором в пос¬
ледние годы оказались оптические диски, которые
стали вытеснять другие виды памяти, несмотря
на свою относительно высокую стоимость. В опас¬
ности прежде всего оказались магнитные диски
малых размеров и небольшой емкости. Винче¬
стерские диски пока удерживают лидирующее по¬
ложение. По данным американской фирмы
Electronic Trends Publications в 1986 г. соотноше-
3 Зак. 1523
65
ние проданных систем памяти оказалось следую¬
щим: магнитные ленты 5, гибкие диски 13, опти¬
ческие диски 21, винчестерские диски 61 %. В
1985 г. доля винчестерских дисков составляла
71, а оптических 2 %. Темп роста продукции
с оптическими дисками очень велик и будет
оставаться таким в ближайшее время.
2.3. ЗАПИСЬ ИНФОРМАЦИИ НА МИКРОФИЛЬМ
Мы уже обращали внимание на то, что при
возрастании объемов печатных материалов все
труднее и труднее традиционными методами хра¬
нить и быстро извлекать из хранилищ необходи¬
мую информацию. Библиотеки и архивы требуют
увеличения площадей и численности обслуживаю¬
щего персонала. Микрофильм с его высокой
плотностью записи информации в сочетании с
соответствующими средствами поиска (включая
машинный) является одним из возможных выхо¬
дов из критической ситуации, его применение
обещает существенно облегчить использование по¬
стоянно растущего фонда научной и технической
информации.
В основе микрофильмирования лежит принцип
фотографии. Создание первой микроформы отно¬
сится к 1850 г. Длительное время для микро¬
фильмирования использовалась 35- или 16-мм ру¬
лонная фотопленка. В отличие от обычного мик¬
рофильмирования микрофиширование представ¬
ляет собой запись фотографическим способом
информации на плоскую фотографическую пленку
стандартного размера А6 105X148 мм. Изобра¬
жение обычной страницы текста А4 (296x210 мм)
уменьшается с помощью оптики в 24 раза и фикси¬
руется на микрофише в виде небольшой ячейки.
66
Всего на микрофише 105X148 мм размещается
98 уменьшенных изображений обычных страниц
текста.
В последнее время начали применять системы
с разрешающей способностью, позволяющей
размещать на микрофише 208 или даже 270
изображений страниц. Наиболее широко использу¬
ются кратности уменьшения 21, 22 и 24.
Идея микрофильмов получила широкое распро¬
странение, так как позволяет осуществлять ком¬
пактное безбумажное хранение любых документов.
Особенно широко микрофильмирование исполь¬
зуют патентные ведомства, научно-технические
библиотеки, правительственные учреждения и
банки. Так, в настоящее время в США до 30 %
всех микрофиш используют правительственные
учреждения. До начала 1984 г. объем храня¬
щейся в архивах США информации составлял
21 млрд страниц текста, значительная часть
которого зафиксирована на микрофишах.
Микрофиши хранятся в специальных кляссерах
по 15 штук в каждом. Кляссеры помещаются в
коробки. Для сравнения скажем, что собрание
журнала Journal of the American Chemical Society
c 1879 no 1972 гг. хранится на полках длиной
18 м, и этот же журнал на микрофишах в короб¬
ках занимает полку длиной 1,65 м. Благодаря
разработанной специальной порядковой система¬
тике, поиск необходимой информации возможен
обычными (ручными) методами и с помощью
компьютера. Визуально читаемые обозначения по¬
рядкового номера и поля заголовка позволяют
быстро отыскать необходимую микрофишу, а за¬
тем и нужные страницы текста.
В зависимости от типа и размеров хранили¬
ща микрофиш возможно применение различных
3*
67
средств поиска: карты краевой перфорации, супер
позиционные карты, перфокарты машинной сорти
ровки или поиск с помощью компьютера.
Понятно, что в процессах микрофиширования
и воспроизведения информации на бумагу прин
ципиальную роль играет носитель — фотопленка.
Первое электрографическое изображение с высо¬
кой разрешающей способностью на полимерной
пленке было получено в 1962 г. фирмой Bell &
Howell (США), затем технология была подхва¬
чена другими и нашла широкое применение
Сейчас фирма Kodak изготавливает пленку
Ektavolt с разрешающей способностью 800 линий/
мм, что приводит к масштабу уменьшения ори¬
гинала в 100 раз. Оригинальной является пленка
фирмы Eastman Kodak типа SO-101 и SO-102,
позволяющая переносить изображение с экрана
электронно-лучевой трубки на пленку с боль¬
шим уменьшением.
Существует несколько методов получения изо¬
бражений на пленке под управлением компьютера.
Во-первых, это может быть копирование в умень¬
шенном виде изображений с экрана электронно¬
лучевой трубки. Во-вторых, изображение на фото¬
пленку можно наносить электронным или лазер¬
ным лучом, управляемым компьютером. Произ¬
водительность такой системы исключительно
высока — в одну минуту система может «печа¬
тать» около полумиллиона знаков.
В последнее время на основе компьютера
разработаны системы, производящие операцию пе¬
ревода данных с дисплея на фотопленку. Подоб¬
ные системы получили название СОМ-систем
(Computer output microform), которые состоят из
компьютера, блока внешней памяти на магнитной
ленте или дисках, терминала с визуальным и
68
печатным выводом данных, системы фотообработ¬
ки микрофиш.
Действующая сейчас система СОМ-2301 фирмы
Agfa имеет те же составляющие и позволяет
выводить информацию с дисплея на микрофильм
с 48-кратным уменьшением, при котором на стан¬
дартной микрофише умещается 269 страниц текс¬
та. Объем хранения по сравнению с бумажным
носителем уменьшается примерно в 15 раз. Спе¬
циальное математическое обеспечение позволяет
редактировать тексты на экране дисплея перед за¬
писью их на фотопленку. После фотохимической
обработки рулонная пленка нарезается на стан¬
дартные форматы А6.
Для восстановления информации с микрофиш промыш¬
ленность производит два типа устройств: для чтения микрофиш
с увеличением изображений от 16 до 26 раз, для чтения
микрофиш и одновременно получения бумажных копий.
Первый тип прибора представляет собой фотоувеличитель
настольного типа с проекцией изображений в проходном
или отраженном свете. Увеличенный микрокадр проецируется
на плоскость стола или на экран. Светлое и четкое изобра¬
жение 275X390 мм, как это сделано в выпускаемом в
ГДР аппарате Pentakta Mikrofilmtechnik, допускает работу в
помещениях с нормальным освещением.
Второй тип прибора кроме чтения информации позволяет
получать по запросу увеличенный бумажный экземпляр.
Для характеристики аппаратуры записи и воспроизведения
информации с помощью микрофиш приведем состав и данные
аппаратуры швейцарской фирмы Messerly:
камера для съемки печатного текста на микрофишу с
производительностью 1500—2000 документов в час (15 микро¬
фиш);
проявочная машина AP-F-30 производительностью 900 м
пленки в час;
устройство дублирования микрофиш, производящее 120
дубликатов в час;
проекционный увеличительный аппарат AM 1830, фикси¬
рующий изображения на нормальную бумагу, его произ¬
водительность 900 копий в час;
автоматическое поисковое устройство для микрофиш,
имеющее время поиска примерно 3 с;
69
устройство M-F-4A вывода изображений микрофиш на
экран. Применение подобной аппаратуры может дать зна¬
чительную экономию пространства хранилища и персонала,
но, в свою очередь, оно представляет собой дорогостоящее
оборудование и требует квалифицированного обслуживания.
2.4. ПРЕДСТАВЛЕНИЕ ИНФОРМАЦИИ
По своей популярности метод представления
информации с помощью электронно-лучевой труб¬
ки (ЭЛТ) намного превзошел все остальные.
Диалог человека с компьютером происходит через
дисплей (display — показывать)— электрический
пульт с экраном. Дисплей, снабженный устрой¬
ством графического изображения, устройством
для чтения перфокарт и перфолент, графопост¬
роителем, превращается в терминальную стан¬
цию.
Главным элементом дисплея служит телеви¬
зионный экран, на который выводится информа¬
ция в виде текста, цифр или графиков, Чаще
всего дисплей дополняется клавиатурой, которая
используется как средство ввода информации и
общения с компьютером.
Хотя уже прошло более ста лет со временем
изобретения, ЭЛТ, по-прежнему, остается объек¬
том совершенствования для создания более удоб¬
ных приборов отображения информации. Дисплеи
на ЭЛТ обладают хорошими характеристиками
и стоят относительно недорого. Тем не менее уси¬
лия конструкторов направлены на создание других
типов дисплеев, причем большинство идей сводит¬
ся к созданию плоских дисплеев.
Для представления информации на экране кро¬
ме известного принципа работы ЭЛТ, в которой с
помощью отклоняющих пластин и фокусирующего
устройства электронный луч вычерчивает изобра-
70
жение на экране с флюоресцентным покрытием,
используются другие физические явления. Им обя¬
зано, в частности, появление плазменных пане¬
лей, катодолюминесцентных и электролюминес¬
центных приборов, панелей на жидких кристаллах.
Рассмотрим некоторые действующие конструк¬
ции дисплеев, построенные на принципах, несколь¬
ко отличающихся от традиционного телевизион¬
ного принципа.
В так называемой «плоской» телевизионной
трубке используется множество электронных лу¬
чей, которые генерируются плоским распределен¬
ным катодом, а затем формируются в отдель¬
ные лучи с помощью матричной управляющей
сетки. Сетка состоит из 480 рядов и 500 колонок.
Лучи для каждого элемента изображения управ¬
ляются с помощью адресных сигналов, поступаю¬
щих на вертикальные и горизонтальные откло¬
няющие проволоки. Как и во всех дисплеях с
матричной структурой, критическим параметром
является время достижения адресной посылкой
своего элемента изображения. Это определяет
также среднюю яркость свечения дисплея.
Фирма RCA Laboratories (США) разработала плоский
дисплей, состоящий из матрицы электронных источников с
ионной обратной связью. Панель имеет 480X500 элементов
изображения. Система адресации (управления) такова, что
требует только 40 модулирующих цепей.
Лаборатория фирмы Sharp (Япония) разработала плоский
дисплей на основе применения тонкопленочных электро¬
люминесцентных панелей с 220Х 160 элементами изображе¬
ния. В любой момент изображение на экране можно остано¬
вить нажатием кнопки.
Фирма Matsushita Electric Industrial (Япония) создала
плоский электронный индикатор с диаметром экрана 25 см
для применения в дисплеях. В этой конструкции вместо удален¬
ной от экрана пушки применяются электронные пучки, испус¬
каемые из 3000 отверстий экстракторной пластины. Сзади
этой пластины размещены 15 отдельных нитей-катодов прямо¬
71
го накала. Перед каждой нитью находится 20 отверстий плас¬
тины. Все 3000 лучей проходят через сетку, являющуюся
вертикальной отклоняющей пластиной, а затем через сетку,
являющуюся горизонтальной отклоняющей пластиной. Полу¬
чился плоский индикатор толщиной 63,5 мм. Индикатор
имеет 192 тыс. трехцветных элементов изображения (красных,
зеленых, синих), являющихся индивидуальными элементами
матрицы. Яркость изображения определяется током луча.
Широтно-импульсная модуляция позволяет получать 64 града¬
ции яркости элементов изображения.
Плазменные дисплеи строятся на принципе
тлеющего разряда, возникающего в разреженном
газе между двумя проводниками, к которым
приложено электрическое напряжение. От типа га¬
за зависит цвет разряда. В плазменном дисплее
микроразряд создается в точках пересечения
двух систем металлических полосок, нанесенных
на поверхность двух плоских стекол, помещенных
на близком расстоянии друг от друга. Метал¬
лические полоски очень тонки, и глаз восприни¬
мает только отдельные разряды точечного харак¬
тера, возникающие под воздействием электричес¬
ких импульсов. Под воздействием множества им¬
пульсов, управляемых компьютером, высвечивает¬
ся изображение.
Область применения дисплея существенно рас¬
ширяется, если кроме буквенно-численных изобра¬
жений дисплей может представлять графические
материалы. Графический дисплей устроен так же,
как и алфавитно-цифровой, его отличие в управ¬
лении экраном.
Графический дисплей на ЭЛТ обычно снаб¬
жается световым пером, на конце которого встроен
фотодатчик. Если фиксировать концом пера ка¬
кую-либо точку на экране, то в процессе развертки
электронный луч трубки засветит датчик и возник¬
нет электрический импульс, который по соеди¬
ненному с пером проводу передается в блок дисп¬
72
лея, запоминающий координаты точки касания
пера. Эти координаты передаются в буферную
память и в следующем цикле развертки электрон¬
ного луча уже высвечиваются на экране в виде
светящейся точки. Передвигая перо, получают
график на экране дисплея. В графических дис¬
плеях используются либо цветные ЭЛТ, либо све¬
тодиоды, создающие плотность примерно 1—2
точки на миллиметр экрана, но пока основным
прибором любого графического дисплея остает¬
ся ЭЛТ.
Управляется графический дисплей от компью¬
тера, программа ввода и вывода графической
информации записывается обычно на алгоритми¬
ческом языке высокого уровня.
Основные направления развития графических
дисплеев связаны с получением высокой разре¬
шающей способности работы дисплея в реальном
масштабе времени и представления весьма слож¬
ных графиков. Ну и, конечно, кто не мечтает о
трехмерном изображении на экране дисплея раз¬
рабатываемых в конструкторских бюро конструк¬
ций. Эта мечта уже материализуется в новых
типах графопостроителей, позволяющих с по¬
мощью специального процессора рисовать цветные
графики высокой четкости, например, с 2048X2048
элементами изображения.
Широкое распространение в последние годы
получили способы электрографической записи
информации на бумаге. Электрографический ме¬
тод записи информации в виде изображений
основан на использовании свойства фотополупро¬
водников изменять свою электропроводность под
воздействием света. В качестве носителя записи
применяется бумага, покрытая тонким слоем фото¬
73
полупроводника на основе селена или окиси
цинка.
В темноте фотополупроводниковый слой обла¬
дает хорошими изолирующими свойствами и на
его поверхности при электризации остаются элект¬
рические заряды. Под воздействием света осве¬
щенные участки слоя уменьшают электропровод¬
ность и разность потенциалов между внешней и
внутренней поверхностями слоя также уменьшает¬
ся. На неосвещенных участках слоя уменьше¬
ние зарядов не происходит. Известно, что коли¬
чество стекающего заряда пропорционально па¬
дающему свету. Таким образом, при экспониро¬
вании на слое полупроводника образуется скрытое
электростатическое изображение.
Операция проявления скрытого изображения
состоит в том, что на экспонированную поверх¬
ность осаждают мельчайшие частицы красителя,
несущие заряд, противоположный по знаку заряду
изображения. Участки слоя, подвергшиеся мень¬
шему освещению, притягивают большее количест¬
во порошка. Сильно засвеченные участки порошок
не притягивают. При таком методе проявления
получается позитивное изображение. Этот способ
получения изображений был назван ксерографией,
так как «ксерокс» по-гречески означает «сухой»,
т. е. сухое проявление. Различные модификации
этого метода широкого применяются для размно¬
жения технической документации.
При проведении телеконференций участники
имеют удовольствие во время диалога видеть
друг друга на большом экране. На этом же экране
демонстрируются рабочие материалы (графики,
схемы, карты). Как правило, для этой цели исполь¬
зуются телевизионные устройства с большим экра¬
ном. Такими устройствами оборудуются центры
74
управления космическими полетами, телевизион¬
ные студии, учебные заведения, хирургические
клиники, информационные центры.
Затраты на увеличение экрана кинескопа
очень велики, поэтому для получения больших
телевизионных изображений в настоящее время
используется главным образом принцип оптичес¬
кой проекции. На основе этого принципа создают¬
ся экраны с размерами по диагонали до 20 м
и более. Часто используются устройства с проек¬
ционными кинескопами и устройства с простран¬
ственными модуляторами света. Кроме того, созда¬
ние больших экранов возможно также на основе
использования плоских экранов.
Основным элементом проекционных устройств
является катодолюминесцентный кинескоп. Изо¬
бражение с его экрана проецируется либо с по¬
мощью линзового объектива на проекционный
экран, либо непосредственно с помощью зеркаль¬
но-линзового объектива Шмидта.
Для получения на большом экране цветных
телевизионных изображений можно использовать
способ оптического совмещения изображений,
проецируемых с экранов трех монохромных кине¬
скопов, каждый из которых соответствует только
одному из первичных цветов.
Устройства с пространственными модулятора¬
ми света часто называют светоклапанными, так
как принцип их работы состоит в управлении
световым потоком независимого источника света,
а пространственный модулятор света пред¬
ставляет собой своеобразный световой клапан.
Телевизионное изображение, записанное на свето¬
модулирующей мишени кинескопа, считывается
светом, излучаемым независимым источником све¬
та, например проекционной лампой, и проецирует¬
75
ся оптической системой на большой экран.
Кроме телевизионного существуют и другие
способы представления информации в увеличен
ном изображении. Так, для представления графи
ческих изображений можно пользоваться прин
ципом электромеханического экрана, состоящим г
следующем: на специальной пластине или пленке,
покрытой непрозрачным слоем, тонкой иглой сни¬
мается непрозрачный слой и таким образом
создается изображение, которое тут же проеци¬
руется на большой экран. Управление движени¬
ем иглы осуществляется специальным сервопри¬
водом.
2.5. ХРАНЕНИЕ И УПРАВЛЕНИЕ ИНФОРМАЦИЕЙ В
БАЗАХ ДАННЫХ
Такой жизненно важный ресурс, как ин¬
формация, можно лишь тогда эффективно ис¬
пользовать, когда он актуален, достаточно полный
и доступен человеку. Как ни странно, но резко
увеличивающийся информационный поток ставит
человека перед чрезвычайно трудной задачей —
как оперативно получить необходимую информа¬
цию. Без использования средств информатики ре¬
шить эту задачу практически невозможно.
У базы данных, о которой пойдет речь, есть
прототип, хорошо известный каждому,— это
библиотека. Информация в библиотеке (книги,
журналы, брошюры, отчеты) организована биб¬
лиотечными служащими по определенной системе,
разработан специальный справочный аппарат —
каталог, с помощью которого хранящаяся в биб¬
лиотеке информация может быть найдена доста¬
точно быстро (от нескольких минут до несколь¬
76
ких часов) и предоставлена читателю. Принци¬
пиальное отличие библиотеки от компьютеризо¬
ванной базы данных состоит в типе носителя
информации — вместо привычного бумажного но¬
сителя информация записывается на машино¬
читаемый. Это магнитные ленты и диски, опти¬
ческие диски и микрофиши. При этом изменяется
и принцип обращения с информацией.
Базы данных являются, пожалуй, одним из са¬
мых замечательных проявлений использования
компьютера для управления информацией, особен¬
но когда они связаны друг с другом с помощью
сетей передачи данных и доступны отдаленным
пользователям. По мнению известного американс¬
кого специалиста Дж. Мартина «базы данных
изменят характер деятельности человека во всех
областях жизни. Историки будут рассматривать
появление баз данных на компьютерах и возмож¬
ностей, связанных с ними, как шаг, изменивший
природу эволюции общества и имеющий, возмож¬
но, большее значение, чем изобретение печатного
станка».
Вряд ли сейчас в мире найдется отрасль
производства, которая развивалась бы быстрее,
чем информационная индустрия. Этот рост обязан
прежде всего уже хорошо отработанной техноло¬
гии создания баз данных. В основе популярности
баз данных лежит ряд достоинств, делающих их
выдающимся явлением в жизни общества. Прежде
всего — это доступность информации. Поиск необ¬
ходимых данных происходит в считанные секун¬
ды, причем нет принципиальной разницы, нахо¬
дится ли пользователь непосредственно у компью¬
тера, где хранится информация, или на отдале¬
нии в сотни или тысячи километров.
Если в библиотеке единственный экземпляр
77
книги или журнала, и он выдан читателю,
а желающих несколько, выстраивается очередь.
Автоматизированной базой данных могут пользо¬
ваться одновременно много пользователей и чи
тать одни и те же записи.
Известно, что изданный однажды справочник
можно дополнять сведениями либо в виде прило¬
жения к нему, либо путем его переиздания. В
базу данных новые данные поместить весьма
просто. Если владелец базы данных сообщает,
что ее пополнение происходит ежемесячно, это
означает, что раз в месяц выходит новая (пере¬
изданная) база данных.
Но, пожалуй, главная потребительская цен¬
ность автоматизированной базы данных на маши¬
ночитаемых носителях состоит в том, что компью¬
тер оказывает пользователю неоценимую услугу
при поиске необходимой информации. Дело в том,
что в практике информационного обеспечения
научно-исследовательских работ главным являет¬
ся не поиск известной книги или статьи, а
поиск информации по проблеме или решаемой за¬
даче. Попробуйте в научно-технической библио¬
теке найти все статьи и книги, где обсуждаются,
например, проблемы производства тонкостенных
труб или применение редких металлов в электрони¬
ке. И если все источники и удалось собрать,
то уж просмотреть их и найти интересующие
факты может оказаться выше человеческих воз¬
можностей.
В базе данных, где предусмотрен темати¬
ческий поиск, пользователь по заданным клю¬
чевым словам узнает количество первоисточ¬
ников в базе по данному вопросу, сужает пробле¬
му, читает название статей и, возможно, их рефе¬
раты. Наиболее интересные работы он может рас¬
78
печатать (если записаны полные тексты). Весь
сеанс диалога с базой может длиться 20—40 мин,
причем большая часть времени уходит на реакцию
пользователя. Таким образом, путь к нахождению
действительно интересных для пользователя
документов сокращается в сотни и тысячи раз.
В наше время растущего «информационного ва¬
ла» найти необходимую статью или патент за
время, исчисляемое минутами, можно только в хо¬
рошо организованной базе данных.
В 1983 г. в мире (без социалистических
стран) насчитывалось 1845 баз данных, к 1990 г.
их число должно возрасти до 3000. Если в 1979 г.
число записей в базах данных составляло 148 млн,
то к 1990 г. эта величина станет более внуши¬
тельной —840 млн.
В современных базах данных накапливаются
сведения по различным отраслям науки и тех¬
ники, взятые из книг, журналов, диссертаций,
патентов, трудов конференций, научных отчетов,
публикуемых во всех странах мира.
Под базой данных специалисты понимают сово¬
купность взаимосвязанных и структурированных
данных на машиночитаемых носителях. Банк дан¬
ных обычно представляет собой автоматизиро¬
ванную информационную систему, состоящую из
нескольких баз данных, системы управления база¬
ми данных, соответствующих прикладных про¬
грамм и технических средств. Как правило, банк
данных превращается в информационный центр
или информационную фирму. Так, американская
фирма Lockheed имеет более 50 баз данных, Все¬
союзный институт научной и технической инфор¬
мации (ВИНИТИ) ГКНТ и АН СССР имеет
53 базы и т. д.
Концепция базы данных складывалась посте¬
79
пенно в процессе развития компьютерных систе?
обработки информации. На ранних этапах ком пью
теры использовались в основном для решение
научных, технических задач и обработки неболь
ших порций информации. Способы формирования
файлов, организация доступа к записям полностью
определялись конкретной программой пользовате¬
ля.
Что представляет собой база данных изнутри?
Прежде всего следует сказать, что современная
база данных характеризуется чрезвычайно боль
шими объемами и сложностью обрабатываемой
информации, необходимостью коллективного до¬
ступа к различным элементам данных и высо¬
кими требованиями к скорости получения инфор¬
мации и ее достоверности. Отсюда вытекают и
требования к техническим и программным
средствам.
Владелец базы данных, которым, как правило,
является учреждение, фирма, ведомство, опреде¬
ляет ряд важных характеристик базы, таких как
правила или условия доступа к информации поль¬
зователей, сроки обновления информации, дли¬
тельность хранения, возможности поиска. Эти
требования соблюдаются с помощью специаль¬
ного программного обеспечения.
Руководство базой осуществляет администра¬
тор с необходимым персоналом, отвечающим за
функционирование базы данных. Администратор
базы обеспечивает соблюдение стандартов в пред¬
ставлении данных, принятых в данном вычисли¬
тельном центре или фирме. Это упрощает пробле¬
му поддержания и обмена информацией между
компьютерами разных баз данных. Одной из ос¬
новных функций администратора является обеспе¬
чение защиты и сохранности данных, секретности
80
управления и санкционирования доступа к инфор¬
мации.
Главной особенностью базы данных, отличаю¬
щей ее от библиотеки, является то, что данные
в базе представляют собой совокупность с
минимальной избыточностью, которая исполь¬
зуется оптимальным образом. Данные в базе
структурируются таким образом, чтобы была обе¬
спечена возможность их дальнейшего наращива¬
ния.
. Информация в базе данных хранится в долго¬
временных запоминающих устройствах — на маг¬
нитных лентах, магнитных и оптических дисках.
Для оперирования с данными разрабатываются
прикладные программы, позволяющие компью¬
теру производить выборку, обновление, включе¬
ние и удаление данных.
Центральную роль в управлении процессами в
базе данных играет система управления базой
данных (СУБД). Она представляет собой спе¬
циальное программное обеспечение, которое поз¬
воляет человеку работать с базой данных без зна¬
ния конкретного размещения данных в памяти
компьютера, т. е. физической структуры данных.
Более полно СУБД — это совокупность языковых
и программных средств, предназначенных для
описания баз данных, коллективного их созда¬
ния, ведения и дифференцированного использо¬
вания многими пользователями.
В системе управления базами данных выде¬
ляют три уровня представления данных — кон¬
цептуальный, внутренний и внешний. Концеп¬
туальному уровню соответствует представление
базы данных как информационной модели не¬
которой предметной области, независимое от пред¬
ставления данных в среде хранения и от различ-
81
них прикладных задач, решаемых на этой базе
данных. Внутреннему уровню соответствует реа¬
лизация базы данных концептуального уровня в
некоторой конкретной среде хранения. Внешнему
уровню соответствуют различные представления
данных концептуального уровня в виде, удобном
для конкретных прикладных программ.
Внутренний уровень наиболее близок к физи¬
ческой памяти, т. е. связан со способом факти¬
ческого хранения данных, внешний уровень на
иболее близок к пользователям, т. е. связан с тем.
как отдельные пользователи представляют себе
эти данные; концептуальный уровень является
промежуточным, он служит некоторым обобщаю¬
щим представлением пользователей.
Каждому уровню соответствует язык определе¬
ния данных, позволяющий задавать концептуаль¬
ную, внешнюю и внутреннюю схемы базы дан
ных. Пользователь представляет базу данных по¬
средством внешней модели. За внешним уровнем
пользователь ничего в базе не видит. При такой
схеме доступ к базе данных происходит следую¬
щим образом: пользователь выдает запрос на
доступ, используя конкретный язык, СУБД воспри¬
нимает запрос и интерпретирует его, затем обсле¬
дует по очереди внешнюю схему, отображение
«внешний — концептуальный», концептуальную
схему, отображение «концептуальный — внутрен¬
ний» и определяет структуру хранения. После это¬
го СУБД выполняет необходимые операции над
хранимыми в базе данными по просьбе пользова¬
теля.
Одна из особенностей автоматизированной
базы данных (по сравнению с библиотекой,
например) состоит в том, что одна и та же сово¬
купность данных может использоваться большим
82
числом пользователей. Кроме того, пользователь
может работать с базой данных в диалоговом
режиме с удаленного терминала. Пользователь
видит на экране свой вопрос, просматривает
результаты поиска (рефераты, тексты докумен¬
тов) и выбирает необходимые, может изменять
запросы в процессе поиска, получать статисти¬
ческие и фактографические даннАе, выводить
на локальные принтеры или принтер главного
компьютера все или выборочные результаты поис¬
ка. Диалоговый поиск позволяет существенно
сократить время, необходимое для поиска инфор¬
мации, и повысить его эффективность.
2.6. БАЗЫ ДАННЫХ НАУЧНО-ТЕХНИЧЕСКОЙ
И ПАТЕНТНОЙ ИНФОРМАЦИИ
Важнейшей характеристикой базы данных с
точки зрения пользователя является информация
о том, какие данные в ней записаны. Самым
расточительным и в то же время самым удобным
было бы записывать в информационные массивы
базы полные тексты статей, книг, отчетов и пр.
Такое пока не могут себе позволить даже самые
крупные информационные центры главным обра¬
зом из-за размеров информационного массива и
недостатка долговременной памяти. Нужно еще
учесть, что к этому массиву памяти должен быть
обеспечен быстрый доступ.
Следующей ступенью на пути к рациональ¬
ной записи информации является создание базы
данных рефератов полных текстов, когда в неболь¬
шом объеме (примерно 150—200 слов) выражает¬
ся основное содержание реферируемого источника.
Это в равной степени относится и к описаниям
изобретений (патентов). Реферативная база дан-
83
ных по объему значительно меньше базы, содер¬
жащей полные тексты первоисточников, и поэто¬
му ее легче осуществить. Однако при создании
реферативной базы данных возникает существен¬
ное препятствие — производство рефератов. Тех¬
нология автоматизированной подготовки рефери
тов на основе обработки полных текстов еще дале¬
ка от совершенства, поэтому приходится прибе¬
гать к помощи квалифицированных специалистов,
способных на основании знания предметной обла¬
сти составить краткий реферат прочитанной рабо¬
ты. Совершенно очевидно, что производство ре¬
фератов — дорогостоящее предприятие. К числу
информационных центров, производящих в боль
ших количествах рефераты статей, книг, патентов
принадлежат фирма Derwent — Derwent Publi
cations (Великобритания), ВИНИТИ ГКНТ
АН СССР, Всесоюзный научно-исследовательские
институт патентной информации (ВНИИПИ)
Институт научной информации по общественные
наукам*'(ИНИОН) АН СССР.
Конечно, наиболее лаконичной была бы такав
база данных, где записаны только библиогра¬
фические сведения об источниках информации.
Заметим, что в библиографию вкладывают не
сколько различный смысл в научно-технической
и патентной литературе. Так, библиографические
данные научно-технической литературы содержат
имя автора и название работы, классификацией
ный номер, данные журнала или издательства,
дату публикации. В число реквизитов библиогра¬
фической патентной информации входят название
страны публикации, вид и номер патентного
документа, номер заявки, если он не совпадает
с номером патента, дата заявки, дата публика¬
ции патента, индекс по международной класси¬
84
фикации изобретений (МКН), страна приоритета,
имена заявителей, изобретателей и владельцев
патента, название изобретения. Этой информации
бывает достаточно, чтобы выбрать правильную
ориентацию при поиске нужных документов.
Объем библиографической базы данных значи¬
тельно меньше реферативной.
Большинство баз данных как научно-техни¬
ческой информации, так и патентной содержат
только библиографическую информацию и даже
при этом объемы баз данных внушительны: от
300 тыс. записей до 10 млн.
Существующие базы данных имеет смысл пред¬
ставлять в виде двух самостоятельных классов —
базы научно-технической и базы патентной ин¬
формации вследствие определенной специфики па¬
тентной информации. Кроме того, большинство
баз данных имеют свой тематически выражен¬
ный профиль. В приложении 1 приведен перечень
баз данных научно-технической информации,
сгруппированных по тематическому признаку.
В перечень вошло более 100 баз данных,
однако он никак не может претендовать на
полноту, так как в стороне остались проблемы
экономики, философии, социологи, геологии, биз¬
неса, торговли и другие стороны человеческой
деятельности.
Уже сложилась практика, когда держатели баз
данных заключают соглашения с информацион¬
ными фирмами, обеспечивающими широкий до¬
ступ пользователей к базе и соответствующее
обслуживание. Эти фирмы-посредники известны
как информационные системы или информацион¬
ные центры.
Поиск информации в базах данных осущест¬
вляется с помощью информационно-поисковой
85
системы (ИПС). Одни информационные фирмы
разрабатывают свою ИПС, другие пользуются
уже разработанными ИПС для соответствующих
баз данных.
Чтобы получить возможность доступа к той или
иной базе данных, пользователь должен соблюсти
два условия: стать абонентом соответствующей
информационной системы и подключить свой тер¬
минал к сети передачи данных, которая обеспе¬
чит ему связь с информационной системой,
находящейся, возможно, в другом городе или да¬
же другой стране.
В США и Западной Европе процессы доступа
пользователей к базам данных сложились в обыч
ные рутинные отношения. Пользователь подписи
вает контракт с информационной фирмой и полу¬
чает кодовое слово, служащее паролем. Фиксация
этого пароля службой контроля базы данных поз¬
воляет осуществить доступ в базу данных и отсчи¬
тать время пользования. Стоимость пользования
базами данных ориентировочно колеблется от
6 долларов в час в вечернее время до 300 долла¬
ров в час в любое время в приоритетном режиме.
Стоимость пользования сетью значительно ниже.
Крупные информационные фирмы Западной
Европы организовали службы, через которые они
предоставляют пользователям доступ к базам
данных, находящимся не только в Европе, но и
в США, Японии. Можно привести список наиболее
популярных информационных служб (в скобках
указан владелец названной службы):
1. Infoline (Pergamon Infoline Ltd.), Лондон,
Великобритания.
2. BLAISE (British Library Automated Infor¬
mation Service), Лондон, Великобритания.
3. ESA-IRS — Information Retrieval Service
86
(European Space Agency), Фраскати, Италия.
4. Questel (Telesystemes Questel), Париж,
франция.
5. INKA — Informationsystem Karlsruhe (Fa-
chinformationszentrum Energie, Physik, Mat¬
hematic GmbH), Карлсруэ, ФРГ.
6. FIZ-Technik (Fachinformationszentrum Tech-
nik), Франкфурт-на-Майне, ФРГ.
7. Data-Star (Radio Suisse Ltd), Берн, Швей¬
цария.
В США наиболее популярны информацион¬
ные службы:
1. Dialog (Dialog Information Service, Inc.),
шт. Калифорния.
2. ORBIT (SDC — System Development Corp).,
шт. Калифорния.
3. BRC (Bibliographic Retrieval Services,
Inc.), Нью-Йорк.
4. Lockheed (Lockheed Missile and Space
Company).
В этом перечне co временем могут встре¬
титься неточности, связанные с изменением при¬
надлежности той или иной службы или ее назва¬
ния. Дело в том, что фирмы иногда меняют
названия либо из-за слияния с другой фирмой,
либо из-за рыночной политики. Так, например, в
настоящее время служба Dialog является собст¬
венностью корпорации Lockheed.
В каждой информационной службе исполь¬
зуется разработанная фирмой ИПС. Часто назва¬
ние ИПС совпадает с названием службы или
фирмы. Изучая каталог баз данных, пользователю
становится известным, через какую информацион¬
ную службу можно попасть в интересующую его
базу данных. Так, через европейскую информа¬
ционную службу SDS (Space Documentation
Service), являющуюся составной частью Европей-
87
ского космического агентства ESA, можно войти в
базы данных: Biosis Previews, СА Condensates,
Comprehensive Dissertation Abstracts, Electronic
Components Databank, Energyline, Metadex, NTIS,
Oceanic Abstracts, Pascal, Pollution Abstracts,
Star/IAA, NASA. Служба Infoline обеспечивает
доступ к базам данных патентно-информационной
фирмы Inpadoc, базам Computerpat, Patsearch,
Рарра, World Surface Coating Abstracts, World
Textiles, Current Biotechnology Abstracts, PIPA,
INSPEC, Zinc, Lead and Cadmium Abstracts.
Служба Dialog обеспечивает доступ в интерак¬
тивном (диалоговом) режиме в базы данных
Claims Bibl io Absracts, NTIS, DOE Energy, Soviet
Science Information, IRL Life Science Collection,
CAB Abstracts, FSTA, Coffeeline, Paperchem, Non¬
ferrous Metals Abstracts, Weldasearch, World
Aluminium Abstracts, Metadex, INSPEC, APTIC,
Geoarchive, Water Resources Abstracts.
В качестве примера приведем некоторые сведе¬
ния о французской службе Questel, предоставляю
щей доступ к французским и крупным междуна¬
родным базам данных. Для расширения услуг
владельцы этой службы стремятся обладать соб¬
ственными базами, организуя к ним собственное
обслуживание. Так, в Questel были введены мас¬
сивы американской информационной фирмы
CAS — Chemical Abstracts по химии и биологии,
информационные массивы национальной фран¬
цузской базы Pascal — Национального центра по
научному поиску, содержащие патенты стран мира
и массив европейских патентных документов по
реестру Европейского патентного ведомства с
июня 1978 г. (сейчас его объем достиг 170 тыс.
записей). В 1984 г. Questel организовала на
своей главной машине мировой патентный указа¬
88
тель фирмы Derwent с объемом более 3,5 млн
записей.
В декабре 1985 г. в систему Questel загрузили
массив библиографических данных Casearch с
объемом более 7 млн записей, в результате чего
она оказывается владельцем двух информацион¬
ных массивов — Pharmsearch — с патентами по
фармацевтике и Chemical Patent Index, позволяю¬
щим осуществлять поиск химических формул и
реакций в широком диапазоне интересов потреби¬
теля.
Весьма интересной для пользователей и для
лиц, принимающих решения в государственном
аппарате, является работа Questel по статисти¬
ческому анализу патентных документов, дающая
информацию по ведущим фирмам по отдельным
областям техники, а также о тенденциях разви¬
тия. Так, на основе систематического сравнения
данных из баз Questel, в частности, количества
европейских и французских патентов по каждой
рубрике МКИ патентное ведомство Франции гото¬
вит информационные бюллетени «Техника буду¬
щего» (Les techniques de domain), которые служат
индикатором развития различных направлений
техники.
Пользователи, находящиеся в Советском Сою¬
зе, имеют возможность осуществлять поиск в зару¬
бежных базах данных через Всесоюзный научно-
исследовательский институт прикладных автома¬
тизированных систем (ВНИИПАС).
Всесоюзный институт научной и технической
информации относится к числу наиболее крупных
мировых банков данных. В его базах содержится
библиографическая, реферативная и фактографи¬
ческая информация по точным, естественным и
техническим наукам объемом более 6,5 млн запи¬
89
сей. База данных по химии насчитывает 3 млц
структур химических соединений и ежегодно уве¬
личивается на 300 тыс. соединений [7]. Серьез¬
ным недостатком остается низкая сетевая инфра-
структура, ограничивающая широкий теледоступ
пользователей к базам данных ВИНИТИ.
Особая роль в процессе создания и освое¬
ния новой техники принадлежит патентной инфор¬
мации, которая представляет собой совокупность
сведений о результатах научно-технической дея¬
тельности. Патентная информация является одним
из важных источников сведений о знаниях, воп¬
лощенных в полезные модели и промышленные
образцы, современную технологию производства.
Патентную информацию можно по праву назвать
одним из главных ресурсов развития экономики,
значение которого возрастает по мере ускорения
научно-технического прогресса. Это вызвано прин¬
ципиальной особеностью патентной информации:
более 80 % сведений, заключенных в патентных
документах, впоследствии не публикуются в ка¬
ких-либо информационных источниках. Кроме то¬
го, информация, содержащаяся в патентах, прош¬
ла проверку экспертизой на новизну и содержит
практические рекомендации по ее реализации.
Недаром создание и освоение выпуска принци¬
пиально новой техники связывают с использо¬
ванием открытий и изобретений. В зарубежной
практике сведения, признанные открытиями,
изобретениями, промышленными образцами или
полезными моделями, публикуются в описания?:
изобретений или патентах, поэтому для удобст
ва мы объединим все, что признано открытиями
и изобретениями в слове «патент».
Специальная индексация патентов существен
но облегчает поиск в массиве информации. Язык
90
патентов более лаконичен, информативен, поэтому
оН легче поддается реферированию и машинному
переводу. В наш век компьютеризации информа¬
ционных процессов эти качества становятся осо¬
бенно ценными.
Прежде чем сообщить что-либо о базах данных
патентной информации, обратим внимание на одно
принципиальное качество — полноту базы. Дело в
том, что база данных патентных документов
имеет смысл и является конкурентоспособной
лишь в случае, если она содержит практически
все данные о документах определенной рубри¬
ки международной классификации изобретений
или же страны.
Что касается патентной активности стран мира,
то 80 % ежегодно публикуемых в мире патентных
документов приходится практически на 9 стран:
Япония—300 тыс., ФРГ—134 тыс., Франция —
70 тыс., США —70 тыс., СССР —80 тыс., Великоб¬
ритания —45 тыс., Испания —22 тыс., Канада —
20 тыс., Швейцария —14 тыс.
Патентной информацией в той или иной форме
владеют организации двух типов: патентные ве¬
домства; коммерческие и государственные
фирмы. Ряд патентных ведомств владеет огромны¬
ми массивами национальной и зарубежной патент¬
ной документации, размеры которых достигают
20—30 млн документов с ретроспективой до
50 лет, а по отдельным странам и до 100 лет.
К наиболее крупным патентным ведомствам отно¬
сятся ведомства США, СССР, Японии, Франции,
Европейское патентное ведомство.
Наиболее крупными патентно-информационны¬
ми фирмами являются Inpadoc (Австрия), Der¬
went (Великобритания), CAS (США), SDC
(США), Pergamon International Information (Ве¬
91
ликобритания). По сведениям Всемирной орга¬
низации интеллектуальной собственности в нас¬
тоящее время в мире насчитывается 20 баз данных,
содержащих почти исключительно патентную ин¬
формацию, и 40 баз научно-технической инфор¬
мации, содержащих патентную информацию в дос¬
таточно полном объеме, и поэтому полезную для
патентного поиска. К базам данных первого
типа относятся политематические базы некоторых
патентных ведомств, Европейского патентног о
ведомства и крупных информационных фирм
Inpadoc, Derwent и Pergamon.
В приложении 2 приведен перечень наиболее
крупных баз данных и названий информацион¬
ных патентных фирм. Учитывая большую популяр¬
ность патентных баз данных в научно-техничес¬
ком мире, сообщим некоторые подробности о круп¬
нейших патентных информационных фирмах —
держателях баз данных.
Международный центр патентной документации Inpadoc
был создан в 1972 г. по соглашению между Всемирной
организацией интеллектуальной собственности и австрийс¬
ким правительством, является собственностью Австрии. Основ¬
ная его цель — накопление библиографической информации
о патентных документах стран мира и организация на этой
основе различных информационных служб, в которых нуждают¬
ся потребители патентной информации. Отличительной чертой
Inpadoc служит полнота библиографических данных — в ба¬
зах данных содержится 96 % всех публикуемых в мире патент¬
ных документов. Другой фирмы, подобной этой, в мире нет.
Основу информационного фонда Inpadoc составляют 6 баз
данных, содержащих в общей сложности около 40 млн записей.
Это весьма внушительный массив, для записи которого вместе
с программным обеспечением потребовалась долговременная
память 12,6 Гбайт. Патентная информация в базах данных
распределяется следующим образом. База данных текущих
поступлений содержит библиографическую информацию па¬
тентных документов из 55 стран с 1985 г. и 52 стран с 1983 г.
общим объемом 2,9 млн записей. Библиографические данные
патентных документов Австрии, Швейцарии и ФРГ на немецком
92
языке с 1978 г. сформированы в базе данных Patente объемом
600 тыс. записей. Эта база доступна пользователям в интерак¬
тивном режиме через информационную систему Inka. Библио¬
графические данные патентных документов из всех стран мира,
опубликованные в течение последних шести недель, собираются
в базе данных Patsdi. Объем этой базы около 100 тыс. записей,
доступна она также через Inka.
База данных патентов-аналогов имеет ретроспективу с
1968 г. и объем более 12 млн записей. База доступна через
службу Infoline. Inpadoc имеет базу данных со сведениями об
изменении правового статуса патентных документов Австрии,
Швейцарии, ФРГ, Франции, Великобритании, Нидерландов,
Европейского патентного ведомства и международных заявок
стран Договора о патентной кооперации. Наряду с этими
сведениями приводятся библиографические данные. Объем
этой базы превышает 12 млн записей.
Так как во многих странах мира фонды патентных доку¬
ментов классифицировались по устаревшим к настоящему
времени национальным системам классификации и теперь
эти фонды нуждаются в обновлении (реклассификации),
Inpadoc создал специальную базу CAPRI — Computerized
Administration of Patent Documents Reclassified according
to the International Patent Classification, данные которой
позволяют осуществлять изменения классов патентных доку¬
ментов в соответствии с последней редакцией Международ¬
ной классификации изобретений. База CAPRI содержит более
14 400 тыс. записей.
Помимо того что базы данных Inpadoc доступны в интер¬
активном режиме, на их основе фирма организовала целый
ряд служб. К ним прежде всего относится служба распрост¬
ранения патентной информации на магнитной ленте, запись
информации на микрофиши и их распространение среди
заказчиков, изготовление копий патентных документов. Поль¬
зователями этих служб являются организации из 34 стран.
Информационная фирма Derwent анализирует патентную
информацию из 27 стран и двух международных организа¬
ций, ежемесячно реферируя около 7 тыс. статей, документов
по широкому спектру дисциплин. Рефераты и библиографи¬
ческие данные переводятся в машиночитаемую форму, ими
пополняются базы данных Derwent. Что представляют.собой
эти базы данных?
База данных WPI — World Patent Information содержит
патенты по фармакологии и лекарственным растениям с
1963 г., сельскому хозяйству с 1965 г., полимерам с 1966 г.,
химии с 1970 г., механике и электротехнике с 1974 г. Записи
93
содержат библиографические данные, расширенные названия
на английском языке и рефераты с 1970 г. В состав базы
данных WPI входят ранее сформированные базы Ringdoc
по фармацевтике с 1963 г., Vetdoc и Pestdoc по веществам,
используемым в ветеринарии, а также по пестицидам.
База данных Usclass содержит патенты США с 1970 г.,
база CRDS — Chemical Reaction Documentation Service, со¬
держит сведения о новых химических реакциях, заимство¬
ванных из патентов и научно-технической литературы. Глуби¬
на ретроспективы до 40 лет.
В базах данных Derwent возможен поиск на основании
кодов фрагментов химических соединений, по терминам те¬
зауруса, по ключевым словам заглавий и рефератов, составляе¬
мым по полным текстам описаний изобретений, по наимено¬
ваниям патентовладельцев и заявителей, фамилиям изоб¬
ретателей. Наличие сетей передачи данных в Европе, Азии
и Америке делает эти базы доступными из многих стран
мира.
Специализированная американская информационная фир¬
ма CAS — Chemical Abstracts имеет уникальную базу данных
в области химии по документам 17 стран. База представляет
собой автоматизированный каталог структурных формул более
6 млн названий химических веществ, включая все встречаю¬
щиеся синонимы химических названий, фирменные и торговые
наименования и пр. Фирма CAS присваивает химическому
соединению в этом каталоге номер, который является удобным
средством идентификации химических веществ, и используется
не только в США, но и во многих странах мира. Фирма
имеет полный электронный аналог реферативных изданий
Chemical Abstracts.
В СССР ВНИИПИ является единственным
центром патентной информации на машиночитае¬
мых носителях. В базах данных патентов-ана¬
логов, политематической базе «Темп» (сокращение
от «тематический поиск»), базах словесных товар¬
ных знаков и внедренных изобретений записано
около 16 млн документов. Базы имеют средства
обработки запросов в пакетном режиме и средства
поиска в диалоговом режиме, включая удаленный
доступ. Учитывая еще недостаточные возможности
сетевого доступа пользователей к базам, ВНИИ-
ПИ формирует информационные массивы на бума¬
94
ге, микрофишах, магнитных лентах и распростра¬
няет патентную информацию на этих носителях в
стране через органы научно-технической информа¬
ции и непосредственно среди разработчиков новой
техники.
Глава 3
ПЕРЕДАЧА ИНФОРМАЦИИ
3.1. ИНФОРМАЦИОННЫЙ КАНАЛ
Проблемы организации связи уходят в глубь
веков. Само существо человека требовало обще¬
ния и обмена информацией. Прообразом линий
связи была сигнализация с помощью костров,
использование оптических и акустических сигна¬
лов. Также давно возникла идея ретрансляцион¬
ных (переприемных) станций. По принципу пере¬
дачи информации современные радиорелейные
линии берут свое начало от курьерской почты
(relay означает «смену лошадей»). Во Франции
во время Великой французской революции впер¬
вые были организованы приемопередающие стан¬
ции на башнях и холмах, образуя регулярные
линии связи.
Двадцать лет спустя после Великой фран¬
цузской революции в 1837 г. американец Морзе
разработал систему телеграфного аппарата и
предложил код, состоящий из точек и тире. Таким
образом, только в начале XIX в. попытки изобре¬
сти электрическую связь увенчались успехом. В
1832 г. русский академик П. Шиллинг построил
первую линию телеграфной связи, в 1876 г.
американец Белл получил патент на изобретение
95
телефона, положив начало речевой связи по про;
дам. Начало XX в. ознаменовалось изобрете¬
нием радио русским ученым А. С. Поповым.
В 1956 г. фирма Bell Laboratories построй, а
первую цифровую линию связи для передачи ре и
по принципу импульсно-кодовой модуляции. 3. -
пуск искусственного спутника Земли в СССР в
октябре 1957 г. положил начало эре спутниковой
связи.
Современное общество — генератор больших
объемов информации. И если даже только части,
этой информации нуждается в передаче на значь
тельные расстояния, эта часть весьма внушитель¬
на. Сейчас трудно себе представить размеры
этого информационного массива: телеграммы,
письма, речевые сообщения, метеосводки, банко¬
вские счета, газеты, журналы, телевизионные про¬
граммы. Современные системы связи способны
передавать сообщения в любой форме: телеграф
ные, телефонные, телевизионные, массивы данных,
печатные материалы, фотографии и др.
В соответствии со спецификой передаваемы.,
сообщений организуется канал, представляющий
собой комплекс технических средств, обеспечи
вающих передачу сигналов от источника к потре¬
бителю. К основным параметрам, характеризую¬
щим канал связи, относятся ширина полосы
пропускания, допустимый динамический диапазон
изменений амплитуды сигнала, а также уровень
помех.
По рекомендации Международного консульта¬
тивного комитета по телефонии и телеграфии
(МККТТ) для передачи телефонных сообщений
достаточна полоса частот от 300 до 3400 Гц,
динамический диапазон до 35 дБ. При этом слого¬
вая разборчивость, определенная эксперименталь¬
96
но, составляет 90 %. Каналы вещания для высоко¬
качественной передачи звука должны иметь полосу
30—15 000 Гц и динамический диапазон 56—
60 дБ. Для передачи телевизионных изображе¬
ний необходима полоса пропускания до 6 МГц.
Передача больших информационных потоков
на значительные расстояния осуществляется с по¬
мощью кабельных, радиорелейных и спутниковых
линий связи. В ближайшие годы можно ожидать
широкого применения оптической связи по опти¬
ческим кабелям.
В этой главе мы остановимся на основных
принципах передачи информации с помощью
электрических сигналов. Эти принципы, многие
из которых носят фундаментальный характер,
прочно вошли в практику не только систем элект¬
росвязи, но и вычислительной техники, и, конеч¬
но, информационных технологий.
Сообщение для передачи с помощью средств
электросвязи (так у нас принято называть то,
что американцы называют telecommunication)
должно быть предварительно преобразовано в
сигнал, под которым понимается изменяющаяся
физическая величина, адекватная сообщению.
Процесс преобразования сообщения в сигнал на¬
зывается кодированием.
Как лучше передать электрический сигнал?
По физическим законам излучение электромагнит¬
ных волн эффективно, если размеры излучателя
соизмеримы с длиной излучаемой волны, поэтому
передача сигналов по радиоканалам, кабелям,
микроволновым линиям производится на высоких
частотах (т. е. на весьма коротких волнах). Сигнал
передается на «несущей» частоте. Процесс из¬
менения параметров несущей в соответствии с
сигналом, передаваемым на этой несущей, называ-
4 Зак. 1523
97
а) б) в)
Рис. 7. Фазовые диаграммы 2-кратной (а), 4-кратной (б), и
8-кратной (в) фазовой манипуляции
ют модуляцией. Модуляция — основной процесс
или функция передатчика.
Кстати, таким же образом распорядилась
природа, решив задачу излучения звуковых коле¬
баний человеком. Так как губы человека способны
делать не более 10 движений в секунду, человек
может излучать звуковые колебания частоты
10 Гц, что соответствует длине волны 33 км.
Размеры полости рта настолько малы по срав¬
нению с излучаемой длиной волны, что движение
губ человека никто бы не слышал. Природа
позаботилась о голосовых связках, излучающих
гармоническую несущую, которая затем модули¬
руется с помощью мышц полости рта.
Г армоническая (синусоидальная) несущая
имеет три информационных параметра, которые
можно модулировать — амплитуду, частоту и фа¬
зу. Соответственно этому при передаче сигналов
используют амплитудную, частотную и фазовую
модуляцию, которая в случае дискретных сигналов
называется манипуляцией.
Наиболее помехоустойчивой, т. е. невосприим¬
чивой к помехам, оказывается фазовая модуля¬
ция или манипуляция (ФМн). Это объясняется
98
Рис. 8. Процесс передачи информации в системе связи
«амплитудным» характером воздействующих по¬
мех и такой параметр, как фаза несущей, менее
других параметров подвергается губительному
воздействию помех. Фазоманипулированный сиг¬
нал представляет собой отрезок гармонического
колебания с изменяющейся на 180 ° фазой. В век¬
торной форме это можно изобразить так, как пока¬
зано на рис. 7, а.
При векторном изображении сигналов помехи
также можно рассматривать как случайные векто¬
ра со случайной амплитудой и фазой. Такое
геометрическое представление сигналов и помех
позволяет легко понять, почему ФМн сигнал с дву¬
мя значениями фазы оказывается наиболее поме¬
хоустойчивым. Дело в том, что приемник при
приеме сигналов решает задачу: в какой из облас¬
тей решения находится сигнал (верхней или
нижней, рис. 7, а). В том случае, когда область
принятия решения состоит только из двух частей,
вероятность ошибки наименьшая. Однако если
2ФМн сигнал переносит один сигнал, то 4ФМн
переносит сразу два сигнала (рис. 7, б), 8ФМн —
четыре сигнала (рис. 7, в).
4*
99
Прохождение сигналов по каналу связи всегда
сопровождается искажениями и воздействием
помех. Поэтому основной функцией приемника
является распознание в принимаемых колебаниях
переданного сигнала. Эту операцию приемник
производит в процессе демодуляции (детектиро¬
вания, по английски detection — обнаружение),
т. е. в процессе выделения передаваемого сигна¬
ла, после чего он преобразовывается в сообщение
Эти процессы условно показаны на рис. 8.
Каналом передачи информации называют со¬
вокупность технических средств, обеспечивающую
передачу электрических сигналов от одного пункта
к другому. Входы канала подключаются к передаю
чику, а выходы — к приемнику. Непременной сос¬
тавной частью любого канала является линия
связи — проводная, кабельная, радио, микро¬
волновая, оптическая, спутниковая.
В современных цифровых системах связи ос¬
новные функции передатчика и приемника выпол¬
няет устройство, называемое модемом. Он пред¬
ставляет собой совокупность передатчика и прием¬
ника в одном корпусе для осуществления провод¬
ной дуплексной связи. Если терминал находится
на значительном расстоянии от компьютера, на¬
пример в соседнем здании или другом городе,
или связь пользователя с компьютером происхо¬
дит через обычную телефонную сеть, необходимы
приемопередатчики на оконечных пунктах линии
и их функции выполняет модем.
Выпускаемые в настоящее время модемы раз¬
личны по конструкции, но, как правило, состоят
из интерфейсной части для соединения с компью¬
тером, кодера и декодера, модулятора и демоду¬
лятора. Часто в состав модема входят шифрую¬
щее и дешифрующее устройства, обеспечиваю¬
100
щие секретность передаваемой информации. Име¬
ются также способы, обеспечивающие скрытность
передачи. В зависимости от типа модема он произ¬
водит амплитудную, частотную или фазовую
модуляцию. С целью уплотнения полосы канала
чаще всего используют многократную фазовую
манипуляцию (см. рис. 7). Типовые скорости
передачи у модемов 300, 1200, 2400, 4800, 9600
бит/с.
Скорость передачи информации, а ее предель¬
но допустимое значение для данного канала назы¬
вают емкостью канала, относится к фундамен¬
тальным понятиям теории связи. Она служит од¬
ной из главных характеристик канала передачи
информации. Оценка скорости передачи информа¬
ции и' предельных возможностей канала .связи
представляет большой практический и теоретичес¬
кий интерес, а выявление принципиальных огра¬
ничений в передаче информации является инте¬
ресной физической и математической задачей.
Рассматривая процесс передачи информации
в общих чертах, можно предположить, что основ¬
ными факторами, ограничивающими скорость пе¬
редачи информации, являются полоса пропуска¬
ния F и уровень помех. Чтобы понять некоторые
принципиальные стороны этой проблемы, совер¬
шим небольшой экскурс в область теории.
Существует фундаментальная теорема о «вы¬
борках», которая доказывает, что сигнал, не содер¬
жащий в своем спектре частот выше F, может
представляться 2F независимыми значениями в
секунду, и совокупность значений, отстоящих
друг от друга на Т секунд, определяет непре¬
рывный сигнал полностью. Заметим, что «выбор¬
кой» является отсчет амплитуды сигнала в опре¬
деленный момент (на рис. 9, а можно увидеть
101
а) б)
Рис. 9. Представление непрерывного сигнала в виде дискрет¬
ных отсчетов (выборок):
а — отсчеты сигнала, взятые через интервал 1/(2F); б — отсчеты сигнала,
квантованные по амплитуде
эти выборки). (Термин «выборки» взят от англий¬
ского samples, теорему о выборках называют так¬
же теоремой отсчетов.)
Эта теорема позволяет на интервале Т за¬
менить непрерывный сигнал с ограниченным
спектром последовательностью его дискретных
значений, причем их нужно не бесконечное чис¬
ло, а вполне определенное, равное 2FT. Уро¬
вень шумов (помех) не позволяет точно опреде¬
лить амплитуду сигнала и в этом смысле вносит
некоторую неопределенность в значение отсчетов
сигнала.
Максимально возможная скорость передачи
информации по каналу связи при фиксирован¬
ных ограничениях называется емкостью канала,
обозначается через С и имеет размерность бит/с.
Рассмотрим соотношение для емкости канала связи, явля¬
ющееся фундаментальным соотношением в теории связи. Оно
позволяет понять некоторые принципиальные зависимости при
передаче информации вообще. Еще в 1928 г. американец
Р. Хартли (R. Hartley) предложил за меру количества
информации / принять логарифм возможных состояний объек¬
та L:
102
/=logL.
Основание логарифма здесь не имеет значения. Если основа¬
ние равно двум, то единицей измерения количества информа¬
ции оказывается бит.
Определим количество различных сообщений, которое мож¬
но составить из п элементов, принимающих любые из т раз¬
личных фиксированных состояний. Из ансамбля п элементов,
каждый из которых может находиться в одном из т фикси¬
рованных состояний, Можно составить тп различных комбина¬
ций, т. е. L=mn. Тогда /= logm" = /ilogm.
При полосе F наибольшее число отсчетов сигнала равно
2Е в единицу времени или 2FT за время Т.
Если бы шума не существовало, то число дискретных
уровней сигнала было бы бесконечным. В случае наличия
шума последний определяет степени различимости отдельных
уровней амплитуды сигнала. Так как. мощность является
усредненной характеристикой амплитуды, число различимых
уровней сигнала по мощности равно (Рс+Ли)/Лп), а по амп¬
литуде соответственно
т = ^рс+рш)/рш
Тогда емкость канала
/1 / Р + Р / Р
C=T = T2FTXo^ 10^6+ •
v ш \ ш/
Итак, емкость канала ограничивается двумя величинами:
шириной полосы канала и шумом. Приведенное соотноше¬
ние известно как формула Хартли-Шеннона и считается основ¬
ной в теории информации.
Полоса частот и мощность сигнала входят в формулу
таким образом, что для C=const при сужении полосы необ¬
ходимо увеличивать мощность сигнала, и наоборот.
Емкость канала является максимальной вели¬
чиной скорости. Чтобы достигнуть такой скорости
передачи, информация должна быть закодирована
103
Рис. 10. Эффективность цифровых систем связи:
1 — граница Шеннона; 2 — М-ичная ФМн; 3 — М-ичная АМн; 4 — М-ичная
ЧМн
наиболее эффективным образом. Утверждение,
что такое кодирование возможно, является важ¬
нейшим результатом созданной Шенноном теории
информации. Шеннон доказал принципиальную
возможность такого эффективного кодирования,
не определив, однако, конкретных путей его
104
реализации. (Отметим, что на практике инже¬
неры часто говорят о емкости канала, подразу¬
мевая под этим реальную, а не потенциальную
скорость передачи.)
Эффективность систем связи характеризуется
параметром, равным скорости передачи информа¬
ции на единицу ширины полосы F, т. е. R/F.
Для иллюстрации существующих возможностей по
созданию эффективных систем связи на рис. 10
приведены графики зависимости эффективности
передачи информации при различных видах М-
ичной дискретной амплитудной, частотной и фа¬
зовой модуляции (кроме бинарной модуляции
используется также модуляция с 4, 8, 16 и даже
с 32 положениями модулируемого параметра) от
отношения энергии одного бита к спектральной
плотности мощности шума (Ео/Л^о). Для сравне¬
ния показана также граница Шеннона.
Сравнение кривых показывает, в частности,
что при неизменном отношении сигнал-шум наи¬
более популярный вид модуляции 4ФМн в три раза
хуже потенциально достижимого. Из сравнения
кривых можно сделать более общие выводы:
наиболее эффективной оказывается передача с фа¬
зовой дискретной модуляцией; современные мето¬
ды кодирования и модуляции еще весьма далеки
от совершенства.
3.2. ЦИФРОВОЕ ПРЕДСТАВЛЕНИЕ ИНФОРМАЦИИ
Сообщение, которое должно отражать сигнал,
может иметь либо непрерывный, либо дискретный
характер. Число бильярдных шаров может быть
только целым числом, количество жидкости в сосу¬
де может принимать любые значения из некоторого
непрерывного множества. Различие в характере
105
событий или сообщений отражается и на струк¬
туре сигналов. Дискретный сигнал всегда можно
представить непрерывным сигналом, т. е. для
возможных значений непрерывного сигнала всег¬
да найдутся и дискретные значения. Обрат
ный переход также возможен, но только
приближенно.
Толчком к представлению непрерывных сигна¬
лов в цифровой форме послужила необходимость
засекречивания речевых сигналов во время второй
мировой войны. Еще большим стимулом к цифро¬
вому преобразованию непрерывных сигналов яви¬
лось создание компьютера, который можно ис¬
пользовать в качестве оконечного устройства сис¬
темы передачи цифровой информации, поручая
ему выполнение логических операций по приему
и обработке сигналов.
В настоящее время в цифровой форме можно
передавать любой вид информации, обеспечивая
необходимую надежность при значительной ско¬
рости передачи. Сильным толчком в развитии
цифровых систем передачи информации послужи¬
ло создание информационно-вычислительных се¬
тей и наличие технологической базы для про¬
изводства высокоскоростных переключателей, ши¬
рокополосных модемов, мультиплексоров, усили¬
телей и других устройств.
Рассмотрим физические возможности преобра¬
зования аналогового сигнала в цифровой. Прежде
всего отметим, что любой непрерывный сигнал
с ограниченной верхней частотой можно совер¬
шенно точно представить отдельными дискретны¬
ми значениями. Это утверждение основывается на
известной теореме о выборках. Согласно этой
теореме любой сигнал с ограниченным спектром
верхней частотой F можно абсолютно точно
106
передать его дискретными значениями, взятыми
через интервал 1/(2F) (см. рис. 9,а). Так, для
речевого сигнала, содержащего частоты не выше
4000 Гц, достаточно 8 тыс. отсчетов в секунду.
Телевизионный сигнал, имеющий ширину спектра
до 4 МГц, можно полностью представить 8 млн
отсчетов в секунду.
К сожалению, этот фундаментальный тезис не
дает нам возможности сразу перейти к цифровому
представлению аналогового сигнала, так как для
передачи его значений потребовалось бы бесконеч¬
но большое число цифр. Здесь можно выйти из
положения, если условиться, что нас устроит
значение амплитуды сигнала с некоторой заранее
оговоренной точностью.
Действительно, разобъем весь интервал воз¬
можных значений амлитуды сигнала на опре¬
деленное число уровней, как это показано на
рис. 9,6. Если условиться, что всякий раз, ког¬
да значение непрерывного сигнала становится
равным дискретному уровню, мы принимаем этот
уровень за значение сигнала в данный момент до
следующего совпадения значений, то непрерывный
сигнал можно представить в квантованной форме
(см. рис. 9,6). Ставя в соответствие каждому
уровню квантования кодированный сигнал, можно
осуществить тем самым преобразование аналого¬
вого сигнала в цифровой, т. е. кодированный.
Передача аналоговых сигналов с помощью
кодирования в реальном масштабе времени свя¬
зана с расширением спектра. Так, для передачи
речи с полосой 4 кГц при частоте выборок 8 кГц и
128 уровнях квантования необходима скорость
передачи 64 кбит/с, что соответствует расши¬
рению спектра передаваемого сигнала примерно
в 10 раз по сравнению с обычной шириной.
107
Если сигналы цветного телевидения кодировать
10-элементными кодовыми комбинациями, потре¬
буется скорость передачи примерно 100 Мбит/с.
В широком смысле кодированием- называется
сопоставление алфавитов, а правило, по которому
оно производится,— кодом. Иными словами, коди¬
рование можно определить как представление
сообщений в форме, удобной для передачи
по данному каналу. Электрический ток в телефон¬
ных проводах — это кодированная речь, а звуко¬
вые волны речи — это кодированные колебания
голосовых связок.
Понятие кодирования используется не только
в теории информации. Так, генетики считают,
что в хромосомах клетки эмбриона целиком
записан «план» будущего человека, т. е. зако¬
дирован.
В рассматриваемом нами конкретном случае
кодирование есть представление по определенным
правилам дискретных сообщений в некоторые
комбинации, составленные из определенного числа
элементов — символов. Эти элементы называются
элементами кода, а число различных элементов,
из которых слагаются комбинации,— основанием
кода. Элементы кода образуют кодовые комбина¬
ции. Например, если мы составляем комбинации
из различных сочетаний 0 и 1, то это код
с основанием два или двоичный код. Если все
комбинации имеют одинаковое число знаков, код
называется равномерным. Широко известный код
Морзе — неравномерный код. Правило кодирова¬
ния обычно выражается кодовой таблицей, в
которой каждому символу сообщения ставится
в соответствие определенная кодовая комбинация.
Кодовое представление дискретных значений
сигнала осуществляется с помощью цифр, но не
108
обязательно десятичных. Напомним, что в десятич¬
ной системе, называя число, мы указываем, сколь¬
ко единиц от нуля до девяти имеется в разряде
единиц, в разряде десятков, сотен, тысяч и т. д.
То же происходит в любой другой системе счис¬
ления с другим основанием. В десятичной сис¬
теме мы пользуемся десятью цифрами: 0, 1,2, 3,
4, 5, 6, 7, 8, 9. В двоичной системе счисления
в нашем распоряжении только две цифры: 0 и 1.
Поэтому десятичная цифра 23, например в двоич¬
ной системе будет выглядеть так:
1 • 24+0 • 23+1 • 22+ 1 • 214-1 • 2°=23,
и это число запишется в последовательности раз¬
рядов как 10111.
Если пронумеровать все буквы алфавита и не¬
обходимые специальные символы и выразить каж¬
дую цифру в двоичной системе счисления, по¬
лучится натуральный двоичный код данного алфа¬
вита. Результат такого кодирования приведен в
табл. 1. Очевидно, что число разрядов в
двоичной системе больше, чем в десятичной, так
как основание счисления меньше.
Двоичная система счисления широко использу¬
ется в вычислительной технике и связи вслед¬
ствие использования электрических и электронных
устройств с двумя устойчивыми состояниями (реле
в замкнутом или разомкнутом состоянии, магнит¬
ный материал намагничен или размагничен, два
возможных состояния триггера). Весьма удобным
с точки зрения создания и распознавания являет¬
ся сигнал, имеющий два положения: «да» или
«нет», 1 или 0.
Число кодовых комбинаций определяется числом
дискретных значений сигнала. Например, если в
языке 32 буквы (или букв и знаков), то для
109
Таблица 1
Пятизначный двоичный код
Чисдо в де¬
сятичной
системе
Чис
2;
К) в
2:i
двоичной системе
2* 21 -2°
Латинская буква, ’русская бук¬
ва, операция
0
0
0
0
0
0
Перевод
на русский
1
0
0
0
0
1
т
Т
2
0
• 0
0
1
0
Возврат
каретки
3
0
0
0
1
1
О
О
4
0
0
1
0
0
Пробел
5
0
0
1
0
1
Н
X
6
0
0
1
1
0
N
н
7
0
0
1
1
1
М
м
8
0
1
0
0
0
Перевод
строки
9
0
1
0
0
1
L
Л
10
0
1
0
1
0
R
Р
11
0
1
0
1
1
G
Г
12
0
1
1
0
0
I
И
13
0
1
1
0
1
Р
П
14
0
1
1
1
0
С
И
15
0
1
1
1
1
V
ж
16
1
0
0
0
0
Е
Е
17
1
0
0
0
1
Z
3
18
1
0
0
1
0
D
Д
19
1
0
0
1
1
В
Б
20
1
0
1
0
0
S
С
21
1
0
1
0
1
J
Ы
22
1
0
1
1
0
F
Ф
23
1
0
1
1
1
X
Ь
24
1
1
0
0
0
А
А
25
1
1
0
0
1
W
В
26
1
1
0
1
0
J
Й
27
1
1
0
1
1
Перевод
на цифры
28
1
1
1
0
0
и
У
29
1
1
1
0
1
Q
Я
30
1
1
1
1
0
К
К
31
1
1
1
1
1
Перевод
на латинский
НО
передачи сообщений на этом языке необходимо
иметь 32 различные кодовые комбинации. В де¬
сятичной системе это означало бы передачу 32
цифр от 0 до 31, в двоичной системе необходимо
составить отличающиеся друг от друга 32 кодовые
комбинации, и так как 32=25, эти комбинации
должны быть из 5 элементов, например 01010,
11111, 11001 и т. д. Число возможных кодовых
комбинаций для представления 32 букв колос¬
сально: 32! Один из этих вариантов есть нату¬
ральный пятизначный двоичный код (см. табл. 1),
используемый для передачи букв латинского и рус¬
ского алфавитов. При цифровом кодировании ре¬
чевых сигналов исходят из практического наблю¬
дения: искажения сигнала невелики, если его
изменения представлять 128 амплитудными зна¬
чениями, т. е. для его передачи необходимо 128
кодовых комбинаций. Для двоичного кода из со¬
отношения 2п=128 определяем, что длина кодо¬
вой комбинации п=7. Таким образом, для передачи
речевых сигналов нужен код с 7-элементными
кодовыми комбинациями. Обычно речевой сигнал
по спектру ограничен частотой 4000 Гц. В этом
случае речь в цифровой форме необходимо пере¬
давать со скоростью (вспомните теорему о выбор¬
ках!) 4000-2-7=56 кбит/с. Заметим, что обычно
в комбинацию добавляют один служебный символ
и тогда комбинация становится 8-элементной,
а необходимая скорость передачи увеличивается
до 64 кбит/с.
Остановимся также на принципах помехоус¬
тойчивого кодирования, имеющего чрезвычайно
важную роль в развитии средств передачи инфор¬
мации. Отметим, что теория помехоустойчивого
кодирования является достаточно сложной и наши
рассуждения носят весьма упрощенный характер.
111
Основным условием обнаружения и исправления
ошибок в принимаемых кодовых комбинациях
является избыточность. Поясним это на примере.
Условимся, что необходимо передавать только
четыре сообщения: А, Б, В и Г. Для этого
можно составить четыре 2-элементные комбинации
для передачи этих сообщений:
А Б в
г
00 01 10
и
Пусть помехи воздействуют
на комбинацию
таким образом, что изменяют
только один из ее
элементов. Если помехе подверглась комбинация
00 и она вследствие этого превратилась в ком¬
бинацию 01, то мы не обнаружим ошибку, а будем
просто считать, что вместо А передатчик послал Б.
И так будет со всеми четырьмя комбинациями.
Теперь введем избыточность. Используем для
передачи А, Б, В, Г трехэлементные кодовые ком¬
бинации, которых, кстати, может быть всего во¬
семь. Выберем из восьми возможных комбинаций
ООО, 001, 010, 100, НО, ОН, 101, 111 (других ком¬
бинаций быть не может) только четыре, но так,
чтобы они максимально отличались друг от друга:
000, ОН, 101, НО.
Пусть теперь в результате действия помехи
изменится один из элементов в любой из выбран¬
ных комбинаций. Она не будет идентичной ни
одной из наших комбинаций, и мы сразу укажем,
что принята ошибочная. Таким образом, для пере¬
дачи сообщений А, Б, В, Г код 00, 01, 10, 11
годится, но он не помехоустойчив, код же 000, 011,
101, НО является помехоустойчивым. При этом
следует оговориться, что он помехоустойчив только
к таким помехам, которые могут привести лишь
к однократной ошибке в комбинации. При двукрат¬
112
ной ошибке код не помехоустойчив. Для защиты от
таких помех ансамбля А, Б, В и Г приш¬
лось бы допустить еще большую избыточность,
используя 4-элементные кодовые комбинации, т. е.
выбрав 4 комбинации из 16 возможных.
Таким образом, обнаружить ошибку невозмож¬
но, если любой принятый символ служит сообще¬
нием. Ошибки можно обнаружить только в том
случае, если на возможные сообщения наложены
некоторые ограничения.
Обнаружить ошибки в кодовых комбинациях
можно и другими способами, например, исполь¬
зуя метод проверки комбинаций на четность.
Метод заключается в том, что каждой букве ан¬
самбля сообщений ставится в соответствие кодо¬
вая комбинация, у которой сумма элементов ком¬
бинации по mod2 равна 0*. Тогда всякая приня¬
тая комбинация, у которой сумма элементов
равна 1, будет считаться ошибочной.
Проверку на четность можно организовать следующим •
образом. Пусть в кодовой комбинации первые п знаков явля¬
ются информационными, а следующие за ними т знаков —
проверочными. Конкретнее ап — информационные, а ст —
проверочные, и комбинация имеет вид щагаз^Сг- Главное
в этом методе заключается в том, что проверочные и ин¬
формационные символы связаны некоторыми выбранными
соотношениями, например
Qi 4-лзН-г2=0,
0,2 + ^3 + С1 = 0.
* Сложение по mod2 определяется следующим образом:
0+1 = 1,
1+0=1,
1+1=0,
0+0=0.
Модуль 2 означает, что каждое число делится на 2 и заменяет¬
ся остатком.
ИЗ
Принимаемые приемником кодовые комбинации проверя¬
ются на выполнение этих уравнений. Если проверки не
удовлетворяют четности, в комбинации имеется ошибка. Зна¬
чительно сложнее обстоит дело с кодами, исправляющими
ошибки, но рассмотрение этого вопроса в этой книге вряд
ли оправдано.
Итак, одним из основных достоинств переда¬
чи информации в цифровой форме является
возможность использования кодированных сигна¬
лов и оптимального в заданных условиях спосо¬
ба их приема. Важно, что при цифровой пе¬
редаче все типы сигналов, такие как речь, музыка,
телевидение, данные, могут объединяться в один
общий поток информации, передача которого фор
мализована. Кроме того, уплотнение при одновре¬
менном использовании компьютера позволяет эф¬
фективнее использовать спектр и время, защитить
канал от несанкционированного доступа, объеди¬
нить в единый процесс передачу цифровой инфор¬
мации и цифровую коммутацию каналов и сообще¬
ний.
Конечно, за некоторые преимущества цифро¬
вых видов передачи приходится платить, в част¬
ности, большей шириной спектра излучаемого сиг¬
нала, наличием межсимвольных помех, необходи¬
мостью синхронизации систем передачи и др. Тем¬
пы внедрения цифровой техники говорят о том,
что все эти трудности преодолимы.
3.3. УПЛОТНЕНИЕ ИНФОРМАЦИОННЫХ ПОТОКОВ
На практике часто требуется осуществить
одновременную передачу информации от многих
источников по одному каналу ко многим полу¬
чателям, т. е!. осуществить многоканальную пере¬
дачу. Следует сказать, что современные систе-
114
мы передачи информации практически всегда мно¬
гоканальные.
Способ объединения отдельных сообщений в
один групповой сигнал с последующим разде¬
лением сообщений на индивидуальные называется
уплотнением или мультиплексированием. К клас¬
сическим методам уплотнения относятся частот¬
ное, временное и кодовое.
Современная техника связи позволяет органи¬
зовывать широкополосные каналы, поэтому целе¬
сообразно использовать методы, позволяющие пе¬
редавать наибольшее число телеграфных, теле¬
фонных, телевизионных и других сообщений на
одной несущей или в отведенном интервале частот.
Сущность методов мультиплексирования сос¬
тоит в том, что сообщения от нескольких
источников определенным образом комбинируются
в групповой сигнал и принимаются с помощью
одного приемопередатчика. Поскольку современ¬
ная система связи обычно является многока¬
нальной, необходимой частью любой системы пе¬
редачи информации служит мультиплексор (рис.
11).
Наиболее известным является способ частот¬
ного мультиплексирования, когда в полосе пропус¬
кания канала размещается множество каналов,
разделенных с помощью фильтрации по частоте
(рис. 12, а). Каждый частотный канал представлен
своим спектром. Его временная структура может
быть различной — это может быть последо¬
вательность импульсов или телефонное сооб¬
щение. Соответствующая настройка разделитель¬
ных фильтров приемника позволяет разделить
принимаемый групповой сигнал на отдельные.
При временном мультиплексировании в услов¬
ном временном интервале размещают последо-
115
Высокоскоростной
канал
Рис. 11. Цифровая система связи
Рис. 12. Частотное (а) и временное (б) уплотнение (мультип¬
лексирование)
вательно отрезки сообщений, например кодовые
последовательности каждого частного канала
(рис. 12,6). Если при частотном мультиплексиро¬
вании сообщения от разных абонентов передаются
одновременно по общему каналу, при временном
мультиплексировании передача осуществляется
строго по очереди, т. е. полоса пропускания канала
предоставляется полностью на определенный ин¬
тервал времени каждому абоненту. На практике
обычно группы каналов объединяются в супер¬
группы и при каждом иерархическом объединении
116
может применяться разный способ модуляции не¬
сущей.
Аналоговый сигнал, например в телефонном
канале, преобразуется в цифровой с помощью
импульсно-кодовой модуляции (ИКМ) и передает¬
ся в каналах с временным мультиплексированием.
Передача организуется так: выборки каждого
непрерывного сигнала сдвигаются на интервал,
достаточный для передачи соответствующей кодо¬
вой комбинации. При передаче п непрерывных
сигналов в стандартном интервале времени раз¬
мещают п кодовых комбинаций, по одной на
каждую выборку каждого сигнала. При этом поло¬
са частот группового сигнала увеличивается при¬
мерно в п раз. Так, 24-канальная система для
передачи речи работает со скоростью 1544 кбит/с
(скорость одного канала 64 кбит/с).
Международный консультативный комитет по
телефонии и телеграфии разработал стандарты
образования многоканальных сообщений при
временном мультиплексировании. Прежде всего
предложен 8-разрядный равномерный код для ука¬
зания значений уровней квантования сигнала и
закон квантования, названный «А=87,6». На рис. 9
использован линейный закон квантования, когда
интервалы квантования одинаковы. Закон кванто¬
вания А=87,6 является нелинейным, он лучше
учитывает природу восприятия человеком рече¬
вых сигналов. Частота дискретизации телефонно¬
го сообщения принята равной 8 кГц. При этом
скорость передачи одного телефонного сообще¬
ния оказывается равной 64 кбит/с.
Так как принципиальной основой многока¬
нальной цифровой системы передачи информации
является временная шкала, определяющая расста¬
новку информационных и служебных сигналов,
117
соединение цифровых систем различной емкости в
единую сеть возможно лишь при условии крат¬
ного соответствия временных шкал различных сис¬
тем и стандартизации групповых сигналов и спо¬
собов синхронизации. С этой целью разраба¬
тывается иерархия (соподчиненность) цифровых
систем.
Под уровнем цифровой системы понимается
число каналов или скорость передачи. Иерар¬
хия предусматривает возможность образования
цифровыми системами низшего порядка системы
более высокого порядка. На одном уровне объ¬
единяется фиксированное число цифровых сигна¬
лов системы более низкого уровня для образо¬
вания суммарного цифрового сигнала более высо¬
кого уровня.
Например, первый уровень соответствует мно¬
гоканальной передаче 30 телефонных сообщений
в цифровой форме. Для этого необходима сум¬
марная скорость передачи 2048 кбит/с. Второй
уровень образован из четырех систем первого
уровня с учетом необходимой служебной информа¬
ции. Он имеет суммарную скорость 8448 кбит/с.
Система второго уровня способна передавать 120
телефонных каналов или один видеотелефонный.
Третий и четвертый уровни по рекомендации
МККТТ соответствуют скоростям 34,368 и
139,264 Мбит/с.
Некоторые фирмы или страны работают по
своим стандартам. В табл. 2 приведены сведе¬
ния об иерархии уровней цифровых систем (ско¬
ростей передачи).
Иерархия скоростей цифровых систем является
важной эксплуатационной характеристикой. Она
предусматривает адаптивность систем к любым
цифровым каналам (от обычных телефонных до
118
Таблица 2
Иерархия цифровых систем
У ровен 1:
Скорость передачи
а с гр
(Мбит/с) /число каналов
ана.х и организациях
, принятых
мерар.хии
мкктт
США. Канада
Япония
1
9
3
4
5
2,048/30
8,448/120
34,368/480
139,264/1920
565,148/7680
1.544/24
6,312/96
44,736/672
274,176/4032
1,544/24
6,312/96
32,064/480
97,728/1440
397,2/5760
волоконно-оптических) и всем информационным
сигналам (от речевых до сигналов цветного теле¬
видения).
Существует много причин, вызывающих необ¬
ходимость стандартизации скоростей передачи циф¬
ровой информации. К ним относятся требования
потребителей каналов к универсальности передаю¬
щей аппаратуры по отношению к различным
источникам информации, необходимости планиро¬
вания развития сетей передачи данных с уче¬
том старой и новой аппаратуры при гармо¬
ническом сочетании систем, надежности и гиб¬
кости сети передачи данных. Благодаря соблюде¬
нию стандартов иерархии можно осуществлять пе¬
редачу цифровой информации по комбинирован¬
ным системам с использованием кабельных,
радио, спутниковых, волоконно-оптических и дру¬
гих каналов.
Здесь, пожалуй, уместно кратко остановиться
на кодировании телевизионных изображений.
Трудности представления телевизионных изобра¬
жений в цифровой форме очевидны. Пусть на
каждый элемент приходится один отсчет сигнала,
который необходимо преобразовать в соответ¬
119
ствующую кодовую комбинацию, номер который
определяется номером уровня квантования.
Число уровней квантования отсчетов, исходя
из практики, принимается равным 256, следо¬
вательно, для передачи телевизионного сигнала
необходимы кодовые комбинации с числом эле¬
ментов n=log2256=8.
Теперь нетрудно приближенно оценить необхо
димую скорость передачи или ширину спектра
цифровых телевизионных сигналов. Из теореме
о выборках известно, что их частота должна быть
равна удвоенной верхней частоте непрерывного
сигнала. Это означает, что для телевизионного
сигнала со стандартной полосой 6 МГц частота
выборок составит 12 МГц, и если в интер
вале между выборками нужно передавать 8-эле
ментные кодовые комбинации, то в секунду
необходимо передавать 12-8=96 млн импульсов,
т. е. работать со скоростью 96 Мбит/с. Сле
довательно, ширина спектра цифрового телеви¬
зионного сигнала равна примерно 100 МГц.
Таким образом, устройства преобразования те¬
левизионных сигналов должны оперировать с им¬
пульсами длительностью меньше 0,01 мкс. Не¬
сколько лет назад подобная техника только на¬
чинала разрабатываться.
Из таблицы иерархии уровней цифровых сис¬
тем следует, что поток импульсов со скоростью
около 100 Мбит/с можно передавать только
по системам передачи 4-го уровня. Поэтому зада¬
ча снижения скорости передачи цифрового те¬
левидения, т. е. сужение полосы передавае¬
мого сигнала, является важнейшей.
Один из способов снижения скорости передачи
телевизионных изображений основывается на ко¬
дировании изображений с предсказанием. К этому
120
Таблица 3
Цифровые телевизионные системы
фирма или
страна
Система/
число строк
разложения
Поло¬
са,
МГц
Тип кодиро¬
вания
Число
элемен¬
тов в
кодо¬
вом
слове
Необхо¬
димая ско¬
рость пе¬
редачи,
Мбиг/с
ВВС
Великобри-
тания
PAL/625
5,5
Линейная
икм
9
119,7
ВВС
Великобри¬
тания
PAL/625
5,5
дикм
7
77
АТТ
США
NTSC/525
4,5
Линейная
икм
9
92,61
ФРГ
PAL/625
5,0
дикм
6
34,27
Comsat
США
NTSC/525
5,5
дикм
33,4
Япония
NTSC/525
4,2
Линейная
икм
9
97,58
Япония
NTSC/525
4,7
дикм
12
32,064
есть серьезные основания. Дело в том, что ста¬
тистические наблюдения телевизионных изображе¬
ний показывают, что вероятность появления из¬
менений элементов изображения от кадра к кадру
в среднем незначительна. Так, при наблюдении
весьма динамичной картины играющих детей
30 %-ное изменение элементов происходит с ве¬
роятностью 0,1, при наблюдении двух разговари¬
вающих людей 10 %-ное изменение элементов
происходит с вероятностью примерно 0,01, а
121
40 %-ная смена элементов — с вероятностью
0,001. К этому следует добавить, что человечес¬
кий глаз имеет весьма низкую чувствительность
к резким изменениям цветов, но довольно хоро¬
шо реагирует на сигналы яркости. Все это
служит доводом в пользу метода, при которое:
кодируются и передаются только изменения
телевизионном изображении от кадра к кадр,,
что и составляет существо дифференциальной им¬
пульсно-кодовой модуляции (ДИКМ).
Изменения в передаваемом сигнале опре¬
деляются в результате сравнения выборки сигнала
в данный момент с ее предсказанным значением.
Операция предсказания выполняется на основе
оценки статистических свойств передаваемого сиг¬
нала и значений выборок в предыдущие моменты.
Из приведенных в табл. 3 данных о цифро¬
вых телевизионных системах видно, что способ
ДИКМ приводит к значительному снижению ско¬
рости цифрового потока при практически неизмен¬
ном качестве.
Расскажем еще об одном способе уплотнения
сигналов — кодовом. Этот вид уплотнения осно¬
вывается на умении различать в приемнике
сигналы по форме. Разделить несколько анало¬
говых сигналов технически чрезвычайно трудно,
даже если эти сигналы были бы заранее из¬
вестны. Представим себе, например, одновре¬
менный разговор нескольких человек по одному
телефонному каналу. Даже человеку, с его ис¬
ключительно чувствительным слуховым аппара¬
том, различающим тембр голоса, трудно или
вообще невозможно разобрать отдельные го¬
лоса.
В цифровой же кодированной форме раз¬
деление сигналов с помощью специальных так
122
называемых «согласованных» фильтров является
делом техники.
Одна из особенностей метода кодового уплот¬
нения сигналов состоит в том, что сигналы
должны быть сложными, т. е. состоять из большого
числа 0 и 1, а это означает, что при переда¬
че информации в реальном масштабе времени
сигналы должны быть короткими, а следовательно,
широкополосными. Поэтому метод получил в
американской литературе название Spread Spe¬
ctrum Communication, т. е. связь при расши¬
рении спектра сигналов. В результате того, что
сигналы занимают широкий спектр частот, переда¬
ча информации получается скрытной и трудно
обнаруживаемой в обычно принятой ширине поло¬
сы частот. Это одно из главных достоинств этого
метода.
Поясним принцип кодового уплотнения сигна¬
лов. Допустим, что кодовые посылки 0 и 1 сиг¬
нала заменены специальными сигналами, пред¬
ставляющими собой определенным образом сос¬
тавленные последовательности импульсов. Допус¬
тим также, что такие сигналы мы умеем гене¬
рировать, принимать и различать. Тогда, если
вместо одного «информационного» импульса за
это же время передать, скажем, 1000 импуль¬
сов специального сигнала, ширина спектра
также увеличится в 1000 раз. Поэтому сигнал
занимает широкий спектр частот. Здесь, оче¬
видно, потребуется применение быстродействую¬
щих интегральных схем.
Теперь несколько слов о применяемых спе¬
циальных сигналах, которые необходимо генери¬
ровать и различать в приемнике. Они пред¬
ставляют наибольший интерес.
Ключевым моментом для разработки сложных
123
сигналов служит вид автокорреляционной функ¬
ции самого сигнала. Не утомляя читателя слож¬
ными понятиями из теории передачи сигналок,
скажем, что чем больше сигнал по форме
напоминает электрический шум, тем равномернее
его спектр и тем острее в виде короткого
импульса его автокорреляционая функция, форму
которой повторяет сигнал на выходе согласован¬
ного фильтра приемника.
В свое время были найдены некоторые регу¬
лярные сигналы, напоминающие по своим характе¬
ристикам электрический шум. К таким сигналам
относятся импульсные последовательности макси
мальной длины или ^-последовательности. Они
представляют собой такой последовательный
набор 0 и 1, при котором их число оказы¬
вается почти равным, а период повторения каких-
либо сочетаний отсутствует. Получается «псевдо¬
случайная» последовательность 0 и 1, хотя струк¬
тура данного сигнала строго определена.
Импульсная последовательность генерируется
п-разрядным регистром сдвига с обратной связью,
длина последовательности, или наибольший пери¬
од, равна 2n—1. Для каждого значения п сущест¬
вуют линейные последовательности максимальной
длины. Например, М-последовательность периода
и=15 имеет вид 000100110101111. Существуют
последовательности с очень большим периодом,
например, 1023 или же 8191. Генерировать такие
сигналы сейчас не так трудно.
Таким образом, можно организовать многока¬
нальную передачу, выделив каждому источнику
сообщений минимум два сигнала из множества
данной группы. Передача информации происхо¬
дит в общей полосе частот, каждый приемник
124
обнаруживает свой сигнал, на который настроен
его согласованный фильтр.
Системы с кодовым разделением особенно по¬
пулярны в космической связи, в военной связи,
где требуется соблюдать скрытность передачи.
3.4. КАБЕЛЬ — ВАЖНЕЙШАЯ КОММУНИКАЦИОННАЯ
АРТЕРИЯ
Кабель как инженерное сооружение имеет
любопытную историю. Очень кратко она заклю¬
чается в следующем.
В 1876 г. Александр Белл получил патент
на изобретение «Телеграф, при помощи которого
можно передавать человеческую речь». Телефон
был встречен во всем мире с большим эн¬
тузиазмом и через несколько лет многие го¬
рода буквально покрылись густой сетью про¬
водов, затмивших дневной свет на улицах.
Упрятать эту ставшую уже уродливой для городов
паутину проводов помог кабель. В России первый
кабель был проложен в 1885 г. Сначала это
была простая скрутка изолированных проводов,
затем уже продуманная инженерная конструкция
пучка проводов, заключенных в прочную оболочку.
В 1891 г. был проложен первый морской те¬
лефонный кабель между Англией и Францией.
Кабель стал основной артерией связи. Однако
не следует забывать, что кабель всегда был доро¬
гостоящим средством передачи, так как для его
изготовления требовались медь, свинец, специаль¬
ные изоляционные материалы, создание герметич¬
ности и т. п. Кроме того, кабельная линия
требует наличия усилительных пунктов.
Можно представить как облегченно вздохнули
специалисты, когда в начале XX в. было изобре¬
125
тено радио. Теперь эфир заменит кабел ь! к
сожалению, радио как беспроволочный вид связи
не свободно от недостатков. Атмосферные и про
мышленные помехи, возможности подслушивания,
взаимное влияние радиостанций, замирания на
коротких волнах — все это снижало качество пе
редач и делало их ненадежными. Конечно же
для связи с подвижными объектами — самолета
ми, кораблями, автомобилями — радио остается
вне конкуренции.
Освоение диапазона ультракоротких волн поз
волило создать радиорелейные линии, практи¬
чески заменившие высокочастотный кабель. Рож¬
дение спутниковых систем связи полностью реши¬
ло задачу передачи больших потоков информации
на большие расстояния. Кабель можно было
бы сдать в музей.
И все же эра кабеля не закончилась. Появив¬
шиеся в последнее время новые технологии из¬
готовления высокочастотных кабелей и создание
оптического кабеля может в скором времени
существенно изменить структуру систем передачи
информации. Благодаря огромной пропускной спо¬
собности оптический кабель становится незамени¬
мым в информационно-вычислительных сетях, где
требуется передавать большие объемы информа¬
ции с исключительно высокой надежностью,
в местных телевизионных сетях и локальных-вы¬
числительных сетях. Ожидается, что в скором
времени оптический кабель будет дешев в изго¬
товлении и свяжет между собой крупные горо¬
да и вычислительные центры. Кабель, теперь уже
оптический, становится снова популярным.
Разработка в 1960—1961 гг. лазера — источни¬
ка когерентного излучения в световом диапазо¬
не — стимулировала широкий интерес к исполь¬
126
зованию света для передачи информации. По¬
скольку лазер* является источником монохромати¬
ческого света (в отличие от света обычной
лампочки), он дает возможность осуществлять
направленное излучение, модулируемое как обыч¬
ная несущая на радиочастоте.
Если гармоническое излучение имеет частоту
109 МГц и имеется способ модуляции, позволя¬
ющий сделать полосу излучения по крайней
мере 0,1 % от несущей (сравните с телевиде¬
нием, где на несущей 100 МГц передается теле¬
визионный сигнал с полосой около 5 МГц, т. е.
соотношение полосы к несущей составляет 5 %),
то при этом полоса излучения составит 1000 МГц.
Действительно, если полоса высококачествен¬
ного цифрового телевизионного сигнала равна
100 МГц, то в полосе 1000 ГГц можно размес¬
тить 10 тыс. цифровых телевизионных каналов.
Это невиданная до сих пор информационная
емкость!
Передавать информацию с помощью световой
несущей можно двумя способами: в атмосфере
и по искусственному проводнику света — светово¬
ду. Перспективным, естественно, является второй
способ, его мы и рассмотрим.
Световод представляет собой широкополосную
передающую среду. Толщина световода незна¬
чительна — он тоньше человеческого волоса. Это
позволяет упаковывать огромное число световодов
в структуру с малым поперечным сечением и
получать компактный оптический кабель, размеры
которого даже необходимо искусственно увеличи¬
вать для удобства обращения с ним.
Существует большое число разновидностей
* Laser—Light Amplification by Stimulated Emission of
Radiation — оптический квантовый генератор.
127
Световод
Внутренняя оболочка
Оболочка Сердцевина
Защитное покрытие
а)
Укрепляющий
стержень
Наружная оболочка
б)
Металлическая лента
Рис. 13. Световод (а) и конструкция оптического кабеля (6}
Диаметр защитного
покрытия 60—150 мкм
Диаметр сердцевины 30—90 мкм
Диаметр сердцевины 10 мкм
б)
Диаметр защитного покрытия
50-100 мкм
Рис. 14. Три типа оптических волокон:
а — многомо'довое со ступенчатым показателем преломления; б—много¬
модовое с- плавно меняющимся показателем преломления; в — одно¬
модовое
оптических волокон. Их классифицируют по при¬
меняемым материалам (например, группа кварце¬
вых стекол), структуре (с плавным или ступен¬
чатым изменением показателя преломления), пере¬
даваемым модам (многомодовые, одномодовые).
128
Световод состоит из сердцевины с большим
показателем преломления, по которому переносит¬
ся основная часть светового потока, и оболочки,
покрывающей сердцевину, с постоянным показа¬
телем преломления (рис. 13, а). Оболочка помога¬
ет удержать электромагнитную энергию преиму¬
щественно в области сердцевины благодаря пол¬
ному отражению от границы раздела сердцеви¬
на — оболочка.
В световодах из многомодового волокна суще¬
ствуют два типа световых потоков: поток, рас¬
пространяющийся вдоль продольной оси волокна,
и поток, распространяющийся по зигзагообразной
траектории. В световодах из одномодового волок¬
на существует только поток продольного на¬
правления. На рис. 14 показаны три основных
типа применяемых оптических волокон.
Считают, что применительно к оптической
связи оптимально использование следующих
длин волн: 0,85; 1,05; 1,3; 1,6 мкм, а для
передачи в атмосфере—10 мкм.
Для получения волоконного, световода должна
быть изготовлена сложная структура. Выбор мате¬
риалов для изготовления оптического волокна
определяется рядом требований. Во-первых, мате¬
риал должен обладать способностью вытягиваться
•в тонкую нить, быть прозрачным и иметь разные
показатели преломления сердцевины и оболочки.
Подходящими материалами являются пластмассы
и стекла. Во-вторых, из-за требований малого
затухания световых волн в световоде (по крайней
мере, менее 20 дБ/км) работа по выбору мате¬
риалов для световодов является одной из важней¬
ших. Пластмассы вследствие больших молекул и
наличия в их структуре водорода вызывают
рассеяние и поглощение распространяющегося
5 Зак. 1523
129
сигнала. У стекла есть свои недостатки, основной
из которых связан с трудностями получения его
высокой химической чистоты.
Стекла являются смесями, и число их разновидностей ог¬
ромно. Наиболее подходящими для оптических волокон
оказываются оксидное стекло и одна из его разновид¬
ностей — кварцевое. Исходными материалами для изготовле¬
ния волокон являются карбонаты натрия и кальция, бор¬
ная кислота, кремнезем (песок) и окись свинца. От сос¬
тава стекла зависят вязкость, показатель преломления и
коэффициент теплового расширения. Волокна обычно получают
из кварцевого стекла с высоким содержанием SiO2 но методу,
основанному на химическом осаждении материала из газовой
фазы.
Волокно — слишком хрупкая нить, чтобы им
пользоваться непосредственно. На его основе из¬
готовляют оптический кабель. Один из вари¬
антов конструкции кабеля таков: в центре сече¬
ния располагаются стальные нити, служащие
упрочняющими элементами, как правило они покры¬
ваются оболочкой, затем по периметру уклады¬
ваются оптические волокна с полимерной защи¬
той (см. рис. 13, б).
В качестве источника света обычно исполь¬
зуется лазер на арсениде галлия с длиной вол¬
ны излучения 0,84 мкм и средней мощностью
от 1 до 10 мВт. Это излучение находится в неви¬
димой части спектра (видимый диапазон спектра
занимает область от 0,4 мкм — фиолетовый цвет,
до 0,7 мкм — красный цвет). Кроме источника
света в передающее устройство входит модуля¬
тор. На приемном конце линии сигналы детекти¬
руются фотодиодом; для исключения ошибок
часто применяется помехоустойчивое кодирование.
Технология производства световодов и соот¬
ветствующей приемопередающей аппаратуры раз¬
вивается быстрыми темпами. В последнее время
130
возникло новое направление в волоконной оп¬
тике — волоконные световоды среднего инфра¬
красного диапазона. Потери в этих световодах
примерно 0,1—0,01 дБ/км в области длин волн
2—15 мкм. Есть сообщения [24] о разработке
волоконно-оптической системы передачи инфор¬
мации со скоростью 140 Мбит/с на расстояние
102 км без ретрансляторов. Источником излуче¬
ния служит лазер InGaAsP, работающий на вол¬
не 1,52 мкм. Световод на этой длине волны имеет
потери 0,3 дБ/км.
3.5. СПУТНИКОВАЯ СВЯЗЬ
Идея использования космического пространст¬
ва давно волновала лучшие умы человечества.
Пока не могли вывести на околоземную орби¬
ту летательный аппарат с отражателем на борту,
космическая связь оставалась мечтой. Правда,
было предложение использовать в качестве отра¬
жателя Луну, но этот проект имел ряд недостатков,
и главным из них был слишком малый уровень
отраженных сигналов.
Сейчас трудно восстановить, кому первому
принадлежит идея спутниковой связи. Считается,
что использование геостационарного спутника для
целей радиовещания было предложено американ¬
цем А. Кларком в 1945 г. Его предложению
суждено было ожидать начала космической эры,
которая открылась с запуском советского спутника
в 1957 г. Первый спутник связи с пассивным
отражателем Score был запущен в 1958 г. в
США. Связь через активные спутниковые ретран¬
сляторы осуществилась позже: с 1962 г. через
5* 131
спутник Telstar и с 1963 г. через первый геоста¬
ционарный спутник Syncom. Первый спутник связи
Early Bird международной системы Intelsat был
выведен на орбиту 6 апреля 1965 г., а 23 апре¬
ля 1965 г. был запущен советский спутник связи
«Молния-1» для ретрансляции информации. Нача¬
лось практическое освоение космического про¬
странства для передачи информации на большие
расстояния.
Преимущества спутниковой связи были сразу
же по достоинству оценены. Линия связи через
спутниковый ретранслятор обладает большой
пропускной способностью, перекрывает огромные
расстояния, вследствие низкого уровня помех мо¬
жет передавать информацию с высокой надеж¬
ностью. Эти достоинства делают спутниковую
связь уникальным и эффективным средством пе¬
редачи информации.
Спутниковая система состоит из множества
наземных станций и ретранслятора, находящегося
на спутнике. При движении спутника относитель¬
но Земли наземные станции должны следить за
его движением, пока он не скроется за гори¬
зонтом. При этом связь нарушается или же на
небосклоне появляется другой спутник, принимаю¬
щий эстафету у предыдущего.
Особый интерес представляет геостационарная
орбита — круговая орбита, находящаяся в эквато¬
риальной плоскости и удаленная от поверхности
Земли на расстояние около 36 тыс. км. В случае,
когда направление движения спутника на этой
орбите совпадает с направлением вращения Зем¬
ли, спутник оказывается неподвижным относитель¬
но наземного наблюдателя. Такой спутник назы¬
вают геостационарным. Геостационарная орбита
уникальна, другой такой орбиты не существует.
132
Преимущества связи через геостационарный
спутник прежде всего состоят в том, что передача
и прием сигналов возможны при неподвижных
антеннах наземных станций, а высота геостацио¬
нарной орбиты такова, что спутник «видит» почти
третью часть поверхности земного шара.
В то же время вследствие большой высоты
орбиты на спутнике необходимо иметь антенны
с большим усилением для компенсации потерь на
распространение радиоволн. Кроме того, требуется
удерживать спутник точно на орбите, для чего на
спутнике необходимо иметь корректирующие дви¬
гатели и соответствующие системы управления,
работающие по командам с Земли. Периодически
включаемые реактивные двигатели компенсируют
отклонения стационарного спутника от занимае¬
мой позиции. Обычно запаса топлива хватает на
5—7 лет, что и определяет . срок функциони¬
рования спутника.
Особую важность для потребителей представ¬
ляет использование спутниковых систем для пере¬
дачи данных, связи между компьютерами, связи
между банками и учреждениями, сбора данных,
распределения телевизионных программ. В качест¬
ве ориентира скажем, что диалог терминалов
создает пиковый трафик 2400 бит/с, передача
математических программ 50 кбит/с, передача
массивов данных 1 Мбит/с при допустимой
вероятности ошибки примерно Ю-10.
Важнейшим отличием спутниковых систем свя¬
зи от традиционных видов связи является возмож¬
ность осуществления глобальной связи в широкой
полосе частот, т. е. с высокой скоростью как
с неподвижными, так и с подвижными объектами,
находящимися практически в любой точке зем¬
ного шара.
ЬЗЗ
Использование спутников для связи продолжа¬
ет расширяться по мере развития наземных ин¬
формационных служб. Многие страны создают
собственные национальные системы спутниковой
связи. Значительная часть информационной на¬
грузки в настоящее время обеспечивается между¬
народными системами Intelsat и Интерспутник.
Почти весь трафик приходится на геостационар¬
ные спутники, правда, в общем балансе связи на
спутниковые системы пока приходится примерно
3 % мирового трафика.
Потребности в спутниковых линиях продолжа¬
ют расти, поскольку при дальности свыше 800 км
спутниковые каналы становятся экономически бо¬
лее выгодными по сравнению с другими видами
дальней связи. Ниже мы кратко рассмотрим не¬
которые наиболее важныё принципы, используе¬
мые в спутниковых системах для передачи ин¬
формации.
Сначала о ретрансляции информации. Особен¬
ность спутникового ретранслятора состоит в том,
что непосредственный доступ к нему имеет сразу
множество наземных станций, поэтому ретрансля¬
тор спутника работает в режиме так называ¬
емого многостанционного доступа.
Ретрансляторы не одинаковы по своим функциям. Наибо-
леепростые усиливают принимаемые сигналы и излучают их на
Землю на другой несущей частоте. Более сложные имеют
несколько антенн, что обеспечивает передачу сигналов на
Землю после необходимого усиления в заданном простран¬
ственном луче. Коммутация сигналов в соответствующие
лучи производится специальной коммутирующей матрицей.
И наконец, существуют ретрансляторы, осуществляющие демо¬
дуляцию сигналов, формирование новых сигналов и последую¬
щую модуляцию и излучение сформированного сигнала на
Землю. Такие ретрансляторы называют ретрансляторами с
обработкой сигналов.
Ретранслятор первого типа самый простой, он усили¬
134
вает сигналы и осуществляет частотное преобразование (чтобы
приемник и передатчик ретранслятора не мешали друг другу,
они должны работать на разных частотах). Обычно частота
сигналов передатчика ниже частоты несущей принимаемых
сигналов.
Ретранслятор второго типа с коммутирующей матрицей
«освещает» различные участки Земли и передает по командам
с Земли информацию в нужных направлениях. Отметим, что
большое число остронаправленных лучей можно получить отно¬
сительно несложным путем с помощью одной антенны,
имеющей несколько облучателей в фокальной плоскости. Пе¬
реход сигналов из одного пространственного канала в дру¬
гой осуществляет коммутирующая матрица. Наиболее быстро
матрица должна работать в случае передачи сигналов с вре¬
менным разделением, когда каждому каналу отведен короткий
временной интервал. Коммутирующая матрица составляет
для каждого такого интервала определенную конфигурацию
соединений.
В ретрансляторе третьего типа обработка сигналов обычно
сочетается с коммутацией лучей. Коммутация каналов в ре¬
трансляторе напоминает работу автоматической телефонной
станции. Спутник с ретрансляторами такого рода рассмат¬
ривается как наиболее перспективный. Он позволяет уменьшить
влияние помех, более эффективно использовать спутниковые
каналы.
Наиболее серьезной проблемой для спутнико¬
вой системы является проблема многостанцион¬
ного доступа. Сущность его состоит в том, что
каждая наземная станция имеет возможность
пользоваться ретранслятором для, передачи своих
сигналов независимо от работы другой станции
и устанавливать связь через спутник с любой
наземной станцией данной системы. Это придает
всей системе гибкость в работе, однако накладыва¬
ет на ретранслятор ряд дополнительных функций.
Многостанционный доступ можно организо¬
вать так, что между каждой парой станций будет
закреплена линия. Возможен, однако, и многостан¬
ционный доступ по требованию, когда связь
организуется в порядке очереди при наличии
свободной линии.
135
Так как принципиально сигналы можно разли¬
чать по частоте, по времени, в пространстве,
а также по форме при использовании кодиро¬
ванных сигналов можно организовать четыре
вида доступа: частотный многостанционный дос¬
туп (ЧМД), временной многостанционный дос¬
туп (ВМД), пространственный многостанционный
доступ (ПМД), кодовый многостанционный дос¬
туп (КМД). В основе этих видов доступа лежат
соответствующие принципы разделения сигналов.
При цифровом методе передачи и использо¬
вании микропроцессорной техники наилучшим ре¬
шением проблемы передачи больших потоков ин¬
формации является метод ВМД. Его идея заклю¬
чается в том, что каждая наземная станция,
использующая ретранслятор спутника, имеет за¬
крепленный за ней временной канал — периоди¬
чески повторяющийся интервал времени. Сигналы
наземных станций поступают на вход ретран¬
слятора в различные моменты. Спутник в соот¬
ветствии с существующей в системе шкалой
времени формирует из поступающих сигналов
многостанционный групповой сигнал — так назы¬
ваемый суперкадр — и ретранслирует его на Зем¬
лю (рис. 15).
По методу ВМД/ВРК (ВМД при временном
разделении каналов) сигнал каждой станции пред¬
ставляет собой группу импульсов, составленную
из импульсов отдельных каналов. Положение каж¬
дого канала однозначно определяется синхро¬
словом, передаваемым в начале кадра. В сфор¬
мированном спутником суперкадре групповые сиг¬
налы каждой наземной станции разделяются
благодаря временной «привязке» кадров к синхро¬
сигналу, находящемуся в начале суперкадра
(рис. 16).
136
Синхросигнал Кадр станции 1
Рис. 16. Сигнал в системе ВМД/ВРК
Необходимо отметить, что спутниковая система
в целом представляет собой сложное и дорого¬
стоящее сооружение. Так, по данным специалис¬
тов, гипотетическая региональная спутниковая
137
система связи с двумя рабочими спутниками и
одним запасным на Земле обойдется примерно
в 213 млн дол., причем сюда не входят рас¬
ходы на оборудование наземных станций.
Учитывая возможные, разновидности систем,
мы не будем пытаться здесь обобщить имеющий¬
ся опыт по конструкциям спутниковых систем.
Достаточно сказать, что в комплекс технических
средств, необходимых для передачи информации
по спутниковой системе, входит оборудование для
обработки, ввода и представления цифровой ин¬
формации (терминалы, компьютеры, телетайпы,
аппаратура для передачи информации по линиям
связи), а также оборудование наземной станции,
антенна и спутниковый ретранслятор. В оборудо¬
вании наземной станции можно выделить три ос¬
новные составляющие: комплекс устройств, пред¬
назначенных для формирования сигналов, устрой¬
ства приема и передачи сигналов на радиочас¬
тоте, антенну.
Остановимся на основных параметрах, характеризующих
спутниковую линию связи. Параметром, определяющим
добротность (качество) наземной станции, служит отношение
коэффициента усиления антенны наземной станции G к
эквивалентной шумовой температуре Т*, пересчитанной на вход
приемника. Отношение G/Т характеризует передающие и при¬
емные свойства наземной станции. Станция тем лучше (с
точки зрения передачи наибольшего количества информации),
чем больше антенна, т. е. больше ее усиление G. Ка¬
* Обычно уровень шума измеряется его мощностью. В
космических системах связи источниками шума служат вход¬
ные цепи приемника, атмосфера, Земля, космос. Когда
сравниваются шумы различных источников, удобно пользо¬
ваться понятием эквивалентной шумовой температуры
источника излучения, связанной с мощностью шумов через
постоянную Больцмана и ширину полосы пропускания прием¬
ника.
138
чество приемника станции определяется эквивалентной шу¬
мовой температурой Т. Величина Т будет меньше, если
используется малошумящий приемник. С параметром G/Т тес¬
но связана величина пропускной способности линии спутни¬
ковой связи.
Другим важным показателем спутниковой линии связи
является эффективно излучаемая мощность спутника Рэн на
входе приемника наземной станции. Для грубой оценки
возможностей спутниковой системы по передаче информации
двух перечисленных параметров G/Т (дБ/К°) и Рэи (дБ-Вт)
вполне достаточно. С увеличением Рэ,н возрастает стои¬
мость спутника, а с увеличением G/Т — стоимость назем¬
ной станции. Обычно находят такое оптимальное соче¬
тание этих параметров, чтобы суммарная стоимость ли¬
нии была минимальной, так как эти параметры определяют
стоимость передатчика и приемника наземной станции, а
также стоимость передатчика спутника. Ориентировочно
можно назвать такое соотношение между параметрами:
при Рэи=32 дБ-Вт необходимо иметь параметр качества
0/7=22,5 дБ/К°.
В настоящее время имеется широкий ас¬
сортимент наземных станций, удовлетворяю¬
щих различным требованиям к.системам связи.
Основными параметрами, по которым различают
станции, являются диаметр антенны, мощность
передатчика и качество приемника. Наибольший
диаметр антенны равен примерно 30 м, наимень¬
ший 1,5 м. Существуют и переносные наземные
станции с диаметром антенны около 1 м. Антен¬
на у станции такого типа может складываться.
Спутниковый ретранслятор строится таким об¬
разом, что отведенная для него ширина полосы
состоит из частотных участков, для каждого из
которых есть свой ретранслятор (ствол). Такая
структура уже себя полностью оправдала.
При этом любой ретранслятор является мно¬
гоканальным и многоствольным. Большинство
спутников имеют от 12 до 48 ретрансляторов.
Полоса каждого ретранслятора, как правило, рав¬
на 36 МГц. Исключение составляют спутники,
139
работающие в более высокочастотном диапазоне
(14/12 ГГц), где удобнее иметь более широкую
полосу ретранслятора: 100, 120 или 180 МГц. Раз¬
биение выделенной ширины полосы на участки
объясняется в основном тем, что усилйтели рет¬
ранслятора для получения значительной мощности
передатчика используют в сравнительно узкой
полосе.
В заключение скажем о перспективах раз¬
вития спутниковой связи. Потребности в переда¬
че информационных потоков растут быстро. Чис¬
ло действующих спутников на геостационарной
орбите уже достигло сотни. Если бы спутники
располагались на орбите равномерно, то интервал
между ними составлял бы 3,6°. Однако при ис¬
пользовании современных технических средств
расстояние на орбите меньше 5° приводит к
взаимным помехам и создает трудности приема
сигналов на Земле.
Одним из возможных решений этой проблемы
является переход в более высокочастотный диа¬
пазон, где легче осуществить узконаправленное
излучение, другим — применение ортогональной
поляризации радиоволн.
В связи с ростом объемов передаваемой ин¬
формации с помощью спутниковых систем необ¬
ходим поиск новых решений — применение новых
технологий, новых элементов и более совершен¬
ных методов передачи и обработки информации.
Дальнейшее развитие, несомненно, получат спут¬
никовые системы для передачи информации в циф¬
ровой форме.
Спутниковая система с временным многостан¬
ционным доступом является исключительно гибкой
с точки зрения сочетания различного типа поль¬
зователей. Эта система удовлетворяет требованию,
140
чтобы сигналы спутниковой системы без преоб¬
разования передавались по наземным линиям и
распределялись по оконечным устройствам потре¬
бителей, к которым относятся телетайпы, дисплеи,
компьютеры, факсимильные аппараты.
В целом можно ожидать в ближайшие годы
широкое использование спутников многолучевого
типа с узконаправленными антеннами, применение
малогабаритных дешевых наземных станций, уве¬
личение пропускной способности спутниковых
ретрансляторов примерно до 105 телефонных ка¬
налов, создание подвижных телефонных сетей, ис¬
пользующих базовые станции с трансляцией через
спутник.
Что касается объемов передаваемой информа¬
ции, то, по данным американской фирмы Future
Systems Incorporated, к 2000 г. потребность
в спутниковых системах может выражаться сле¬
дующим числом стандартных ретрансляторов
(за стандартный принят ретранслятор с полосой
36 МГц, в которой передается 1000 телефонных
каналов): Северная Америка —170, Западная Ев¬
ропа—150, Япония—73, Латинская Америка —
52, Китай —30, Средний Восток и Северная
Африка —30, Азия (без Китая и Японии) —
43, Африка (без Северной и Южной Африки) —10.
Глава 4
ИНФОРМАЦИОННО-ВЫЧИСЛИТЕЛЬНЫЕ СЕТИ
4.1. ПЕРВАЯ В МИРЕ ЭЛЕКТРИЧЕСКАЯ СЕТЬ—
ТЕЛЕФОННАЯ
Изобретение телефона по праву можно отнести
к революционным техническим событиям мирового
масштаба. Несмотря на то, что патент на изо-
141
о
Рис. 17. Сети коммутации (о — абонент, О—коммутатор):
а — коммутация отсутствует; б — один узел коммутации; в — два узла
коммутации; г — иерархия коммутационной сети
бретение телефона был выдан в 1876 г. Алек¬
сандру Беллу и его право на это изобретение
сейчас никем не оспаривается, эксперимент по
передаче музыкальной мелодии электрическим пу¬
тем был сделан Филиппом Рейсом несколько
раньше, в 1861 г. Он назвал свою систему
передачи «телефоном».
Первые телефонные линии были однопровод¬
ными (вторым проводом служила Земля), в 1883 г.
появились двухпроводные линии.
Принцип соединения абонентов «каждый с
каждым», с которого начиналась телефонная сеть,
быстро продемонстрировал свою громоздкость и
мог реально использоваться только при неболь¬
шом числе линий (рис. 17, а). Специалисты на¬
чали ощущать, что полезность телефона сможет
быть оценена по достоинству тогда, когда появит¬
ся возможность переключения абонентов, т. е. ком¬
мутации.
Вначале была реализована идея ручного ком¬
мутатора (рис. 17, б). Вскоре удаленные друг от
друга коммутаторы начали соединять специальны-
142
ми линиями (рис. 17, в). Оператор одного ком¬
мутатора по линии вызывал оператора другого
коммутатора, и они устанавливали соединение для
переговоров абонентов разных районов. Так нача¬
ла формироваться телефонная коммутационная
сеть.
Первый ручной коммутатор был установлен в
США в 1878 г. Им управлял оператор-теле¬
фонист, соединяющий примерно 200—300 абонен¬
тов. Коммутатор Строуджера с шаговым искате¬
лем положил начало созданию автоматических
телефонных станций (АТС).
В связи с ростом числа абонентов и изо¬
бретением автоматических коммутаторов (на пер¬
вой стадии — электромеханических, так называе¬
мых декадно-шаговых систем коммутации) теле¬
фонная сеть становится иерархической (рис. 17, г).
Телефонная сеть в настоящее время представ¬
ляет собой совокупность коммутационных узлов
и станций, каналов связи, межстанционных и
абонентских линий и оконечных устройств,
обеспечивающих передачу и прием информации.
С появлением новых коммутационных элементов
начали разрабатываться механоэлектронные и
квазиэлектронные АТС.
В квазиэлектронных АТС коммутационные сис¬
темы построены на приборах с герметизированны¬
ми металлическими контактами (герконах). Су¬
ществует и другой способ коммутации на ремридах
и меморидах — устройствах из материала с прямо¬
угольной петлей гистерезиса. Здесь уместно заме¬
тить, что под коммутационными устройствами
понимают устройства, обладающие свойством
скачкообразно изменять значения своих выходных
параметров при определенном значении входного
параметра. В устройствах коммутации электричес¬
143
ких цепей это свойство реализуется практически
мгновенным изменением электрического сопротив¬
ления или проводимости исполнительной системы.
Мы обращаем на это внимание потому, что
коммутационные элементы служат основой любой
телефонной сети. За время существования теле¬
фона коммутационные устройства претерпели су¬
щественные изменения, хотя и сейчас можно встре¬
тить в некоторых городах телефонные станции
с коммутаторами, применявшимися в начале на¬
шего века.
Все многообразие коммутационных устройств
можно разделить на контактные (имеющие метал¬
лические контакты) и бесконтактные. В послед¬
нее время взамен механическим переключателям
приходят полупроводниковые, в том числе опто¬
электронные, гальваномагнитные, пьезоэлектри¬
ческие, электрооптические. Сильный толчок разви¬
тию коммутационной техники дало изобретение
транзистора и последовавшее за ним создание
интегральных и больших интегральных схем.
Последовательный путь развития коммутаци¬
онных устройств примерно таков: механические
контакты, герконовые соединители, переключате¬
ли на ферритовых сердечниках, интегральные
микросхемы, транзисторно-транзисторная логика,
которая послужила основанием для создания базы
квазиэлектронных АТС и АТС с программным
управлением.
Коммутация в современной телефонной сети
происходит следующим образом. Основным узлом
системы является коммутационное поле. Как пра¬
вило, для коммутации используется многосту¬
пенчатая схема, по своему принципу сокращаю¬
щая число точек соединения. Устройство опробо¬
вания линий последовательно проверяет або¬
144
нентские линии на входе и выходе коммутацион¬
ного поля с целью обнаружения запроса на об¬
служивание, определяет физическое место вызы¬
ваемой линии. Устройство управления отыскивает
в коммутационном поле путь соединения линий и
посылает сигнал вызываемому абоненту. Все опе¬
рации выполняются под воздействием централь¬
ного устройства управления, которое представляет
собой специализированный компьютер с устрой¬
ством памяти. Такая электронная коммутация
осуществляется в так называемых координатных
станциях.
В последнее время много внимания уделяется
разработке цифровых интегральных сетей связи,
в которых функции разделения цифровых сигна¬
лов и коммутации каналов выполняются на одном
и том же оборудовании. Функционирование сис¬
темы обеспечивается программой, записанной в
центральное управляющее устройство. Для пере¬
хода к таким сетям необходимо заменить ап¬
паратуру с частотным уплотнением и электроме¬
ханическую коммутационную технику на соответ¬
ствующую технику цифровых сетей связи.
В настоящее время внедрение новых видов пе¬
редачи и коммутации распространяется только на
уровень междугородных соединений и еще не
затронуло мес*гные сети.
В целом телефонная сеть охватила, хотя и
неравномерно, почти весь земной шар. По данным
МККТТ, общее число телефонных номеров в 1982
г. в мире составило 520,2 млн, годовые капи¬
тальные вложения в электросвязь выросли до
77,16 млрд дол.; сегодня в мире на каждые
100 человек приходится в среднем 15 телефонных
номеров.
Темпы распространения телефонной сети
145
определяются во многом новой коммутационной
техникой, делающей сеть более надежной и де¬
шевой. Приведем некоторые примеры новых циф¬
ровых телефонных станций.
Квазиэлектронные АТС уже разработаны в
США (ESS № 1 и № 3), Японии (Metaconta,
KDX-0), Франции (Е11), ФРГ (EWS), Нидерлан¬
дах (PRX-205), Канаде (SP-1) и Великобрита¬
нии (ТХЕ-2, ТХЕ-4).
Новая электронная система коммутации ESS-
1А фирмы Bell Labs, например, рассчитана
на коммутацию 128 тыс. линий и способна об¬
служивать 240 тыс. вызовов в час.
Высшим достижением являются координатные
электронные АТС. Уже функционируют такие АТС
на 10 тыс. номеров (HD-10 фирмы NEC, МТ-20
и МТ-25 фирм LMT и Thomson-CSF). Цифро¬
вая система коммутации EWSD фирмы Siemens
AG предназначена для телефонной сети общего
пользования и имеет модульную конструкцию.
Максимальная емкость станция EWSD 100 тыс.
линий.
Компания ITT World Communications разработала комму¬
тационную службу Databridge. Эта служба предназначена
для приема сообщений, поступающих по коммутируемым и
закрепленным каналам. Принятые сообщения преобразуются
таким образом, чтобы для дальнейшей их передачи можно
было использовать коммутационные сети Телекса или сети
коммутации сообщений. При этом в случае необходиости
преобразуются протоколы, код, скорость передачи и форматы
сообщений. Система Databridge состоит из двух компьютеров
с основной памятью 128 кбайт. Дополнительное запоминаю¬
щее устройство на магнитных дисках имеет память 67 Мбайт.
Фирма ITT разработала универсальную систему передачи
данных UDTS, которая должна выполнять функции оконечной
международной узловой станции, работающей по методу ком¬
мутации пакетов. Поступающие на станцию сообщения и
данные преобразуются и коммутируются уже в форме па¬
146
кетов. Система UDTS обеспечивает интерфейсную связь
между иностранными абонентами, национальными сетями пере¬
дачи данных и службами связи и обработки данных на
территории США. По этой системе зарубежные абоненты
могут входить в базы данных США по различным областям
науки и техники.
4.2. КОМПЬЮТЕРНАЯ СЕТЬ ПЕРЕДАЧИ ДАННЫХ
Можно без преувеличения сказать, что как в
свое время железнодорожная сеть явилась практи¬
ческим следствием промышленной революции, так
и компьютерные сети передачи данных являются
результатом информационной революции и в буду¬
щем смогут образовать основное средство ком¬
муникации. Эти сети — один из ярких примеров
реализации информационных технологий: в них
сочетается как различного рода аппаратура по
обработке, хранению и передаче информации, так
и различные виды обслуживания (информацион¬
ная служба, Телетекс, Видеотекс, телеконферен¬
ции, электронная почта).
Сети появились в результате творческого со¬
трудничества специалистов по вычислительной
технике, технике связи и являются связующим зве¬
ном между базами данных, терминалами поль¬
зователей, компьютерами. Число пользователей
сетей растет быстрыми темпами: в 1985 г. в диа¬
логовом режиме оно достигло 20 млн.
Быстро развивается техническая база сетей.
Кроме телеграфных аппаратов на оконечных пунк¬
тах сети появились компьютеры, факсимильные ап¬
параты, базы данных. К проводным и кабельным
каналам добавились спутниковые и волоконно-
оптические. В будущем можно ожидать соз¬
дание глобальной многофункциональной системы
передачи и обработки информации.
147
Есть основания полагать, что развитие ком¬
пьютерных сетей может коренным образом изме¬
нить систему образования, облегчить обмен науч¬
ными знаниями, поиск информации, усовершен¬
ствовать распространение печатных материалов,
торговлю и многое другое.
Компьютерные сети не дублируют имеющуюся
разветвленную коммутационную сеть телефона и
телеграфа. Несмотря на гигантские размеры миро¬
вой телефонной сети, последняя не может спра¬
виться с возрастающим информационным пото¬
ком, особенно деловой информации. Эту нагрузку
берут на себя компьютерные сети, являющиеся
новым шагом в развитии информационных тех¬
нологий.
На современные компьютерные сети ложится
нагрузка по передаче и обработке данных во
многих областях человеческой деятельности на
национальных и международных уровнях. Сюда
относятся производство, управление, торговля,
банковская деятельность, межправительственные
связи, материально-техническое снабжение, ро¬
зыск преступников. Кроме того, сети объединяют
базы данных для научных исследований, позволя¬
ют осуществлять резервирование билетов в гло¬
бальном масштабе (включая авиацию, железную
дорогу, морской транспорт), собирают данные о
состоянии окружающей среды.
Относительно трафика сетей существуют оцен¬
ки, что международный обмен данными может
составить от 10lft до 1011 знаков в год. Что
касается возможностей телефонной сети, то ее ис¬
пользование для передачи данных ограничивается
рабочей скоростью (не более 9600 бит/с), срав¬
нительно большим временем соединения в длинной
линии, значительными ошибками из-за взаимных
148
помех, низкого качества линий, их загруженностью
телефонными переговорами. Для диалога тер¬
миналов необходима скорость передачи 2400 бит/с
с допустимой ошибкой порядка 10“5, при передаче
массивов данных (файлов, программ) желательна
скорость порядка 1 Мбит/с при допустимой
ошибке 10” .
Именно требования к высокой надежности пе¬
редаваемых данных и большой скорости передачи
вызвали переход к сетям телекоммуникации, раз¬
работанных специально для передачи данных, при¬
чем в таких сетях на оконечных пунктах опе¬
ратор замещен компьютером.
Потребности в получении информации в мире
растут невероятно быстро. Научные исследования,
правительственные и коммерческие организации
постоянно нуждаются в доступе к аккумули¬
рованной информации. Получение информации от
специализированных библиотек и баз данных
требует визита к ним или же использования поч¬
товых услуг. Компьютеры и телекоммуникацион¬
ные средства, объединенные в сети, дают воз¬
можность мгновенного доступа к мировым спе¬
циализированным базам данных практически из
любого места земного шара.
Сети передачи данных обычно характеризуются
параметрами, показывающими их возможности:
видами передаваемой информации (речь, данные,
изображения), эффективностью передачи коротких
сообщений, стоимостью передачи единицы инфор¬
мации, отсутствием ошибок, возможностью при¬
оритетного обслуживания, гарантией неприкосно¬
венности информации и секретностью.
Стандартизацией функционирования сетей за¬
нимаются МККТТ и Международная организа¬
ция по стандартизации.
149
Рис. 18. Соединения
аппаратуры в сети передачи данных
В этом параграфе рассмотрим наиболее су¬
щественные вопросы, связанные с функциони¬
рованием сетей передачи данных.
О возможной конфигурации сетей говорилось
выше. Сети передачи данных большой протяжен¬
ности, как правило, имеют смешанную структу¬
ру, чтобы информация из одного пункта сети в
другой могла попасть по нескольким маршрутам.
При организации сети любой конфигурации про¬
исходит соединение компьютеров и средств пе¬
редачи данных в единую систему. На рис.18
показаны соединения в сети. Оконечное обо¬
рудование данных (ООД) [Data Terminal Equip¬
ment (DTE)]* может быть и компьютером и
простым терминалом. Аппаратура передачи дан¬
ных (АПД) [Data Cirquit Terminating Equipment
(DCE)] завершает линии доступа со стороны
оборудования коммутации данных. Коммуника¬
ционная машина (КМ) [Data Switching Exchan¬
ge (DSE)] осуществляет функции комутации дан¬
ных.
’Термины на английском языке помогут читателю
ориентироваться в зарубежной литературе.
150
Рис. 19. Вычислительная сеть
Соединение терминала или компьютера с
сетью требует соответствующего сопряжения. В
понятие сопряжения входят как аппаратные, так
и программные средства. В качестве аппаратных
средств сопряжения между компьютером и сетью
может использоваться интерфейсный процессор
(ИП). Для сопряжения терминала с сетью су¬
ществует терминальный интерфейсный процессор
(ТИП), который часто выполняет функции мульти¬
плексирования. О программном сопряжении мы
скажем чуть позже. Под сопряжением оконечного
оборудования с сетью подразумевают стык меж¬
ду ООД и АПД.
Сопряжение подразделяется на физический,
151
Принтер Телефон
Рис. 20. Схема соединения отдаленного оборудования сети
электрический, логический и процедурный уровни.
Физический уровень сопряжения устанавливает
вид механического соединения; электрический —
уровни напряжений и длительности сигналов; ло¬
гический — способ объединения данных в кон¬
кретные форматы, которые используются для
управления передачей данных; процедурный —
значение форматов и их использование для управ¬
ления передачей данных.
На рис. 19 показан пример соединений ап¬
паратуры в сети. Основными составляющими тех¬
нического оснащения вычислительной сети явля¬
ются:
аппаратура пользователя, в которую входит
компьютер с периферийным оборудованием, и ин-
152
терфейсный процессор, который часто называют
контроллером связи;
линейное оборудование передачи данных,
включающее аппаратуру передачи данных и ком¬
мутационную машину.
Функции узлов коммутации зависят от типа
сети и выбранного метода коммутации.
Терминальное и другое периферийное обо¬
рудование может быть удаленным от компьюте¬
ра, подключенного к сети. В этом случае мо¬
гут использоваться линии телефонной сети, при
этом необходимо применение модемов как оконеч¬
ных устройств линий. На рис. 20 показан
фрагмент такого подсоединения.
Если канал имеет ограниченные возможности
(это, как правило, именно так), а абоненты
не желают работать по очереди, необходимо
организовать параллельную работу. Например, в
канале со скоростью 2400 бит/с можно предоста¬
вить работу сразу восьми пользователям, огра¬
ничив их скорость передачи до 300 бит/с. Такое
уплотнение выполняет мультиплексор.
В случае весьма разветвленной сети и мно¬
жества пользователей разных категорий кроме
мультиплексирования приходится прибегать к объ¬
единению каналов в большие группы для переда¬
чи по широкополосным линиям (кабельным,
спутниковым). Эти функции выполняет концен¬
тратор. На рис. 21 показан пример выхода в сеть
передачи данных.
Важнейшей характеристикой сети служит вид
коммутации информации в ней. Сеть с коммута¬
цией каналов хорошо известна всем — это обще¬
принятая телефонная сеть. При наборе номера
вызываемого абонента коммутационная станция
предоставляет линию, которая занимается (або-
153
Сеть передачи данных
Сетевой терминал
Идентификатор карты
пользователя, выдача пароля
Рис. 21. Схема выхода в сеть передачи данных
нируется) на время телефонного разговора. Ком¬
мутируемая линия используется нерационально,
так как более половины времени телефонного
разговора приходится на паузы.
Более экономичным методом передачи инфор¬
мации был бы метод, предоставляющий линию
только в моменты, когда генерируется сооб¬
щение, т. е. соединение между передатчиком
и приемником устанавливается только в момент
передачи информации. Это метод коммутации
сообщений.
Наиболее полно можно использовать линию
связи при пакетной коммутации. Наиболее из¬
вестной сетью с пакетной коммутацией является
американская сеть Arpanet — ARPA Computer
Network, разработка которой началась в 1968 г.
154
Пакетная коммутация возможна только при циф¬
ровой передаче сообщений, когда кодированные
сообщения можно разбивать на отдельные инфор¬
мационные блоки фиксированной длины. К каждо¬
му блоку добавляется служебный блок, вклю¬
чающий адрес доставки и несколько служебных
символов (сигналы контроля вызова, сигналы для
исправления ошибок и др.). Пакеты накапливают¬
ся (запоминаются) и отправляются при наличии
в сети пути прохождения. По мнению МККТТ,
элементарный пакет — это группа двоичных зна¬
ков, включающая данные и служебные символы,
которые коммутируются как единое целое. Конт¬
рольные сигналы и сигналы для исправления оши¬
бок располагаются в пакете в строго уста¬
новленной последовательности.
Метод пакетной коммутации на железнодорож¬
ном транспорте означал бы следующее: пред¬
назначенный к отправке груз разложили бы по
пакетам, которые отправляли бы по принципу —
погрузить в любой отправляющийся поезд в сто¬
рону станции получателя. Считается, что направ¬
ление — не единственное. Например, из Москвы
в Ленинград можно попасть через Псков, Нов¬
город, Ригу, Таллин, Вологду. На ближайшей
узловой станции пакеты опять стремятся погру¬
зить в уходящий поезд, даже если он направ¬
ляется в сторону станции получателя не по крат¬
чайшему пути. На приемной станции пакеты соби¬
рают со всех направлений в соответствии с
помеченными адресами.
Главное преимущество пакетной передачи сос¬
тоит в том, что между отправителем и полу¬
чателем не устанавливается физическое соеди¬
нение, а пакеты от различных пользователей муль¬
типлексируются и по свободным в данный момент
155
Рис. 22. Маршрутизация пакетов
□ — пункт отправления и приема; О — коммутационный процессор
путям передаются в направлении адресата. На
приемной стороне из пакетов собирается сооб¬
щение. Максимальный размер пакета, например
в сети Arpanet, равен 1024 бит. На рис. 22
условно показана передача информации с по¬
мощью пакетов.
Коммутационный процессор (узел) записывает
входящие информационные пакеты в память дан¬
ных, где они хранятся до получения подтвержде¬
ния. Процессор проверяет информационные паке¬
ты на наличие ошибок, определяет адрес наз¬
начения и передает информационный пакет при
наличии линии к оконечному узлу.
Продвижение пакетов по сети происходит
в форме «прыжков» на участках от одного
коммутационного процессора к соседнему. Если
сосед принимает пакет (т. е. если он считает,
что передача была верна и имеется свободное
место в памяти), то он направляет обратно
квитанцию на успешную передачу пакета. Если
квитанция не будет принята в течение тайм-аута
(в сети Arpanet это составляет 125 мс), то пере¬
дача пакета повторяется.
156
Основным доводом в пользу пакетной коммута¬
ции является высокая степень использования ка¬
налов связи. Метод пакетной коммутации имеет
недостаток, состоящий в том, что в каждом пакете
присутствует адрес получателя и если сообщение
состоит из множества пакетов, то в линию посту¬
пает значительная избыточная информация в виде
повторяющегося адреса.
В связи с этим напрашивается вывод, что
для передачи длинных сообщений более выгодна
коммутация каналов, а для коротких — коммута¬
ция пакетов. Тем не менее пакетная коммута¬
ция получила широкое распространение — в мире
функционирует большое число сетей с пакетной
коммутацией, где сообщения не различают на
длинные и короткие. Главное достоинство такой
сети, по-видимому, заключается в хорошей соче¬
таемости метода с возможностями компьютера.
Коммутация пакетов сопряжена с такими проб¬
лемами передачи данных, как управление потоком
пакетов, т. е. маршрутизацией и защитой от
ошибок. В целом процесс управления сетью с
пакетной коммутацией довольно сложен и вклю¬
чает: пакетирование; хранение информации в бу¬
ферных запоминающих устройствах; передачу
информации; выбор маршрутов; упорядочение в
последовательность и нумерацию; контроль оши¬
бок; размещение в памяти по сети (ресурс сети);
управление потоками.
По категориям обслуживания пакетная комму¬
тация делится на два типа: датаграммное об¬
служивание и обслуживание с помощью вирту¬
альных соединений. При датаграммном обслу¬
живании пакеты от источника информации, каж¬
дый из которых несет адрес пункта назначения,
поступают в сеть и направляются по назначе¬
157
нию в порядке, не зависящем от порядка их
поступления в сеть. Поэтому на приемном конце
необходимо произвести упорядочение пакетов, что¬
бы восстановить сообщение.
При виртуальном соединении сначала с по¬
мощью специальной сигнализации для пакета
выбирается маршрут в сети. Задача сети —
обеспечить поступление пакетов данных к месту
назначения в правильной последовательности. Фи¬
зическое соединение между отправителем и по¬
лучателем может в данный момент и отсутство¬
вать, но пакет передается по так называемому
виртуальному пути, приближаясь к получателю.
Возможно установление нескольких виртуальных
соединений одного оконечного устройства с другим
таким устройством. Для маршрутизации пакетов
методом виртуальных соединений нужна специаль¬
ная процедура сигнализации.
Служба эксплуатации сети несет ответствен¬
ность за безошибочную передачу и коммутацию
информационных пакетов с учетом их много¬
кратного промежуточного хранения. При этом
должны быть приняты меры для устранения
возможности переполнения памяти, поскольку
коммутационный узел хранит в своей памяти ко¬
пию каждого информационного пакета до тех пор,
пока следующий узел не подтвердит факт его
безошибочного приема. Отсутствие подтвержде¬
ния вызывает повторную передачу пакета.
В сети с пакетной коммутацией линии связи
могут работать с разными скоростями передачи
данных, поэтому на сети лежит обязанность
согласования скоростей. Действительная скорость
передачи зависит от скорости формирования
и передачи пакетов.
Первый шаг в направлении международной
158
Рис. 23. Схема сети передачи данных:
□ — информационный центр с базами данных; ф — центр коммутации;
О —концентратор; о —терминал; ——низкоскоростные каналы (120—
9600 бит/с); =— высокоскоростные каналы (48 кбит/с и выше)
стандартизации пакетной коммутации был сделан
в 1976 г., когда была разработана рекомендация
МККТТ Х.25. Рекомендация устанавливает сопря¬
жение между сетью с пакетной коммутацией
и интеллектуальным терминалом, т. е. между
ООД и АПД (см. рис. 18). В функции терми¬
нала входит преобразование сообщений пользова¬
теля в пакеты и наоборот, которое называется
процессом формирования и расформирования па¬
кетов. Первые попытки создания сети с пакетной
коммутацией были сделаны в Национальной фи¬
зической лаборатории в Великобритании в 1966 г.,
а в 1968 г. в США была начата разработка
сети с пакетной коммутацией Arpanet.
159
Независимо от метода передачи информации
сеть как среда, связывающая вычислительные
машины и терминалы пользователей, включает
концентраторы, объединяющие парциальные ка¬
налы индивидуальных пользователей в общий ка¬
нал; интерфейсные устройства, связывающие ло¬
кальные сети с большой сетью, устройства выхода
на другие сети; систему управления сетью и
специальное оборудование, обеспечивающее сер¬
вис обращения к информационным ресурсам,
несанкционированный доступ и т. п. На рис. 23 по¬
казано такое макроизображение сети.
С точки зрения структуры сети наиболее
типичной оказывается смешанная звездообразно¬
кольцевая структура, придающая сети определен¬
ную гибкость и надежность. Узлами сети явля¬
ются сетевые коммутаторы. Терминалы пользо¬
вателей, как правило, объединяются с помощью
концентраторов в общие каналы и в таком виде
подключаются к узлам. На правах пользователей
к сети подключаются и информационные центры.
4.3. О НЕКОТОРЫХ ФОРМАЛЬНЫХ УСЛОВИЯХ
ПЕРЕДАЧИ ИНФОРМАЦИИ ПО СЕТИ
Любой информационный контакт между людь¬
ми выполняется в соответствии с определенными
правилами. Диалог, т. е. двусторонний обмен
информацией, не может произойти без проце¬
дурных правил, которые определяют порядок
обмена информацией, предусматривают возникно¬
вение ошибок, перерывов и т. д. В современ¬
ных сетях доминирующее значение приобрела кон¬
цепция «протокола» — формальной процедуры
взаимодействия.
Необходимость разработки протоколов для
160
взаимодействия в сети хорошо иллюстрируется
примером из повседневной жизни — беседой двух
человек [14]. Дело в том, что для беседы
необходимо выполнение целого ряда само собой
разумеющихся условий. На языке теории инфор¬
мации общение возможно в «согласованной систе¬
ме». Действительно, необходимо, чтобы оба чело¬
века пользовались одинаковыми физическими ап¬
паратами для передачи и приема информации. При
общении машин эти условия соответствуют фи¬
зическому уровню протокола взаимодействия,
устанавливающего на этом уровне согласован¬
ность в системе. Эквивалентом диалога людей мо¬
жет быть диалог электрических аппаратов, у
которых средой общения служит сеть связи. На
физическом уровне необходимо договориться о ти¬
пе электрических сигналов, о том, что они озна¬
чают, о точном смысле соединений и т. п. Со¬
беседники должны пользоваться одним и тем же
словарем. На машинном уровне это соответствует
набору команд, используемых обеими машинами
для связи. Более высоким необходимым уровнем
для проведения беседы является использование
одинаковых законов объединения слов в фразы,
т. е. общих конструктивных основ языка и грам¬
матики. Число уровней можно продолжить.
Существует, наконец, уровень взаимопони¬
мания, когда договариваются об употребляемой
терминологии, подбирают в собеседники людей
одного уровня квалификации и т. д.
Условия согласованного взаимодействия в сети
компьютеров, терминалов, концентраторов и ком¬
мутационных узлов формулируют в виде свода
правил, объединенных Всемирной организацией по
стандартизации в стандарт для определенного ти¬
па сети. Для различного типа сетей существуют
6 Зак. 1523
161
различные стандарты, например стандарт для те¬
лефонной сети общего пользования, стандарт
Х.21 для коммутируемой сети передачи данных,
стандарт Х.25 для сети с пакетной комму¬
тацией и т. д.
Весь процесс взаимодействия систем в сети,
начиная от команд для соединения канала и кон¬
чая диалогом пользователей, можно представить
как иерархию уровней. Международная органи¬
зация стандартов разработала такую иерархию
из семи уровней, т. е. формализовала все воз¬
можные процедурные действия в сети в виде
упорядоченной иерархической системы, состоящей
из семи функциональных этажей или уровней.
Правила взаимодействия, форматы данных и вре¬
менные соотношения в пределах одного уровня
называют протоколом взаимодействия. Правила
взаимодействия сетевых уровней называют меж¬
уровневым интерфейсом. Таким образом, взаимо¬
действие в сети на одном уровне определяется
протоколом, а соседние по вертикали уровни
взаимодействуют друг с другом через межуров¬
невый интерфейс.
Каждый из семи уровней имеет собственный
свод правил (протокол) и соответствующее наз¬
вание (в порядке иерархии от высшего к низ¬
шему) :
7. Прикладной уровень (Application).
6. Представительский уровень (Presentation).
5. Сеансовый уровень (Session).
4. Транспортный уровень (Transport).
3. Сетевой уровень (Network).
2. Канальный уровень (Data Link).
1. Физический уровень (Physical).
Задача каждого низшего уровня, например
162
/У-1, состоит в обеспечении функционирования
более высокого уровня N.
Физический уровень — самый низший — осу¬
ществляет управление физическим каналом, он
определяет электрические и механические ха¬
рактеристики подключения к каналам связи, т. е.
передачу соответствующих напряжений и пре¬
образование сигналов. Этот уровень обеспечивает
сервис для следующего уровня управления ин¬
формационным каналом.
Канальный уровень (уровень управления кана¬
лом) организует канал, следит за его сое¬
динением и разъединением. Он обеспечивает
передачу данных через соединение ООД — АПД
(см. рис. 18).
Сетевой уровень выполняет функции форми¬
рования и маршрутизации информации, ее ком¬
мутации и адресации, т. е. управляет инфор¬
мационными потоками.
На транспортный уровень возложена ответ¬
ственность за управление транспортным серви¬
сом, т. е. за передачу данных от источника к
адресату. Названные четыре уровня определяют
взаимодействие коммуникационных систем при
проведении диалоговых сеансов, т. е. транспорт¬
ный сервис в вычислительной сети.
Сеансовый уровень обеспечивает проведение
сеансов взаимодействия между корреспондентами
в сети, поддержание сеансов связи и их окончание.
Он обеспечивает диалоговый поиск информации,
передачу файлов.
Представительский уровень определяет функ¬
ции преобразования и представления данных в
нужном формате, интерпретирует взаимодействие
процессов, представляет данные в соответствии с
6*
163
программой пользователя, выполняет трансляцию
команд, запросов и данных.
Прикладной уровень отвечает за выполнение
программ пользователей, содержанием которых
могут быть информационно-справочные или вы¬
числительные работы. Он определяет функции вза¬
имодействия между прикладными процессами. На¬
пример, в сети Международной системы научно-
технической информации (МСНТИ) стран-членов
СЭВ прикладной уровень включает набор основ¬
ных функций обработки данных в этой системе
и обеспечивает вместе с сеансовым и пред¬
ставительским уровнями взаимодействие термина¬
лов и всех прикладных систем. Это означает
функционирование справочного аппарата в сети,
выполнение всех требований командного языка
информационно-поисковых систем, передачу тек¬
стов документов, выполнение заказов и оформле¬
ние оплаты услуг.
Необходимо еще сказать о разработанном
МККТТ стандарте, определяющем взаимодей¬
ствие между оконечным оборудованием данных
ООД и аппаратурой передачи даных АПД в сети
с пакетной коммутацией. Этот стандарт извес¬
тен как протокол Х.25 [12, 14, 15]. Он охваты¬
вает протоколы трех нижних уровней — управле¬
ние передачей данных на физическом, канальном
и сетевом уровнях — и определяет основные тре¬
бования к процедурам транспортировки пакетов
между оконечными пунктами сети.
Более подробные сведения о сетевых стан¬
дартах можно почерпнуть из специальной лите¬
ратуры [14, 15].
Международная организация по стандартиза¬
ции, а позднее и МККТТ определили на ос¬
нове разработанного ранее фирмой IBM протокола
164
информационного канала международный прото¬
кол управления информационным каналом, наз¬
ванный HDLC — High Level Data Link Control
Procedure. Протокол рекомендован для использо¬
вания в государственных сетях передачи данных.
4.4. СОВРЕМЕННЫЕ СЕТИ ПЕРЕДАЧИ ДАННЫХ
Сети передачи данных связывают пользова¬
телей с базами данных научно-технической и
патентной информации, образуя гигантскую ин¬
формационную систему, пользоваться услугами
которой имеют возможность миллионы специалис¬
тов. В настоящее время информационно-вычи¬
слительные сети охватили промышленно развитые
районы земного шара, особенно США, Западной
Европы и Японии. По данным английской фирмы
Logica, только в Западной Европе находится в
эксплуатации около 150 сетей. Причины быстрого
развития сетей передачи данных очевидны: во-
первых, сеть позволяет абоненту базы данных
вести с ней диалог, не выходя из своего учреж¬
дения или из дома, во-вторых, сети позволяют
владельцам компьютеров осуществлять информа¬
ционно-вычислительный сервис, включая продажу
за границу своих услуг. Благодаря сетям, воз¬
никла реальная основа для изучения информа¬
ционной политики фирм и стран, которая в бли¬
жайшие годы станет доминирующей частью науч¬
но-технического прогресса.
А. В. Бутрименко приводит в [14] данные об
использовании сетей для продажи информаци¬
онно-вычислительных ресурсов, особенно в США.
Так, еще в 1978 г. западно-европейские пользо¬
ватели ежемесячно расходовали около 7 тыс. ч
терминальной связи на работу с американ-
165
скими базами данных и использование вычисли¬
тельных ресурсов США. Такая возможность пре¬
доставлялась сетям Telenet и Tymnet. Экспорт
информационно-вычислительного сервиса из США
составлял в 1980 г. примерно 5 млрд- дол.
Только Канада оплачивает на 1 млрд дол. вычис¬
лительные услуги, которыми она пользуется в
США.
В 1980 г. примерно 500 тыс. терминалов
было установлено в Западной Европе и около
1 млн в США. Что же касается пользователей,
имеющих прямой доступ к базам данных, то их
число в Западной Европе превосходило в то
время 2,5 млн.
Как правило, национальные сети передачи дан¬
ных быстро становятся международными, так как
переход из одной сети в другую не является
сложной технической задачей, а скорее опреде¬
ляется информационной политикой.
В США функционирует много сетей: к наиболее
крупным относятся сети Arpanet, Tymnet, Telenet,
Cybernet, Infonet, DCS, PCI, Nasdaq, Merit, Mark,
TUCC. Одной из первых и наиболее обширных
сейчас сетей является сеть Arpanet, вступившая в
эксплуатацию в 1971 г. Сеть принадлежит Агент¬
ству перспективных исследований Министерства
обороны США (Advanced Research Project Agen¬
cy). Разработка сети Arpanet явилась своеобраз¬
ной реакцией научно-технических кругов США на
успехи в СССР, в частности запуск первого
советского спутника. В разработке идеологических
основ сети как интегрирующего звена в системе
вычислительных центров известную роль сыграла
фирма RAND Corporation, а вообще в разра¬
ботке сети участвовало несколько десятков инсти¬
166
тутов, фирм, университетов. Годовые затраты
при этом составляли порядка 80 млн дол.
Сеть насчитывает более 100 коммутационных
узлов и объединяет множество вычислительных
центров, в составе которых находится одна из
самых крупных в мире машин Illiac-IV. Все ком¬
пьютеры этой сети (в основном IBM 360/14,
67, 75, 91, IBM 370/145, PDP-11/40 или 45) ра¬
ботают в режиме разделения времени и обслу¬
живают пользователей, удаленных от компью¬
тера иногда на несколько сотен километров. Кро¬
ме 100 узлов в США два узла этой сети на¬
ходятся в Европе — в Лондоне и Осло.
Сеть Arpanet работает с коммутацией пакетов
и в свое время явилась для многих разра¬
ботчиков сетей с пакетной коммутацией своеоб¬
разным полигоном. В сети используются низко¬
скоростные коммутируемые каналы и арендован¬
ные высокоскоростные каналы (до 50 кбит/с). Для
связи с Гавайскими островами и Лондоном
используется спутниковая связь. В.сети обеспе¬
чивается секретность передаваемой информации.
Расходы пользователя сети составляют 0,28 дол.
на 1000 сообщений независимо от расстояния.
Как продолжение идей, заложенных при проек¬
тировании сети Arpanet, Агентство перспективных
исследований начало разработки сетей сугубо во¬
енного назначения — сети глобальной цифровой
связи Автодин-2 и всемирной сети военного ко¬
мандования и управления WWMCCS — World¬
wide Military Command and Control System. Ha
основании опыта, полученного при разработке и
эксплуатации сети Arpanet, американская фирма
Bolt, Beranec 8с Newman разработала в начале
70-х годов сеть Telenet.
В настоящее время сеть Telenet связывает
167
290 городов СГА и предоставляет возможность
подключения к базам данных, находящимся в
50 странах мира. Как и многие другие информаци¬
онно-вычислительные сети США, она преврати¬
лась в глобальную сеть.
Метод пакетной коммутации сети получил в
США весьма активную поддержку. Заметную роль
в этом сыграли фирмы ITT Worldcom, RCA
Globcom, US International Record Carriers (IRC).
Специализирующаяся на предоставлении вы¬
числительных услуг удаленным пользователям
фирма Tymshare Inc. создала сеть Tymnet. Так
как сети Tymnet и Telenet используются, как пра¬
вило, на взаимной основе, их часто называют
как сеть Tymnet/Telenet.
Сеть Tymnet имеет в настоящее время 450
коммутационных центров, предоставляет доступ
к 175 регионам США, протяженность ее арен¬
дованных линий превышает 125 тыс. миль. Сеть
предназначена в основном для обслуживания
пользователей в интерактивном режиме и широко
используется американскими учеными и специа¬
листами для решения научных и технических
задач. Сеть объединяет компьютеры различного
типа — IBM, PDP, Univak, CDC. Она рассчитана
на подключение большого числа низкоскоростных
терминалов, работающих со скоростью 300 бит/с;
Для передачи данных используются как коммути¬
руемые каналы со скоростью до 1200 бит/с,
так и арендуемые, где скорость допускается
до 9600 бит/с. В часы пик по сети Tymnet
работает около 500 терминальных концентраторов.
В последние годы основную нагрузку Tymnet/
Telenet составляют терминалы, установленные за
пределами США. Распространение получает
эксплуатация американских вычислительных ре¬
168
сурсов пользователями из Западной Европы.
Плата за пользование сетью составляет 25—
70 долларов в час. Доступ к сети производится
в каждой стране через почтовое ведомство.
Сеть информационного обслуживания Mark-
Ill (General Electric) — самая большая в мире
коммерческая вычислительная сеть. Она была вве¬
дена в эксплуатацию в 1969 г. и ныне охва¬
тывает всю территорию США,, а также отдель¬
ные районы Канады, Мексики и Западной Европы,
кроме того, сеть имеет связь с Австралией и
Японией. Сеть включает более 100 компьютеров
разных классов и обеспечивает связь между 360
городами мира. Главные вычислительные центры
находятся в Кливленде и Амстердаме. На рис.
24 показана европейская часть сети Mark-Ill.
Сеть использует местные коммутируемые кана¬
лы, спутниковые каналы, подводный кабель в
Европу и Японию, некоммутируемые каналы со
скоростью 2,4—14,4 кбит/с. С пользователя взи¬
мается плата за машинное время и доступ к
базам данных или же к специальному програм¬
мному обеспечению.
Еще одна американская сеть Cybernet (Control
Data Corp.) работает с 1969 г. Она предостав¬
ляет услуги по хранению данных и решению
важных задач в режимах пакетной обработки
и разделения времени. Ее абонентами являются
крупные фирмы, исследовательские центры, банки,
университеты. Сеть имеет выход в Западную
Европу — там центры пакетной обработки нахо¬
дятся в Гааге, Франкфурте, Лондоне, Париже,
Стокгольме. В сети для нужд пользователей
применяется система обучения Plato и система
обмена технологической информацией Technotek.
Одной из крупных национальных сетей яв-
169
Рис. 24. Европейская часть сети Mark-Ill
ляется канадская сеть Datapac Трансканадской
телефонной системы, работающая в режиме ком¬
мутации пакетов на основе рекомендации Х.25.
Сеть начала эксплуатироваться в 1977 г. Состоит
она из 55 коммутационных узлов с центром
управления в Оттаве. По магистральным линиям
между узлами коммутации пакеты передаются
со скоростью 56 кбит/с.
170
В Западной Европе, несмотря на существенное
влияние американских сетей Telenet, Tymnet,
Mark-III, разрабатываются собственные нацио¬
нальные и региональные сети. Активную роль в
этом процессе играет Европейское космическое
агентство (ЕКА) и научно-исследовательские ор¬
ганизации Франции.
Стокгольм
Дублин
Барселона
Ноттингем
Нордвик
Лондон
Брюссель
Мюнхен
Париж
Тулуза
Мадрид
Рис. 25. Сеть Европейского космического агентства Esanet
171
Копенгаген
к сети Tymnet
Рим (Фраскати)
Рис. 26. Сеть Euronet
Для обслуживания научно-исследовательских
центров в Западной Европе ЕКА создало соб¬
ственную сеть Esanet (рис. 25). Пользователи
имеют доступ по коммутируемым и некоммути¬
руемым каналам к концентраторам сети, которые
связаны выделенными каналами с центром во
Фраскати. К особенностям этой сети относится
значительное число баз данных по широкому
кругу вопросов науки и техники и возможность
выхода через Esanet в другие сети: Tymnet,
Cyclades, Scannet, Euronet, а также связь с Меж¬
дународным агентством по атомной энергии
(МАГАТЭ) и Международным институтом при¬
кладного системного анализа (IIASA) в Вене.
Доступ в базы данных осуществляется с тер¬
миналов на скоростях передачи 300, 1200, 2400
бит/с. Плата за доступ к файлам документально¬
го сервиса ЕКА зависит от скорости доступа
и типа используемого канала, а также от того,
является ли пользователь членом ЕКА.
В 1976 г. Европейское экономическое сооб¬
щество решило создать информационно-вычисли¬
тельную сеть Euronet (рис. 26), одной из задач
которой являлось бы распространение техничес¬
кой и научной информации. Сеть начала эксплу¬
атироваться в 1979 г., в 1985 г. она имела уже
2,3 млн пользователей. Структурно сеть пред¬
ставляет собой многосвязное кольцо с четырьмя
узлами во Франкфурте, Лондоне, Париже и Риме
и множеством концентраторов. Сеть обслуживает
около 300 вычислительных центров. Информация
передается методом коммутации пакетов, скорость
передачи между узлами сети составляет 9,6
и 48 кбит/с. Плата в сети за передачу 1 млн
бит информации равна примерно 150 бельгий¬
ским франкам и зависит от скорости передачи и
173
типа канала, который использует абонент.
Франция еще в 1972 г. начала разработку
государственной сети передачи данных Cyclades,
которая в настоящее время уже эксплуати¬
руется. Она является сетью общего пользования
с пакетной коммутацией, объединяет научные
центры и предназначена для исследований в об¬
ласти передачи данных. Создание и эксплуатация
сети финансируются правительством Франции. В
сеть входит примерно 20 вычислительных центров,
имеется связь с сетью ЕКА и английской
сетью Национальной физической лаборатории
NPL — National Physics Labs. (рис. 27). К сети
Cyclades подключено около 200 терминалов. В
коммутационных узлах сети используются мини¬
компьютеры Mitra-15. Скорость в магистральных
каналах 48 кбит/с. В сети применяется да¬
таграммный метод транспортировки. Она предос¬
тавляет пользователям банки данных в области
химии и медицины, системы моделирования, ком¬
плекты программ в области социальных наук,
лингвистики и программного обучения.
Кроме Cyclades по заказу почтового ведомст¬
ва Франции в 1973 г. была начата разработка
сети с пакетной коммутацией, в задачу которой
входила экспериментальная проверка целесооб¬
разности построения сети передачи данных
с пакетной коммутацией и подготовка к созда¬
нию сети Transpac. Сеть RCP имеет коммута¬
ционные центры в Лилле, Марселе, Бордо, Па¬
риже и Рене. Пользователи имеют доступ к
сети через обычные телефонные каналы или сеть
телекса, скорость передачи 9,6; 4,8; 1,2 кбит/с.
Следующим шагом в развитии сетей во Фран¬
ции явилась сеть с пакетной коммутацией
174
Рис. 27. Французская сеть Cyclades
Transpac, созданная Министерством связи (РТТ)
Франции. Сеть имеет 12 коммутационных узлов,
соединенных магистральными каналами со ско¬
ростью 64 кбит/с. Наибольшая длина пакета равна
2048 бит. В местных каналах скорости передачи
300, 2400, 9600, 19200 и 48000 бит/с. Время переда¬
чи пакета между наиболее удаленными точками
равно 0,2 с. Центр управления сетью находится в
Рене, управление осуществляется компьютером
Mitra-125. Сеть работает в соответствии с
рекомендацией Х.25. Нужно сказать, что в настоя¬
щее время на ее основе работают также сеть
175
Datapac Трансканадской телефонной службы, сеть
Telenet, японская сеть DDX.
Сети передачи данных проникают и в жизнь
стран, расположенных далеко от магистральных
информационных путей США и Западной Евро¬
пы. Существующая во многих развивающихся
странах телефонная сеть по своим характе¬
ристикам уже не может удовлетворить требования
к сетям, связывающим компьютеры информа¬
ционных или вычислительных центров. Там, где
позволяет бюджет (например, арабский регион),
используют выделенные арендуемые каналы, по
которым передается информация со скоростью
от 1200 до 9600 бит/с. По оценкам экономис¬
тов, годовая стоимость арендуемой линии терми¬
нал—концентратор составляет примерно 5 тыс.
дол., а линии более высокого по качеству типа кон¬
центратор — центр коммутации — примерно 12
тыс. дол. Несколько выше тариф на линии меж¬
ду странами.
На рис. 28, 29, 30 приведены схемы сетей
арабского региона, восточно-азиатского региона
и южно-американской сети региона Анд. Регио¬
нальная сеть арабских стран занимает, как и все
сети Африки, Азии и Америки, обширную об¬
ласть, и ее каналы имеют протяженность в
сотни и тысячи километров. Функциональным
центром сети является информационный центр
в Каире.
Региональный центр сети стран юго-восточной
Азии находится в Куала-Лумпур. Сеть связы¬
вает информационные центры Малайзии, Таилан¬
да, Гонконга, Филиппин, Индонезии, Сингапура,
Бирмы, Южной Кореи, Папуа-Новой Гвинеи,
176
Александрия
177
Чангмай
Сеул
Гонконг
Рангун
Банкок
Пенанг
Манила
Пусан
Сингапур1
.Куала-Лумпур
Джакарта<
Лаэ
Сурабая
Богор Q О
Бандунг Денпасар
Порт-Морсби
Сува
Рис. 29. Сеть Восточно-азиатского региона
Фиджи Наибольшее расстояние от центра
сети до Сувы (Фиджи) равно 8100 км. Основ¬
ными абонентами сети являются университеты и
научно-исследовательские институты.
178
Рис. 30. Южно-американская сеть региона Анд
179
Глава 5
СОВРЕМЕННЫЕ ВИДЫ ИНФОРМАЦИОННОГО
ОБСЛУЖИВАНИЯ
5.1. ФАКСИМИЛЬНАЯ ПЕРЕДАЧА ИНФОРМАЦИИ — ШАГ
К СОЗДАНИЮ СИСТЕМ ЭЛЕКТРОННОЙ ПОЧТЫ
Факсимильная передача информации относит¬
ся к главной составляющей новой информа¬
ционной технологии — электронной почты, поэто¬
му желательно познакомиться с современным со¬
стоянием систем этого вида передачи информации.
Метод факсимильной передачи не является
новым, однако реализация его на современном
технологическом уровне позволяет существенно
раздвинуть рамки и масштабы его применения
как средства информационного обмена между
людьми. Название происходит от fac simile,
т. е. «сделай подобное». Факсимильная систе¬
ма обеспечивает передачу документальной инфор¬
мации любого типа: тексты, газеты, рукописи,
графики или фотографии — при полной автомати¬
зации процессов передачи и приема. Главное до¬
стоинство метода состоит в том, что переда¬
ется точное изображение оригинала, т. е. обес¬
печивается полное соответствие расположения
каждого элемента изображения оригиналу.
Остановимся на методе передачи неподвиж¬
ного изображения по каналам связи. Он мало
чем отличается от телевизионного. Разница
состоит лишь в том, что в телевидении для
передачи движущихся изображений необходима
быстрая передача элементов изображения, ско¬
рость которой определяется выбором такой час¬
тоты смены кадров, которая была бы неза-
180
четной для человеческого глаза. Известно, что
смена кадров 25—30 раз в секунду восприни¬
мается человеком как плавная смена. При фак¬
симильной передаче нет принципиальных требова¬
ний к скорости передачи изображения и она
определяется скорее экономическими соображени¬
ями.
В передающей части факсимильного аппарата
световой луч просматривает (сканирует) непо¬
движное изображение и образует на полупро¬
водниковой пластине его электростатическую ко¬
пию. Каждой точке электростатического изобра¬
жения оригинала соответствует электрический
сигнал. В результате процессов кодирования он
преобразуется в последовательность импульсов —
кодовую комбинацию — и передается по каналу
связи после осуществления соответствующей
модуляции. На приемной стороне процесс происхо¬
дит в обратной последовательности: демодуля¬
ция, декодирование, преобразование кодовой ком¬
бинации в отсчет изображения и, наконец,
преобразование электрического сигнала в точку
изображения соответствующей яркости на бумаге.
Таким образом, факсимильный аппарат пред¬
ставляет собой комплекс механических, опти¬
ческих и электронных устройств для передачи
неподвижных изображений по каналам связи.
Названные нами операции постоянно совершен¬
ствуются с помощью новых технологических про¬
цессов и устройств. Особенно это относится
к операциям считывания и записи изображения.
Заметим, что в основе фототелеграфа — пред¬
шественника факсимильной связи — лежал прин¬
цип разложения знаков изображения в растр
и воспроизведение их в месте приема на фото¬
графической галогенидосеребряной бумаге. Затем
181
уже возникли так называемые «сухие», без при¬
менения серебра способы записи на бумаге
электрических сигналов.
Применение в аппаратуре факсимильной связи
интегральных схем, микропроцессоров, приборов
с зарядовой связью, лазеров, новых способов
печати, устройств высокоскоростной развертки
быстрого сканирования позволило значительно
улучшить характеристики и существенно расши¬
рить области применения факсимильных аппара¬
тов. Так, согласно одному из существующих фак¬
симильных способов записи электрический сигнал
преобразуется в световой, который затем воздей¬
ствует на светочувствительную бумагу, а ее
проявление происходит на основе принципа
ксерографии или электронной фотографии. Другой
способ позволяет осуществить запись чернилами
на открытой для света бумаге с помощью
электромеханических устройств. Процесс совер¬
шенствования продолжается. Уже появились ме¬
тоды записи, использующие, например, простую
бумагу и электропроводящие чернила. Для счи¬
тывания изображений применяется лазерный луч.
Остается широко используемым способ записи
методом электрографии.
Факсимильные аппараты в соответствии с реко¬
мендациями МККТТ классифицируются по четы¬
рем группам. К первой группе относятся аппара¬
ты, в которых используются простые техничес¬
кие решения, т. е. барабанная развертка, кон¬
тактная запись на простую бумагу и др. Время
передачи формата изображения А4 обычно состав¬
ляет 3 мин. Аппараты второй группы имеют
время передачи примерно такое же, но более вы¬
сокую разрешающую способность — порядка че¬
тырех линий на один миллиметр. В аппаратах
182
первой и второй групп применяется аналоговая
(амплитудная или частотная) модуляция сигналов
и передаются они по телефонным каналам.
В аппаратах третьей и четвертой групп при¬
меняется цифровая модуляция и сигналы переда¬
ются по каналам передачи данных. Время
передачи стандартного формата А4 составляет
менее одной минуты. Так, высокоскоростной
цифровой факсимильный апцарат четвертой груп¬
пы японской фирмы NTT DD Digital Fax
обеспечивает передачу формата А4 за 30 с
при скорости передачи 9600 бит/с и за 10 с
при скорости передачи 49 кбит/с, возможной лишь
по сети передачи данных. Запись изображения
в этом аппарате производится с помощью МОП-
структуры, состоящей из 1728 элементов, копия
воспроизводится электростатическим способом.
Факсимильную передачу удобно комбиниро¬
вать с передачей речи в цифровой форме, для
которой требуется скорость передачи 64 кбит/с.
Цифровой канал в этом случае можно использо¬
вать либо попеременно, либо передавать одновре¬
менно речь со скоростью 56 кбит/с и изо¬
бражения со скоростью 8 кбит/с. Для передачи
речи и факсимиле по цифровому каналу со
скоростью 64 кбит/с необходимо обеспечить
интерфейсную связь между терминалом и сетью.
Необходимые инструкции содержатся в рекомен¬
дациях МККТТ Х.20, Х.20 бис, Х.21 бис, Х.25 и
V.25.
При преобразовании сигналов изображения в
цифровую форму факсимильный аппарат вписы¬
вается в общую схему передачи данных.
На рис. 31 показана передача различного вида
информации, объединение которой в групповой
сигнал производится статистическим мультиплек-
183
Линия связи
Статистический
мультиплексор
Модем
Модем
Статистический
мультиплексор
Терминал Терминал
Рис. 31. Схема передачи данных и изображений в общем
канале
сором. Он позволяет объединить в сеть оконеч¬
ные устройства различного типа — терминалы,
компьютеры, факсимильные аппараты, телекс
и т. п. Смысл статистического мультиплексора
состоит в динамическом распределении частот¬
ных и временных каналов с целью максималь¬
ного использования выделенной для системы в
целом полосы частот. Приведенная на рисунке
схема является типичной для современных систем
электронной почты, рассматриваемых ниже.
Относительно эффективности применения фак¬
симильной связи следовало бы заметить, что наи¬
большие затраты испытывает пользователь при
низкоскоростной факсимильной связи, когда неэф¬
фективно используется довольно дорогостоящий
телефонный какал, особенно если линия связи
протяженная. Высокоскоростные факсимильные
аппараты обеспечивают сравнительно низкую сто¬
имость передачи информации, но при этом
184
стоимость аппарата существенно превышает стои¬
мость низкоскоростного аппарата. По оценкам спе¬
циалистов ФРГ, даже при передаче пяти доку¬
ментов в день при использовании современных
средств факсимильная связь для учреждения
оказывается рентабельной.
Факсимильная связь, включая ее использова¬
ние в системах электронной почты, находит
широкое применение во многих странах. В США
наиболее широко факсимильные системы передачи
информации используются федеральными органа¬
ми управления, телефонными компаниями и пра¬
вительством США. Управление по аэронавтике
и космонавтике организовало сеть из 59 инфор¬
мационных центров, связанных факсимильной
связью. В каждом центре предусмотрен также
зал для проведения телеконференций. Собствен¬
ную сеть факсимильной связи имеет авиа¬
компания Pan American, в состав которой входит
22 быстродействующих цифровых факсимиль¬
ных аппарата. Парк факсимильных аппаратов в
США в 1985 г. превысил 500 тыс. штук,
и в настоящее время среднегодовой прирост
составляет 13—17 %.
Давно существует и широко развита факси¬
мильная связь в Японии, она охватывает около
80 городов. Быстродействие японских аппаратов
исключительно высоко: передача одной страницы
происходит за 20—40 с при скорости пере¬
дачи 9600 бит/с. Рост числа факсимильных
аппаратов, включенных в сеть общего пользо¬
вания, ежегодно возрастает на 20—30 %.
Следует отметить разработанную в Японии
интеллектуальную систему факсимильной связи
FICS — Facsimile Intelligent Communication Sys¬
tem. В основе создания системы заложено
185
требование сравнительно дешевого обслуживания
при использовании недорогого конечного обору¬
дования. Стоимость факсимильной связи по срав¬
нению с существующими системами высокоско¬
ростной цифровой связи в 3—5 раз ниже. Авто¬
матический обмен информацией в системе поз¬
воляет пользователю просматривать или пере¬
давать сообщения в удобное для него время. Ка¬
налы связи используются с высокой эффектив¬
ностью. Если первая ступень развития системы
рассчитана на использование коммутируемых
телефонных каналов, то следующая предусма¬
тривает использование сети арендованных кана¬
лов, передающих информацию со скоростью
64 кбит/с.
Завоевывает себе место факсимильная связь
и в Западной Европе. В настоящее время в ФРГ
установлено более 30 тыс. факсимильных аппа¬
ратов. Франция планирует иметь к 1992 г. около
одного миллиона факсимильных аппаратов.
Что касается перспектив развития средств
факсимильной связи, следует обратить внимание
на неразрывную связь между развитием средств
факсимильной связи и электронной почты,
получившей в последнее время широкое призна¬
ние. Обычно появление одного новшества вызыва¬
ет рождение или совершенствование другого.
Например, использование в факсимильных аппа¬
ратах систем памяти большой емкости в ка¬
честве буферной памяти позволяет организовать
передачу по скоростным каналам. В то же
время наличие таких широкополосных цифровых
линий связи, как спутниковые и оптические,
вызывает желание разработчиков факсимильных
аппаратов переходить к выпуску высокоскорост¬
ных аппаратов с цифровой записью изображений.
186
Основные усилия, направленные на совершен¬
ствование факсимильной связи, концентрируются
на трех направлениях: достижение высокоскорост¬
ной передачи изображений, повышение качества
передаваемой информации, осуществление пере¬
дачи и приема в автоматическом режиме.
В ближайшие годы доминирующее место на рынке
займут факсимильные аппараты с временем пе¬
редачи, по-видимому, менее одной минуты (речь
идет о стандартной странице). Опережающими
темпами будет расти применение аппаратов треть¬
ей и четвертой групп. Уже недалеко то время,
когда будут эксплуатироваться широкополосные
системы факсимильной связи с быстродей¬
ствием порядка 2000 страниц в час и скоростью
передачи 1,5 Мбит/с.
5.2. ЭЛЕКТРОННАЯ ПОЧТА
Людям необходимо общение: взаимные сно¬
шения, деловые или дружеские связи. В этом
процессе используются почта, телефон, телеграф
и другие технические средства.
Как осуществляются коммуникации сегодня?
В случае услуг традиционной почты передава¬
емое сообщение необходимо написать, в ряде
случаев напечатать, запаковать в конверт,
написать адрес и отнести на почту, т. е.
отправить. Способ транспортировки определяет
время доставки корреспонденции и стоимость
почтовых услуг. Если оставить в стороне
стоимость, значительные неудобства вызывает
длительная доставка корреспонденции, особенно
У нас в стране превратившаяся в хронический
недостаток.
Наиболее популярным и оперативным видом
187
связи является телефонная связь, но и у нее
имеются объективные недостатки, которые в
современных условиях становятся ощутимыми.
Так, более 70 % вызовов оказываются без¬
результатными из-за того, что абонент отсут¬
ствует на месте или занята линия. Всякий
раз теряется время на набор номера. Теле¬
фонные звонки отрывают человека от работы,
частые звонки вызывают раздражение. Кроме
того, не остается письменной копии разговора.
И наконец, для установления телефонной связи
необходимо иметь на другом конце линии
абонента. Особенно этот недостаток становится
заметным в случае значительной разницы
поясного времени.
Уже этих факторов достаточно, чтобы про¬
должить поиск способов, облегчающих общение
и обмен корреспонденцией между людьми.
Одним из таких способов является электрон¬
ная почта.
В самом названии вида обслуживания —
электронная почта — раскрывается его содержа¬
ние: использование электронных методов переда¬
чи и обработки информации для обмена коррес¬
понденцией по аналогии с почтой — пересылка
печатных материалов, графиков, деловых доку¬
ментов, фотографий, таблиц, газет и журналов.
И все же в электронной почте заключено
нечто большее. Воспользуемся примером.
Рассмотрим фрагмент творческой деятельности
ученого или специалиста при подготовке и изда¬
нии его научных трудов. Специалист работает
за терминалом у себя в учреждении или
дома, имея доступ через сеть передачи данных
к коллегам и другим организациям. Разумеется,
он пользуется базами данных учреждений как
188
У себя в стране, так и за рубежом. Специалист
работает над научно-техническим отчетом, стать¬
ей или книгой, извлекая из электронной памяти
своего персонального компьютера или же памяти
компьютера, находящегося на вычислительном
центре учреждения, сделанные ранее записи,
фактографические данные. В процессе работы спе¬
циалист просматривает на экране терминала
графики, рисунки, выдержки из работ, рефераты,
накопленные в собственной базе данных. Поль¬
зуясь системой редактирования текстов, он
готовит вариант своей работы и отправляет его
(текст) своим коллегам в их базы данных
(почтовые ящики) с просьбой высказать заме¬
чания.
Коллеги через некоторое время пересылают
свои замечания по системе электронной почты
в электронный почтовый ящик автора, т. е.
в его персональную базу данных, доступ¬
ную для внешнего мира. Автор корректирует
свою работу, редактирует текст ц отправляет
ее по каналу связи в издательство с соответ¬
ствующим сопроводительным письмом, сообщив
свой пароль. Издательство имеет также воз¬
можность отправить на рецензирование работу
автора в электронной форме. Примерно так
с помощью электронной почты и баз данных
может быть подготовлен и укомплектован очеред¬
ной номер научного журнала или трудов кон¬
ференции. Все это ожидает нас в ближайшем
будущем.
Электронная почта представляет собой служ¬
бу безбумажных почтовых отношений и факти¬
чески является системой сбора, обработки и
передачи документальных сообщений по теле¬
фонным сетям и сетям передачи данных.
189
Концепция электроннойй почты не является новой.
Телеграфная служба, факсимильная связь и
система телекса являются составляющими элек¬
тронной почты и в определенном смысле
ее предшественниками. Кстати, система телекса
в настоящее время функционирует в 100 странах
и обслуживает в общей сложности около
800 тыс. абонентов. Много качественно нового
внесло применение в системе электронной
почты микропроцессоров.
Итак, электронная почта — эта система почто¬
вых отношений между людьми и организация¬
ми, основанная на использовании средств ин¬
форматики и электронных средств связи. Она
является принципиально новым видом услуг,
обеспечивая участникам информационного обмена
сочетание ряда таких преимуществ, как преодо¬
ление барьера расстояния за весьма короткое
время по сравнению с традиционной почтой,
независимость обмена от времени, отсутствие
бумаги.
Принцип работы электронной почты состоит
в том, что пользователь с терминала в любой
организации или дома может передавать сооб¬
щение, указав список адресов лиц или орга¬
низаций, кому оно предназначено. Это сообщение
направляется в компьютер, который ' 1 после
необходимой сортировки сообщений в соответ¬
ствии с адресами направляет его в электронный
почтовый ящик (файл) адресата или адресатов.
При регулярном просмотре своих файлов пользо¬
ватель системы может обнаружить пришедшие
на его имя сообщения. Если пользователь
желает передать оригинальный материал (доку¬
мент с подписями, графики и т. п.), к его
услугам факсимильная связь.
190 ,
га
5
о
S
с
с=>!
I
I
I
L
Почтовое отделение
Рис. 32. Электронная почта
Обмен литературой и данными по каналам
связи возможен как между библиотеками, так и
между информационными центрами. Электронная
почта позволяет составлять совместными усилия¬
ми каталоги, издавать справочные материалы.
Она, по существу, создает предпосылки
для массового внедрения безбумажной технологии
в человеческие отношения. Вся информация,
участвующая в обмене, хранится в памяти
компьютеров, а на бумагу выводится только
нужная информация в необходимом числе
экземпляров.
На рис. 32 показана структура системы
электронной почты. Для выполнения основных
своих функций электронная почта должна иметь
в своей структуре компьютер, память на маг¬
нитной ленте или дисках, факсимильные аппара¬
ты, устройства считывания изображений и пе¬
чатающие устройства.
Такая система помимо ряда удобств для
191
пользователей может оказаться экономически вы¬
годной за счет сокращения служащих традицион¬
ной почты. Например, в США на почтовой
службе состоит примерно 500 тыс. человек
и из общих затрат на почтовое обслуживание
85 % расходуется на зарплату персонала.
Можно предположить, что в недалеком буду¬
щем электронная почта может полностью заменить
доставку всей учрежденческой информации. Итак,
к несомненным преимуществам электронной почты
как вида обслуживания можно, отнести:
оптимальное использование рабочего времени
отправителя и получателя информации;
не требуется присутствие получателя на другом
конце линии;
передача информации осуществляется неза¬
висимо от расстояния между абонентами;
доступ к электронному почтовому ящику не
затруднен, так как рассчитан на использование
сетей общего пользования и терминалов, находя¬
щихся в учреждениях, отделениях связи, гостини¬
цах, клубах, магазинах, вокзалах и т. п.;
передача любого вида информации, включая
финансовые документы, чертежи, деловые письма.
Эксперименты по организации почтовых отно¬
шений через компьютеры были начаты еще в
70-е годы, когда в сети Arpanet была организо¬
вана передача сообщений между двумя компью¬
терами. Абонент системы просматривал файл
на свое имя и обнаруживал сообщение. Затем
этот метод был распространен на сеть компью¬
теров.
Электронная почта входит в наш быт в
виде различного типа систем, удачно исполь¬
зующих технику запоминания, обработки и пред¬
ставления информации. Одним из шагов по пути
192
создания электронной почты являются справочные
службы. К ним относится телефонно-телевизион¬
ная справочная служба Видеотекс и система
Телетекс.
В США в 1986 г. с помощью электрон¬
ных систем обмена информацией передавалось до
30 млн сообщений. Основываясь на статистических
данных о длине сообщений (сообщения длиной в 5
строк составляют 99 % всех сообщений, длиной от
5 до 50 строк 0,8 % длиной от 50 до 100 строк
0,2 %) можно прийти к выводу, что этот поток
составил примерно 1014 бит или около 6 млн
страниц. По оценкам специалистов, в США
к 1990 г. оплата операций по передаче кор¬
респонденции с помощью электронных средств
достигнет 15 млрд дол., а объем передачи
возрастет до 20 млн страниц.
Несомненно, что внедрение технологии элек¬
тронной почты в инфраструктуру административ¬
ных органов может значительно расширить
их возможности в вопросах документооборота,
высвободить часть обслуживающего персонала,
повысить оперативность управленческих решений.
Работа справочных служб, имеющих в качестве
оконечных устройств телевизор, должна содей¬
ствовать большей информированности населения
в различных областях знаний, что, в свою
очередь, будет содействовать ускорению научно-
технического прогресса, повышению образования
и культуры.
В США разработана система электронной
передачи почтовых отправлений Е-СОМ (Electro¬
nic Computer Originated Mail), основу которой
составляет система CBMS (Computer Based Mas¬
sage System). В качестве передающей среды ис¬
пользуются сети передачи данных Tymnet, Telenet,
7 Зак. 1523
193
Uninet, к которым подключены почтовые отде¬
ления. У абонента системы Е-СОМ имеется
свой электронный почтовый ящик в почтовом
отделении — сегмент памяти в общем поле памяти
компьютера почтового отделения. Набирая код
своего ящика, абонент на своем терминале про¬
сматривает содержимое ящика, куда могут по¬
ступить различные документы, счета, чертежи,
письма. Переданное речевое сообщение также
может быть записано в цифровой форме и воспро¬
изведено получателю. Скорость передачи данных
в этой системе невелика — от НО до 1200 бит/с.
Интересную систему для передачи письменной
и графической информации по телефонным кана¬
лам разработала фирма Philips. В системе,
названной Scribofon, на передающем конце ис¬
пользуется планшет, выполненный в виде пласти¬
кового листа, под которым находится мелкая
сетка проводов. Корда человек водит специаль¬
ным пером по поверхности листа, позиция пера
передается по телефонному каналу электрически¬
ми сигналами, которые на экране приемного тер¬
минала высвечивают точку в соответствующем
месте. При движении пера на экране высве¬
чивается кривая. Этот способ заменяет факси¬
мильную связь. На приемном конце линии с
экрана терминала может быть сделана микрофиша
или ксероксная копия.
Фирма Western Union и Министерство почт
США организовали службу Mailgram. Идея ее
состоит в передаче по сетям сообщений, размеры
которых превышают стандартную телеграмму.
Срок доставки не превышает суток. Поступающие
в почтовое отделение письма автоматически счи¬
тываются оптическим считывающим устройством и
записываются на магнитный диск. Управляющий
194
компьютер выбирает маршрут по сети и на ос¬
новании кода адреса посылает письмо в нужное
почтовое отделение. Здесь сообщение печатается,
помещается в конверт и передается адресату
почтальоном.
В Западной Европе разрабатывается несколь¬
ко систем для хранения и электронной передачи
печатной информации. Для крупных издательств
Springer, Elsevier, Pergamon Press, Willey Intern.,
Blackwells Scientific разрабатывается система
Adonis, предназначенная для накопления и пере¬
дачи печатных изданий. Выпускаемые фирмами
журналы будут записываться на оптические дис¬
ки, и пользователи системы по каналам сетей
общего пользования смогут просматривать жур¬
налы на дисплее, выбирать нужные фрагменты и
распечатывать их. Для стран Европейского эко¬
номического сообщества проектируется сеть Ар-
temis телексной и факсимильной передачи текстов
и изображений в пакетном режиме.
Как логически оправданную тенденцию можно
ожидать слияние различных средств электронной
почты в интегральную сеть. В качестве примера
можно привести сеть Access System фирмы
Western Union, обеспечивающую совместимость
сетей телефона, телекса, факсимильной связи
и микропроцессорных систем. В США в
эту систему уже входит примерно 140 тыс. тер¬
миналов службы телекса. Автоматизированные
справочные системы с выводом текста на экра¬
ны терминалов и телевизоров по телефонному
запросу имеются уже в ряде стран: Prestel
в Англии и США, Telidon в Канаде, Captain в Япо¬
нии, Antiope и Teletel во Франции, Bilds-
chirmtext в ФРГ, Teleset в Финляндии.
7*
195
5.3. ТЕЛЕКОНФЕРЕНЦИИ
Необходимость в обмене информацией в раз¬
личных сферах человеческой деятельности, полу¬
чении новых сведений в результате коллектив¬
ного обсуждения проблем привели к форме
человеческого общения, известного как конфе¬
ренции, семинары, совещания. Практически ни
одно серьезное дело в наше время нельзя вы¬
полнить без обсуждения на различных уровнях
промежуточных результатов, итогов, вариантов
решения, заслушивания оппонентов и принятия
соответствующих решений.
Первым поистине чудесным изобретением, по¬
зволившим разговаривать двум лицам, разделен¬
ным значительным расстоянием, слышать естест¬
венные голоса друг друга, оказался телефон.
Техника телевидения осуществила возможность
слышать друг друга, видеть сначала в черно¬
белом, а затем в натуральном — цветном изобра¬
жении.
Возможности цифровой техники передачи и об¬
работки информации позволяют организовать те¬
леконференции — сочетание телефона и телевиде¬
ния, синтезированных на новом техническом уров¬
не. Технология проведения телеконференций де
лает возможным одновременное общение множест¬
ва лиц, разделенных стенами учреждений и рас¬
стояниями, позволяя не только видеть и слышать
друг друга и создавать эффект присутствия
в аудитории, но и одновременно передавать
различные виды информации (таблицы, графики,
карты, тексты), сопровождая обсуждение специ¬
альных вопросов необходимыми вычислениями с
помощью компьютеров и использованием инфор¬
мации, хранящейся в различных базах данных.
196
Известно, что организация совещаний влечет
за собой определенные затраты на сбор спе¬
циалистов, подготовку материалов и т. п.
Статистические данные характеризуют размах
этого вида коммуникации: в Западной Европе
в 1980 г. было проведено около 100 тыс.
конференций и совещаний, в 1985 г. — около
130 тыс. В США в 1980 г. на деловые
поездки было израсходовано 55 млрд, дол.,
причем около 35 % всех совещаний носило
чисто информационный характер.
Известно также, что руководители примерно
6 % времени тратят на разговоры по теле¬
фону, 10—20 % — на чтение и написание деловых
бумаг, 70 % — на коммуникации; профессиональ¬
ные служащие 25 % времени тратят на чтение и
написание работ, 25 % — на коммуникации. Од¬
ним словом, на общение тратится значительная
часть рабочего времени.
Острота политических, экономических, эколо¬
гических и других проблем в значительной мере
способствует росту числа конференций на всех
уровнях. Если учесть, что под конференцией
статистики понимают разного рода совещания
с числом участников более 20 человек, можно
подсчитать, что на этот вид коммуникации в
Западной Европе затрачивается как минимум
1 млн человеко-дней ежегодно. Как следствие,
возникла идея попытаться на основе использо¬
вания современных средств связи и компью¬
терной техники организовать общение специалис¬
тов, не отрывая их от рабочего места. Участ¬
ники таких конференций, удаленные друг от друга
на сотни и тысячи километров, благодаря сов¬
ременным электронным средствам, могут видеть
друг друга, обмениваться данными и графи¬
197
ческой информацией, дискутировать в условиях,
максимально приближенных к реальной конфе¬
ренции. Идеи довольно быстро были реализо¬
ваны в новом виде информационного обслу¬
живания — телеконференции. О популярности
этого вида обслуживания говорят статистичес¬
кие данные, приведенные в табл. 4.
Перечислим основные преимущества телекон¬
ференций:
1. Возможность оперативно организовывать
обсуждения актуальных вопросов и своевременно
информировать заинтересованных лиц, разобщен
ных территориально. При этом отпадает необ¬
ходимость в переездах, транспортных расходах.
Специалист не отсутствует длительное время на
своем рабочем месте.
Таблица 4
Телеконференции в Западной Европе
Тип конференции
Продолжи¬
тельность
Число
участников
Число конференций
1980 г.
1985 г.
Совещания по здраво¬
охранению
4
ДНЯ
25
60
90
Региональные сове¬
щания специалистов
3
дня
383
НО
170
Конференции по во¬
просам образования:
международные
3
дня
33
330
440
местные
6
часов
20
31000
38000
Совещания межправи¬
тельственных органи¬
заций
3
ДНЯ
33
19000
26000
Совещания в деловых
кругах
1
день
20
43000
54000
Совещания правитель¬
ственных органов
3
дня
400
4700
5700
198
2. Для обсуждения могут быть использова¬
ны любые материалы, имеющиеся в одной из
участвующих организаций: графики, диаграммы,
тексты. Могут возникнуть случаи, когда необхо¬
димо выполнить некоторые расчеты или повторить
модельные ситуации — все это можно выполнить
с помощью техники, используемой для телекон¬
ференций.
3. Если аппаратурой для телеконференций
оснащено большинство учреждений, имеется воз¬
можность существенно расширить круг специалис¬
тов, участие которых необходимо для принятия
решений по обсуждаемой проблеме. При тради¬
ционных способах это довольно трудная задача.
4. Во время телеконференции при наличии
связи с базами данных можно воспользоваться
практически любой справочной информацией и по¬
знакомить с ней всех участников телеконфе¬
ренции.
Главная проблема при организации телекон¬
ференций — обеспечить иллюзию присутствия на
совещании, так как каждый участник сове¬
щания должен видеть других в «виртуальной»
комнате конференции с перспективой своего соб¬
ственного «виртуального» расположения в поме¬
щении, где все одновременно присутствуют.
Ведущий конференцию должен чувствовать,
что он находится на центральном месте, а все
участники сидят друг против друга и могут
пользоваться любыми необходимыми для обсуж¬
дения материалами.
Телеконференции требуют привлечения весьма
разнообразной аппаратуры: терминалов, факси¬
мильной связи, телевизионных камер, видеомаг¬
нитофонов, компьютеров, модемов, графических
дисплеев, акустической аппаратуры. Как всегда,
199
существуют ограничения экономического характе¬
ра. Например, в этом виде обслуживания теле¬
визионные изображения следует передавать в циф¬
ровой форме, для чего необходимы широко¬
полосные каналы, что стоит весьма дорого.
Однако современные методы сжатия телевизион¬
ных сигналов позволяют сузить их спектр
Так, английская фирма GEC-Jerrold разрабо¬
тала кодек (устройство кодирования-декодирова
ния), обеспечивающий 40-кратное сжатие видео¬
сигнала и передачу телеизображений со ско¬
ростью 2,048 Мбит/с.
Обычно для проведения телеконференции выде¬
ляется специальный зал, где размещается телеви¬
зионная и акустическая аппаратура, другая тех
ника. Сюда подводятся линии связи. В этом
помещении обычно устанавливается большой теле¬
визионный экран.
В простейшем случае в состав аппаратуры
должны входить устройства для записи и вос¬
произведения речи, изображений, а также
телетайп. Сигналы от этих устройств поступают
в мультиплексор, который формирует групповой
сигнал. Этот сигнал через модем попадает
в линию связи. Следует иметь в виду, что
выпускаемые модемы с многократной фазовой
манипуляцией (4ФМн и 8ФМн) позволяют
передавать по телефонным линиям сигналы со
скоростью 4800 и 9600 бит/с.
В более сложной конфигурации используют¬
ся быстродействующие устройства по обработке
видеодокументов с высоким разрешением, при¬
меняется высококачественная акустическая аппа¬
ратура с полосой до 10 кГц, используются
большие телевизионные экраны, техника сжатия
200
вИДеосигналов и быстродействующая факсимиль¬
ная аппаратура.
Весьма важными являются устройства для пе¬
редачи графической информации. К таким уст¬
ройствам относятся электронные планшеты, позво¬
ляющие воспроизводить в реальном масштабе
времени информацию, изображаемую рукой. Так,
планшет фирмы NEC способен передавать графи¬
ческую информацию по телефонному каналу со
скоростью 1200 бит/с. При использовании накопи¬
теля на дисках возможно хранение и вывод
графической информации. Электронный планшет
позволяет стирать записанное, выделять отдель¬
ные записи, производить выборочное стирание.
Таким образом, участники телеконференции
могут рисовать диаграммы, записывать отдель¬
ные слова, не прерывая хода конференции. За¬
писи и рисунки появляются на экранах в обеих
студиях одновременно, причем в такие рисунки
можно вносить поправки.
На рис. 33 в весьма агрегированном виде
показана аппаратура для одного помещения
(зала), оборудованного для телеконференции.
Учитывая необходимость сопряжения различ¬
ного оборудования телеконференций в единый
комплекс и мультиплексирования источников с
различными скоростями передачи (речь, данные от
дисплея, видеоизображения, графики), целесооб¬
разно производить оборудование телеконференций
комплектно, а затем его тиражировать. Так, фирма
Compression Labs выпускает оборудование для
телеконференций 1,5Е. Вся информация переда¬
ется в цифровой форме со скоростью от
512 кбит/с до 1,544 Мбит/с в зависимости от
информационной нагрузки.
На рис. 34 показана возможная схема тех-
201
Рис. 33. Схема соединения оборудования зала для телекон¬
ференций
Рис. 34. Схема организации телеконференций
Зал Г I Зал В
202
нИческого оснащения помещений для проведения
телеконференций.
Особый интерес для обеспечения проведения
телеконференций представляет спутниковая связь,
так как в современных условиях для этой
цели можно использовать передвижные наземные
станции с антенной диаметром 1 —1,5 м. Ориен¬
тировка антенны на геостационарный спутник —
процесс несложный, а канал с пропускной
способностью 1,5 Мбит/с для спутникового
ретранслятора не является технически труд¬
ным. Поэтому организация связи через спут¬
ник для телеконференции производится весьма
быстро.
Известно, что в США, Японии, Великобри¬
тании, ФРГ, Франции проводятся интенсивные
разработки по внедрению технологии теле¬
конференций. При этом расходуются немалые
средства. Так, к 1990 г. по подсчетам специа¬
листов затраты на организацию телеконферен¬
ций составят примерно 900 млн дол. В 1986 г.
для телеконференций в мире было оборудовано
4500 помещений, а число телеконференций соста¬
вило не многим меньше 2 млн.
5.4. ВИДЕОГРАФИЧЕСКАЯ СИСТЕМА ВИДЕОТЕКС
Видеографическое обслуживание является но¬
вой формой получения сообщений и данных и в
определенном смысле разновидностью электрон¬
ной почты.
В основе простейшего видеографического об¬
служивания лежит идея расширения рамок при¬
менения обычного телевизора, превращения его
в домашний терминал. Если технически это
оказывается возможным, то тогда остальное
203
достигается с помощью уже разработанной тех¬
ники.
Пусть телевизионный приемник модифициро.
ван или же имеет специальный адаптер, позво¬
ляющий подключить к нему клавиатуру и модем,
который связывает телевизор (или терминал)
с телефонной сетью. Для накопления информа¬
ции в системе организуется база данных на мини¬
компьютере, имеющая также выход в телефонную
сеть. В результате владелец такого модифи¬
цированного телевизора может в диалоговом ре¬
жиме работать с базой данных и получать
интересующую его информацию (часто справоч¬
ного характера) из базы данных. На рис. 35 схе¬
матически изображена подобная схема.
Кроме получения информации пользователь
может иметь свой файл в базе данных и
хранить там необходимую ему информацию опе¬
ративного характера. И наконец, пользователь
имеет возможность переслать сообщение в файл
другого пользователя, реализуя натуральным об¬
разом идею электронной почты.
Прямой и обратный каналы в такой систе¬
ме обычно имеют различную скорость переда¬
чи: информация от пользователя передается
медленно, а от базы данных — сравнительно
быстро.
Для получения справочной информации поль¬
зователь вступает в диалог с компьютером:
компьютер системы запрашивает у пользователя
номер его расчетного счета, затем его пароль,
после чего высвечивает на экране перечень
услуг, предоставляемых системой. Пользователь
выбирает интересующую его область и методом
вопросов и ответов находит нужный ему мате¬
риал.
204
Конкретное системное воплощение идеи видео¬
графического обслуживания нашли в системе
Видеотекс, получившей признание Международ¬
ного консультативного комитета по телефонии
и телеграфии.
Система Видеотекс является ориентированным
на потребителя интерактивным информационным
видом обслуживания. Это автоматизированная
справочная служба, в которой информационный
обмен между видеотерминалами и информацион¬
ным центром происходит в диалоговом режиме,
т. е. в режиме запрос-ответ.
Оконечный пункт пользователя системы Видео¬
текс может оборудоваться цветным дисплеем с
клавишной панелью и телефонным аппаратом.
Эта техника позволяет пользователю через теле¬
фонную- сеть обращаться к услугам информаци¬
онной базы данных и на экране дисплея полу¬
чать запрашиваемую информацию. Кроме того,
пользователю предоставляется специально выде¬
ленный в системе компьютер, предназначенный
для выполнения частных вычислительных работ.
Система Видеотекс дает возможность:
получать разнообразную справочную инфор¬
мацию по просьбе пользователя;
иметь персональный файл (досье) в памяти
компьютера;
просматривать спортивные состязания;
пользоваться видеоиграми и образовательными
программами по различным дисциплинам;
резервировать билеты на все виды транспорта.
Конечно, существуют и некоторые препятствия,
которые предстоит преодолеть пользователям, же¬
лающим взаимодействовать с системой в диало¬
говом режиме. К этим препятствиям прежде всего
205
Домашнее оборудование
Рис. 35. Система видеографического информационного обслу¬
живания
относятся затраты на терминальное оборудование
и обучение пользованию базой данных системы.
Система Видеотекс может стать массовой, так
как она в своей основе ориентирована на ис¬
пользование двух самых популярных устройств
телефонного аппарата и телевизора: в ней для
снижения затрат на приобретение оборудования
разработан вариант использования в качестве дис¬
плея цветного телевизора. В этом случае поль¬
зователю необходимо приобрести специальную
приставку.
Первая попытка осуществить систему типа
Видеотекс была сделана в Великобритании в
1972 г. созданием системы Prestel [13]. Необ¬
ходимая справочная информация в этой системе
запоминается в центральном компьютере и вос¬
производится через телефонную сеть общего поль-
206
зованияна телевизионных приемниках, к которым
приобретается специальная приставка-адаптер с
клавиатурой (см. рис. 35). В принципе система
состоит из абонентских терминалов и банка
данных. В состав каждого абонентского терми¬
нала входят стандартный телевизор, накопи¬
тель с генератором буквенно-цифровых знаков,
телефонный аппарат, модем, обеспечивающий пе¬
редачу запросов в банк данных со скоростью
75 бит/с и прием информации со скоростью
1200 бит/с.
Система Prestel предназначена для передачи
информации рекламного и коммерческого харак¬
тера, новостей спорта и культуры, метеосво¬
док, программ вещания, а также различного
рода новостей. Опыт практической работы этой
системы показал, что служба Видеотекс помимо
своего назначения в качестве информационной
системы для сферы бытового обслуживания может
найти применение как дополнение к существу¬
ющим системам передачи данных. С этой целью
дополнительно к телевизионному приемнику был
разработан ряд терминалов, например учрежден¬
ческий, переносной и т. д.
Служба Видеотекс в Великобритании имеет
базы данных объемом примерно 300 Мбайт на маг¬
нитных дисках. Обновление данных в памяти
системы производится специальными службами,
которые занимаются только сбором данных, их
обработкой и продажей.
Система Prestel явилась хорошим примером
Для развития службы Видеотекс вообще. Подоб¬
ные службы появились уже в ряде стран.
Естественно, что внедрение сети Видеотекс
хорошо там, где существует развитая телефон¬
ная сеть и телефонные абоненты являются и
207
Рис. 36. Система Bildschirmtext
владельцами телевизоров. В ФРГ в 1980 г.
было начато внедрение системы интерактивной
справочной службы, известной под названием
Bildschirmtext. В это время 96 % семей имели
телевизоры и 86 % являлись абонентами телефон¬
ной сети.
Сеть Bildschirmtext базируется на существую¬
щей сети передачи данных с пакетной комму¬
тацией. Каждый отдельный центр системы обслу¬
живает пользователей, подключенных к местной
телефонной сети отдельного района. Если запра¬
шиваемая информация отсутствует в локальном
центре, пользователь может через сеть с
пакетной коммутацией связаться с другим центром
или компьютером, принадлежащим данной систе¬
ме. На рис. 36 показана примерная структура
системы Bildschirmtext.
Созданная в Финляндии на основе техноло¬
гии Видеотекс информационная система Teleset-
Information снабжает своих пользователей весьма
разнообразной информацией. Полезно привести
208
перечень баз данных, имеющихся в системе:
зарубежные новости, бытовые новости, отчеты
компаний, деловые новости, файл технического
регионального исследовательского центра, файл
статистического бюро, спортивные новости, прог¬
ноз погоды, интерактивные игры, местные новости.
В 1985 г. в Хельсинки и его окрест¬
ностях к системе было подключено около 5 тыс.
терминалов, используемых в основном для дело¬
вых целей.
5.5. СИСТЕМА ИНФОРМАЦИОННОГО ОБМЕНА ТЕЛЕТЕКС
По рекомендации МККТТ термин «Телетекс»
присвоен новому виду обслуживания, в основе
которого лежит принцип обмена корреспонден¬
цией между устройствами электронной памяти
на автоматической основе. Главное назначение
этого вида обслуживания связывают с качест¬
венным улучшением работы административно¬
управленческого аппарата. Преследуется цель ус¬
корить подготовку служебных текстов и их пере¬
дачу адресату. Система Телетекс также представ¬
ляет собой разновидность электронной почты.
Она позволяет работать с терминалом системы
как с обычной пишущей машинкой, обмени¬
ваться текстовой информацией между абонентами.
Сообщения запоминаются в локальных устрой¬
ствах памяти и передаются между системами
памяти в автоматическом режиме.
Оборудование, находящееся у пользователя
(рис. 37), состоит из набора устройств, с по¬
мощью которых пользователь системы передает и
принимает текстовые сообщения. В этот набор
входит клавиатура, дисплей, принтер, объедине¬
нные в терминал. Кроме терминала пользова-
209
!
Клавиатура [
I
I
I
I
I
I
I
Принтер
Устройство
Буферная
памяти
Дисплей
I
I
память
Аппаратура
передачи
данных
Терминал пользователя
Система
обработки
текстов
Рис. 37. Терминальное оборудование системы Телетекс
тель имеет возможность готовить тексты с по
мощью системы обработки текстов, запоминать
передаваемые и получаемые сообщения в систе¬
ме памяти, например на магнитных дисках.
Главным требованием к терминальному обору¬
дованию является предоставление пользователю
максимума свобод в подготовке текстов для почто¬
вого (электронного) отправления.
Для осуществления соединений с нужным адре¬
сатом и для приема сообщений необходимы свод
правил и устройства, осуществляющие связь
пользователя с адресатом через сеть. Эти функции
в оконечном оборудовании пользователя выполня¬
ют блок интерфейса, буферная память, аппа¬
ратура передачи данных. Память терминала
необходима для того, чтобы принимаемое сообще¬
ние не прерывало работу оператора, а также
для совмещения различных скоростей процесса
печатания и передачи сообщений.
Сообщения в системе Телетекс передаются
210
со скоростью 2400 бит/с. Страница текста раз¬
мером А4 содержит по стандарту этой систе¬
мы 1500 знаков. Каждый знак кодируется 8-
элементными кодовыми комбинациями, поэтому
одна страница текста передается за 5 с. Учи¬
тывая, что средний объем делового письма ра¬
вен примерно 1,5 страницам, такое письмо
в системе (с учетом межстраничного интервала
и служебных сообщений) передается за 10 с.
С целью стандартизации этого вида обслужи¬
вания МККТТ разработал серию рекомендаций:
Т-200 (служба Телетекс), S60 (терминальное обо¬
рудование), S61 (алфавит и кодирование), S62
(процедуры Телетекса).
Для создания автоматического режима и эф¬
фективного использования линии связи оконечные
пункты работают, как и в обычной сети, по
протоколам. Для службы Телетекс разработаны
четыре уровня соединений (физический, каналь¬
ный, сетевой и транспортный), позволяющие рабо¬
тать в различного типа сетях: телефонной
общего пользования, с коммутацией каналов и с
пакетной коммутацией. Основные правила работы
содержатся в рекомендации S70.
Важным моментом в работе системы Телетекс
является его совместимость с системой Телекса.
Для этого разработаны процедуры преобразо¬
вания кода с 8-элементными комбинациями в код
с 5-элементными комбинациями и скорости 2400 в
50 бит/с.
Служебный сигнал в системе Телетекс, посы¬
лаемый адресату с целью убедиться, что послед¬
ний может принять сообщение, состоит из нес¬
кольких кодовых слов: идентификатор терминала
отправителя, идентификатор вызываемого терми¬
211
нала, дата и время передачи, дополнительная
служебная информация — всего 72 бита.
Известно, что служба Телетекс постепенно
вытесняет традиционную службу Телекса: к 1990 г.
число пользователей службы Телетекс в мире
превысит число пользователей службы Телекс.
5.6. ИНФОРМАЦИОННАЯ СЛУЖБА ТЕЛЕТЕКСТ
Система Телетекст предназначена для переда¬
чи данных (текста, таблиц) вместе с телевизион¬
ными сигналами в одном канале. Эта система
как бы встроена в обычную телевизионную систе¬
му. Ее принцип основан на том, что при
передаче телевизионных изображений сигнал име¬
ет интервалы, обусловленные его специальной
структурой: при строчной развертке луч после
прочерчивания строки должен возвратиться в ис¬
ходную позицию — в начало следующей строки.
Это происходит 625 раз в секунду. Кроме того,
телевизионный полукадр повторяется 50 раз в се¬
кунду через определенные интервалы. Пустующие
промежутки времени в телевизионном сигнале
можно использовать для передачи текста.
В английской системе Телетекст в течение
строчного интервала передается строка текста
в 360 бит. В одну секунду передается 100 таких
строк, что приводит к скорости передачи текста
36 кбит/с. С такой скоростью одну строку
текста можно передать за 0,24 с. Таким образом,
на телецентре можно синтезировать телевизион¬
ный сигнал из телевизионного изображения и
текстовых сигналов. Обычно страницы текста пере¬
даются друг за другом, а когда кончается
весь информационный материал, передача повто¬
ряется.
212
Приставка
Телевизионный видеосигнал
Рис. 38. Система Телетекст
В целом работу системы можно представить
следующим образом. Представьте себе телеви¬
зионный приемник, который выполнен в виде двух
частей: высокочастотный блок до детектора (одна
часть) и видеоусилитель с системой развертки
и телевизионной трубкой (другая часть). Чтобы
смотреть обычную телевизионную передачу, сое¬
диним эти части приемника кабелем и получим
телевизор (рис. 38). Можно между двумя назван¬
ными частями приемника вставить специальный
блок — приставку, содержащую устройство выбо¬
ра текста, позволяющее с помощью набранного
на клавиатуре кода пометить нужную страницу,
пробегающую по экрану, и ввести ее в буфер¬
ную память. Цифровой видеопреобразователь осу¬
ществляет операцию преобразования цифровых
сигналов в видеосигналы, изображающие текст
на экране телевизора. На время просмотра
текста телевизионное изображение отсутствует.
Выбранная вами страница текста будет повторять-
213
ся (т. е. удерживаться на эккране) столько вре¬
мени, сколько необходимо.
Система Телетекст позволяет организовать
службу — электронную газету, когда по так назы¬
ваемому «текстовому» каналу непрерывно пере¬
даются статьи из газет и журналов. Кроме
газет в системе могут передаваться рекламные
сведения, метеосводки, новости, которые переда¬
ются по радио, объявления.
Глава 6
ИНФОРМАЦИОННЫЕ ТЕХНОЛОГИИ
В ИНТЕЛЛЕКТУАЛЬНОЙ ДЕЯТЕЛЬНОСТИ
6.1. КОМПЬЮТЕРИЗАЦИЯ УЧРЕЖДЕНИЯ
Под компьютеризацией учреждения будем по¬
нимать реорганизацию и совершенствование
человеческой деятельности на основе применения
информационных технологий.
В 70-е годы бурное развитие отраслей нау¬
ки и техники привело к существенному возра¬
станию информационных потребностей, информа¬
ционных потоков и документооборота. К концу
70-х годов общий объем сообщений, которым
обменивались в США компании и организации,
оценивался в 1000 млрд страниц. В СССР еже¬
годно производится около 60 млрд единиц
документов, только на одни деловые письма рас¬
ходуется ежегодно более 30 тыс. тонн бумаги.
Показательными являются данные на примере
США: 9 % населения (20 млн рабочих) снаб¬
жают промышленной продукцией страну с насе-
214
дением 220 млн человек, 3,5 % населения (8 млн
человек) производят сельскохозяйственную про¬
дукцию, а остальные 60 млн трудоспособного
населения работают в учрежденческой сфере для
производства текстов и данных.
В мире сложилось положение, при котором
у самого многочисленного отряда армии работа¬
ющих — работников учреждений, аппарата управ¬
ления — оказалась самая низкая производитель¬
ность труда. Этого можно было ожидать, так
как в производство постоянно вклады¬
ваются значительные капиталы, периодически про¬
изводится техническое перевооружение, растет
энерго- и машиновооруженность. В сфере управ¬
ления производством увеличивается документо¬
оборот, обработкой которого по-прежнему за¬
нимается человек, и возможности его отнюдь не
безграничны.
Для принятия управленческих решений необ¬
ходима информация, которая является резуль¬
татом обработки больших массивов данных (фак¬
тографических, статистических, научных, патент¬
ных, конъюнктурных, политических, экономичес¬
ких и пр.). Будучи подавленным растущим по¬
током документов, работник учреждения стано¬
вится элементом сложного учрежденческого меха¬
низма и у него уже не остается времени на
подготовку и принятие стратегических решений на
своем участке деятельности. Человек склонен
проявлять свои индивидуальные качества и стре¬
мится к творческой деятельности, поэтому выпол¬
нение им рутинных процессов в управленчес¬
ком аппарате (сбор сведений, обмен сведения¬
ми, составление справок, сводных отчетов, отправ¬
ка и прием корреспонденции, ее рассылка
адресатам, контроль выполнения распоряжений
215
и обещаний и т. д.) становится малоэффек¬
тивным, решения принимаются часто на интуи¬
тивном уровне без использования исчерпывающей
информации.
К проблеме использования информационных
технологий в управленческой деятельности прико¬
вано внимание специалистов многих стран
и профессий. В отечественной литературе появи¬
лись работы обзорного характера, показывающие
состояние этой проблемы за рубежом [8—10].
В США начала интенсивно разрабатываться идея
«офиса будущего» [21—23], являющегося местом
применения различных средств информатики в уч¬
режденческой деятельности. Основными элемента¬
ми офиса будущего являются локальные инфор¬
мационно-вычислительные сети, АРМ, базы дан¬
ных, электронная почта, телеконференции, систе¬
мы редактирования текстов. Возникла новая для
учреждения проблема взаимодействия человека
и техники (человеко-машинная система).
Будем пользоваться уже принятой термино¬
логией, называя учреждение конторой, под кото¬
рой понимают любую организацию или ее
подразделение, урчеждение, институт, министерст
во и т. п. с большим объемом делопроиз¬
водства и документации.
Технической основой конторы в старое время
были перо, чернила и деловые книги, а связь
осуществлялась с помощью посыльных и депеш.
Первым революционизирующим фактором в кон
торском деле явилось изобретение пишущей
машинки в 80-х годах прошлого столетия.
Контора стала «механизированной». Непосредст¬
венное отношение к изменению функционирования
конторы имело появление телефона, телеграфа
и развитие транспортных коммуникаций. В начале
216
XX века появились фототелеграф и копироваль¬
ная машина. Контора стала «электрической».
Затем наступила очередь «электронной» конторы.
Путь от «механической» конторы к «электронной»
занял почти сто лет.
Основная функция конторы — обработка ин¬
формации с целью принятия решений. В конторах
различного уровня формируется политика орга¬
низации, отсюда осуществляется руководство еже¬
дневными операциями. В конторе собирается
информация из разных подразделений и из внеш¬
него мира, проводятся совещания, встречи, при¬
нимаются решения. Поскольку контора есть форма
организации управленческого труда, совершенст¬
вование ее работы является одним из условий
повышения эффективности аппарата управления.
По данным министерства труда США, произ¬
водительность труда промышленных рабочих за
70-е годы возросла в 20 раз больше, чем в
сфере управленческого труда. Известно также, что
на оснащение контор расходуется в 20—100
раз меньше средств, чем на оснащение произ¬
водства. Таким образом, наметилась некоторая
диспропорция между техническим обеспечением
аппарата управления и остальными звеньями
производственной системы.
Из-за того что главным действующим лицом
в конторе является человек, контора оказалась
одним из самых дорогостоящих звеньев в промыш¬
ленной структуре. Так, по данным Националь¬
ного вычислительного центра Великобритании,
За 1981 г. издержки на содержание контор
составили 40—50 % общих издержек промышлен¬
ной фирмы. В то же время издержки на содер¬
жание конторы складываются из следующих за-
трат: менеджеры — 46 %, специалисты — 33 %,
217
клерки — 14 %, секретари — 7 %. При этом сле¬
дует добавить, что, по данным фирмы Boos
Allen 8с Hamilton, численность работников кон¬
тор к началу 80-х годов составляла в СЩд
48 % по отношению ко всему трудоспособному
населению.
Возникает естественная проблема разработки
методов, направленных на повышение эффектив¬
ности работы конторы. Исследование распределе¬
ния рабочего времени сотрудниками аппарата
управления компаний показало, что руководите¬
ли затрачивают на беседы, встречи и другие
личные контакты 60 % времени, специалисты
только 33 %, канцелярские работники 12 % и
секретари 6 %. Остальное время уходит на
работу с документами. Из другого источника
известно, что примерно 80 % времени менеджера
уходит на осуществление 150—300 операций
информационного характера в день.
В конторе выполняется более 30 видов работ,
однако одной из главных функций остается
обработка документов. Из этой большой номен¬
клатуры дел конторы можно выделить следую¬
щие наиболее характерные: осуществление комму¬
никаций внутри организации и между органи¬
зациями, изучение, поиск, накопление и гене¬
рирование информации (чтение документов, под¬
готовка отчетов, писем, ответов на письма, поиск
необходимых данных, ведение архивов и т. п.),
анализ данных и принятие решений, управление
функционированием организации, обслуживание
руководителей (отслеживание и составление гра¬
фиков совещаний, рабочих календарей руководи¬
телей, внешних мероприятий и т. д.).
Более укрупненно можно отметить три основ¬
ные функции современной конторы: документа¬
218
листика, коммуникации и принятие решений.
Современное состояние информационных техно¬
логий позволяет существенно усовершенствовать
все три названные функции.
Одним из важных результатов анализа работы
конторы является тот факт, что 60—80 % време¬
ни менеджеров и специалистов затрачивается на
выполнение таких функций, которые могли бы
выполняться специалистами более низкой квали¬
фикации и канцелярскими работниками. Теряется
много времени на поиск информации, нужных
данных и документов. В результате в среднем
работники конторы продуктивно используют при¬
мерно 40—60 % своего рабочего времени.
Таким образом, контора как форма аппарата
управления нуждается в совершенствовании, и оно
должно заключаться в первую очередь в авто¬
матизации целого ряда рутинных операций
и переходе в разумных пределах к «безбу¬
мажной» технологии. Уже сейчас ясно, что
автоматизация некоторых конкретных функций
может сэкономить примерно 15 % рабочего вре¬
мени, кроме того, 25 % всех конторских опера¬
ций могут выполняться на дому (при осна¬
щении соответствующей техникой).
По мнению фирмы Boos, Allen 8с Hamilton,
применение новых информационных технологий
в конторах увеличило в 1985 г. производитель¬
ность труда управляющих на 15 %, что равно¬
ценно экономии 125 млрд дол. К 1990 г. эконо¬
мия достигнет 300 млрд дол. [9].
Для автоматизации в первую очередь нужны
системы, позволяющие ускорить генерирование
Документов (в частности, обработку и редакти¬
рование текстов), усовершенствовать хранение и
поиск документов в базах данных, обеспечить вы¬
219
вод информации с компьютера на микрофиши
и т. д. Это приведет к постепенному пере¬
ходу от «бумажной» конторы к «безбумажной»
электронной. В электронной конторе способности
человека обрабатывать информацию будут усиле¬
ны электронными средствами. Эта трансформа¬
ция должна вызвать качественное улучшение
системы управления в целом.
Здесь следует остановиться на одном важном
факте для правильного понимания смысла «элек¬
тронная контора». Дело в том, что экономия бу¬
маги вовсе не является главной причиной пере¬
хода к «безбумажной технологии». Как отметил
в своем докладе в Москве в декабре 1984 г.
вице-президент фирмы Xerox Пол Стрессман
(Pol A. Stressman), «дорого обходится не бума¬
га, а стоимость труда, который окружает ис¬
пользование бумаги». Позднее он выпустил ин¬
тересную книгу, посвященную управлению произ¬
водством в эру безбумажной технологии [21].
Одно из главных положительных качеств элек¬
тронной конторы — это снижение расходов, свя¬
занных с большими затратами труда на мани¬
пуляции с текстами. Современные технические
средства раскрывают большие возможности для
такого снижения. Например, при замене шкафа
для картотеки электронным файлом стоимость
труда по манипуляции с информацией падает
на 60 %. При замене корзинки для почты элек¬
тронной почтой — еще на 40 %. Эта экономия
появляется благодаря возможности тексту «путе¬
шествовать» и приобретать нужный вид в элек¬
тронных устройствах. Действительно, поток ин¬
формации может быть значительно упрощен, если
он обрабатывается электронным способом. Преи¬
мущества работы человека за дисплеем несом-
220
ценны в случаях, когда необходимо быстро
принять краткое сообщение и срочно отреа¬
гировать на него, отыскать какие-либо данные
или тексты, отредактировать документ.
Немногим более 30 лет назад техническое
оснащение конторы состояло из механической или
электрической машинки, арифмометра, телефона,
телекса и фотокопировальной установки (получе¬
ние копий на «синьке»). Современная техника
может предложить конторе следующую аппарату¬
ру, основанную на новых принципах хранения,
передачи и обработки информации: персональный
компьютер с необходимым программным обеспе¬
чением, включающим систему обработки текста и
документальную поисковую систему, принтер с
высоким качеством печати, электрохимическую
копировальную установку типа «ксерокс», телефон
с памятью, факсимильный аппарат с выходом в
сеть передачи данных, аппаратуру для проведения
телеконференций, внешние базы данных, доступ¬
ные пользователю даже несмотря на значитель¬
ное удаление. Включение автоматизированного
рабочего места (АРМ) в локальную сеть с
помощью адаптера А обеспечивает функциониро¬
вание электронной почты и справочной систе¬
мы типа Телетекс (рис. 39).
Современная, в некотором смысле идеальная
контора должна обеспечить комплексную авто¬
матизацию труда управляющих, специалистов и
Других работников конторы на базе широкого
внедрения микропроцессорной техники, средств
связи и отображения информации.
В конторе будущего каждый управляющий и
специалист должен иметь прямой доступ к необ¬
ходимой для его работы информации, к компью¬
терам и другому оборудованию. Бумажный доку-
221
Кабель локальной сети
Копировальный аппарат
Рис. 39 Оборудование современной конторы
ментооборот будет заменен обменом информацией
в цифровой форме. В случае необходимости
она всегда может быть преобразована в бумаж¬
ный документ. Все АРМ связываются друг с
другом. На рис. 39 показан пример взаимо¬
действия АРМ в конторе.
222
Главный процессор Память на магнитных дисках
Рис. 40. Схема подключения электронной конторы к компь¬
ютерной сети
Локальная сеть позволяет получить доступ к
терминалам коллег, специализированным базам
данных в учреждении и к службам централи¬
зованного характера (большим компьютерам,
информационным файлам). Сеть обеспечивает
также связь АРМ с источниками общественной
информации, например, с помощью систем Теле¬
текс и Видеотекс. На рис. 40 приведен пример
выхода электронной конторы в сеть передачи дан¬
ных для доступа к коммерческим базам данных.
Коммуникации в конторе осуществляются с по¬
мощью локальной сети, способной передавать
большие информационные потоки. Документы рас¬
пространяются и хранятся в основном в элек¬
тронной форме. Однако документ на бумаге
останется наиболее привычной формой представ¬
ления информации для человека, поэтому элек¬
тронные документы по достижении конечного поль-
223
зователя будут преобразовываться в бумажную
форму.
Контора будущего свяжет работников конторы
теснее, чем они связаны сегодня: техника обес¬
печит более легкий доступ сотрудникам друг к
другу, к информации внутри и за пределами
организации. Эта связь приведет к более эффек¬
тивному сотрудничеству и обоснованному приня¬
тию решений. Уже сейчас имеются «образцо¬
вые» насыщенные техникой конторы. Компания
Micronet имеет в Вашингтоне показательную кон¬
тору, где запрещено пользоваться бумагой.
Документы при поступлении микрофильмируются,
записываются в запоминающее устройство с целью
последующего воспроизведения. Видеотерминалы,
диктофоны, устройства для микрофильмирования
и др. связаны в единую локальную сеть.
Сложная и эффективная система, объединяю¬
щая возможности информационных технологий,
создана в банке «Континенталь» в Чикаго. Здесь
осуществляется быстрая связь с клиентами
практически по всему земному шару. Объем
почты, получаемой руководителем, по данным
банка, снизился примерно в 10 раз. У руководя¬
щего персонала освободилось время для выпол¬
нения их основных функций и общения с колле¬
гами.
При обсуждении путей развития безбумаж¬
ной технологии вопрос исключения из оби¬
хода бумажных носителей всегда остается дискус¬
сионным. По-видимому, полностью заменить бума¬
гу компьютером весьма трудно, а порой и не¬
возможно. Во многом это определяется психо¬
логией человеческого восприятия. Так, координа¬
ция руки и глаза позволяет быстро просма¬
тривать текст на бумаге. Кроме того, компью-
224
тер даже при исключительно высоком быстро¬
действии не сможет выиграть состязание с чело¬
веком, пользующимся при перелистывании книги
или просмотре кипы документов только одному
ему известным способом быстрого чтения или
письма. При этом, правда, возможны ошибки,
совершаемые человеком из-за невнимательности,
усталости. Кроме того, приспособляемость глаза
к значительному диапазону освещения позволяет
ему гораздо легче воспринимать информацию на
бумаге, нежели на дисплее. Это связано с тем,
что наш человеческий мозг и глаза лучше
приспособлены для того, чтобы иметь дело с
отраженным светом, в то время как дисплей
генерирует внутренний свет. Перечисление недо¬
статков и достоинств безбумажной технологии
можно было бы продолжить.
Главное, по-видимому, состоит в более полном
использовании преимуществ, которые нам предо¬
ставляют электронные методы оперирования ин¬
формацией. Электронная контора не вытеснит
бумагу из обихода, а упростит поиск инфор¬
мации, обеспечит сочинение текста, подготовку
графических материалов, позволит исключить
использование бумаги для архивного хранения
деловых документов, существенно снизит стои¬
мость и сократит время доставки любого текста
на любое расстояние.
6.2. АВТОМАТИЗИРОВАННАЯ ОБРАБОТКА ТЕКСТОВ
Производство текстов является чуть ли не ос¬
новной функцией служащего конторы. В этом
интеллектуальном процессе имеется много фор¬
мального, не требующего применения специаль¬
ных знаний. На автоматизированную систему
Зак. 1523 225
можно переложить сочинение фрагментов текста
по заданным правилам, исправление граммати¬
ческих ошибок, редактирование текста. Но пока
применение средств информатики в технике под.
готовки и обработки текстов в конторской дея¬
тельности еще очень незначительно.
Работа по подготовке текстов, их чтению
занимает одно из важнейших мест в работе
служащих. Известно [25], что на переписку
и работу над текстами у руководителей высшего
звена уходит 27 % всего рабочего времени, в
научно-технической сфере — 42%. На исключи¬
тельно механическую работу по напечатанию
текстов секретари теряют 36 % своего рабочего
времени.
Современные средства информатики позволяют
весьма существенно усовершенствовать процесс
работы с текстами. Работа ведется в двух
направлениях: увеличение скорости машинопис¬
ных работ и безбумажное редактирование текста
(необходимые манипуляции с текстом электрон¬
ным способом).
Термин «обработка текста» или «обработка
слов» обычно применяется для обозначения тех¬
нологии, повышающей производительность маши¬
нописных работ путем комплектования пишущих
машинок устройствами памяти, промежуточного
отображения информации и редактирования
текста.
В 1964 г. американская фирма IBM выпу¬
стила электрическую пишущую машинку с устрой¬
ством памяти на магнитной пластине. Целый
ряд электромеханических узлов в этой машинке
был заменен электронными устройствами.
Следующий шаг в совершенствовании машино¬
писных работ связан с микропроцессором. Появи¬
226
лаСЬ возможность соединить машинку с дисплеем
й связать весь комплекс с системой обработки
й распределения документов. Процесс совершенст¬
вования операций по подготовке печатных мате¬
риалов развивался по двум направлениям:
техническое совершенствование пишущих маши¬
нок (повышение быстродействия, оснащение их
дисплеем и магнитной памятью), применение
компьютера и разработка программ редактиро¬
вания текстов. Развитие этих направлений при¬
вело к созданию высокопроизводительных систем
обработки текстов.
Простейшим устройством вывода информации
из компьютера на печать является обыкновен¬
ная электрическая пишущая машинка, управля¬
емая компьютером. Известно, что обычная машин¬
ка может обеспечить скорость печати не выше
10—12 знаков в секунду.
За последние годы к традиционному способу
печати прибавились другие, обладающие повы¬
шенным быстродействием. К ним относятся уст¬
ройства с цилиндрической и шаровой головка¬
ми, на которых нанесены литеры, с литерной
головкой типа ромашки и устройства с точеч¬
ной (игольчатой) печатью. Оказывается, что пово¬
рот головки и нажатие ее на ленту осу¬
ществляется быстрее, чем движение рычага с ли¬
терой на конце у обычной машинки. При исполь¬
зовании головки типа ромашки литеры располо¬
жены на концах лепестков, изготовленных из лег¬
кого пластика. Всего на окружности ромашки
располагается 96 букв, цифр и знаков. Вращение
ромашки осуществляется специальным механиз¬
мом, управляемым электрическими сигналами.
Такие машинки используются в качестве оконеч¬
ных печатающих устройств компьютера, скорость
8*
227
печати у них достигает 30—40 знаков в се¬
кунду. Еще большим быстродействием обладает
система с матричной печатью. В этой системе
печатающий механизм состоит их вертикальных
колонок иголок, которые движутся вдоль ленты,
под которой находится бумага. Комбинация игл,
которыми управляет электромагнитный привод,
составляет букву или цифру. Иглы в соответ¬
ствии с электрическими сигналами прижимаются
через ленту к бумаге — каждый знак печата¬
ется одновременным нажатием 30—40 игл.
Скорость печати этим способом достигает 200
знаков в секунду или 200 строк в минуту.
Существуют еще более эффективные печатающие
устройства. Это алфавитно-цифровые печатающие
устройства с параллельной (строчной) печатью,
которые сразу печатают всю строку текста.
При этом скорость печати достигает порядка
1500 знаков в секунду или 50 страниц в минуту.
Пишущая машинка Olivetti ЕТ-351 является
типичным примером простейшего «секретарского»
терминала; с ее помощью осуществляется под¬
готовка текстов, компоновка докладов, построение
таблиц. Все печатающиеся данные отображаются
на дисплее и могут храниться в «архивной
памяти» терминала на гибких дисках. Тексты
можно переписывать с одного диска на дру¬
гой с одновременным внесением поправок.
Наличие устройства памяти у пишущей машинки
позволяет производить с текстом те же операции,
что и автор нового документа производит со
старым: магнитная память и соответствующая
программа позволяют из стандартных фраз
«склеивать» электронным способом нужный текст,
а затем его распечатывать. Современное програм¬
мное обеспечение микропроцессора для редакти¬
228
рования текстов позволяет производить с текстом
любые операции. Так, можно на месте вычерк¬
нутого текста написать новый, переместить текст
в нужное место. Для вставки слова или фразы
можно автоматически «раздвинуть» текст, есть
возможность исправлять опечатки. Системы об¬
работки текстов могут быть снабжены специаль¬
ными программами для автоматической коррек¬
тировки правописания слов — сопоставление на¬
писанных слов со словарем, заложенным в па¬
мять компьютера.
Таким образом, современная контора распола¬
гает двумя типами оборудования для обработки
и подготовки текстов:
1. Электрические пишущие машинки с запоми¬
нающими устройствами, но без дисплея. Они
позволяют исправлять опечатки, стирать или до¬
бавлять отдельные участки текста, вносить ис¬
правления в формат распечатки. Некоторые из
этих моделей имеют однострочный дисплей.
Печатающая система имеет шаровую головку
или устройство типа ромашки.
2. Дисплейные системы, в которых подготавли¬
ваемый текст можно предварительно корректи¬
ровать и редактировать на экране дисплея, а
затем пересылать в запоминающее устройство или
распечатывать. Для монтажа текст сначала вы¬
водится на экран дисплея. Типовая емкость экра¬
на дисплея равна 1920 знакам (24 строки по
80 знаков в строке), емкость внутреннего запоми¬
нающего устройства составляет 8 тыс. знаков.
Для таких систем разработано более 100 про¬
грамм и подпрограмм для работы с текстами.
Японская фирма Ricoh сделала систему Rinnet
System, которая объединяет функции обработки
текстов, данных, графических изображений, фото¬
229
графий и передачи этой разнородной информа¬
ции в сети связи. В состав аппаратуры входит
16-разрядный процессор, запоминающее устройст¬
во емкостью 4 Мбайт, считывающее устройство
с быстродействием считывания одной страницы
А4 за 2 с, печатающее устройство с быстродей¬
ствием одна страница за 2 с и блок пере¬
дачи данных со скоростью 9600 бит/с.
Перспективным и крайне необходимым должно
стать устройство, которое следовало бы назвать
АРМ по подготовке текста или информационной
конторской системой редактора или специалиста.
Это должна быть электронная пишущая ма¬
шинка, имеющая память, способную хранить два-
три десятка страниц текста, дисплей, размещаю¬
щий на экране страницу текста целиком, про¬
цессор редактирования и канал связи с базой
данных, куда можно отправлять готовый текст.
На таком рабочем месте будет с удовольстви¬
ем работать не только секретарь, которому
поручили написать письмо, но и, прежде всего,
специалист, пишущий отчет о научной работе
или статью, переводчик, работающий над рефера¬
том статьи из иностранного журнала или опи¬
сания изобретения.
Кроме названных пишущих машинок ударного
типа развиваются довольно высокими темпами
другие (безударные) способы печати: печать с
помощью теплового переноса изображения, струй¬
ные печатающие устройства. Пока доля матрич¬
ного типа пишущих машинок составляет около
50 % производства всех других типов, но будущее,
по-видимому, за новыми способами печати, кото¬
рые используются в сочетании с персональными
компьютерами.
230
Начинают завоевывать место на рынке
пишущие машинки, воспроизводящие цветную пе¬
чать. К 1990 г. можно ожидать, что печатаю¬
щие устройства такого типа составят почти
половину всех других типов. Если к этому доба¬
вить возможность печатать на одной странице
текст в цветном изображении, графики, табли¬
цы и математические формулы — лучшей перспек¬
тивы трудно ожидать. Уже сейчас делаются
попытки осуществить такие печатающие устрой¬
ства.
6.3. АВТОМАТИЗИРОВАННОЕ РАБОЧЕЕ МЕСТО
Идея АРМ (в американской литературе —
workstation — рабочая станция) имеет глубокий
смысл и прямо отвечает на вопрос, как инфор¬
мационные технологии могут помочь человеку в
его интеллектуальной деятельности.
Чем можно облегчить труд руководителя в на¬
учном учреждении, в обязанности которого входит
прежде всего проведение определенной научной
политики, знание нововведений, организация
научных исследований? Ведь этот же руководи¬
тель выполняет десятки нужных, не всегда второ¬
степенных функций, на выполнение которых у него
уходит две трети рабочего времени. Это и дол¬
госрочное и оперативное планирование работ,
общение со смежными подразделениями, прове¬
дение рабочих совещаний, выдача поручений и
контроль за их выполнением, регистрация пору¬
чений руководства, отчеты о проделанной работе,
график отпусков, оценка деятельности сотрудни¬
ков и другие функции. А ведь большинство
этих операций можно возложить на компью¬
231
тер! Он будет лучше любого секретаря отсле¬
живать выполнение поручений, вести рабочий
календарь и график совещаний, содержать в по¬
рядке личные дела сотрудников, напоминать об
обещаниях, доставлять необходимую литературу,
осуществлять общение с коллегами посредством
системы электронной почты.
Не все здесь в равной степени можно при¬
ветствовать. Но весь этот комплекс рутинных
операций можно выполнять время от времени,
усаживаясь в кресло АРМ руководителя.
В настоящее время не существует стандарта
на оборудование конторы. Примерный комплекс
аппаратуры включает телефон, микрокомпьютер,
систему быстрой печати, копировальную машину,
способную запоминать копию и при необходи¬
мости передавать ее (обычно такая машина
служит оконечным аппаратом системы факси¬
мильной связи). В состав аппаратуры входит
также интерфейсное оборудование для подклю¬
чения терминала к локальной сети, которая,
в свою очередь, обеспечивает выход на специали¬
зированные базы данных, сети передачи данных,
включая спутниковую связь, системы Телетекс
или Видеотекс. Такой комплекс аппаратуры назы¬
вают «универсальным автоматизированным рабо¬
чим местом». Типовой состав оборудования АРМ
показан на рис. 41.
Комплекс, выпускаемый фирмой Wang, позво¬
ляет работать с банками данных, вести деловой
календарь, воспринимать поданные голосом ко¬
манды; связан с системой электронной почты.
Кроме Wang такие системы производят фирмы
Xerox и Data General.
Особенно популярным стал в последнее вре¬
мя комплекс аппаратуры под названием «рабочее
232
Копировальный
аппарат
компьютер
Интерфейснь
>1Й процессор
1
Г
К локальной сети
Рис. 41. Автоматизированное рабочее место
место руководителя». Этот комплекс оборудуется
дисплеем, терминалом, средствами связи, обес¬
печивающими прием и отправку документов; он
позволяет вести календарный график и расписа¬
ние встреч, принимать участие в телеконферен¬
циях. Такое место стоит в настоящее время
в США 18 тыс. дол. Ожидается, что к 1990 г.
его стоимость снизится до 8 тыс. дол. Стои¬
мость АРМ в сильной степени зависит от его
назначения и состава оборудования.
Рабочее место руководителя выходит за рамки
АРМ, предназначенного для служащего конторы,
так как канцелярские функции, включая дело¬
производство, занимают в процессах администри¬
233
рования неосновное место. Руководителю необхо¬
дима разнообразная информация, на основе ко-
торой требуется принимать управленческие реше¬
ния. В связи с этим появились специальные
системы Management Information Systems, соби¬
рающие и обрабатывающие информацию для по¬
следующего выполнения деловых операций. К та¬
ким системам близки по своей направленности си¬
стемы поддержки принятия решений Decision
Support Systems. Иными словами, внедрение ин¬
формационных технологий в процесс управления
организациями и проектами не останавливается
только на сборе данных и представлении их руко¬
водителю, а распространяется далее на анализ
данных и поддержку вариантов решений на осно¬
вании учета разнообразных сведений о самой
фирме, состоянии конъюнктуры, экономики, тру¬
довых ресурсов. Часто решения принимаются на
основе математического моделирования технико¬
экономических ситуаций в конкретной области.
Рассмотренное в таком аспекте АРМ руководи¬
теля может действительно стать усилителем его
интеллекта, помочь находить неубыточные реше¬
ния в сложных социально-экономических ситуа¬
циях.
Автоматизированное рабочее место облегчает
труд руководителя, конструктора, исследователя,
эксперта, диспетчера аэропорта. В связи с тем,
что работа специалистов разного профиля пре¬
следует различные цели и требует различного
информационного обеспечения, АРМ различают по
функциональному назначению. Например, рабочее
место эксперта патентного ведомства.
Экспертиза заявок на изобретения и откры¬
тия — довольно трудоемкий процесс, в который
вовлечены тысячи специалистов-экспертов. В
234
СССР годовой поток заявок исчисляется примерно
150 тыс. Если не идти по пути расши¬
рения армии экспертов, проблему можно решить
созданием АРМ экспертов, связанных с докумен¬
тальными патентными фондами.
Автоматизированное рабочее место эксперта
в американском патентном ведомстве включает
дисплей с высоким разрешением для представ¬
ления сложных схем и чертежей, локальную
дисковую память, процессор, систему обработки
текстов. Оно наделено возможностью обращения в
базу данных заявок и связано системой
электронной почты с другими экспертами. Экспер¬
ту в процессе исследования заявок приходится
обращаться к базам данных большого объема.
Эта возможность осуществляется через цифровой
коммутационный узел. К услугам эксперта систе¬
ма памяти большого объема на магнитных дис¬
ках и документальный архив на оптических дис¬
ках, позволяющий быстро прочесть полный текст
документа. На рис. 42 показана структура комп¬
лекса АРМ специалистов, нуждающихся по роду
работы в доступе к большим архивным масси¬
вам документов.
Современные информационные технологии
позволяют организовать работу эксперта или спе¬
циалиста исключительно эффективно. Так, система
оптической памяти дает возможность вывести
на экран дисплея полные тексты статей, патен¬
тов, фрагментов энциклопедий вместе с черте¬
жами, графиками, фотографиями. При необхо¬
димости можно сделать копию интересующего до¬
кумента.
Рядом особенностей обладает автоматизиро¬
ванное место конструктора. Центральными устрой¬
ствами здесь являются дисплей и графопо-
235
Документальный архив
с возможностью быстрого доступа
Система памяти
большого объема
Рис. 42. Связь автоматизированных рабочих мест электрон¬
ной конторы с системами памяти
строитель. В состав АРМ конструктора обычно
входят терминал, операционная система, система
памяти на винчестерских дисках и на магнит¬
ной ленте, лазерный принтер, графопостроитель,
система подготовки программ, пакет прикладных
программ. Как правило, АРМ конструктора свя¬
зано локальной сетью с производственными
центрами. Это позволяет организовать безбу¬
мажный процесс конструирования и производ¬
ства, когда все параметры сконструированной
детали поступают в автоматизированную систему
управления производственным процессом и по дан¬
ным конструктора изготавливается деталь.
Особое внимание разработчики уделяют созда¬
нию совершенных по своим данным графопо¬
строителей. Наиболее популярны устройства
американской фирмы Intel и японской Hitachi.
В издательствах и крупных научных учреж¬
дениях процесс подготовки материала к изданию
весьма длительный. Этот процесс можно ускорить,
236
если дополнить АРМ редактора фотонаборным ав¬
томатом. Отредактированный материал из устрой¬
ства памяти электронной пишущей машинки вво¬
дится непосредственно в фотонаборный автомат.
Обычно он используется как автономное устрой¬
ство, с которым АРМ редактора или науч¬
ного работника связаны кабелем локальной сети.
Существенно продвинулась в производстве таких
систем американская фирма Wang Labs.
6.4. ЛОКАЛЬНЫЕ СЕТИ
Локальная сеть является основой электронного
оборудования любой конторы. (На рис. 39
показан примерный состав оборудования совре¬
менной конторы). Сеть обеспечивает взаимо¬
действие электронных контор внутри организации
и между ними, позволяет организовать распре¬
деленную обработку информации, использовать
вычислительный ресурс множества подключенных
к ней микрокомпьютеров.
Локальная сеть является интегратором различ¬
ных видов информационного обслуживания. Она
объединяет все средства информационных техно¬
логий в организации, значительно повышая их
эффективность в результате возможности совмест¬
ного использования оборудования различными
пользователями. На базе такой сети функциони¬
рует электронная почта, позволяющая осущест¬
влять согласование содержания документов, полу¬
чение необходимых виз, направлять документы в
архив и на отправку, производить операции
с текстовыми и графическими документами.
Локальная сеть возникла в связи с необ¬
ходимостью передавать данные с высокой скоро¬
стью в пределах небольшой территории, напри-
237
мер одного здания или группы зданий, при
значительно меньших затратах вместо исполь¬
зования для передачи данных сетей общего
пользования с их достаточно высокими тари¬
фами.
Локальные сети позволяют пользователям со¬
четать преимущества автономной обработки ин¬
формации с возможностями индивидуального дос¬
тупа к общим информационным ресурсам конторы,
а также к внешним ресурсам.
К основным требованиям, предъявляемым к се¬
тям, относятся: простота использования, высокая
скорость передачи информации, низкая стоимость
и соблюдение секретности.
При организации локальной сети разработчик
обычно сталкивается с выбором: передающей сре¬
ды (проводная пара, коаксиальный кабель,
оптический кабель); конфигурации сети и прото¬
колов, управляющих ее работой; аппаратуры
системы передачи данных.
Кроме того, следует выбрать метод передачи
сообщений в сети. Известны и используются
три метода передачи.
Метод передачи с приоритетным доступом. С
терминала поступает запрос на передачу инфор¬
мации, и ему предоставляется во временное
пользование канал. Все остальные терминалы
ожидают окончания сеанса передачи. Это разно¬
видность метода разделения каналов.
Метод с челночным опросом. В сети цирку
лирует информационный пакет с пустым интер¬
валом и опрашивает все терминалы о необ¬
ходимости передачи информации. Если такая
потребность имеется, движущийся интервал под¬
хватывает возможный для передачи информацион¬
ный пакет и переносит его адресату. Этот метод
238
Рис. 43. Топология сетей (о — абонент сети, О — ком¬
мутатор):
а — звезда; б — кольцо; в — шина
представляет собой разновидность метода разде¬
ления сообщений.
Метод пакетов-маркеров. Этот метод подобен
контейнерным перевозкам, когда подготовленное
к передаче сообщение «конвертируется» в пакеты
с адресом и ждет оказии с транспортером,
которым в данном случае является маркирован¬
ный интервал времени. Этот интервал может ис¬
пользоваться только одним терминалом.
Остановимся на некоторых подробностях орга¬
низации локальной сети. В аппаратном отно¬
шении локальная сеть состоит из передающей
среды, устройств интерфейса аппаратуры кон¬
торы с сетью, средств управления передачей
данных.
Как и обычная сеть передачи данных, локаль¬
ная сеть, как правило, создается на одном из
трех типов соединения элементов в сеть:
звезда, кольцо и шина (рис. 43). Возможны,
однако, и гибридные построения типа шина-
звезда или кольцо-звезда.
Выбор топологии, определяющей схему взаим¬
ного расположения узлов и линий связи между
ними, тесно связан с принципами функциони¬
239
рования сети и, в частности, с методом управ¬
ления прохождением информации по каналам
Поэтому кроме конфигурации необходимо од¬
новременно выбрать метод доступа к передаю¬
щей среде и метод управления этим доступом
(централизованный или децентрализованный).
Каждая из конфигураций сети имеет достоин¬
ства и недостатки. В сети типа звезда большая
нагрузка ложится на центральный узел, так как
от его правильного функционирования зависит
работа всей сети. В то же время наличие
центрального узла упрощает функции всех осталь¬
ных узлов.
Кольцевая структура является децентрализо¬
ванной. Сообщение в кольце движется от одного
узла к другому, пока не попадет в узел,
которому оно адресовано. Поэтому для маршру¬
тизации информации каждый узел необходимо
наделить способностью распознавать по адресу
свое сообщение. Это означает, что каждый
узел должен иметь активный ретранслятор.
Примерно такая же операция прохождения
пакета информации происходит в сети типа шины.
От узла — источника информации — пакет рас¬
пространяется в обе стороны к концам шины.
Узел назначения считывает адресованный ему
пакет информации.
В кольцевой системе все узлы имеют равный
приоритет, в системе типа шины обычно при¬
меняется иерархический тип взаимодействия.
Управление передачей информации в сети осу¬
ществляется одним из трех методов: кольцевым,
централизованным, или методом состязаний.
При управлении сетью типа шины методом состя¬
заний любой узел может передавать сообщение
в любой момент. Может оказаться, что интервал
240
времени для передачи занят. В этом случае
придется повторить попытку. В сети Aloha раз¬
работан способ автоматического обнаружения та¬
ких совпадений, хотя согласно статистике вероят¬
ность этого весьма мала.
Простейшая терминальная станция локальной
сети может состоять из персонального компью¬
тера, дисплея с клавиатурой, внешней памя¬
ти, принтера и идентификатора магнитной
карты, контролирующего доступ пользователя в
сеть. При организации локальной сети многие
предпочитают конфигурацию типа шины, однако
сеть типа кольца также получила большое рас¬
пространение. Что касается передающей среды, то
весьма привлекателен коаксиальный кабель
вследствие его сравнительно невысокой стоимости
и высокой помехоустойчивости к внешним поме¬
хам.
Рассмотрим наиболее популярные конфигура¬
ции локальных сетей, используемые на практике.
Кольцевая структура локальной сети впервые
разработана в вычислительной лаборатории Кемб¬
риджского университета в Великобритании. Сеть
представляет собой кольцо из двух проводных
линий или кабеля, к которому подсоединяются
станции пользователей. Подсоединение произво¬
дится через специальный транслятор, регенери¬
рующий цифровые сигналы. Он представляет
собой микропроцессор с определенным запомина¬
ющим устройством. На рис. 44 показана
схема кембриджского кольца. Информация в та¬
кой сети передается следующим образом: вся
последовательность передач в кольце разбита на
временные сегменты. Каждая станция может по¬
местить в своем сегменте сообщение или оста¬
вить его пустым. Передаваемый сигнал содер-
241
Рис. 44. Кембриджская кольцевая локальная сеть
жит в строго определенной последовательности
стартовую посылку, адрес получателя, адрес
отправителя, информационное сообщение, конт¬
рольное кодовое слово и заключительную посылку.
Весь блок служебных интервалов и информа¬
ционных промежутков движется по кольцу,
как по регистру сдвига, так как кабель вносит
задержку при распространении по нему сигнала.
Каждая станция ловит момент, когда мимо ее
разъема (соединения с кабелем) пройдет пустой
(свободный) промежуток. В этом случае станция
помечает свободный интервал, что он занят,
вставляет в служебный интервал адрес получа¬
теля и записывает информационный блок в инфор¬
мационный промежуток. Этот промежуток продви¬
гается по кабелю до станции-приемника, которая,
обнаружив свой адрес, считывает информацион¬
ный блок и вставляет свой символ, означаю¬
щий, что «пакет получен». Далее этот промежуток
242
достигает передатчика, который сразу же после
отправления начинает отсчет последовательности
промежутков для того, чтобы распознать свой
пакет, когда он появится снова возле станции-
отправителя. Передатчик сверяет находящийся
в промежутке пакет с тем, который он отпра¬
вил, считывает метку «пакет получен» и, убедив¬
шись в правильности получения, вставляет свою
метку о том, что «пакет пустой».
Протоколом запрещается тут же использовать
для передачи промежуток, в который ставится
маркер «пустой». В то же время протоколом
предусматривается повторная передача, если не
принято подтверждение принятия пакета.
Наиболее типичные данные локальной сети
типа Cambridge Ring таковы: минимальная кон¬
фигурация состоит из единой управляющей и трех
рабочих станций, соединенных отрезками кабеля
длиной 100 м. Под рабочей станцией подразу¬
мевается АРМ, факсимильный аппарат или систе¬
ма СОМ — одним словом, любой информационный
комплекс, подсоединенный к сети через трансля¬
тор Т. Максимальная длина кабеля 600 м, объе¬
диняет до 100 узлов (станций). Скорость передачи
информации в Cambridge Ring равна 10 Мбит/с.
С принципами организации программного обеспе¬
чения и аппаратурного выполнения локальных
сетей можно познакомиться с помощью [16].
Кольцевую локальную систему PLANET —
Private Local Area Network разработала фирма
Racal Milgo в Австрии. Она предназначена
для установки в учреждениях, школах, пред¬
приятиях, университетах, крупных магазинах.
Особенности сети показаны на рис. 45. Основ¬
ными компонентами являются: устройство управ¬
ления трафиком в кольце (администратор, выпол-
243
Рис. 45. Схема кольцевой сети Planet
ненный на микропроцессоре Р 3000), устрой¬
ство терминального доступа, через которое
подключается оборудование пользователя и ка¬
бельный адаптер (КА), осуществляющий соеди¬
нение с кабелем. К системе может подклю¬
чаться до 500 пользователей различного типа.
Локальные сети с кольцевой структурой,
кроме названных, выпускает еще ряд фирм:
Logica VTS производит аппаратуру сети Polynet,
SEEL — сеть Transring 2000, ACORN — сеть
Cambridge Ring. Американская фирма IBM
стала лидером и в производстве локальны?;
сетей. Вместе с другими фирмами: Proteon,
Inc., General Electric, Telecom Products, CDC,
Corvus Systems, Datapoint Corp.— она сосредото¬
чила в США практически все производство
локальных сетей. Их рынок к 1990 г. достиг¬
нет 100 тыс. экземпляров [26].
Фирма ' Xerox разработала и выпустила в
1973 г. локальную сеть Ethernet типа шины.
244
Рис. 46. Соединения в сети Ethernet
Эта сеть предназначена для соединения раз¬
личных абонентских комплексов учреждений,
систем памяти на магнитных дисках, печатаю¬
щих устройств, дисплеев, копировальных уст¬
ройств, факсимильных аппаратов и другой аппа¬
ратуры. В качестве передающей среды исполь¬
зуется коаксиальный кабель длиной до 1000 м,
скорость передачи данных по шине 10 Мбит/с.
Сеть рассчитана на подключение до 100 або¬
нентских станций (или АРМ) и позволяет осу¬
ществлять распределенную обработку данных,
взаимодействовать в режиме разделения време¬
ни с рабочими станциями, передавать файлы
между терминальными станциями и банками дан¬
ных, использовать распределенное программное
обслуживание и большие компьютеры в режиме
разделения времени.
Сеть Ethernet представляет собой многоабо-
245
К периферийным устройствам
Рис. 47. Схема адаптера сети Ethernet
нентскую систему передачи данных по коак¬
сиальному или оптическому кабелю. На рис. 46
показана примерная схема сети Ethernet. Все
подсоединения абонентской аппаратуры произво¬
дятся через интерфейсные устройства — адаптеры
А. Согласно одному из методов, для передачи
информационного пакета станция должна до¬
ждаться момента, когда линия свободна, и только
после этого начать передачу. В процессе пере¬
дачи станция следит за тем, чтобы не было
столкновений с другими передающими станциями.
Эту операцию также выполняет адаптер (рис. 47),
являющийся многофункциональным процессором.
Если обнаруживается столкновение, адаптер
станции передает группу дополнительных бит для
создания «пробки», а затем прекращает пере¬
дачу этого пакета. (Эти дополнительные биты
гарантируют, что любой другой участник столк¬
новения также обнаружит его.) Через некоторое
246
время после этого станция делает попытку
повторной передачи, проверив, не передаются
ли другие пакеты. Пакет в сети Ethernet имеет
служебный блок 64 бит, адрес источника и места
назначения 48 бит, 16-битовое слово, определяю¬
щее тип данных, после чего следует информацион¬
ное поле размером от 368 до 12 тыс. бит, затем
32-битовое слово циклического избыточного
кода, с помощью которого осуществляется
проверка проходящих через контроллер данных,
и, наконец, 96-битовый межпакетный проме¬
жуток. Статистические данные фирмы Xerox пока¬
зывают, что примерно 80 % пакетов имеют мини¬
мальный размер, а 20 % — максимальный, сред¬
няя длина пакета составляет примерно 3 тыс.
бит. Поскольку скорость передачи данных в сети
Ethernet равна 10 Мбит/с, средняя продолжи¬
тельность передачи пакета равняется 300 мкс.
Анализ работы экспериментальных сетей Ethernet
фирмы Xerox показывает, что типичная нагруз¬
ка составляет 1 %. Однако в течение коротких
интервалов времени нагрузка процессоров быва¬
ет гораздо выше. Она составляет 3,6 % в тече¬
ние наиболее загруженного часа, 17 % для наи¬
более загруженной минуты и 37 % для наиболее
загруженной секунды.
Одной из первых локальных сетей Ethernet
была сеть System 8000. В стандартный вариант
сети входит система памяти емкостью до 10 тыс.
страниц текста, лазерный принтер, другие пери¬
ферийные устройства. Сеть позволяет подклю¬
чать до 1024 станций, на интервале в 500 м
возможно подключение до 100 приемопередатчи¬
ков. Максимально возможное расстояние между
станциями 1,5 км.
Вариант сети Ethernet, разработанный для
247
персональных компьютеров Apple-II, получил
название Nestar. В этой сети используется
телевизионный кабель длиной 300 м, к которо¬
му могут подключиться через адаптеры 65 пер¬
сональных компьютеров. Защита персональных
файлов в сети обеспечивается системой паро¬
лей. Все пользователи сети пользуются общей
долговременной памятью на магнитных дисках.
Фирма ЗСОМ разработала контроллер и про¬
граммные средства, обеспечивающие подключение
к локальной сети Ethernet компьютеров фирмы
Digital Equipment (DEC) с операционной систе¬
мой UNIX.
Локальная сеть Danube с конфигурацией
типа шины разработана во Франции по проекту
Kayak. Сеть работает по принципу много¬
кратного доступа на несущей частоте с обна¬
ружением столкновений информационных паке¬
тов. К коаксиальному кабелю может быть под¬
ключено 255 абонентских станций. Скорость пере¬
дачи в сети 1 Мбит/с. По сети переда¬
ются по принципу электронной пдчты сообщения,
архивные материалы. Абонентские станции (это
могут быть АРМ) связаны с базами данных и
большими компьютерами.
Мы не ставим себе задачу показать чита¬
телю все разнообразие локальных сетей. Отметим
лишь один факт, важный также и для оте¬
чественных разработчиков локальных сетей: по
данным консультативной фирмы International Da¬
ta Corp., парк локальных сетей, производимых
на Западе, к концу 1990 г. достигнет 100 тыс.
экземпляров. Иными словами, локальные сети
передачи данных уже давно выпускаются как
укомплектованная система, которую остается
лишь установить в заданном микрорайоне.
248
Применение оптических кабелей для обра¬
зования локальных сетей весьма перспективно,
но практически только начинается. Оптический
кабель привлекает высокой помехоустойчивостью,
широким диапазоном частот для передачи инфор¬
мации, малым весом и размерами. Технические
и эксплуатационные характеристики современ¬
ных волоконных световодов и оптических кабелей
позволяют образовывать локальные сети любой
конфигурации и размеров, однако сеть на оп¬
тическом кабеле имеет ряд особенностей, связан¬
ных с физическими процессами передачи ин¬
формации на световой несущей. Одна из них
состоит в необходимости применения специальных
соединителей для подключения аппаратуры к
световоду. Следует иметь в виду, что в каж¬
дом соединителе из-за его неидеальности воз¬
никают потери и большое число соединителей
может привести к значительному затуханию
сигналов. Это же наблюдается при много¬
кратном прохождении одного и того же сигнала
через один соединитель.
Другой особенностью сети на оптическом
кабеле является требование постоянства динами¬
ческого диапазона изменений сигнала на входе
фотоприемника.
Звездообразная конфигурация локальной сети
при большом числе пользователей требует боль¬
шого расхода кабеля, однако она имеет ряд
достоинств. Например, при одинаковой длине
звеньев сети («лучей») нетрудно сделать одина¬
ковыми уровни сигналов, В случае использо¬
вания кабеля с малыми потерями возможно
применение в сети большого числа терминалов.
На рис. 48 показан пример соединения трех
терминалов через узловой соединитель.
249
Терминал Терминал
Терминал
Рис. 48. Схема сети на оптическом кабеле типа звезда
В сети типа шины сигнал передается по
шине отправителем в обе стороны от точки
присоединения. При множестве пользователей
сети сигналу предстоит пройти через большое
число соединителей, что приведет к его частич¬
ному затуханию. Поэтому в сети типа шины
на оптическом кабеле не рекомендуется под¬
ключать больше 10 терминалов.
Развитию локальных сетей уделяется большое
внимание. Американский институт инженеров но
электротехнике и электронике (IEEE) организовал
специальный комитет по разработке принципов
функционирования локальных сетей и их стан¬
дартов. Фирмами Xerox, DEC, Intel разработаны
требования к характеристикам локальных сетей и
протоколам связи.
Локальные сети в общем объеме производ¬
250
ства телекоммуникационного оборудования уже
^воевали ведущие позиции. Вот, например,
данные, приводимые американскими экспертами:
60 % выпускаемого телекоммуникационного обо¬
рудования для систем обработки данных бу¬
дут обеспечивать передачу корреспонденции
в пределах одного здания, 22 % — передачу на
расстояние до 100 км, 10 % — на расстояние
до 1000 км и 8 % — на расстояние более
1000 км.
6.5. ИНФОРМАЦИОННЫЕ ТЕХНОЛОГИИ В БИБЛИОТЕКЕ
Библиотека — один из древнейших институтов
человеческого общества — представляет собой
сложную коммуникационную систему, предназна¬
ченную для накопления и предоставления поль¬
зователям необходимой информации. Библиотеки
как аккумуляторы знаний всегда играли значи¬
тельную роль в жизни общества на протяжении
всей истории человечества.
В СССР функционирует около 64 тыс. науч¬
но-технических и специализированных библиотек,
в фондах которых сосредоточено свыше двух
миллиардов книг, брошюр, журналов и других
изданий. Библиотеками пользуются более 42 млн
читателей, которым ежегодно выдается около
1,2 млрд книг и других источников информа¬
ции.
Количество печатных изданий в мире растет.
Уже сейчас всемирный книжный фонд наимено¬
ваний составляет около 1,4 млрд, томов.
Только в СССР ежегодно издается 80 тыс.
названий печатных изданий, многие из которых
выходят миллионными тиражами. Важнейшей
задачей является эффективное использование этой
251
«коллективной памяти общества», и здесь ведущая
роль принадлежит библиотекам. Библиотека оста¬
ется традиционным местом, где работают ученые
исследователи, студенты. Чтобы как-то прибли¬
зить, сделать библиотеку доступнее ее пользо¬
вателям, библиотечные фонды имеют крупные
научно-исследовательские институты, учреждения,
информационные центры. Не будучи способными
(в основном по экономическим соображениям)
собирать книжный фонд широкого профиля,
специализированные библиотеки сосредоточива¬
ются на сборе самых необходимых для данной
отрасли и организации материалов. Главное до¬
стоинство большой библиотеки типа Государствен¬
ной библиотеки СССР им. В. И. Ленина или
Британской библиотеки в Лондоне — в ее полноте.
Это притягивает тысячи читателей. И вот здесь
в наше время уже можно отметить достижение
первой «критической массы» в процессе общения
человека с библиотечным фондом.. Вспомните
залы каталогов библиотеки СССР им. В. И. Ле¬
нина или ГПНТБ, где толпы желающих роются
в ящичках (каталогах), перебирая карточки.
Затем их ожидает очередь на заказ литературы и
ожидание ее доставки. А в читальном зале мо¬
жет не оказаться места! Только острая необхо¬
димость заставляет сейчас специалистов идти в
большую библиотеку работать с литературой.
' В интересах развития общества и научно-
технического прогресса в частности, государство
заинтересовано в доступности знаний, содержа¬
щихся в книгах, журналах, отчетах, диссерта¬
циях. Не претендуя на исчерпывающие своей
полнотой предложения, можно представить себе
три не исключающих друг друга пути совершен¬
ствования системы человек—библиотека:
252
1) перевод информации с бумажных на маг¬
нитные и другие типы машиночитаемых носителей
и работа с информационными источниками
с использованием дисплея на работе, дома, не
интересуясь, в какой из библиотек (баз данных)
записан необходимый материал;
2) внедрение средств информатики в библио¬
течные процессы с целью максимального упро¬
щения поиска и получения необходимой лйтерату-
ры, причем лучше в виде готовой копии статьи,
фрагментов книги и т. п.;
3) аналитическая переработка научно-техни¬
ческой информации с использованием совре¬
менных средств информатики и предоставление
читателю «энциклопедических изданий», аккуму¬
лирующих знания в определенной области, по
выбранной дисциплине, т. е. вместо просмотра
и изучения сотен статей и книг, довольство¬
ваться в первом приближении одной (возмож¬
но, весьма внушительной) книгой [17].
Все три рассмотренные варианта могут разви¬
ваться (и развиваются) самостоятельно. Техни¬
ческие аспекты первого варианта обсуждаются
на страницах книги, и читатель их хорошо пред¬
ставляет. Осталось лишь поспорить о том, что
будет с библиотекой в будущем. Оставляя со¬
циальные аспекты этой проблемы социологам, рас¬
смотрим некоторые технические вопросы приме¬
нения информационных технологий в библиотеке.
Трудности библиотеки связаны с неспособно¬
стью быстро обрабатывать поступающую лите¬
ратуру, с армией читателей, растущей непро¬
порционально возможностям библиотеки удовлет¬
ворить ее запросы, и, наконец, как театр
начинается с вешалки, так и библиотека на¬
253
чинается с каталога, где царствует ручной поиск.
Последнее, пожалуй, самое неприятное.
Существует еще ряд процессов, где давно сле¬
довало бы использовать средства автоматизации:
заказ литературы, отбор документов для комплек¬
тования, выдача литературы по абонементу. И
хотя необходимость автоматизации библиотечных
процессов не вызывает сомнения, эта проблема
уже имеет свою историю [27], а мы лишь в начале
пути.
Следует сразу заметить, что автоматизация
деятельности библиотек — это не столько авто¬
матизация существующих библиотечных процес¬
сов, сколько разработка новых рациональных
методов решения традиционных библиотечных
задач на основе информационных технологий.
Иными словами, от применения новых информа¬
ционных технологий в библиотеках ожидается
принципиальное решение проблемы получения
новых информационных продуктов.
Сложность библиотечных функций и увеличе¬
ние нагрузки на библиотечный персонал в связи
с колоссальным ростом информационных изданий
уже вносят некоторую противоречивость в проб¬
лему автоматизации библиотек. В то время как
необходимость автоматизации библиотечных про¬
цессов не вызывает сомнения, их сложность и
необходимость участия во всех процессах чело¬
века вносит скептицизм в успех автоматизации.
В связи с этим появились и весьма противоречивые
точки зрения на автоматизацию. Можно ограни¬
читься использованием компьютеров только в сфе¬
ре обслуживания. Сторонники радикального
внедрения информационных технологий в библио¬
течное дело считают, что необходимо перевести
всю печатную информацию на машиночитаемые
254
носители [27]. В этом случае пользователь библи¬
отеки вместо книги будет работать с дисплеем.
При таком подходе концепция библиотеки будуще¬
го предполагает полное исчезновение книг в
современном понимании.
Чтобы показать реалистичность и такого
подхода, напомним о существовании проекта
Optical Disk Pilot Program — Библиотеки кон¬
гресса США, планирующей записать 80 млн
единиц хранения библиотеки на оптические диски
и пользоваться информацией с помощью микро¬
калькулятора и дисплея. Каталог библиотеки
превратится в электронизированную каталожную
службу (Cataloging Distribution Service).
Запись материалов библиотеки, как и карто¬
чек каталога, будет производиться оптическими
(лазерными) считывающими устройствами, преоб¬
разовываться в цифровую форму и записываться
на оптический диск. Изображения (графики,
фотографии, тексты) записываются на оптический
диск в аналоговой форме (подобно факсимиль¬
ной записи).
Библиотека конгресса предполагает исполь¬
зовать аналоговые оптические диски фирмы
Sony Video Communication Products, позволяющие
на одной стороне записать 54 тыс. изображений и
дисковые системы фирмы Integrated Automation.
При современной технологии на одной стороне
оптического диска записывается до 100 тыс. стра¬
ниц текста.
Читатель будет работать с информацией со
«станции пользователя» или АРМ читателя в
диалоговом режиме и просматривать нужные
первоисточники. Необходимую информацию он
может распечатать с помощью специального прин¬
тера, обслуживающего многих читателей. Достав-
255
ка заказанных текстов производится в течение
суток.
Электронизированная библиотека представ¬
ляется в виде централизованного хранилища,
построенного на сочетании машинной памяти,
микроносителей и средств передачи информации.
Информация извлекается из системы памяти с по¬
мощью интерактивного метода поиска. В концеп¬
ции так называемой электронной библиотеки есть
несомненные достоинства: исключается дублиро¬
вание источников, которое имеет место в настоя¬
щее время, невозможна потеря документов. Кроме
того, накопленная в базе данных информация
(книги, журналы, отчеты) доступна многим
пользователям практически одновременно, так как
тексты не находятся «в обращении» в обычном
понимании. При такой технике хранения мате¬
риалов рукописи могут создаваться «писателем»
за пультом терминала. Редактирование, коррек¬
тура и набор могут происходить с помощью компь¬
ютера. Окончательный текст автор направляет
в память «библиотеки», а себе оставляет ориги¬
нал в виде записи на магнитном диске.
Работа с библиотечными материалами в диало¬
говом режиме также очень привлекательна.
Он обеспечивает:
оперативность и быстроту поиска информации;
возможность корректировки выходных данных
с помощью оперативного уточнения запросов с
терминала;
возможность перебора различных комбинаций
поисковых признаков в запросе;
возможность оперативного расширения, суже¬
ния или изменения направления поиска после
получения первичного результата;
256
быстроту доступа к редко используемым ин¬
формационным массивам;
оперативный анализ выходной информации.
Если бы и удалось занести все литературные
источники в память компьютера, а всем желающим
предоставить возможность пользоваться дисплеем
дома или в специально отведенных для этого
местах, все равно останется вопрос о целесообраз¬
ности такого преобразования и удобстве пользо¬
вания накопленными человечеством знаниями в
такой форме. Основным тормозом перевода библи¬
отечных фондов на машинные носители является
необходимость привлечения огромных средств.
Стремление автоматизировать библиотечные
процессы преследует прежде всего цель ускорить
поиск необходимой информации. Здесь скрыты
огромные резервы. Работниками Государственной
публичной библиотеки им. М. Е. Салтыкова-
Щедрина в Ленинграде проведено интересное ис¬
следование: улучшение информационных и биб¬
лиотечных процессов и сокращение наполовину
времени, затрачиваемого учеными и специалиста¬
ми на поиск необходимой информации, означало
бы высвобождение для творческой и практической
работы в народном хозяйстве страны не менее
3 млн человек.
Что же можно автоматизировать в библиотеч¬
ном деле в настоящее время? Можно выделить
по крайней мере четыре области автоматизации:
1) комплектование литературы;
2) обработка литературы и каталогизация;
3) избирательное распространение информа¬
ции;
4) управление межбиблиотечным абонементом.
Для решения этих задач усилия разработчиков
и программистов необходимо сосредоточить на
9 Зак. 1523
257
следующих процессах: автоматизации библиогра¬
фического поиска во всех его видах, автомати¬
зации каталога; автоматизации межбиблиотечных
и внутрибиблиотечных связей (электронная почта,
телеконференция, факсимильная связь, локаль¬
ная сеть и пр.); внедрении информационных
технологий, связанных с обработкой и пере¬
дачей текстов, микрофишировании и машинном
поиске; автоматизации обслуживания читателей.
На основе рассмотренных нами в предыдущих
главах информационных технологий вполне ре¬
альным в настоящее время представляется соз¬
дание автоматизированных каталогов всех фон¬
дов, обеспечение потребителей возможностью
работать в диалоговом режиме с отдаленных тер¬
миналов с библиотечными базами данных, со¬
держащих каталоги, организация электронной
почты между библиотеками, создание сети пере¬
дачи данных, объединяющей библиотеки различ¬
ных профилей и регионов.
Рассмотрим некоторые частные процессы. Так,
контроль работы межбиблиотечного абонемента
можно обеспечить на персональном компьютере
с системой памяти на магнитных дисках. В память
компьютера записывается информация о книгах,
выданных по межбиблиотечному абонементу, кни¬
гах, выданных в сектор реставрации, в читаль¬
ные залы, о книгах, находящихся в переплетной
мастерской, о книгах, не найденных в хранилище
и в картотеке выдачи. На основании этого массива
данных компьютер может сообщить по требованию
следующие сведения: список должников абонемен¬
та; сводную картотеку выдачи книг из основного
хранения; список утерянных книг для списания;
сведения о книгах, возвращенных в хранилище.
Одним из важнейших разделов библиотеки
258
является каталог. Каталоги (библиографический,
предметный, географический и т. д.) составляются
для ориентировки читателей и библиотечных ра¬
ботников в фонде библиотеки. Каталог может
быть выпущен в следующих формах: ручной
каталог — традиционный тип каталога; полуме-
ханизированный каталог, состоящий из специаль¬
ных карт и требующий приборов для считывания
записей данных электрическим или оптическим
способом; компьютеризованный каталог, записан¬
ный на машиночитаемые носители и представляю¬
щий собой библиографические файлы. В последнее
время большое внимание уделяется созданию
машиночитаемых каталогов библиотечных фон¬
дов. Эта информация является основой для лю¬
бых автоматизированных систем управления
библиотечными фондами.
В ряде стран создается национальный машино¬
читаемый сводный каталог. Созданный однажды,
он будет обновляться без значительных допол¬
нительных затрат. Оценки показывают, что, напри¬
мер, для США наиболее эффективной будет
централизованная система каталогизации, осуще¬
ствляемая под руководством Библиотеки Конг¬
ресса.
Другой не менее важной и актуальной проб¬
лемой в библиотечной деятельности является проб¬
лема индексирования текстов. Индекс — это спи¬
сок наиболее существенных терминов, отражаю¬
щих предмет документа. Индекс служит для
пользователя справочным пособием, помогающим
найти в документе описание того или иного явле¬
ния или события. Для автоматизированной инфор¬
мационно-поисковой системы индекс рассматрива¬
ется как «каталог», приписывающий каждой еди¬
нице хранения некоторое множество идентифи¬
9*
259
каторов, отражающих содержание документа.
Индексирование является центральной операцией
любой документальной системы, так как позволяет
сформировать информационно-поисковый образ
документа (книги, статьи, отчета).
Процесс автоматического индексирования сос¬
тоит, как правило, из операций отбора индекси¬
рованных терминов, приписывания отобранным
терминам соответствующих весовых коэффициен¬
тов по степени важности терминов в рассматри¬
ваемой работе, отнесения каждого термина к опре¬
деленной группе и определения соотношения каж¬
дого термина к определенной группе и опреде¬
ления соотношений между терминами. Поэтому
под автоматическим индексированием понимают
комплекс взаимосвязанных процедур по опреде¬
лению, извлечению и переводу на информационно¬
поисковый язык основного предметного или смыс¬
лового содержания документа.
При автоматическом индексировании компью¬
тер на основании анализа текста выбирает ключе¬
вые термины. Этот выбор представляет собой
весьма сложную процедуру, которая может
основываться на статистических, словарных, мор¬
фологических, синтаксических, семантических и
других методах анализа текстов. Автоматичес¬
кое индексирование преследует достижение глав
ной цели — автоматизации интеллектуальных про¬
цессов аналитико-синтетической обработки инфор
мации, которая найдет применение в человеко-
машинных системах будущего. Процессы авто¬
матического индексирования пока по силам лишь
крупным библиотекам, оснащенным современными
компьютерами и располагающим соответствую¬
щим персоналом программистов.
Проводятся исследования и в области автома-
260
тического реферирования и аннотирования, выз¬
ванные перспективой получения средствами вы¬
числительной техники реферата или аннотации,
объективно отражающих содержание первичного
документа. Для этого необходимо изучить и опи¬
сать процессы, происходящие в сознании референ¬
та при составлении реферата, т. е. установить,
каким образом человек понимает замысел авто¬
ра документа и излагает это понимание в сжатой
форме в виде связанного текста.
6.6. ИНФОРМАЦИОННЫЕ ТЕХНОЛОГИИ В СИСТЕМЕ
НАУЧНО-ТЕХНИЧЕСКОЙ И ПАТЕНТНОЙ ИНФОРМАЦИИ
Особое место в развитии современного общест¬
ва занимает научная и техническая информация,
получаемая в результате деятельности отдельных
ученых, специалистов и научных коллективов.
По результатам обследования научных публика¬
ций, проведенного по инициативе Национального
научного фонда США, затраты на систему научной
информации в США составляют примерно четвер¬
тую часть расходов на научные исследования.
По некоторым приближенным оценкам, в СССР
потери, связанные с недостаточной информирован¬
ностью руководителей и ведущих специалистов
в различных отраслях народного хозяйства,
составляют примерно 10 % национального дохода.
Обмен научной информацией, знание достижений
в той или иной области науки и техники является
одним из важнейших факторов научно-техничес¬
кого прогресса.
Ведущее место в мире по объему генерируемой
и обрабатываемой информации занимают СССР
и США. Библиотеки и научные центры СССР еже-
261
годно выписывают более 15 тыс. изданий естест¬
венно-научных и технических журналов из 94
стран.
В развитых странах созданы системы научно-
технической информации, состоящие из специали¬
зированных информационных центров. Системы
призваны обеспечить ученых и специалистов све¬
дениями о последних достижениях науки, тех¬
ники и экономики. Они должны при этом, преодо¬
левая языковые барьеры, обеспечить целенаправ¬
ленный отбор информации из большого массива.
Информационные центры ориентированы либо на
определенные направления науки и техники,
либо на обслуживание определенных регионов со
своей спецификой.
У нас в стране в настоящее время функциони¬
рует 228 информационных центров [18]. Такие
центры научно-технической информации, как
ВИНИТИ, ВНТИЦентр, НПО «Поиск», ГПНТБ,
ВПТБ, владеют огромными фондами стоимостью в
сотни миллионов рублей.
Весьма разнообразны направления деятель¬
ности информационных центров независимо от
их специализации:
исследование состояния и перспектив развития
науки и техники в стране и за рубежом в опреде¬
ленной отрасли или группе отраслей;
анализ и обобщение сведений, содержащихся
в приобретаемой литературе, патентах, отчетах,
докладах, диссертациях;
подготовка вторичных изданий в виде анали
тических или библиографических обзоров;
информационное обеспечение специалистов и
руководителей сведениями о новейших научных
и технических достижениях с помощью тради¬
ционных или новейших средств информирования;
262
справочная деятельность, заключающаяся в
предоставлении потребителям сведений об
организациях, фирмах, являющихся лидерами в
интересующих областях, о поставщиках оборудо¬
вания, о проводимых в стране и за рубежом
совещаниях, симпозиумах, конференциях.
Для повышения доступности информации, опе¬
ративного ее распространения и использования в
СССР создана Государственная система научно-
технической информации [19]. По ориентировоч¬
ным оценкам она перерабатывает около 3,8 млн
документов в год, имеет в своем составе 12 всесо¬
юзных центров, 90 центральных отраслевых, 14
республиканских и 113 межотраслевых. Всего
система насчитывает более 8 тыс. информацион¬
ных органов в промышленных фирмах, научных
институтах, органах управления. Кроме того, в
стране функционирует 6 тыс. научно-технических
библиотек.
Всесоюзные центры централизованно обраба¬
тывают мировой поток научно-технической ин¬
формации. В их функции входят: обработка пер¬
вичных документов по тематике, закрепленной за
каждым их них; создание нисходящего потока
вторичной информации, который доводится до
ученых и специалистов либо непосредственно,
либо через информационные центры, стоящие ни¬
же на иерархической лестнице системы; выполне¬
ние роли головных координирующих центров в
закрепленной за ними области.
В СССР работает один из крупнейших мировых
Центров — Всесоюзный институт научной и техни¬
ческой информации (ВИНИТИ), выпускающий на
основе обработки около 20 тыс. журналов вторич¬
ные информационные материалы: справочные из¬
дания, обзоры (аналитические, реферативные,
263
библиографические), реферативные журналы, ре¬
феративные сборники, экспресс-информацию. Вто¬
ричная информация готовится ВИНИТИ также
на магнитных лентах и в виде микрофиш. Он
имеет связи со 130 странами и получает издания,
выходящие на 66 языках мира. Другим крупным
информационным центром в СССР является Ин¬
ститут научной информации по общественным на¬
укам (ИНИОН) АН СССР, занимающийся сбо¬
ром, обработкой и хранением научной информа¬
ции по широкому спектру проблем. Он закупает
иностранную литературу в 114 странах мира и
получает издания по книгообмену с научными
организациями, информационными центрами и
издательствами из 70 стран.
Помимо подготовки информационных изданий
ИНИОН обслуживает пользователей в режимах
избирательного распространения информации,
в режимах «запрос-ответ», в том числе и в режиме
диалога.
В современном мире научно-технической ин¬
формации принадлежит небывало высокая роль.
В общей совокупности научно-технических доку¬
ментов патентные документы занимают важное
место. Особый характер патентной информации
делает ее исключательно актуальной и ценной при
поиске новых технических решений. Известно, что
в мире почти каждые 1,5—2 мин предлагается
новое техническое решение и половина из предло¬
женных решений признаются изобретениями.
Мировой патентный фонд содержит более 27
млн документов, он ежегодно увеличивается на
1 млн документов. Этот массив информации
является одним из важнейших элементов мирового
научно-технического потенциала. В Советском
Союзе патентный фонд, размещенный в террито¬
264
риальных и отраслевых информационных центрах,
насчитывает 800 млн документов при годовом
приросте 40 млн документов. На базе патентных
фондов обслуживается ежегодно около 2 млн
специалистов всех отраслей народного хозяйства.
По их заказам ежегодно изготавливается около
10 млн копий документов.
Патентные документы, отличаясь унификацией
формы и способами представления данных, наибо¬
лее приспособлены для перевода их в машиночи¬
таемую форму. Поэтому в мире и у нас в стране в
частности, система патентной иформации давно
использует методы и средства информатики.
Общая картина обработки мирового потока патен¬
тной информации у нас в стране показана на
рис. 49.
Роль всесоюзного банка данных по патентной
информации выполняет НПО «Поиск», являющее¬
ся составной частью системы автоматизированных
центров научно-технической информации и обеспе¬
чивающее сбор, обработку и распространение
патентной информации. Система имеет ряд авто¬
матизированных функциональных служб, пока¬
занных на рис. 49.
На основе обработки патентной информации
потребители могут в интерактивном режиме по¬
лучать различную информацию, используемую
для экспертизы заявок, оценки уровня создава¬
емой техники, проведения патентных исследова¬
ний, подготовки аналитико-синтетической инфор¬
мации для высшего звена управления. Представ¬
ляет особый интерес для разработчиков новой
техники тематическая база патентных данных
«Темп», предоставляющая библиографическую
информацию о существующих (запатентованных)
в мире технических решениях по анализируемой
265
Базы данных
BHHSiadgoEH вн ихввв£
ахнэи ионхинхвю ен виПв^бофни
ввнхнэхви ввнжэдЛбед
Рис. 49. Компьютеризация патентно-информационного потока в системе научно-технической
информации
266
проблеме. База «Темп» обеспечивает диалоговый
доступ к ней с локальных и отдаленных терми¬
налов. Она содержит библиографические данные
о 7,6 млн патентных документов с 1982 г.
Документы, являющиеся аналогами ранее
опубликованных документов, объединены в семей¬
ства. По каждому семейству доступны для прос¬
мотра 13 библиографических полей: название
изобретения, авторы, владельцы, публикационные
и регистрационные данные, данные о приоритете,
международная и национальная классификация,
патенты — аналоги и т. д. Поиск в базе данных
возможен по ключевым словам из названий
изобретений, индексам международной и нацио¬
нальной классификации, наименованиям фирм,
публикационным данным. Функции диалога вклю¬
чают в себя управление стратегией поиска, под¬
сказки пользователю, если он затрудняется за¬
дать вопрос, просмотр каталогов (в том числе
каталога стандартизованных наименований
фирм), анализ промежуточных результатов по¬
иска с возможностью автоматического форми¬
рования поискового предписания и ряд других
сервисных функций.
Общая потребность в доступе к патентной
информации, находящейся в базах данных НПО
«Поиск», оценивается примерно в 600 тыс. запро¬
сов в год. С учетом пиковых нагрузок необходимая
производительность информационной системы
должна быть не менее 1 млн запросов в год, т. е.
4 тыс. запросов в день. Это требование можно
удовлетворить лишь при хорошо развитой сети
телекоммуникационного доступа к информацион¬
ным ресурсам.
Внедрение телекоммуникационных режимов
доступа к накопленным ресурсам позволит, во-
267
первых, существенно упростить и ускорить доступ
пользователей к информации в результате ликви¬
дации существующей многоступенчатой системы
патентно-информационного обслуживания. Ь
настоящее время пользователь должен искать
информацию в библиотеках (их единицы на всю
страну) или в фондах, не имеющих эффективного
справочно-поискового аппарата. В случае теле¬
доступа время сокращается с недель и месяцев
до нескольких минут (в среднем 30 мин на запрос).
Во-вторых, производитель информации может
получить достоверную информацию о действи¬
тельной информационной потребности пользова¬
телей. В настоящее время информационная пот¬
ребность изучается путем анкетирования и сбора
статистики из отчетов, что не позволяет оператив¬
но подстраивать систему патентной информации
под действительные потребности пользователей.
В условиях широкого доступа к базам данных
патентной информации появляется возможность
автоматического отслеживания близких по инте¬
ресам пользователей, выявления актуальных тема¬
тических областей и т. д.
Весьма внушителен объем советских патентных
изданий (около 1 млн страниц в год), и их расп¬
ространение с помощью услуг почты — дело бес¬
перспективное.
Очевидно, что решение проблем обработки и
доставки патентной информации необходимо ис¬
кать в широком применении информационных
технологий, способных взять на себя многие труд¬
ности патентно-информационного обслуживания.
В последние годы наметилась четкая тенденция
разнообразного применения компьютерной техни¬
ки и других средств информатики практически на
всех участках функционирования патентных
268
ведомств. Программы полной или частичной
компьютеризации патентных ведомств разрабаты¬
ваются и реализуются не только такими крупными
странами, как США, Япония, Великобритания,
ФРГ, но и сравнительно малыми, например Авст¬
ралией.
В общем виде современное патентное ведом¬
ство переводит в автоматизированный режим
следующие основные сферы своей деятельности:
технологию прохождения заявок и связанные с
ними операции; выпуск информации: издание,
тиражирование, пополнение баз данных и предос¬
тавление их пользователям; патентный поиск и
анализ; административно-финансовую.
Основная цель предпринимаемых в этой обла¬
сти усилий — повышение качества и сокращение
сроков экспертизы с одновременным уменьшением
штата экспертов, сокращение расходов на поддер¬
жание поисковых фондов, информирование инже¬
нерно-технической общественности за соответст¬
вующую плату о новых изобретениях и правовом
состоянии уже используемых.
Представляет определенный интерес план авто¬
матизации патентного ведомства США (его пол¬
ное название — Ведомство по патентам и товар¬
ным знакам), на реализацию которого Конгресс
выделил более 800 млн дол. Планом предус¬
матривается разработка и создание автоматизиро¬
ванной патентной системы (АПС), реализующей
с помощью современных средств информатики
основные функции патентного ведомства США на
новом качественном уровне.
Автоматизированная патентная система сос¬
тоит из подсистемы поиска и оперирования
информацией, баз данных полных текстов описа¬
ний изобретений и изображений (чертежей, графи¬
269
ков, товарных знаков), различного типа интел¬
лектуальных автоматизированных рабочих мест,
подсистемы выходных документов, а также под¬
системы управления сетью, управления всеми
компонентами АПС и управляющей службы для
руководства патентного ведомства.
Основу автоматизированной патентной систе¬
мы составляют такие информационные технологии,
как базы данных, локальные сети, АРМ, элек¬
тронная почта, системы редактирования текстов
и фотокомпозиции для подготовки изданий.
Наиболее характерными с точки зрения новизны
будут такие технические решения: ввод текстов
заявок на изобретения с АРМ в базу данных,
хранение в базах данных полных текстов опи¬
саний и изображений в цифровой форме, органи¬
зация быстрого поиска нужных документов по
ключевым словам и просмотр текстов и изобра¬
жений нй экране дисплея, использование памяти
большой емкости на оптических дисках и лазерных
принтерах.
Главным приоритетом пользуется проблема
создания баз данных с удобным доступом к ним,
следующей по приоритетности является задача
улучшения потребительских способностей системы
и затем задача автоматизации управленческого
аппарата.
На рис. 50 показана структура АПС. Все
операции в системе выполняются на больших
компьютерах фирмы Borroughs В7700 и В6900,
которые предполагается заменить со временем
на более современные.
В базах данных АПС предполагается хранить тексты
американских патентов с 1970 г. (0,17-К)6 Мбайт), всех
патентов США (2,5-10ь Мбайт), европейских патентов с
1920 г. (2,7-10° Мбайт), японских патентных документов
270
Рис. 50. Схема взаимодействия технических средств автоматизированной патентной системы
с 1920 г. (2,1 • 106 Мбайт) и вспомогательную информацию
(правила, процедуры, директивы). Это будет самая крупная
база данных в мире объемом 7,47-106 Мбайт, что эквива¬
лентно примерно 3 млрд страниц текста.
Информация в базу данных поступает либо с АРМ
(рис. 51), которое может быть предоставлено пользователю,
либо с готовых описаний изобретений с помощью оптических
считывающих устройств, преобразующих тексты и изображе¬
ния в цифровую форму. Затем информация записывается
на машиночитаемый носитель. Эксперты будут пользоваться
полными текстами и рисунками.
Важнейшее место в АПС отводится АРМ. Оно имеет
двухэкранный дисплей с высоким разрешением, процессор,
локальную дисковую память, устройство обработки текстов и
элементы электронной почты. С помощью локальной сети
данные можно пересылать в пределах всей системы АПС.
Двухэкранный дисплей будет только у АРМ эксперта.
Всего в системе предусматривается работа 660 АРМ экспер¬
тов, 100 АРМ специально для поиска полных текстов и изоб¬
ражений, 100 АРМ для работы по классификации патентных
документов, 40 АРМ для фотокомпозиции и подготовки до¬
кументов для публикации и издания официального бюллетеня
(Official Bulletin), 300 АРМ будут установлены в дисплейных
залах для пользователей, желающих найти необходимый
документ или предложить заявку.
Для того чтобы система начала действовать в полную
силу, необходимо ввести в нее имеющиеся на бумажных
носителях патентные документы. Американские патентные
документы составляют объем примерно 36 млн страниц.
По соглашению с Европейским патентным ведомством и
Японией патентное ведомство США будет получать докумен¬
ты в машиночитаемой форме. Запись в базу данных будет
производиться в соответствии с приоритетом: первый прио¬
ритет отдается документам на английском языке, затем пла¬
нируется записывать «лучшие» патенты из соответствующего
семейства. Третий приоритет отдается патентам Канады, Авст¬
ралии и СССР, четвертый — остальным странам РСТ
(Patent Cooperation Treaty).
В чем выразится полезность создаваемой
автоматизированной патентной системы? Прежде
всего выпуск официального бюллетеня и других
патентных изданий будет производиться непос¬
редственно с машиночитаемого носителя, число
272
Выход на абонентскую
широкополосную линию
копий патентных документов резко снизится в
результате широкого доступа к базам данных
АПС по сетям. Улучшится служба классификации,
которая облегчит функции экспертизы и доступ
к патентным документам. Кроме всего прочего,
существенно снизится число людей, занятых в
патентном ведомстве, особенно число высокооп¬
лачиваемых экспертов.
Представляет интерес организация создания
автоматизированной патентной системы США.
Генеральный план автоматизации вначале был
подготовлен группой специалистов патентного
ведомства при участии фирмы MITRE Corporati¬
on. К оценке предлагаемых решений были при¬
влечены специалисты управления ВВС США, ин¬
ститута вычислительной техники и технологии
Национального бюро стандартов, отдела ин¬
формационных систем НАСА. Более 600 экспер¬
тов приняли участие в рецензировании плана ав¬
томатизации патентного ведомства, после чего
состоялось его обсуждение.
Разработка и ввод в эксплуатацию системы,
в которую предполагается вложить 827,9 млн дол
10 Зак. 1523 273
(в ценах 1986 г.), рассчитаны на 20-летний срок.
Превращение изобретательского комплекса в
СССР в высокоэффективный источник идей и
технических решений зависит от компьютеризации
патентно-информационных процессов. Только при
этом необходимая патентная информация сможет
быть быстро найдена и доставлена потребителю.
С этой целью желательна реализация отечест¬
венной программы автоматизации системы науч¬
но-технической информации.
Системы научно-технической информации за
рубежом во многом отличаются от отечественных
систем. В ряде стран преобладают децентрали¬
зованные системы научно-технической инфор¬
мации, где основным элементом является много¬
функциональный информационный центр.
Внутренняя организация и структура информа¬
ционных центров нацелена на наиболее эффектив¬
ную переработку получаемой информации для
передачи ее промышленным предприятиям, фир¬
мам, учреждениям с целью достижения социально-
экономического и научно-технического прогресса.
Для улучшения сбора, обработки и издания
информации центры оснащаются самой современ¬
ной техникой, включая устройства микрофиши-
рования, системы памяти для хранения больших
массивов информации, автоматизированные ин¬
формационно-поисковые системы.
Основными источниками информации для цент¬
ров служат библиотеки, службы документации, дру¬
гие аналогичные центры как национального, так и
международного уровня. Для хорошей ориенти¬
ровки в информационных потребностях обслужи
ваемого контингента руководство информацион¬
ного центра обычно состоит из представителей
274
организаций различного профиля. Так, в Дании
в совет руководства технологическим информа¬
ционным центром входят представители местной
власти, профессиональных организаций, проф¬
союза, ассоциации промышленных рабочих, мест¬
ных банков.
Одной из самых важных работ центра является
работа с клиентами, удовлетворение их запросов,
которые могут быть весьма разнообразными.
Например, требуется выяснить, существует ли
более совершенная технология по сравнению с
применяемой, насколько отличается выпускаемая
продукция от национальных и мировых стандар¬
тов, какие международные мероприятия проводят¬
ся по проблеме замены металлов пластиками
и т. д.
Часто информационные центры формируются
при крупных университетах или библиотеках.
Информационный центр в Мехико, организован¬
ный при университете, широко использует сов¬
ременные информационные технологии. Значи¬
тельно облегчает обслуживание пользователей те¬
леобработка информации в диалоговом режиме.
Широко развита сеть информационных центров
в Индии, где создан национальный центр информа¬
тики и сеть региональных центров. Национальный
информационный центр имеет выход к базе данных
ESRIN/RECON во Фраскати, Италия. Значитель¬
ный вклад в информационное обслуживание
в Индии вносит спутниковая система INSAT,
имеющая сеть из 31 наземной станции, и система
NATIS—National Information System for Science
and Technology.
В Аргентине координацию информационного
обслуживания выполняет CAICYT—Centro Аг-
gentino de Information Centifica у Technologica.
10*
275
К важнейшим задачам этого центра относятся
повышение эффективности информационной ин¬
фраструктуры, улучшение кооперации между
отдельными институтами в области информации,
минимизация стоимости распространения мате¬
риалов и оборудования. В CAICYT находится
центр телексной связи, информационный центр
пользуется компьютеризованной системой микро¬
фильмирования СОМ — Computer Output Micro¬
form, доступ к которой возможен с отдаленных
терминалов. На машиночитаемые носители пере¬
веден список 40 тыс. изданий, находящихся в
библиотеках Аргентины. Центр информирует
пользователей о нахождении интересующих их
информационных источников и имеет выход к за¬
рубежным базам данных Dialog, SDC, BRS — Bib
liographic Retrieval Services.
Естественным шагом в развитии системы
научно-технической информации в СССР является
совершенствование ее в двух направлениях:
автоматизация наиболее трудоемких процессов
в информационных центрах; объединение инфор
мационных центров с помощью сетей передачи
данных в единую крупную сеть с множество
абонентов-получателей информации.
Такое развитие происходит в СССР в резуль¬
тате создания сети автоматизированных центров
научно-технической информации (НТИ) [20].
В автоматизированной информационной систе¬
ме предусматривается:
использование современных информационных
технологий и, в частности, создание специализи
рованных библиографических и фактографических
баз данных;
предоставление пользователям взможности
поиска в базах информации в диалоговом режиме;
276
удаленный доступ к каталогам на машино¬
читаемых носителях в результате создания сети
передачи данных и наличия терминального обору¬
дования у пользователей;
автоматизация процессов индексирования и ре¬
ферирования;
создание автоматизированных информаци¬
онно-поисковых систем в информационных цент¬
рах типа Асинит во ВНТИЦентре и Ассистент в
ВИНИТИ.
Объединение информационных центров в еди¬
ную сеть является в настоящее время определя¬
ющей тенденцией в развитии информационных
технологий. Эффективность использования совре¬
менных информационных центров, функционирую¬
щих в режиме сети и, следовательно, в режиме
удаленного доступа, возрастает в 2—4 раза,
а затраты организаций, кооперирующихся в сеть
для получения требуемой информации, сокра¬
щаются в среднем в 3 раза. Важность раз¬
вития сетевой инфраструктуры несомненна.
Автоматизированную систему НТИ можно
представить как комплекс органически связанных
друг с другом подсистем:
комплектования информационного фонда;
перевода входной информации на машино¬
читаемые носители;
обновления и поддержания данных в авто¬
матизированных базах данных;
ретроспективного информационного поиска и
распространения информации по запросам або¬
нентов;
подготовки и выпуска информационных из¬
даний;
тиражирования информационных массивов;
хранения информации на микроносителях и
277
магнитных дисках.
Обсуждаемые нами ранее технические харак¬
теристики различного типа электронных устройств
и комплексов, образующих информационные, тех¬
нологии, служат основой для реализации автома¬
тизированной информационной системы научно-
технической информации у нас в стране.
6.7. ЭКСПЕРТНЫЕ СИСТЕМЫ — ИНСТРУМЕНТ
ИНТЕЛЛЕКТУАЛИЗАЦИИ ПРОЦЕССОВ ОБРАБОТКИ
ИНФОРМАЦИИ
Экспертные системы появились в результате
исследований интеллектуальных процессов, на¬
пример логики человеческого мышления, и анали¬
за возможностей компьютерных систем, особенно
их программного обеспечения. Пока мы находим¬
ся у истоков создания автоматизированных
информационных систем интеллектуального типа.
Это новое качество должно достигаться тем, что
в автоматизированной информационной системе
вместо базы данных функционируют база зна¬
ний и устройство, называемое решателем, с логи¬
кой мыслительного процесса эксперта, позволяю¬
щей строить гипотезы и делать выводы. Осу¬
ществляется идея перерождения компьютера из
«скоростного идиота» в «умную машину».
База знаний представляет собой модель экс¬
пертных знаний, т. е. знаний специалистов в
данной предметной области. В решателе собира¬
ются логические операции, с помощью которых
устанавливаются связи между профессиональны¬
ми знаниями экспертов и реальными ситуа¬
циями, т. е. входными сведениями. Таким обра¬
зом, главным в экспертной системе является мо¬
дель представлений экспертов о соответствующей
278
предметной области и методы решения в ней
задач. Совершенство системы зависит от глубины
проникновения разработчиков в данную предмет¬
ную область.
К принципиальным отличиям системы можно
отнести способность принятия решений, возмож¬
ность общения с ней обыкновенного (не специ¬
ального подготовленного) пользователя, объясне¬
ние принимаемых решений и, конечно, наличие в
информационном массиве системы практически
всей известной в заданной области информации,
включая знания и опыт специалистов. Иными
словами, сделана попытка заменить высококва¬
лифицированного специалиста компьютером.
Современная экспертная система состоит из
следующих принципиальных блоков: базы знаний,
содержащей необходимую информацию о данной
предметной области, включая систему логических
связей между ее информационными блоками;
механизма вывода, способного использовать ло¬
гические связи для формулирования выводов или
советов пользователю; системы объяснений, сооб¬
щающей пользователю аргументы сделанного вы¬
вода; системы адаптации механизма объяснений
к знаниям пользователя, работающего с систе¬
мой.
Применение интеллектуальных информацион¬
ных систем весьма разнообразно [28]. Они ис¬
пользуются при планировании научных исследо¬
ваний, интерпретации данных, при диагностике
заболеваний, проектировании современных сверх¬
больших интегральных схем, исследовании неис¬
правностей в сложных системах, для обеспече¬
ния космических полетов.
Особый интерес представляет применение
экспертных систем при создании проблемно-ориен¬
279
тированных баз данных и организации автомати
зированного поиска нужных сведений. Разрабаты¬
ваемые для этих целей системы могут рассуж
дать [7] и наделяются следующими . возмож
ностями: осуществлять выбор базы данных, содер
жащей необходимую информацию; определять по¬
исковые термины, описывающие сущность поиско¬
вой проблемы; реагировать на ошибки в сооб¬
щениях; знать сетевые протоколы, позволяющие
входить в ту или иную сеть передачи данных;
изменять стратегию поиска в зависимости от
его результатов.
Эти системы, являясь по существу информа¬
ционно-логическими, могут автоматически извле¬
кать из текстов на естественных языках ин¬
формацию, необходимую пользователю, или само¬
стоятельно пополнять базы данных. В отличие от
фактографической базы данных, которая на зап¬
рос пользователя выдает релевантные документы,
экспертная система по заданному описанию
проблемы формулирует ответ в форме фактов
и пояснений [7, 29]. Поэтому ее разработка
тесно связана с исследованиями в области ис¬
кусственного интеллекта, в частности, в таких
направлениях, как имитация с помощью компью¬
тера рассуждений и методов восприятия чело¬
веком информации из окружающего мира.
Весьма перспективно применение экспертных
систем для анализа научно-технической информа¬
ции и ее аналитической переработки. Особую
пользу специалисты ожидают от работы с полно¬
текстовыми и реферативными базами данных
патентной информации, когда система будет осу¬
ществлять поиск технических решений и физи¬
ческих эффектов. При этом пользователю не
нужно знать поисковые процедуры и правила
280
общения с базой данных [30].
Целесообразно сочетание экспертных систем с
существующими автоматизированными инфор¬
мационными системами. В этом случае эксперт¬
ный компонент комплексной системы может пре¬
доставлять вспомогательные средства для отбора
необходимых данных и их переработки, обеспе¬
чивать качественный поиск информации в базе
данных путем составления синтаксически правиль¬
ных запросов, осуществления формальной про¬
верки рефератов и поисковых образов доку¬
ментов на наличие орфографических, синтак¬
сических и терминологических ошибок.
Создатели экспертных систем ориентируются
на перспективное техническое обеспечение —
персональные компьютеры высокой производи¬
тельности, позволяющие систематизировать боль¬
шой объем информации, выдавать результаты ре¬
шения научных и прикладных задач, обслу¬
живать множество независимых пользователей.
Вообще, в соревновании с компьютером человек
уступает ему по скорости переработки инфор¬
мации, емкости оперативной памяти, показателю
интеллектуальной способности (число единиц
интеллектуальной работы, выполняемых в единицу
времени) и сохраняет явное превосходство по
скорости ввода информации и компактности
«технических» средств. Однако темпы разработки
и производства вычислительной техники и ин¬
форматики чрезвычайно велики. Так, передовые
фирмы по производству персональных компьюте¬
ров обещают в ближайшие годы повысить их
быстродействие до 10 млн опер/с. Таким образом,
недалек тот день, когда без интеллектуальных
информационных систем, включающих базы зна¬
ний, не будет обходиться ни один специалист
или исследователь.
281
ЗАКЛЮЧЕНИЕ
Итак, мы попытались раскрыть сущность тех¬
нических основ информатизации человеческой
деятельности на современном этапе. И несом¬
ненно, что такими основами являются инфор¬
мационные технологии, включающие как процессы
обработки и передачи информации, так и техни¬
ку, с помощью которой можно реализовать эти
процессы. Технологии служат уникальным приме¬
ром синтеза электронно-вычислительной техники и
средств передачи информации.
Четкие границы предметной области для ин¬
форматики и информационных технологий пока не
Определены. И хотя в книге охвачен весьма
широкий круг проблем, касающихся информа¬
ционных технологий, в действительности он еще
шире. Информационные технологии вобрали в се¬
бя разнообразный ассортимент технических уст¬
ройств научных идей. Здесь нашли достойное
место устройства памяти для огромных инфор¬
мационных массивов, методы передачи любого
вида информации в цифровой форме, быстро¬
действующие компьютеры, автоматизированные
информационно-поисковые системы, микроноси¬
тели информации, экспертные системы, методы
организации взаимодействия компьютеров, объ¬
единенных в сети.
Наше время характеризуется не столько тех¬
ническими изобретениями, сколько внедрением
прогрессивных технологий. Информационные тех¬
нологии самым тесным образом связаны с прак¬
тической деятельностью человека, они делают
доступными информационные ресурсы, которыми
располагает общество, и направлены на повы¬
шение эффективности трудовой деятельности.
282
Несомненно, что проблема информатизации
общества в значительной степени решается пу¬
тем использования информационных технологий.
«Технологии эти важны не сами по себе,— пи¬
шет академик Велихов Е. П. [31], а именно
в силу того влияния, которое они могут оказать
на жизнь общества». По мнению специалистов,
каждый день промедления в разработке инфор¬
мационных технологий равносилен шагу назад.
Сторонники концепции «информационного об¬
щества» считают, что ключевые позиции в мире
будут занимать те, кто создает и использует
информацию наилучшим образом. Информатиза¬
ция приведет к существенному росту произво¬
дительности труда, улучшению благосостояния,
образования и здравоохранения, ликвидации
языковых барьеров, решению ряда социальных
проблем. Достоверная и всеохватывающая инфор¬
мация позволит принимать наиболее обоснован¬
ные решения во всех сферах человеческой
деятельности.
В ряде индустриально развитых стран сфор¬
мировалась особая отрасль хозяйства, которую
называют индустрией переработки информации.
Есть основания полагать, что и у нас в стране
в этот вид деятельности будут вовлечены мил¬
лионы людей.
283
ПРИЛОЖЕНИЕ 1
Базы данных научно-технической информации
Название базы данных.
Владелец базы данных
Содержание базы данных
1. Наука, техника, статистика
ISI/ISTP — Index to Scienti¬
fic and Technical Proceedings
and Books
Institute for Scientific Infor¬
mation, Inc., США
Данные из монографий, трудов
конференций, симпозиумов (на
английском языке)
SCISearch — Science Citation
Index Search
Institute for Scientific Infor¬
mation, Inc., США
Библиографические данные из
4200 наименований журналов
по различным отраслям науки и
техники (на английском языке)
Dissertation Abstracts Online
University Microfilm Intern.,
США
Библиографическая информа¬
ция по диссертациям за пе¬
риод около 100 лет
Conference Paper Index
Cambridge Scientific Abst¬
racts, США
Охватывает все направления
науки и техники
LCMARC — Library of Con¬
gress Machine Readable Ca¬
talog
Библиотека Конгресса США
Охватывает все области знаний
284
NTIS — National Technical
Information Service
Национальная служба техни¬
ческой информации, США
UKMARC
Британская библиотека
PASCAL — Program Appli¬
que a la Selection et a la Com¬
pilation Automatique de la
Litterature
Центр научно-технической
документации, Париж
COMPEDEX — Computeri¬
zed Engineering Index
Engineering Information, Inc.,
США
INIS — Atomindex
Международное агентство по
атомной энергии, Париж
INSPEC — А.— International
Information Services for the
physics and engineering
communities
Institution of Electrical En¬
gineers, Лондон
ISMEC — Information Servi¬
ce in Mechanical Engineering
Data Courier, США
PTS Market Abstracts
Predicasts, Inc., США
SSIE
Smithsonian Science Informa¬
tion Exchange, Inc., США
Охватывает все области науки
и техники
Библиографические данные из¬
даваемых в Великобритании
книг
Записи по физике, оптике, вы¬
числительной технике, электро¬
нике, металлургии, геологии,
транспорту, топливу, космичес¬
ким исследованиям (на фран¬
цузском языке)
Библиографическая информа¬
ция по инженерным вопросам
техники, включая биоинжене¬
рию, механику, управление, хи¬
мию
Библиографическая и рефера¬
тивная информация из статей,
книг, патентов по атомной энер¬
гетике
Данные по физике, взятые из
журналов, книг, диссертаций
Данные по механике, материа¬
лам, приборам из 250 журналов
Информация по электронике,
энергетике, инструментам, связи,
пластикам, продуктам питания
Информация о теоретических
и прикладных исследованиях в
области биологии, материалов,
285
SPIN — Searchable Physics
Information Notices
Американский институт фи¬
зики, США
Physics Brief
FIZ Karlsruhe, ФРГ
Mathematics Abstracts
FIZ Karlsruhe, ФРГ
MATHFILE
Американское математичес¬
кое общество, США
ASSKP
Universitna Kniznica, Бра¬
тислава, ЧССР
Горизонт
Центральный институт науч¬
ной и технической инфор¬
мации, НРБ
медицины, математики, социо¬
логии
Данные по всем направлениям
физики, взятые из американских
и советских журналов
Библиографическая и рефера¬
тивная информация в области
физики
Библиографические данные и
рефераты по математике, взятые
из 1300 журналов, трудов кон¬
ференций, книг
Библиографические данные по
математике, взятые из 1600 пе¬
риодических изданий и книг
Документальная информация из
журналов по естественным и
точным наукам
Фактографическая информа¬
ция из периодических изданий
отчетов по отраслям народного
хозяйства, экономике, научно-
технической политике
STAR/IAA
Национальное агентство по
аэронавтике и космонавтике,
США
МСИС НИР
Международный центр на¬
учно-технической информа¬
ции, Москва
Рефераты отчетов и статей по
аэронавтике, математике, вы¬
числительной технике, науках
о Земле
Политематические данные по
научным отчетам из многих от¬
раслей науки и техники
286
PTS International Statistics
Predicasts, Inc., США
Информация по международной
статистике по экономике, про¬
мышленности, выпускаемой про¬
дукции. Данные взяты из отче¬
тов правительств, отраслей про¬
мышленности, публикаций ООН
Sociological Abstracts
Sociological Abstracts, Inc.,
США
Zinc, Lead and Cadmium
Abstracts, США
Oceanic Abstracts
Data Courier, США
Стандарты СЭВ
Институт СЭВ по стандарти¬
зации, Москва
Ariane
Cated, Fed. Nat. du Batin-
ment, Париж
ASI — American Statistic
Index
Congress Information Servi¬
ce, Inc., США
PTS Funk and Scott Indexes
Predicasts, Inc., США
Данные по социологии и смеж¬
ным наукам, взятые из 1200
журналов
Данные охватывают все аспекты
производства и использования
цинка, свинца и кадмия
Данные из технической литера¬
туры стран мира по биологии,
рыболовству, океанографии,
акустике, морской и водолаз¬
ной технике
Информация о действующих
международных стандартах
СЭВ, Международной организа¬
ции стандартов и Международ¬
ной электротехнической комис¬
сии
Данные по промышленному
строительству, конструкциям,
продукции французской про¬
мышленности
Данные по промышленности,
транспорту, здравоохранению в
США, взятые из периодических
изданий, статистических сборни¬
ков, отчетов
Данные по анализу деятель¬
ности промышленных фирм,
прогнозов торговли, новым ви¬
дам продукции, финансовым
вопросам
287
Диссертации
ВНТИЦентр, Москва
Отчеты
ВНТИЦентр, Москва
Реферативные данные по дис¬
сертациям, защищенным в
СССР
Данные по отчетам НИИ в
СССР
2. Механика, машиностроение
ISMEC — Information Servi¬
ce in Mechanical Engineering
Cambridge Scientific Abst¬
racts, Inc., США
WAA
American Society of Metals,
США
TITUS
Institute Textile de France,
Франция
PAPERCHEM
Institute of Paper Chemistry,
США
IRRD — International Road
Research Documentation
Transport and Road Research
Lab., Великобритания
Машиностроение
ВИНИТИ, Москва
Механика
ВИНИТИ, Москва
Робототехника
ВИНИТИ, Москва
Библиографические данные из
250 журналов, книг, отчетов
по машиностроению
Данные из технической лите¬
ратуры стран мира по алюми¬
ниевому производству
Данные по текстильной про¬
мышленности из 800 журналов
Данные о производстве бумаги
взяты почти из 1000 журналов
и патентов
Техническая литература и отче¬
ты по дорожному транспорту
Записи из периодических изда¬
ний, патентов, книг по теорети¬
ческим и прикладным вопросам
машиностроения
Информация по теоретическим
и прикладным вопросам меха¬
ники
Реферативная информация по
промышленным роботам и мани¬
пуляторам
288
3. Информатика, вычислительная техника, электроника
Information Science Abstracts
Plenum Publishing Corp.,
США
INSPEC
Лондон
INSPEC — В
INSPEC — C
Computer Database
Management Contents, Inc.,
США
SB-1
Центр автоматизированной
обработки управленческих
данных, Париж
Electronic Components Data¬
bank
SDS, США
NCC-Database
NCC, Ltd., Великобритания
SCOLA
Центр научно-технической
документации, Париж
TELEDOC
Национальный центр иссле-
Реферативная информация из
книг, патентов, отчетов по раз¬
личным аспектам информатики
Библиографические и рефера¬
тивные данные по электротех¬
нике, электронике, вычислитель¬
ной технике, физике, взятые
из 3000 журналов, патентов,
отчетов, диссертаций по элект¬
ротехнике
Информация по электротехнике
Информация по вычислительной
технике
Информация и оглавления 530
журналов, книг, трудов конфе¬
ренций по вычислительной тех¬
нике, электронике, связи
Информация по использованию
ЭВМ и робототехнике
Информация об интегральных
схемах, элементах, спутниковых
системах
Данные по программному
обеспечению, аппаратной части
ЭВМ и сервису
Библиографические данные по
информатике и научно-инфор¬
мационной деятельности
Библиографическая информа¬
ция по вопросам связи, взятая
289
дований в области связи,
Франция
Informatika
Центр научной, технической
и экономической информа¬
ции, Прага
LIZA
Library Association, Велико¬
британия
Автоматика и радиоэлектро¬
ника
ВИНИТИ, Москва
Информатика
ВИНИТИ, Москва
ФАП
ГПНТБ СССР, Москва
из периодических журналов,
книг, отчетов
Данные по научно-технической
информации и вычислительной
технике
Данные по информатике,
библиотечному делу, взятые из
300 журналов, книг, отчетов
Информация из периодических
изданий стран мира по кибер¬
нетике, вычислительной технике,
радиотехнике
Данные по информатике из
периодических изданий стран
мира
Данные по программному обес¬
печению ЭВМ, языкам програм¬
мирования, прикладным про¬
граммам
4. Сельское хозяйство, продукты питания
AGRER — Agricultural Rese¬
arch Project
Европейское экономическое
сообщество, Люксембург
Данные об исследованиях в об¬
ласти сельского хозяйства,
включая животноводство, ве¬
теринарию, лесоводство
AGRIS — Agricultural Infor¬
mation Service
ФАО ООН, Рим
Данные по всем отраслям сель¬
ского хозяйства из журналов,
отчетов, патентов
AGRICOLA — Agricultural
Online Access
National Agricultural Library,
США
Данные по сельскому хозяйст¬
ву из 5000 журналов, книг,
отчетов
290
CAB Abstracts
The Commonwealth Agricul¬
tural Bureaux, Великобрита¬
ния
Информация по сельскому хо¬
зяйству и биологии, взятая из
8500 журналов, книг и др. публи¬
каций. Включает данные о про¬
дуктах питания, скотоводстве,
садоводстве, злаках, почвове¬
дении
FSTA — Food Science and
Technology Abstracts
Int. Food Information Servi¬
ce, Великобритания
CRIS
USDA Cooperative State Re¬
search Service, США
Данные из всех стран мира
о продуктах питания и их произ¬
водстве, включая экономику,
статистику и правовые доку¬
менты. Просматриваются 1200
журналов, книги, стандарты,
отчеты, диссертации
Данные об исследованиях в
сельском хозяйстве и смежных
областях
IALINE — Industrie Agro-
alimentatoire en Ligne
Bibliographic Internationale
des Industries Agro-alimen-
taires, Франция
Библиографическая
ция по пищевым
информа-
продуктам
5. Химия
CHEMDEX —Chemical In¬
dex
Chemical Abstracts Co., Sys¬
tem Development Co., США
Фактографические данные по
химии
CHEMNAME — СА Chemi- Данные по химии и смежным
cal Name Dictionary областям
Dialog Information Services,
Inc., CAS, США
CHEMSearch
CHEMsis
CHEMzero
291
CIN — Chemical Industry
Notes
Американское химическое об¬
щество, США
APILIT — API Literature
American Petroleum Institu¬
te, США
CA Search
Chemical Abstracts Co.
(CAS), США
Chemical Engineering
Abstracts
Королевское химическое об¬
щество, Великобритания
CRDS — Chemical Reactions
Documentation Service
Derwent Publications, Ltd.,
Великобритания
CANOM
Центр информации по химии,
Париж
CA Condensates
CAS, США
Dechema
Dechema, ФРГ
Химия
ВИНИТИ, Москва
6.
Biosis Preview
Библиографическая информа¬
ция по технико-экономическим
аспектам химической промыш¬
ленности
Данные по нефтехимии, очистке
нефти, транспортировке и хра¬
нению нефти
Библиографические данные по
химии, взятые из 14 тыс. перио¬
дических изданий, книг, отчетов,
диссертаций
Библиографические данные по'
химии из 100 периодических
изданий стран мира
Библиографическая информа¬
ция по органической химии,
взятая из периодических изда¬
ний и патентов
Данные о химических формулах
и регистрационные номера хи¬
мических соединений
Данные о химической технике
и применении химии, включая
биохимию, физическую химию,
органическую химию
Данные по технологической хи¬
мии и химической технике
Данные по всем аспектам химии
|Данные по всем аспектам
292
Bioscience Information Ser¬
vice of Biological Abstracts,
США
Life Sciences Collection
Cambridge Scientific Abst¬
racts, Inc., США
биологии и медицины, взятые из
300 журналов, отчетов, трудов
конференций
Библиографическая информа¬
ция из 5 тыс. журналов, книг,
отчетов
Biotechnology
Derwent Publication, Ltd.,
Великобритания
Биология
ВИНИТИ, Москва
Библиографические данные по
биоинженерии
Фактографическая информация
по биологии, генетике, микро¬
биологии, ботанике, зоологии
7. Медицина, фармакология
MEDLARS — Medical Lite¬
rature Abstracts and Retrie¬
val System
Национальная медицинская
библиотека США
MEDLINE
Национальная медицинская
библиотека США
ISI/Biomed — Biomedical Li¬
terature Search
Institute for Scientific Infor¬
mation, Inc., США
RINGDOC
Derwent Publications, Inc.,
Великобритания
CANCERexpress
CANCERproj
CANCERlit
National Library of Medicine
and Current Cancer Rese-
Данные по общей и клинической
биомедицине, взятые из 3 тыс.
журналов
Библиографические и рефера¬
тивные данные по медицине и
смежным дисциплинам
Данные по медицине, биологии,
генетике, фармакологии из пе¬
риодических изданий
Библиографическая . информа¬
ция, а также рефераты по меди¬
цине
Данные по онкологии
293
arch, Американский институт
рака, США
CANCERNET
Информационный центр по
онкологии, Франция
ABDA-Stoff
Объединение немецких апте¬
карских союзов, ФРГ
BIAM — Banque d’Infor¬
mations Automatisee sur le
Medicaments
Association Biam, Франция
Pharmaceutical News Indust¬
ry. Data Courier, Inc., США
International Pharmaceutical
Abstracts
ASPH, США
TOXLINE
NLM, США
Данные по онкологии (на ан¬
глийском и французском язы¬
ках) из периодических изданий,
книг, трудов конференций
Данные по лекарственным ве¬
ществам (на немецком языке.)
Данные по лекарственным пре¬
паратам и их применению. Дан¬
ные по производству лекарств
и косметических средств
Данные по производству ле¬
карств
Данные по фармакологии, ме¬
дицине и другим отраслям здра¬
воохранения
Данные по исследованиям влия¬
ния ядовитых веществ на людей
и животных, влияния хими¬
ческих веществ на окружающую
среду
8.
ENERGYLINE
Environment Information
Center, Inc., США
Energy
Министерство энергетики,
США
ергетика
Библиографические и рефе¬
ративные данные по энергетике
из журнальных статей, трудов
конференций
Библиографические и рефера¬
тивные данные по вопросам
потребления, использования и
сохранения энергии
294
EIDB — Energy Information
Data Base, США
PC/News
API Central Abstracting Ser¬
vice. Американский институт
нефти, США
TULSA
University of Tulsa, США
Coal
Международное агентство по
энергетике, Лондон
Энергетика
ВИНИТИ, Москва
Данные по энергетическим ре¬
сурсам и охране окружающей
среды
Данные по использованию нефти
Данные по выработке месторож¬
дений нефти и газа
Данные по вопросам добычи и
использованию угля, взятые из
1500 журналов, книг, отчетов
Данные по всем проблемам
энергетики
9. Охрана окружающей среды
ENVIROLINE
Информационный центр по
охране окружающей среды,
США
Библиографические данные по
вопросам окружающей среды,
взятые из журналов, книг,
отчетов: химическое и биологи¬
ческое загрязнение, радиологи¬
ческое заражение, загрязнение
воды
PIE — Pacific Islands Eco¬
systems
Национальная служба техни¬
ческой информации, США
ENVIROBIB/EPB
Inviromental Studies Institu¬
te, США
Pollution Abstracts
Data Courier, Inc., США
Данные по экологическим си¬
стемам, социально-экономичес¬
ким процессам
Данные из статей по вопросам
окружающей среды, земных ре¬
сурсов, продуктов питания, здо¬
ровья
Данные по источникам загряз¬
нения окружающей среды, конт-
295
APTIC — Air Pollution
T.I. Center
Manpower and Technical In¬
formation Branch, US Envi¬
ronmental Protection Agency,
США
ролю, шуму, радиации. Взяты из
2500 журналов, книг, отчетов
Данные о различных аспектах
загрязнения воздуха: полити¬
ческих, социальных, граждан¬
ских, административных, а так¬
же данные по контролю
Cold regions
Лаборатория по исследова¬
нию полярных регионов ин¬
женерного корпуса армии
США
Библиографические данные по
климату, навигации и строитель¬
ству в районах вечной мерзлоты,
Арктике и Антарктике
ПРИЛОЖЕНИЕ 2
Базы данных патентной информации
Название базы данных.
Владелец базы данных
Содержание базы данных
PFS
Inpadoc, Австрия
Патенты-аналоги податам прио¬
ритета из 52 стран и трех меж¬
дународных организаций
Patente
Inpadoc, Австрия
Библиографическая информа¬
ция о патентных документах
Австрии, Швейцарии и ФРГ на
немецком языке с 1978 г.
PATSDI
Inpadoc, Австрия
Библиографические описания
документов текущего поступле¬
ния за последние 6 недель из
52 стран мира и трех между¬
народных организаций
PRS
Inpadoc, Австрия
Данные об изменении правового
статуса патентных документов
296
с основными библиографически¬
ми элементами
CAPRI
Inpadoc, Австрия
Данные по реклассификации
патентных фондов. Бибданные
патентных документов ФРГ,
Франции, Японии, СССР, Швей¬
царии, США, Великобритании
WPI, WPIL, US Р70, US РА,
US 77, US CLASS
Derwent Publ., Ltd.,
Великобритания
Biotechnology Derwent Publ.,
Ltd., Великобритания
Патенты по фармакологии, хи¬
мии, электротехнике, механике.
Патенты США
Библиографические данные и
рефераты по биотехнологии и
микробиологии
Chemical Reactions Document
Service
Derwent Publ., Ltd., Велико¬
британия
INPI-1, INPI-2, INPI-3
Institute National de la Prop
rete Industrielle, Франция
Данные по новым химическим
реакциям с 1975 г.
Патентные документы 16 стран
мира с 1968 г.
HITECH patent
Laser technology
Fiber optic technology
Data communications
Communications Publishing
Group, Inc., США
Computerpat
Pergamon Infoline, Inc., США
Патентные документы США,
Англии, Австралии, Канады, по
вопросам техники, волоконно-
оптической технологии, передаче
данных с 1983 г.
Патенты США и стран договора
о патентной кооперации
PATSEARCH
Pergamon Infoline, Inc., США
Патенты США
LEXPAT
Mead Data Central, США
Патенты США
297
CLAIMS, UNITERM, CDB
Reexamination and reassig¬
ned US patents
Information science abstracts
IFI/Plenum Data, США
European patent register
European Patent Office
PATOUS
Japanese Patent and Techni¬
cal Information Center, То¬
кио
Патенты США
Данные о европейских патентах
и их правовом статусе
Заявки на изобретения Японии
с 1955 г., полезные модели
с 1960 г., патенты США с
1968 г.
PASCAL
Centre de Documentation Sci-
entifique et Technique, Фран¬
ция
AGRIS
Agris Center, Рим
Патенты по всем областям науки
и техники
Патенты по сельскому хозяйст¬
ву, изготовлению пищевых про¬
дуктов, рыболовству
PIRA
Paper Industries Research
Association, США
World surface coating abst¬
racts
Paint Research Association,
США
RAPRA
Rubber and Plastes Research
’Association, Великобритания
CAFILE
Chemical Abstracts Service,
Великобритания
Патенты по производству бума¬
ги, упаковке, полиграфии
Патенты по проблемам покры¬
тия материалов
Патенты США и Великобрита¬
нии с 1978 г. по производст¬
ву и обработке материалов,
полимеров
Патенты по химии и смежным
областям
INSPEC
Патенты США и Великобрита-
298
Institution of Electrical Engi¬
neers, Великобритания
Патенты-аналоги
НПО «Поиск», Москва
Товарные знаки
НПО «Поиск», Москва
Внедренные изобретения
НПО «Поиск», Москва
Советские изобретения
НПО «Поиск», Москва
Правовой статус
НПО «Поиск», Москва
Ретроспективная база дан¬
ных
НПО «Поиск», Москва
Темп
НПО «Поиск», Москва
нии по физике, электротехнике,
электронике
Библиографические данные о
патентных документах стран
мира с глубиной ретроспективы
с 1974 г.
Данные словесных товарных
знаков, зарегистрированных в
СССР
Данные о внедрении изобрете¬
ний в СССР с глубиной ретро¬
спективы с 1974 г.
Содержит библиографические
данные о советских изобретени¬
ях, сведения об авторах и заяви¬
телях с ретроспективой с 1976 г.
Данные об изменении правового
статуса документов стран СЭВ,
США, ФРГ, Швейцарии с 1985 г.
Ограниченные библиографичес¬
кие данные патентных докумен¬
тов с глубиной ретроспективы
с 1950 г.
Политематическая база данных
с библиографическими данными
патентных документов стран
мира объемом около 8 млн.
записей
299
СПИСОК ЛИТЕРАТУРЫ
1. Громов Г. Р. Национальные информационные ресурсы.
М.: Наука, 1984.— 237 с.
2. Ефимов А. Н. Информационный взрыв: проблемы реальные
и мнимые.— М.: Наука, 1985.— 182 с.
3. Михайлов А. И., Черный А. И., Гиляревский Р. С. Научные
коммуникации и информатика.— М.: Наука, 1976.— 435 с.
4. Глушков В. М. Основы безбумажной информатики.—
М.: Наука, 1982,— 552 с.
5. Михалевич В. С., Каныгин Ю. М., Гриценко В. И.
Основные черты информатики // Методологические проб¬
лемы кибернетики и информатики. Методологический
филос. семинар.— Киев, 1986.— с. 24—36.
6. Коган В. 3. Маршрут в страну информологию.— М.:
Наука, 1985.— 160 с.
7. Гиляревский Р. С. Роль интеллектуальных информацион¬
ных систем в развитии информатики // Научно-техни¬
ческая информация.— 1987.— № 1.— Сер.2. — С.5—9.
8. Васильев Ю. П. Управление внутрифирменной системой
информации.— М.: Экономика, 1984.— 230 с.
9. Кочетков Г. Б. Автоматизация конторского труда в
США.—М.: Наука, 1985.— 224 с.
10. Антонюк Б. Д.Информационные системы в управлении.—
М.: Радио и связь, 1986.— 240 с..
11. Прангишвили И. В. Микропроцессоры и локальные сети
микроЭВМ в распределенных системах управления.—
М.: Энергоиздат, 1985.— 272 с.
12. Мартин Дж. Вычислительные сети и распределенная
обработка данных: Пер. с англ/Под ред. В. С.
Штаркмана.— М.: Финансы и статистика.— Ч. I, 1985.—
256 с. Ч. II, 1986.— 269 с.
13. Мартин Дж. Видеотекс и информационное обслужива¬
ние общества: Пер. с англ./ Под ред. И. Н. Красно¬
сельского.— М.: Радио и связь, 1987.— 184 с.
14. Бутрименко А. В. Разработка и эксплуатация сетей
ЭВМ.— М.: Финансы и статистика, 1981.— 256 с.
15. Якубайтис Э. А. Архитектура вычислительных сетей.—
М.: Статистика, 1980.— 279 с.
16. Ги К. Введение в локальные вычислительные сети:
Пер. с анг./ Под ред. Б. С. Иругова.— М.: Радио и
связь, 1986.— 176 с.
17. Розов Б. С., Тимофеева Н. М., Заремба С. А. Глубокая
300
переработка патентной информации как средство оцен¬
ки уровня и тенденций развития техники//Вопросы
изобретательства.— 1986.—№ 12.—с. 10—13.
18. Кедровский О. В. Уроки информации//Правда.— 1986.—
10 сентября.
19. Корюкова А. А., Дера В. Г. Основы научно-технической
информации.— М.: Высшая школа, 1985.— 224 с.
20. Сумароков Л. Н. Перестройка и система научно-техни¬
ческой информации//Научно-техническая информация.
Сер. 2.— 1987.— № 9.— С. 1—4.
21. Страссман Пол А. Информация в век электроники:
Пер. с анг./Под ред. Б. 3. Мильнера.— М.: Экономика,
1987.— 240 с.
22. Bruce Т. Е. Information Technology and Society: Prospects
and Problems//Information Society.— 1985.— Vol. 3, N 3.—
P. 241—260.
23. Nancy H. L. The Paperless Society//Encycl. Libr. and Inf.
Science.—1986.— Vol. 41, Suppl. 6.— P. 277—289.
24. Electronics Letter.— 1982.— Vol. 18, N 11.
25. Тигер С. Л. Факторы, влияющие на развитие автома¬
тизации учреждений//ТИИЭР.—1983.—Т. 71, № 4.—
С. 63—73.
26. Office Automation Reporting Service.— 1984.— Vol. 5, N 6.
27. Lancaster F. W. Libraries and Librarians in an Age of Elec¬
tronice.—Arlington: Information Resources Press.—1982.
28. Поспелов Г. С., Разин А. М. Основные тенденции раз¬
вития современных экспертных систем//Научно-техниче-
ская информация. Сер. 2.— 1987,—№ 2.— С. 1 — И.
29. Nowak Е., Szablowski В Expert Systems in Scientific
information Exchange//J. of Information Science.—1984.—
Vol. 8, № 4,— P. 103—111.
30. Vermeir D., Laenens E, Dierick J. Applying Al Techniques
for Patent Information Retrieval//World Patent Informa¬
tion.— 1988,— Vol. 10.— N 1,— P. 26—36.
31. Велихов E. П. В добрый путь//В мире персональных
компьютеров,— 1988.— № 1.— С. 3.
301
ОГЛАВЛЕНИЕ
Предисловие 3
Глава 1
Информатизация общества
1.1. Информация — ресурс науки и производства 7
1.2. Новые информационные технологии 14
1.3. Информация. Количество и качество 26
Глава 2
Хранение, представление и обработка информации
2.1. Информацией управляет компьютер 35
2.2. Хранение информации ... 49
2.3. Запись информации на микрофильм 66
2.4. Представление информации 70
2.5. Хранение и управление информацией в базах
данных 76
2.6. Базы данных научно-технической и патентной
информации 83
Глава 3
Передача информации
3.1. Информационный канал 95
3.2. Цифровое представление информации 105
3.3. Уплотнение информационных потоков . . 114
3.4. Кабель — важнейшая коммуникационная ар¬
терия 125
3.5. Спутниковая связь 131
Глава 4.
Информационно-вычислительные сети
4.1. Первая в мире электрическая сеть — теле¬
фонная 141
4.2. Компьютерная сеть передачи данных . . 147
4.3. О некоторых формальных условиях пере¬
дачи информации по сети .... 160
4.4. Современные сети передачи данных 165
Глава 5
Современные виды информационного обслуживания
5.1. Факсимильная передача информации — шаг
к созданию систем электронной почты 180
5.2. Электронная почта 187
5.3. Телеконференции 196
302
5.4. Видеографическая система Видеотекс . . 203
5.5. Система информационного обмена Телетекс 209
5.6. Информационная служба Телетекст 212
Глава 6
Информационные технологии в интеллектуальной дея¬
тельности
6.1. Компьютеризация учреждения . . 214
6.2. Автоматизированная обработка текстов 225
6.3. Автоматизированное рабочее место 231
6.4. Локальные сети 237
6.5. Информационные технологии в библиотеке 251
6.6. Информационные технологии в системе
научно-технической и патентной информации . . 261
6.7. Экспертные системы — инструмент интел¬
лектуализации процессов обработки информа¬
ции .... . 278
Заключение 282
Приложение 1 284
Приложение 2 . 296
Список литературы 300
Научно-популярное издание
СВИРИДЕНКО СЕРГЕЙ СЕРГЕЕВИЧ
СОВРЕМЕННЫЕ ИНФОРМАЦИОННЫЕ ТЕХНОЛОГИИ
Заведующий редакцией Ю. Г. Ивашов
Редактор В. И. Ченцова
Обложка художника В.'Е. Карпова
Художественный редактор А. В. Проценко
Технический редактор И. Л. Ткаченко
Корректор Т. В. Покат о ва
И Б № 1930
Сдано в набор 3.08.88 Подписано в печать 03.03.89. Т-07758. Формат 70Х 100/32
Бумага офс. № 2. Гарнитура литературная Печать офсет. Усл. печ. л. 12,35.
Усл. кр.-отт. 12,73. Уч. изд. л. 12,59. Тираж 50 000 экз. Изд. № 22552.
Зак. № 1523. Цена 50 к. ......
Издательство «Радио и связь». 10100 Москва, Почтамт, а/я 693
Московская типография № 4 «Союзполиграфпрома» при Государственном
комитете СССР по делам издательств, полиграфии и книжной торговли.
Москва, И-41, Б. Переяславская, 46
50 коп