ФЕДЕРАЛЬНОЕ АГЕНТСТВО ПО ОБРАЗОВАНИЮ АСТРАХАНСКИЙ ГОСУДАРСТВЕННЫЙ УНИВЕРСИТЕТ ФАКУЛЬТЕТ МАТЕМАТИКИ И ИНФОРМАЦИОННЫХ ТЕХНОЛОГИЙ Кафедра информационных систем ТЕОРЕТИЧЕСКИЕ ОСНОВЫ ИНФОРМАЦИОННЫХ ПРОЦЕССОВ Программа курса для направления 230200.68 «Информационные системы. Программа Базы знаний» Автор составитель к.ф.-.м.н., доцент кафедры информационных систем Т.В. Панченко АСТРАХАНЬ 2009 ПОЯСНИТЕЛЬНАЯ ЗАПИСКА Данный курс является дисциплиной специализации и предназначен для магистрантов первого года обучения. Цель курса – изучение основ теории информационных процессов, методов их формализации, алгоритмов кодирования и сжатия данных, теории конечных автоматов и автоматных языков, сетей Петри, основами нечеткой логики и процессов, протекающих в ЭВМ. Курс рассчитан на слушателей, знакомыми с базовыми понятиями информатики, программированием и математической логики. 1. 2. 3. 4. 5. 6. 7. 8. В результате изучения дисциплины слушатели должны знать: методы формализации информационных процессов; алгоритмы сжатия информации; алгоритмы помехоустойчивого кодирования информации; понятие конечных автоматов и автоматных языков; системы нечеткого вывода; математические модели информационных процессов; методы оценки и анализа информационных систем; понятие о распределенных вычислениях. Слушатели должны уметь: 1. применять алгоритмы сжатия и кодирования информации; 2. выполнять преобразование (распознавание) информации с помощью конечных автоматов; 3. оценивать нечеткие отношения и выполнять нечеткий логический вывод. РАСПРЕДЕЛЕНИЕ ЧАСОВ ПО ТЕМАМ И ВИДАМ УЧЕБНЫХ ЗАНЯТИЙ В том числе Наименование разделов Всего Практические часов Лекци , семинарские Лабораторные и занятия занятия 1 2 3 Тема 1. Введение в предмет «теоретические информационные процессы». 4 2 4 5 2 Тема 2. Математические методы формализации информационных процессов. 4 2 2 Тема 3. Алгоритмы сжатия данных. 8 2 6 Тема 4. Помехоустойчивое кодирование. 8 2 Тема 5. Конечные автоматы. 6 2 Тема 6. Автоматные языки. 6 2 Тема 7.Сети Петри. 6 2 4 Тема 8. Элементы нечеткой логики. 9 3 6 Тема 9. Информационные процессы, реализуемые в ЭВМ. 4 2 2 57 19 38 Итого аудиторных часов Количество часов самостоятельной работы студентов 143 Всего часов 200 6 4 4 СОДЕРЖАНИЕ КУРСА Тема 1. Введение в предмет «теоретические основы информационных процессов». Понятие информационного процесса и его характеристики. Понятие информации, ее виды, свойства, единицы измерения и способы представления в вычислительной технике. Тема 2. Математические методы формализации информационных процессов. Понятие сигнала. Процесс накопления данных. Модель планирования вычислительных процессов. Процессы обработки и передачи информации. Потери при информационном воздействии. Тема 3. Алгоритмы сжатия данных. Обратимое и необратимое сжатие. Программы-архиваторы. Алгоритм RLE. Алгоритм Лемпеля-Зива-Велча. Алфавитное кодирование. Алгоритм Хаффмана. Тема 4. Помехоустойчивое кодирование. Корректирующие коды. Линейные коды и их свойства. Коды Хемминга. Циклический код. Код с проверкой на четность. Контроль по модулю. Тема 5. Конечные автоматы. Автоматное преобразование информации. Детерминированные и недетерминированные конечные автоматы. Автоматы Мили и Мура. Эквивалентность конечных автоматов. Теорема Мура. Минимизация конечных автоматов. Автоматное программирование Применение конечных автоматов. Тема 6. Автоматные языки. Элементы теории формальных языков и грамматик. Конечные автоматы-распознаватели. Автоматные языки. Лемма о накачке. Синтаксические диаграммы. Регулярные выражения. Теорема Клини. Тема 7. Сети Петри. Определение сетей Петри. Классификация, свойства, применение сетей Петри. Маркировка сетей Петри. Функционирование сетей Петри. Простая и цветная сеть Петри. Определение S-точки доступа. Определение Т-точки доступа. Тема 8. Элементы нечеткой логики. Информационные отношения: нечеткая логика. Нечеткие множества, лингвистическая переменная, основные операции на нечетких множествах, логический вывод в нечетких продукционных системах. Тема 9. Информационные процессы, реализуемые в ЭВМ. Взаимодействующие процессы, категории средств обмена информацией, логическая организация механизма передачи информации, адресация данных, информационная валентность, особенности передачи информации с помощью линий связи, буферизации, поток ввода-вывода сообщений, надежность средств связи, завершение связи, нити исполнения, распределенные вычисления. ОСНОВНАЯ ЛИТЕРАТУРА 1. Самсонов Б.Б., Плохов Е.М., Филоненков А.И. Компьютерная математика. Ростов на Дону:-Феникс, 2002 2. Алгазинов Э. К., Сирота А. А. Анализ и компьютерное моделирование информационных процессов и систем. – М.: ДиалогМИФИ, 2009 3. Лидовский В.В. Теория информации. М.: Компания Спутник+, 2004 4. Карпов Ю.Г. Теория автоматов. СПб:-Питер, 2003 5. Вернер М. Основы кодирования. М.:-Техносфера, 2004 6. Блаттер К. Вейвлет-анализ. Основы теории. М.:-Техносфера, 2006 7. Кнут Д. Искусство программирования: в 3-х т. М.:-Вильямс, 2000 8. Круглов В.В., Дли М.И., Голунов Р.Ю. Нечеткая логика и нейронные сети. М.:- Физматлит, 2001 ДОПОЛНИТЕЛЬНАЯ ЛИТЕРАТУРА 1. Яглом А.М., Яглом И.М. Вероятность и информация. М.: КомКнига, 2007 2. Кравченко В.Ф., Рвачев В.Л. Алгебра логики, атомарные функции и вейвлеты в физических приложениях. М.:- Физматлит, 2006 3. Бауместер Д., Экерт А., Цайлингер А. Физика квантовой информации. Квантовая криптография. Квантовая телепортация. Квантовые вычисления. М.: Постмаркет, 2002 4. Короновский А.А.,Храмов А.Е. Непрерывный вейвлетный анализ и его приложения. М.:- Физматлит, 2003 5. Василенко О.Н. Теоретико-числовые алгоритмы в криптографии. - 2е изд., доп. М.:- МЦНМО, 2006 6. Хренников А.Ю. Введение в квантовую теорию информации. М.:Физматлит, 2008 7. Пупков К.А. Теория и компьютерные методы исследования стохастических систем. М.:- Физматлит, 2003 8. Оппенгейм А., Шафер Р. Цифровая обработка сигналов. - 2-е изд., исп. М.:-Техносфера, 2007