Предисловие
Современный этап развития общества принято рассматривать в контексте широкой информатизации всех его сфер. Эффективное развитие сельского хозяйства невозможно без технического переоснащения производства, базирующегося на внедрении перспективных достижений науки и техники. Прогресс в развитии информационных технологий открывает дополнительные возможности в проведении научно-технических исследований в области агропромышленного производства.
В настоящее время информационные технологии – одна из самых динамично развивающихся областей. Совершенствуется элементная база и архитектура компьютеров, развиваются языки и технологии программирования, создаются новые пакеты прикладных программ на основе современных математических методов моделирования и оптимизации.
Одна из важнейших особенностей технического университета – фундаментальная подготовка инженера на основе расширенного цикла математических, естественнонаучных и общеинженерных дисциплин. Для этого необходимо современное учебно-методическое обеспечение, использующее передовые информационные технологии.
Целью дисциплины «Основы информационных технологий» является подготовка магистрантов и аспирантов к использованию современных информационных технологий как инструмента для решения на высоком уровне научных и практических задач в своей предметной области.
Задачами дисциплины являются:
приобретение навыков использования технических устройств управления информацией и работы с компьютером;
изучение современных средств телекоммуникаций;
овладение современными технологиями информационного обеспечения научных исследований;
обеспечение создания и ведения баз данных по технологической и эксплуатационной наследственности деталей машин и их соединений;
овладение навыками работы с профессиональными базами данных;
овладение информационными технологиями проектирования машин, сборочных единиц и технологических процессов.
Изучение дисциплины способствует формированию следующих компетенций:
академических, включающих:
способность самостоятельно приобретать новые знания и умения, в том числе в областях знаний, непосредственно не связанных со сферой деятельности;
способность к самостоятельной научно-исследовательской деятельности, готовность генерировать и использовать новые идеи.
методологические знания и исследовательские умения, обеспечивающие решение задач научно-исследовательской, научно-педагогической, управленческой и инновационной деятельности;
способность использовать современные информационные технологии и базы данных;
способность к самостоятельному обучению новым методам исследования, изменению научного профиля своей профессиональной деятельности.
социально-личностных, включающих умения:
совершенствовать и развивать свой интеллектуальный и общекультурный уровень;
владеть навыками формирования и аргументации собственных суждений и профессиональной позиции;
оказывать личным примером позитивное воздействие на окружающих и участников профессиональной деятельности с точки зрения соблюдения норм и правил здорового образа жизни, активной жизненной позиции;
сотрудничать, работать в команде, руководить и подчиняться;
обобщать, анализировать, критически осмысливать, систематизировать, прогнозировать, определять цели и выбирать пути их достижения; владеть культурой мышления.
профессиональных, включающих способность:
подготавливать и проводить учебные занятия в учреждениях среднего специального и высшего образования;
разрабатывать и использовать современное научно-методическое обеспечение;
осуществлять мониторинг образовательного процесса, диагностику учебных и воспитательных результатов;
руководить научно-исследовательской работой обучающихся;
планировать и организовывать воспитательную работу с обучающимися;
использовать современные средства и методы решения задач, связанных с реализацией образовательной и воспитательной деятельности;
осваивать и внедрять в образовательный процесс инновационные образовательные технологии;
анализировать работу основных аппаратных средств персонального компьютера, осуществлять поиск и изучение информации, применять персональный компьютер при решении прикладных задач;
формулировать проблемы, решать задачи, разрабатывать планы и обеспечивать их выполнение в избранной сфере профессиональной деятельности.
В результате изучения дисциплины магистрант должен
знать:
основные принципы создания, хранения, обработки и передачи информации;
основы технологии обмена данными;
методы и средства решения задач в своей предметной области на базе использования информационных технологий.
уметь:
пользоваться основными программными продуктами информационных технологий: текстовыми, табличными и графическими процессорами, базами данных, средствами подготовки презентаций, сетевыми клиентскими программами, средствами поддержки математических вычислений;
пользоваться глобальными информационными ресурсами;
осуществлять поиск, систематизацию и анализ информации по перспективам развития отрасли, инновационным технологиям, проектам и решениям;
проводить с использованием информационных технологий расчеты и оформление проектно-конструкторской документации;
использовать современные достижения науки и передовые технологии в области систем технического обеспечения сельского хозяйства и автоматизации технологических процессов;
выбирать методы расчета и анализа систем технического обеспечения сельского хозяйства, анализировать и представлять результаты научных исследований;
намечать практические рекомендации по использованию научных исследований в области технического обеспечения сельского хозяйства;
планировать и проводить аналитические, иммитационные и экспериментальные исследования, критически оценивать результаты и делать выводы.
выбирать методы и проводить испытания для оценки физических, механических и эксплуатационных свойств средств механизации и систем технического обеспечения сельскохозяйственного производства;
проводить патентный поиск и исследовать патентоспособность и показатели технического уровня разработок систем технического обеспечения сельского хозяйства;
разрабатывать научно-техническую документацию, оформлять научно-технические отчеты, обзоры, публикации по результатам выполненных исследований;
применять методы анализа вариантов, разработки и поиска компромиссных решений;
использовать средства компьютерной техники при проектировании;
оформлять проектную документацию;
принимать оптимальные управленческие решения;
осваивать и реализовывать управленческие инновации в профессиональной деятельности;
разрабатывать планы и программы организации инновационной деятельности;
применять инновационные методы решения профессиональных задач;
иметь научное представление:
о современных информационных технологиях в предметной области;
о современных операционных системах и инструментальных пакетах программ;
об основных программных продуктах информационных технологий: текстовых, графических, табличных процессорах, базах данных, средствах подготовки презентаций и средствах поддержки математических вычислений;
сетевых технологиях и сервисах сети Интернет;
проблемах защиты информации в компьютерах и компьютерных сетях.
Изучение дисциплины базируется на знаниях, полученных при изучении математики, информатики, информационных технологий, основ научных исследований и моделирования, оптимизации технологических процессов и принятия решений.
- Основы информационных технологий
- Оглавление
- Предисловие
- Современные информационные технологии
- 1.1 История, современное состояние и перспективы развития вычислительной техники
- 1.2 Элементная база, архитектура, сетевая компоновка, производительность
- 1.3 Понятие информации. Классификация и виды информационных технологий
- Основные свойства информационных технологий.
- 1 .4 Операционные системы
- 2 Основные программные средства информационных технологий
- 2.1. Программное обеспечение. Текстовые редакторы, их возможности и назначение
- 2.2. Графические редакторы
- 2.3. Электронные таблицы
- 2.4. Сервисные инструментальные программные средства
- 2.5. Системы математических вычислений MatLab
- 2.6 Система подготовки презентаций
- 3 Сетевые технологии и интернет
- 3.1 Классификация компьютерных сетей
- 3.2 Семиуровневая модель структуры протоколов связи
- 2.3. Взаимодействие компьютеров в сети
- 3.3 Организационная структура Internet
- 3.4 Инструментальные средства создания web-сайтов. Основы web-дизайна
- 3.5 Языки разметки гипертекста html и xml
- 3.6 Скриптовые языки программирования
- 4 Системы управления базами данных
- 4.1. Классификация систем управления базами данных
- 4.2 Модели данных
- 4.3 Моделирование баз данных
- 4.4 Архитектура и функциональные возможности субд. Языковые и программные средства субд
- 4.5 Общая характеристика субд ms Access
- 4.6 Основные объекты ms Access
- 4.7 Основы языка sql
- Контрольные вопросы
- 5 Защита информации при использовании информационных технологий
- 5.1 Основы информационной безопасности
- 5.2. Методы и средства защиты информации
- 5.3 Защита от несанкционированного доступа к данным
- 5.4 Классы безопасности компьютерных систем
- 5.5 Основные аспекты построения системы информационной безопасности
- 6 Математическое моделирование и численные методы
- 6.1 Математические модели и численные методы решения задач в различных предметных областях
- 6.2 Численное дифференцирование и интегрирование
- 6.2.1 Особенность задачи численного дифференцирования
- 6.2.2 Интерполяционная формула Лагранжа для равноотстоящих узлов
- 6.2.3 Численное дифференцирование на основе интерполяционной формулы Лагранжа
- 6.2.4 Численное дифференцирование на основе интерполяционной формулы Ньютона
- 6.2.5 Постановка задачи численного интегрирования
- 6.2.6 Квадратурные формулы Ньютона-Котеса
- 6.2.7 Формула трапеций
- 6.2.8 Формула Симпсона
- 6.2.9 Оценка точности квадратурных формул
- 6.3 Методы решения обыкновенных дифференциальных уравнений
- 6.3.1 Задача Коши и краевая задача
- 6.3.1.1 Классификация уравнений
- 6.3.1.2 Задача Коши
- 6.3.2 Одношаговые методы решения задачи Коши
- 6.3.2.1 Метод Эйлера
- 6.3.2.2 Модифицированный метод Эйлера
- 6.3.2.3 Метод Рунге-Кутта четвертого порядка
- 6.3.2.4 Погрешность решения и выбор шага
- 6.3.3 Многошаговые методы решения задачи Коши
- 6.3.3.1 Многошаговые методы
- 6.3.3.2 Метод Адамса
- 6.3.3.3 Методы прогноза и коррекции (предиктор-корректор)
- 6.3.3.4 Общая характеристика многошаговых методов
- 6.3.4 Краевая задача и метод стрельбы
- 6.3.4.1 Краевая задача
- 6.3.4.2 Метод стрельбы
- 6.3.4.3 Метод стрельбы для линейного дифференциального уравнения
- 6.4 Решение дифференциальных уравнений в чстных производных
- 6.4.1 Краткие теоретические сведения
- 6.4.2 Классификация уравнений по математической форме
- 6.4.3 Основы метода конечных разностей
- 6.4.3.1 Построение сетки
- 6.4.3.2 Аппроксимация уравнения эллиптического типа
- 6.4.3.3 Аппроксимация уравнения гиперболического типа
- 6.4.3.4 Аппроксимация уравнения параболического типа
- 6.4.3.5 Погрешность решения
- 6.4.4 Основы метода конечных элементов
- 6.4.4.1. Формирование сетки
- 6.4.4.2 Конечно-элементная аппроксимация
- 6.4.4.3 Построение решения
- 6.6 Элементы математической статистики
- 6.6.1 Генеральная совокупность. Выборка. Статистические ряды
- 6.6.2 Графическое изображение вариационных рядов. Эмпирическое распределение
- 6.6.3 Средние величины и показатели вариации
- 6.6.4 Средняя арифметическая и ее свойства
- 6.6.5 Дисперсия и ее свойства. Среднее квадратическое отклонение
- 6.6.6 Коэффициент вариации
- 6.6.7 Структурные средние
- 6.6.8 Законы распределения случайных величин
- 6.6.9 Статистические гипотезы
- 7 Методы оптимизации и системы поддержки принятия решений
- 7.1 Характеристика методов решения задач оптимизации
- 7.1.1 Численные методы безусловной оптимизации нулевого порядка
- 7.1.1.1 Основные определения
- 7.1.1.2 Классификация методов
- 7.1.1.3 Общая характеристика методов нулевого порядка
- 7.1.1.4 Метод прямого поиска (метод Хука-Дживса)
- 7.1.1.5 Метод деформируемого многогранника (метод Нелдера—Мида)
- 7.1.1.6 Метод вращающихся координат (метод Розенброка)
- 7.1.1.7 Метод параллельных касательных (метод Пауэлла)
- 7.1.2 Численные методы безусловной оптимизации первого порядка
- 7.1.2.1 Минимизация функций многих переменных. Основные положения
- 7.1.2.2 Метод наискорейшего спуска
- 7.1.2.3 Метод сопряженных градиентов
- 7.1.3 Численные методы безусловной оптимизации второго порядка
- 7.1.3.1 Особенности методов второго порядка
- 7.1.3.2 Метод Ньютона
- 7.2 Линейное программирование
- 7.2.1 Транспортная задача линейного программирования
- 7.2.1.1 Постановка задачи
- 7.2.1.2 Венгерский метод
- 7.2.1.3 Метод потенциалов
- 7.3 Прямые методы условной оптимизации
- 7.3.1 Основные определения
- 7.3.2 Метод проекции градиента
- 7.3.3 Комплексный метод Бокса
- 7.4 Методы штрафных функций
- 7.4.1 Основные определения
- 7.4.2 Методы внутренних штрафных функций
- 7.4.3 Методы внешних штрафных функций
- 7.4.4 Комбинированные алгоритмы штрафных функций
- 7.5 Информационные технологии поддержки принятия решений
- 7.6 Информационные технологии экспертных систем Характеристика и назначение
- Список литературы