Информационные технологии и управление искусственным интеллектом
Адолат Джураева
Эта книга открывает захватывающий мир ИТ и ИИ, демонстрируя, как современные технологии могут трансформировать управление экономическими системами. Вы узнаете об основах ИТ, их эволюции, обработке информации, системах и их классификации, а также о применении ИИ в сложных системах. Учебник «Информационные технологии и управление искусственным интеллектом» станет вашим путеводителем в мир инноваций и прогресса!
Информационные технологии и управление искусственным интеллектом
Адолат Джураева
Редактор Дмитрий Михайлович Назаров
Составитель Фозилджон Файзуллоевоевич Фатуллоев
Рецензент Мафтуна Хакимова
Рецензент Рахим Одинаев
© Адолат Джураева, 2024
ISBN 978-5-0064-2208-7
Создано в интеллектуальной издательской системе Ridero
ВВЕДЕНИЕ
В современном информационном обществе доступ к качественной информации и умение её эффективно использовать становятся ключевыми конкурентными преимуществами в развитии экономики. Информационные системы представляют собой комплексные конструкции, объединяющие в себе информационное, программное, техническое, правовое и эгономическое обеспечение, а также данные и трудовой потенциал, необходимых для достижения поставленных целей. Информационные технологии стали основой для принятия обоснованных решений на всех уровнях управления, от индивидуального пользователя до самого высокого уровня управления объектом, так как при работе с информацией становится необходмостью работать с оперативной, полной и достоверной информацией. Сегодня информация стала ключевым ресурсом, определяющим успех организаций и эффективность деятельности человека. Информационные системы и технологии играют непрерывную и все более существенную роль в обработке, передаче и анализе данных, что делает их неотъемлемой частью современного общества. Информационные технологии формировались на стыке вычислительной техники, программного обеспечения и управления информацией, способствуя эффективной работе предприятий, принятию обоснованных решений и новым подходам к взаимодействию людей в цифровой эпохе.
В эпоху, где биты и байты ткали сети, объединяя людей и идеи, учебник по информационным технологиям открывает перед вами двери в захватывающий мир цифрового прогресса. Эта эра, насыщенная неустанно развивающимися технологиями, предоставляет уникальные возможности для творчества, инноваций и принятия правильных управленческих решений, основанных на использовании иннновационных технологий и искусственного интеллекта. Информационные технологии и искусственный интеллект стали ключевыми факторами повышения эффективности производства в любой отрасли экономики, поэтому, улучшение процесса управления и принятие оптимальных управленческих решений становятся возможными благодаря научно-техническому прогрессу и развитию информационных технологий.
В современном мире информационные системы играют важнейшую роль в повседневной жизни, бизнесе, образовании и обществе в целом. Они стали неотъемлемой частью нашего существования, формируя новые стандарты в обработке, передаче и управлении информацией. Информационные технологии, в свою очередь, выступают двигателем этого технологического прогресса, обеспечивая основанных на цифровой трансформации в различных областях экономики, основанных на изучении законов, методов и способов получения, накопления, обработки, передачи и распространения информации, где информационные технологии являются ключевым инструментом в управлении современными организациями и процессами. Общество зависит от мощности информационных технологий и средств связи для обработки растущего информационного потока, где инновационные технологии, включая искусственный интеллект, сетевую экономику, информационные ресурсы, становятся неотъемлемой частью этого процесса, поддерживая развитие системы управления в различных областях.
В конце XX века информационные технологии стали основным предметом труда в общественном производстве, что вызвало «информационный кризис», что связано с процессом принятия оптимальных управленческих решений, тесно связанных с развитием искусственного интеллекта и инновационных технологий.
По данным ЮНЕСКО, в настоящее время более половины занятого населения индустриально развитых стран участвуют в производстве и распространении информации, что связано с переходом к автоматизированной обработке информации с применением современных информационных технологий позволяющих принимать правильные управленческие решения для увеличения эффективность производства.
История развития информационных технологий начинается с середины XX века и связана с работами таких ученых, как Норберт Винер и Глушков В.М, чьи идеи о кибернетике и управлении системами положили основу для разработки современных информационных технологий.
Исследования в области информационных технологий достигается путем: раскрытия и понимания принципов, процессов и воздействий на существующую систему управления, связанных с применением информационных технологий и искусственного интеллекта, а это включает в себя ввод, обработку, накопление и распространение информации для получения достоверной, оперативной и полной информации о состоянии исследуемого объекта.
Изучение предмета «Информационные технологии и управление искусственным интеллектом» направлено на: передачу студентам знаний и навыков системного подхода как методологии комплексного исследования экономических процессов, путем анализа существующей системы управления; передачу студентам знаний и навыков системного исследования и определения внутренней сущности экономических процессов и их представления в виде адекватных моделей; передачу студентам знаний и навыков системных исследований свойств и поведения информации в экономических системах для выбора эффективной стратегии экономического развития; ознакомление студентов с объективными процессами принятия управленческих решений; изучение основных технологических тенденций и инноваций в области информационных технологий, включая разработку и применение методов машинного обучения и использованию алгоритмов искусственного интеллекта; анализ влияния информационных технологий на бизнес-процессы, образование и общественную среду с учетом использования искусственного интеллекта для автоматизации; оптимизации и улучшения эффективности различных областей человеческой деятельности; разработке методов обеспечения кибербезопасности и защиты данных в контексте развития технологий, включая применение алгоритмов машинного обучения для обнаружения и предотвращения кибератак, а также защиту конфиденциальной информации; исследование вопросов этики и социальной ответственности в использовании информационных технологий и искусственного интеллекта, а также вопросы автономной ответственности технических систем; оценка потенциала технологий для решения глобальных проблем, таких как изменение климата, медицинские исследования и устойчивость общества, включая применение искусственного интеллекта для анализа данных, прогнозирования тенденций и разработки инновационных решений в различных областях; рассматривается влияние информационных технологий на формирование цифрового общества, путем улучшения доступа к информации и образованию, а также развитие новых форм коммуникации, подкрепленных технологическими инновациями.
Учебник посвящен обширному и глубокому изучению информационных технологий и управления искусственным интеллектом, который охватывает ключевые аспекты от проектирования и разработки информационных систем до их внедрения и поддержки, предоставляя студентам комплексное понимание основных концепций, методов и тенденций в этой динамично развивающейся области. Работа основана на использовании на трех составляющих: наука, технические средства, человек.
Учебник рассматривает широкий спектр тем, начиная от анализа существующей системы управления, включая классификацию систем и технологий, а завершается предложениями по совершенствованию систем управления, с использованием искусственного интеллекта.
Учебник «Информационные технологии и управление искусственным интеллектом» является основой изучение принципов, методов и средств достижения наилучших результатов в управлении экономическими системами с использованием информационных технологий и искусственного интеллекта с их практической реализацией, путем использования технических средств и периферийного оборудования. Работа основана на использовании на трех составляющих: наука, технические средства, человек.
ГЛАВА 1. ВВЕДЕНИЕ В МИР ИНФОРМАЦИОННЫХ ТЕХНОЛОГИЙ
1.1. Теоретические основы информационных технологий
Значимость ИТ. Сегодня информационные технологии (ИТ) играют важную роль, оказывая существенное влияние на различные аспекты нашего общества, экономику и культуру. Они предоставляют базовые знания о том, как компьютеры обрабатывают и управляют информацией. Важно отметить, что ИТ применяются в разных сферах, включая бизнес, медицину, образование и другие, подчеркивая важность этики и безопасности при использовании технологий. Значимость информации и информационных технологий (ИТ) возросла после изобретения компьютера в середине XX века – устройства, способного принимать, обрабатывать, хранить и выдавать информацию.
ИТ это научная область, охватывающая теорию информации, кибернетику, основы вычислительной техники, языки программирования, компьютерные сети, операционные системы, вычислительные методы, искусственный интеллект и информационные технологии. Отсутствие навыков в области ИТ мешает успешной интеграции в информационное общество, а недостаток соответствующих знаний приводит к ощущению неграмотности, аналогично тому, как человек без навыков чтения и письма ощущает себя. Без применения информационных технологий невозможно создание информационного общества, поэтому уровень жизни в информационном обществе зависит от различных факторов, таких как доступность рабочих мест, состояние системы образования, ситуация на рынке труда, финансирование и другие. Принятие эффективных управленческих решений требует анализа потока информации, от которого зависит использование современных ИТ и развитие экономики страны. С 1995 года многие государства приняли законодательные акты, содействующие использованию электронного документооборота для перехода к информационному обществу. Республика Таджикистан начала процесс информатизации общества, приняв несколько соответствующих законов.
В нашей стране наблюдается отставание в развитии и использовании информационных технологий по сравнению с передовыми странами, включая скорость принятия этих технологий. Вместе с появлением компьютеров и развитием информационных технологий возникла наука об ИИ. Рассмотрим понятие инфоматики и информационных технологий. Информатика изучает общие свойства и закономерности информации, а также методы ее поиска, передачи, хранения, обработки и использования в различных сферах человеческой деятельности. Термин «информатика» пришел на смену термину «кибернетика», связанному с использованием информации в системах управления. Сам термин «информатика» введен в США, где сейчас он широко используется, хотя изначально происходит из Франции, где он объединил понятия информации и автоматики. В англоязычных странах информатику иногда называют «вычислительной наукой».
Информатика представляет собой научное направление, основанное на трех ключевых составляющих: человек, технические средства и наука. Информатика стала ключевым понятием кибернетики, которая явл яется наукой об управлении в живой природе и технике. Вместе с материей и энергией информация стала одним из основных составляющих окружающего мира. Информатика – это область знаний, изучающая методы и средства сбора, хранения, обработки, передачи, анализа и оценки информации с использованием компьютеров.
Информационные технологии (ИТ) представляют собой комплекс систем, методов и процессов, предназначенных для сбора, хранения, обработки, передачи и использования информации с помощью компьютерных систем. Они включают в себя как функциональные, так и обеспечивающие подсистемы, а также позволяют эффективно управлять проектами в области ИТ.
Отличие между информатикой и информационными технологиями заключается в том, что информатика изучает методы и средства работы с информацией, тогда как информационные технологии охватывают конкретные прикладные аспекты использования компьютеров, сетей и программного обеспечения для обработки и управления информацией.
Компьютер был изобретен для проведения вычислений, что стало основой для создания современного информационного общества, поэтому с появлением и широким распространением компьютеров информация превратилась в универсальное понятие, включающее обмен сведениями между людьми, человеком и машиной, обмен сигналами в мире животных и растений, передачу генетической информации от клетки к клетке, от организма к организму. Компьютер рассматривается, как устройство, способное принимать, обрабатывать, хранить и передавать информацию, поэтому компьютер является средством для решения задач, которое человек использует для выполнения функций обработки информации.
Создание компьютеров предоставило человеку новые возможности поиска, получения, накопления, передачи, распространения и обработки информации. Принятие управленческого решения осуществляется различными способами: через создание автоматических систем управления, что означает автоматическую обработку информации, путем разработки автоматизированных систем управления и принятия решения руководителем объекта. При автоматизации группируют различные виды ресурсов, включая материальные, финансовые, трудовые, природные, энергетические и информационные. В современном обществе информация приобретает статус товара, и информационные ресурсы становятся неотъемлемой частью создания информационных продуктов.
Для более осмысленного подхода к понятию информации необходимо понимать, что такое данные, элементы и компьютер.
Данные – это зарегистрированные сигналы, которые несут в себе информацию о событиях, произошедших в материальном мире, поскольку они являются регистрацией сигналов, возникших в результате этих событий. Физический процесс, представляющий собой материальное воплощение сообщения о событиях, называется сигналом, поэтому сигнал как физический носитель информации возникает только на основе изменения состояния системы, т.е. возникшего события; он имеет самостоятельную физическую сущность и существует независимо от содержания происшедшего события, и всегда связан с каким-либо материальным объектом или материальным процессом.
Сигнал может существовать длительное время, иметь непрерывную или дискретную характеристику и быть статическим или динамическим. Посредством сигналов осуществляются информационные связи, циркулирующие в кибернетических системах. Сигналы можно передавать на расстояние, поддерживая связь между разобщенными в пространстве объектами.
Сигналы можно запоминать и передавать их во времени, что позволяет связывать между собой объекты, разделенные во времени. Другими словами данные представляют собой зарегистрированные сигналы на материальном носителе, которые описываются, как сырые факты или наблюдения, которые могут быть обработаны и преобразованы в информацию. Данные не тождественны информации и для того чтобы извлечь информацию из данных необходимо наличие метода, поэтому информацию следует считать особым видом ресурса, т.е. запаса некоторых сведений об объекте, однако в отличие от материальных ресурсов, информация является неистощимым ресурсом и предполагает существенно иные методы воспроизведения и обновления. Элементы представляют собой части или компоненты системы, условно принятые неделимыми. Элементы характеризуются, как составляющие информации, такие как символы, цифры, или другие единицы, используемые для представления данных. По данным ЮНЕСКО, в настоящее время более половины занятого населения в наиболее индустриально развитых странах участвует в производстве и распространении информации. Увеличение числа людей, работающих в информационной сфере, влечет за собой снижение общей производительности труда в стране. Основой формирования информационного общества является экономика знаний.
ЦЕЛЬ, ЗАДАЧИ, ПРЕДМЕТ И ОБЪЕКТ ИССЛЕДОВАНИЯ ИНФОРМАЦИОННЫХ ТЕХНОЛОГИЙ (ИТ). В современном мире информация стала ключевым ресурсом, определяющим успех организаций и эффективность деятельности человека. Информационные системы и технологии играют непрерывную и все более существенную роль в обработке, передаче и анализе данных, что делает их неотъемлемой частью современного общества. Информационные технологии формировались на стыке вычислительной техники, программного обеспечения и управления информацией, способствуя эффективной работе предприятий, принятию обоснованных решений и новым подходам к взаимодействию людей в цифровой эпохе.
Учебник посвящен обширному и глубокому изучению информационных технологий и управления искусственным интеллектом, который охватывает ключевые аспекты от проектирования и разработки информационных систем до их внедрения и поддержки, предоставляя студентам комплексное понимание основных концепций, методов и тенденций в этой динамично развивающейся области.
Учебник рассматривает широкий спектр тем, включая классификацию систем и технологий, и завершается анализом искусственного интеллекта и его влияния на современные технологии. Другими словами, целью учебной дисциплины «Информационные технологии и управление искусственным интеллектом» является изучение принципов, методов и средств достижения наилучших результатов в управлении экономическими системами с использованием информационных технологий и искусственного интеллекта. Это включает в себя обработку информации для получения достоверной, оперативной и полной информации о состоянии исследуемого объекта. Таким образом, основная цель исследования в области информационных технологий состоит в раскрытии и понимании принципов, процессов и воздействия, связанных с применением информационных технологий и искусственного интеллекта в современном мире.
Цель данного учебника – обеспечить студентов фундаментальными знаниями об информационных технологиях и управлении искусственным интеллектом. Это включает в себя понимание процессов управления, связи и переработки информации в экономических и социальных системах, а также ознакомление с методологическими и научно-практическими принципами исследования данных процессов в сложных управляющих системах. Изучение предмета «Информационные технологии и управление искусственным интеллектом» заключается в подготовке специалистов к успешному использованию, развитию и управлению современными технологиями для решения задач в различных сферах деятельности. Обучение в этой области направлено на формирование комплексного понимания принципов, методов и инструментов информационных технологий, а также развитие навыков и критического мышления в области использования информационных ресурсов. Информационные технологии способствуют эффективному управлению информацией в различных сферах деятельности, а также оптимизации бизнес-процессов, обеспечению безопасности данных и развитию технологического прогресса. Для достижения, поставленной цели, то есть для изучения предмета «Информационные технологии и управление искусственным интеллектом» необходимо решить множество задач:
? Передачу студентам знаний и навыков системного подхода как методологии комплексного исследования экономических процессов путем анализа существующей системы управления.
? Передачу студентам знаний и навыков системного исследования внутренней сущности экономических процессов и их представления в виде адекватных моделей.
? Передачу студентам знаний и навыков системных исследований свойств и поведения информации в экономических системах для выбора эффективной стратегии экономического развития.
? Ознакомление студентов с объективными процессами принятия управленческих решений.
Другими словами задачи изучения предмета «Информационные технологии и управление искусственным интеллектом» включают:
1. Изучение основных технологических тенденций и инноваций в области информационных технологий, включая разработку и применение методов машинного обучения и использованию алгоритмов искусственного интеллекта.
2. Анализ влияния информационных технологий на бизнес-процессы, образование и социокультурную среду с учетом использования искусственного интеллекта для автоматизации, оптимизации и улучшения эффективности различных областей человеческой деятельности.
3. Разработка методов обеспечения кибербезопасности и защиты данных в контексте развития технологий, включая применение алгоритмов машинного обучения для обнаружения и предотвращения кибератак, а также защиту конфиденциальной информации.
4. Исследование вопросов этики и социальной ответственности в использовании информационных технологий и искусственного интеллекта, таких как проблемы приватности данных, дискриминация при применении алгоритмов машинного обучения и вопросы автономной ответственности технических систем.
5. Оценка потенциала технологий для решения глобальных проблем, таких как изменение климата, медицинские исследования и устойчивость общества, включая применение искусственного интеллекта для анализа данных, прогнозирования тенденций и разработки инновационных решений в различных областях.
6. Обеспечение эффективного управления информацией.
7. Оптимизация бизнес-процессов.
8. Обеспечение безопасности данных.
9. Развитие новых технологических решений.
Рассмотрим задачи, которые необходимо решить при использовании информационных технологий в образовании, которые включают в себя:
1. Автоматизация процессов обучения: Использование ИТ для упрощения административных задач, таких как учет посещаемости, выставление оценок и формирование расписания занятий.
2. Повышение доступности контента: Создание электронных учебных материалов, онлайн-курсов и образовательных платформ для обеспечения доступа к обучению в любое время и в любом месте.
3. Развитие виртуального обучения: Использование виртуальных классов, видеоконференций и других технологий для удаленного обучения и обмена знаниями.
4. Индивидуализированное обучение: Разработка систем, предоставляющих персонализированные учебные материалы, адаптированные под уровень и стиль обучения каждого студента.
Создание совместных образовательных проектов: Использование совместных онлайн-платформ для сотрудничества студентов, обмена идеями и выполнения групповых заданий.
Основы создания, развития и управления информационными системами: Студенты изучают программное и аппаратное обеспечение, методы обработки данных, сетевые технологии, а также принципы разработки и внедрения информационных решений.
Анализ бизнес-процессов и проектирование баз данных: Важными элементами являются анализ бизнес-процессов, проектирование баз данных, программирование, обеспечение безопасности информации и работа с новейшими технологическими трендами.
Изучение объектов управления и управляющих органов: Объектом изучения являются компьютеры, смартфоны, серверы, сетевое оборудование, программное обеспечение, базы данных, веб-технологии и другие.
Влияние информационных технологий на общество: Студенты анализируют влияние информационных технологий на общество, включая этические и социальные аспекты, и изучают, как эффективно использовать эти технологии для решения задач и создания инновационных продуктов и сервисов.
Предметом изучения в области информационных технологий, с учетом управления искусственным интеллектом, являются информационные системы, программное обеспечение, технические средства, цифровые платформы и их взаимодействие с человеком и окружающей средой. ИТ включают в себя также анализ анализ алгоритмов машинного обучения, нейронных сетей, и других методов искусственного интеллекта, а также разработку и применение новейших технологических решений для решения различных задач в области обработки данных, автоматизации процессов и улучшения взаимодействия между человеком и технологиями. Другими словами предметом исследования информационных технологий является получение знаний о сборе, хранении, обработке, передаче и использовании информации на основе использования технических средств и оборудования.
Объектом изучения являются процессы и явления, происходящие в области информационных технологий, в эпоху появления искусственного интеллекта. Объект исследования включает в себя изучение взаимодействия людей с технологиями, а также развитие и трансформацию цифровой инфраструктуры с применением алгоритмов искусственного интеллекта. Также в рамках объекта исследования рассматривается влияние информационных технологий на формирование цифрового общества, в том числе через автоматизацию, улучшение доступа к информации и образованию, а также развитие новых форм коммуникации, подкрепленных технологическими инновациями. Составляющими элементами изучения данного предмета являются: наука, технические средства и человек, составляющие основу разработки функциональных подсистем. Основные области изучения ИТ включают:
Теоретическая информатика: Изучение алгоритмов, формализации вычислений и представления информации.
Теория баз данных: Работа с структурами данных и организациями для эффективного хранения и извлечения информации.
Искусственный интеллект: Разработка систем, способных к обучению и принятию решений, включая машинное обучение и нейронные сети.
Информационные технологии (ИТ) играют ключевую роль в развитии различных аспектов современного общества.
Структура информационных технологий, включающая теорию информации, архитектуру ЭВМ, программирование, вычислительные методы и информационные технологии, охватывающие:
Теоретические основы разработки информационных технологий, которые включают в себя основы информатики, изучение методов и средств сбора, хранения, обработки, передачи, анализа и оценки информации с использованием компьютеров.
Основы использования средств вычислительной техники, которые включают в себя понимание принципов работы компьютерных систем, методов обработки информации, анализа данных и разработку эффективных алгоритмов.
Разработка пакетов прикладных программ для конкретных задач: которые включают создание программного обеспечения для решения конкретных задач и потребностей.
Создание баз данных для информационного обеспечения подсистем: которые включают проектирование, разработку и управление базами данных для хранения и обработки информации.
Использование искусственного интеллекта: которые включают изучение и применение методов искусственного интеллекта для автоматизации процессов и решения сложных задач.
Рассмотрим область применения ИТ:
ИТ сосредотачиваются на обеспечении работы машин, систем и баз данных, их поддержке и обслуживании, а также на интеграции различных систем в компании для совместной работы.
ИТ ориентирована на проектирование и моделирование различных процессов, а также на разработку функциональных и обеспечивающих подсистем.
В последние годы при разработке подсистем используется следующее языки программирования: в ИТ используются языки сценариев, такие как Python и PowerShell, для настройки инфраструктуры и обеспечения безопасности; студенты изучают различные языки программирования, такие как C++, PHP, CSS и JavaScript, для создания программ и систем.
Рассмотрим практическую сферу применения ИТ:
