Введение к работе
Состояние вопроса и актуальность проблемы. Информационные ресурсы (ИР) сравнительно давно определены как экономическая категория в монографии В.Г. Громова. ИР относится к тем немногим ресурсам, которые являются возобновляемыми. Информация является источником ИР. И, несмотря на то, как отмечено в работе Е.П. Велихова, что фундаментальная революция происходит не в ядерной физике, микроэлектронике, ..., а в области информации, исследований, посвященных проблеме создания и анализа ИР, практически нет.
В работах А.А. Харкевича, Р.Л. Стратоновича, М.М. Бонгарда разрабатываются начала теории ценности информации, где понятие ценности информации в конечном счете сводится к оценке уменьшения неопределенности при получении информации в сигнале. В последующих работах, Б.А. Гришанина, А.Н. Ефимова, В.И. Поповского, базирующихся на этом подходе, строятся модель учета стоимости в теории ценности информации, количественная оценка старения информации, и определение ценности информации в рамках подхода при различных условиях наблюдения. В исследовании Б.П. Ивченко, Л.А. Мартыненко, М.Л. Монастырского лишь констатируется вопрос о необходимости определения достаточного информационного ресурса при проведении испытаний сложных систем. В фундаментальной монографии В.Г. Горшкова предлагается оценка запасов информации в биоте и цивилизации и рассматривается вопрос об уменьшении этих запасов в связи с деятельностью человека. Более конкретным, но опять же носящим описательный характер являются исследования К. Колина по использованию ИР в образовании, А. Коробкина по классификации ИР и О. Бачило, посвященные правовым вопросам, касающимся собственности на ИР.
Таким образом, анализ показывает, что практически отсутствуют количественные оценки ИР, основанные на их представлении и оценке, и что в данный момент может быть более важно, внятное определение ИР. Отсутствует словарь информационных терминов и мониторинг этого словаря. Кроме того, попытки описать всю информацию в единых единицах так и не нашли обобщений и, так или иначе, привязаны к конкретным задачам.
Исследование законов создания ИР, их использования, оценки их состояния и стоимости является актуальной и глобальной задачей. Особенно ее решение важно для наукоемких направлений человеческой деятельности. Одним из таких направлений является разработка оптических информационных систем (ОИС).
Многообразие оптических информационных систем велико. Их информационные возможности и выходные характеристики зачастую дублируют друг друга с превышением необходимой надежности, что не рационально и дорого. Однако нет до сих пор обобщающего понятия информационного ресурса. Нет основы - теории информационных ресурсов (ТИР). Далее, создание ИР, а точнее создание/обнаружение информации для создания информационных ресурсов - это самостоятельная задача. Здесь необходимо отметить, что имеется множество методов создания ИР, которые известны, однако новые задачи требуют новых методов создания/обнаружения информации для ИР, основанных на новых моделях и новых решениях. К примеру, модель собственной внешней атмосферы космического аппарата, или точное решение уравнения переноса для слоистых сред.
Соединение знания методов создания/обнаружения информации для формирования информационных ресурсов, с одной стороны, знание законов изменения и методов анализа ИР с другой позволяют найти количественное описание ИР, в данном случае ОИС, что в свою очередь, позволяет найти надежный оптимальный безызбыточный потенциал ИР ОИС. Все это логично подводит к постановке данной работы.
Цель и основные задачи. С учетом актуальности перечисленных направлений исследований цель диссертационной работы - решение проблемы представления и оценки информационных ресурсов по результатам исследований методов создания и анализа информационных ресурсов оптических информационных систем и введение их в общую структуру формирования ИР.
Для достижения поставленной цели основные задачи проводимых исследований заключались в следующем:
1. Разработка и обоснование теоретических основ работы с ИР
ОИС.
2. Разработка новых методов создания/ обнаружения
информации для ИР ОИС.
3. Разработка новых методов анализа информации для ИР ОИС.
При решении задач применялись методы теории вероятностей,
математической статистики, теории информации, теории переноса излучения, статистической радиофизики и оптики, методы решения дифференциальных и интегральных уравнений. Научная новизна.
1. Разработаны основы теории информационных ресурсов оптических информационных систем, которая позволяет развить методы представления и анализа ИР и ранее отсутствовала.
-
Разработан новый метод оценки деградации информации, который позволяет впервые оценить потери информации в зависимости от обобщенного фактора.
-
Разработан метод расчета обновления информации, который позволяет на основе требований к качеству информации определить закон ее обновления.
4. Развит теоретико-информационный подход к оценке
сигналов, впервые получены оценки необходимой информации в
сигнале и информации, получаемой в конкретной ОИС, и проведено
сравнение на основе введенного информационного критерия,
разработаны методы оценки потерь информации за счет аберраций и
дефокусировки в ОИС.
Разработаны следующие новые методы создания/обнаружения и ценки информации для ИР, которые позволили осуществить и реализовать:
-
Статистический синтез алгоритма измерения угловых координат с помощью матричного приемника.
-
Синтез алгоритма обнаружения- измерения координат при наблюдении через собственную атмосферу космического аппарата.
-
Метод учета влияния дрожания платформы космического аппарата и синтез алгоритма компенсации дрожания.
-
Метод нижних границ для оценки информации случайной природы, на основании которого получены новые нижние границы для средних квадратов ошибок нового алгоритма измерения угловых координат объекта, измерений параметров объектов при наблюдении через собственную внешнюю атмосферу космического аппарата, алгоритма компенсации дрожания платформы телескопа, точности восстановления голограмм.
-
Метод оценки эффективности неэквидистантных приемников.
-
Метод поиска плоскости наилучшей резкости спеклов для прецизионного измерения дальности.
-
Метод расчета энергетики искусственной лазерной звезды, позволяющий качественно расширить представление о ее информационных возможностях.
-
Точное решение одномерного уравнения переноса, являющееся теоретической основой методов синтеза и диагностики сложных рассеивающихся сред.
Основные положения, выносимые на защиту.
-
Методика создания информационных ресурсов на основе ТИР.
-
Метод оценки деградации и обновления информации для ИР.
-
Результаты потенциальных оценок ИР случайной природы.
-
Модели собственной атмосферы космического аппарата и дрожания платформы телескопа.
-
Методика расчета энергетики искусственной лазерной звезды.
-
Теоретические основы синтеза и диагностики слоистых сред.
Достоверность. Достоверность результатов и выводов диссертационной работы обеспечивается:
подтверждением ряда выводов работы более поздними исследованиями зарубежных авторов, в частности, по результатам потерь информации в ОИС за счет дефокусировки и аберраций;
согласованностью полученных результатов с проведенными численными и полунатурными экспериментами, в частности, по модели собственной внешней атмосферы космического аппарата;
строгостью и непротиворечивостью основных положений теории и согласовании их с современными представлениями о методах создания информации и о распространении оптических волн.
Практическая ценность. Решение поставленных в диссертации задач обеспечивает создание методических основ разработки ИР ОИС нового поколения в оптимальных, в смысле безизбыточности и стоимости, объемах, создание методик оценки нематериальных активов, разработку ОИС нового поколения для сопровождения космических объектов и их использование в различных отраслях науки, производства и управления, занимающихся разработкой информационных технологий, оценкой их эффективности и технологическим менеджментом.
Апробация. Основные результаты исследований по диссертации докладывались и представлялись на Всесоюзной конференции «Применение ОКГ в приборостроении и медицинской технике» (Москва, 1976), I Всесоюзном симпозиуме по оптическому приборостроению и голографии (Львов, 1976), Всесоюзном семинаре «Современные элементы оптоэлектроники для передачи и хранения информации» (Симферополь, 1976), VII Всесоюзной конференции по теории кодирования и передачи информации (Вильнюс, 1978), III Республиканской научно-технической конференции по радиофизике (Вильнюс, 1979), V Всесоюзной конференции по голографии (Рига, 1985), Всесоюзной конференции научно-технической конференции «Статистические методы в теории передачи и преобразования информационных сигналов» (Киев, 1985), Всесоюзной конференции «Лазеры в народном хозяйстве» (Москва, 1986), Совещании «Проблемы физики верхней атмосферы и динамики искусственных спутников Земли» (Якутск, 1987), Всесоюзной научно-
технической конференции «Температура - 90» (Харьков, 1990), XXI, XXIII, XXIV Международных конференциях «Новые информационные технологии в науке, образовании, медицине и бизнесе» (Гурзуф, 1994, 1996, 1997), Международной конференции «Нейросетевые технологии обработки информации» (Гурзуф, 1996), XXXIX Юбилейной научно-технической конференции МФТИ «Современные проблемы фундаментальной и прикладной физики и математики» (Долгопрудный, 1996), Международной конференции «Оптика в экологии» (Санкт-Петербург, 1997), XXV Юбилейной Международной конференции «Информационные технологии в науке, образовании, телекоммуникации и бизнесе» (Гурзуф, 1998), Международной конференции «Imaging Througli Air and Water» (San Diego, USA, 1998).
Публикации. Общее количество публикаций по теме - 40, среди них 15 статей в отечественных журналах и 2 статьи в тематических сборниках SPIE.
Личный вклад. Диссертация является обобщением работ по проблемам информационных оптических систем, оценки их ИР в период с 1976 по 1998гг. Эти работы автором выполнялись лично по инициатігве его научного консультанта и по собственной инициативе или в соавторстве с сотрудниками, работающими под его непосредственным руководством. Результаты по распространению лазерного излучения в рассеивающих слоистых средах и расчету энергетики искусственной лазерной звезды получены совместно с научным консультантом.
Структура и объем работы. Диссертация состоит из
введения, пяти глав, заключения и списка литературы. В ней содержится 227 страниц текста, 52 рисунка, 1 таблица, 114 литературных ссылок.
