11. Математическое моделирование в информационных системах

Наименование модуля:

11. Математическое моделирование в информационных системах

Элементы модуля

Элективные дисциплины

Математическое моделирование в информационных системах

Моделирование информационных процессов и систем

Инфраструктура информационных систем

Администрирование в информационных системах

Теория дискретных систем управления

Вариационное исчисление и методы оптимизации

Методы защиты информации

Информационная безопасность

Нейрокомпьютерные системы

Прикладные нечеткие системы

Семестр обучения:

2

Ответственный за модуль:

Астапенко Н.В.

Преподаватели:

Математическое моделирование в информационных системах– Куликова В.П.

Моделирование информационных процессов и систем – Кухаренко Е.В.

Инфраструктура информационных систем – Астапенко Н.В.

Администрирование в информационных системах– Куликов В.П.

Теория дискретных систем управления – Куликова В.П.

Вариационное исчисление и методы оптимизации – Куликова В.П.

Методы защиты информации – Астапенко Н.В.

Информационная безопасность – Кухаренко Е.В.

Нейрокомпьютерные системы – Куликов В.П.

Прикладные нечеткие системы – Куликова В.П.

Язык:

Русский

Связь с куррикулумом:

Информационные системы (Ма)

Форма обучения/число часов в неделю и в семестр:

Очная: 

2 семестр: часов в неделю – 38 (лекций -6; практических занятий -6; СРО -26);

в семестр – 570.

Рабочая нагрузка:

Очная форма обучения:

Аудиторная нагрузка: 190 часов

Внеаудиторная нагрузка: 380 часов

Итого: 570 часов

Кредитные пункты:

19 ECTS

Условия для проведения экзаменов:

Для допуска к экзамену студент должен набрать не менее 50 баллов из 100 отводимых на каждую дисциплину модуля

Рекомендуемые условия:

Изучение модуля основывается на знаниях, полученных на предшествующих дисциплинах: модулей Защита информации, Нечеткая логика и нейронные сети

Цели модулей / Предполагаемые результаты обучения:

Знание:

теории, методы и технологии имитационного моделирования при изучении и проектировании информационных систем; технологии имитационного моделирования с использованием математического аппарата; основные методы моделирования систем, современные технологии и их программное обеспечение для решения имитационных задач, методы анализа и оценки эффективности разработки, внедрения и функционирования информационных систем; современные информационные системы, модели, методы и технологии проектирования, а также бизнес-администрирования; системные концепции для понимания и определения проблем, основные принципы построения сложных информационных систем, совместимых с самыми современными технологиями, и обладающих личным опытом адекватного обращения с такими системами; общая методология разработки объектно-ориентированных программ с использованием современных алгоритмических языков и систем программирования. Математический аппарат Z - преобразований; методы структурного и параметрического синтеза цифровых контроллеров

Уметь:

производить анализ исходной задачи, осуществлять оценку необходимости решения задачи методом моделирования, приводить исходную модель к виду, удобному для моделирования, разрабатывать программы для решения конкретных задач моделирования, применять известные методы для идентификации математических моделей; реализация информационных моделей, систем и процессов; применять ИТ и математические модели, используемые в анализе систем различной природы, при планировании и прогнозировании в различных сферах хозяйственной деятельности человека, внедрять информационные модели, системы и процессы, использовать современные методы, стили и инструменты при разработке программных продуктов в различных областях профессиональной деятельности; использовать современные языки и технологии разработки программ; особенности их применения в системе образования; рекуррентные соотношения из передаточных функций с целью реализации цифровых контроллеров на компьютере для промышленных объектов управления. Навыки: осуществлять меры по борьбе с нарушениями сетевой безопасности с использованием различного программного обеспечения, устанавливать, тестировать, пробовать и использовать аппаратную и программную защиту; внедрять меры по борьбе с нарушениями сетевой безопасности с использованием различных программных средств защиты; устанавливать и настраивать программное обеспечение для защиты от вредоносного программного обеспечения; применять полученные теоретические знания для решения практических задач моделирования нейронных сетей в экономических приложениях; применять полученные теоретические знания для решения практических задач моделирования нейронных сетей в финансовых приложениях; использовать основные принципы решения задач экономического анализа, классификации, прогнозирования и управления с использованием нейронных сетей.

Компетенции:

в выборе методов, средств и инструментария моделирования; в вопросах построения моделей и получения новых знаний на основе их анализа, методы дискретно-аналогового получениярекуррентных соотношений из передаточных функций; методы синтеза цифровых контроллеров; методы моделирования цифровых систем управления на компьютере, анализа качества и стабильности работы системы. Компетенции: администрирование безопасности, выявление и устранение уязвимостей программного обеспечения, анализ информационной безопасности; администрирование программного обеспечения безопасности; навыки выявления и устранения уязвимостей программного обеспечения.к профессиональной эксплуатации современного оборудования и приборов, знанию методы оптимизации и умение применять их при решении задач профессиональной деятельности, применять основные принципы решения задач экономического анализа, классификации, прогнозирования и управления с использованием нейронных сетей, готовность использовать знания и понимание для проектирования и внедрения информационных моделей, систем и процессов.

Содержание:

1. Математическое моделирование в информационных системах. Классификация видов моделирования. Системный подход в моделировании. Технология разработки и исследования модели. Проблемы обусловленности модели и вычислительной устойчивости алгоритма моделирования. Концептуальные модели систем, применение теории графов в концептуальном моделировании. Моделирование при исследованиях и проектировании систем.

2. Моделирование информационных процессов и систем. Основные методы моделирования систем, современные технические средства и их программное обеспечение для решения задач моделирования. Изучение общих принципов и методов моделирования дискретно-непрерывных процессов, в частности, информационных процессов, протекающих в компьютерных системах и сетях передачи данных; изучение теории систем массового обслуживания, принципов системного подхода при разработке имитационных моделей, структуры и методов написания программ имитационного моделирования на универсальных языках программирования, методов и алгоритмов моделирования случайных событий с различными законами распределения.

3. Теория дискретных систем управления

Цифровые законы управления. Квантование непрерывных сигналов. Исследование открытой линейной системы. Восстановление непрерывных сигналов. Анализ последовательности. Линейные дискретные системы. Проектирование регулятора для линейной системы. Стабильность. Одноконтурная дискретная система. Стабилизируемость. Дискретизация непрерывных процессов. Передаточные функции цифровых систем. Устойчивость цифровых систем. Показатели качества. Переоснащение регуляторов непрерывного действия. Синтез контроллера в соответствии с эталонной моделью. Синтез с использованием билинейного преобразования.

4. Вариационное исчисление и методы оптимизации

5. Администрирование в информационных системах. Изучение методов и моделей управления информационной системой, функций, процедур и служб различных аппаратно-программных платформ администрирования; возможностей платформ, средств и систем администрирования; методов администрирования и контроля; объекты и методы администрирования информационных систем; службы администрирования и управления конфигурацией информационных систем; аппаратно-программные платформы администрирования.

6. Инфраструктура информационных систем.

Понятие инфраструктуры современного предприятия. основные принципы проектирования и построения инфраструктуры информационной системы, комплекс технологий для построения IT-инфраструктуры управления предприятием.

7. Методы защиты информации

Информационный рынок: особенности формирования и развития. Становление информационной индустрии. Информация как товар. Особенности ценообразования на информационные продукты. Основные методы определения затрат на информационную безопасность. Определение размера разумных затрат на обеспечение безопасности информации. Экономическая оценка интеллектуальной собственности. Модели систем информационной безопасности. Общая модель процесса обеспечения информационной безопасности. Обобщенная системная модель информационной безопасности. Обобщенные методы защиты информации.

8. Информационная безопасность

Международные стандарты обмена информацией. Понятие угрозы. Виды возможных нарушений в работе информационной системы. Защита. Цель и задачи в области информационной безопасности на государственном уровне. Положения теории информационной безопасности информационных систем.

9. Нейрокомпьютерные системы.

Основы построения нейрокомпьютеров. Подробный обзор и описание наиболее важных методов обучения нейронных сетей различной структуры, а также задач, решаемых этими сетями. Рассмотрение вопросов реализации нейронных сетей. Обзор нечетких систем.

10. Прикладные нечеткие системы.

Изучение теоретических основ теории нечетких множеств и практических результатов использования нечетких технологий для обработки полуструктурированной информации в профессиональной деятельности. Обзор нейрокомпьютерных систем.

Результаты обучения/экзаменов / формы экзаменов:

Экзамен по модулю, включающий:

Математическое моделирование в информационных системах / Моделирование информационных процессов и систем– письменный контроль.

Администрирование в информационных системах / Инфраструктура информационных систем–  письменный контроль. 

Теория дискретных систем управления – письменный контрольный экзамен

Вариационное исчисление и методы оптимизации – письменный контрольный экзамен - письменный контрольный экзамен

Методы защиты информации/ Информационная безопасность – письменный контрольный экзамен

Нейрокомпьютерные системы/ Прикладные нечеткие системы – письменный контрольный экзамен

Технические / мультимедийные средства:

Интерактивная доска,  мультимедийный комплекс, компьютерный класс.

Литература:

1. Ашихмин В.Н., Гитман М.Б. и др. Введение в математическое моделирование - М., «Логос», 2008.
2. Арунянц Г.Г. Моделирование экономических процессов: практикум – Калининград, 2009.
3. Шелобаев С.И. Математические методы и модели (эко-номика, финансы, бизнес) - М., 2007.
4. Каплан А.В.  и др Решение экономических задач на компьютере - М., 2007.
5. Орлов С.А. «Технология разработки ПО» - Спб.: Питер, 2002.
6. Петров В.Н. «Информационные технологии» - Спб.: Питер, 2006.
7. Вендров А.М. «Практикум по проектированию ПОэкономических ИС» - М.: Финансы и статистика, 2006.
8. Поляков К.Ю. Основы теории управления цифровыми системами, - Санкт-Петербург: Изд-во СПбГМТУ, 2012 
9. Поляков К.Ю. Исследование систем непрерывного и цифрового управления в среде Scilab, - Санкт-Петербург: Изд-во СПбГМТУ, 2020 
10. Поляков К.Ю. Основы теории автоматического управления, - Санкт-Петербург: Изд-во СПбГМТУ, 2016
11. В. Ф. Шангин Защита компьютерной информации. Эффективные методы и средства. – М.: ДМК Пресс, 2012. 
12. А. В. Васильков, И. А. Васильков. Безопасность и контроль доступа в информационных системах.- М.: ФОРУМ, 2012 
13. Обеспечение информационной безопасности. Под редакцией А. П. Курило. М. Альпин, 2011
14. Б. Шнайер. Секреты и ложь. Безопасность данных в цифровом мире. Издательство: Питер, 2003 ISBN: 5-318-00193-9, 0-471-25311- 1  
15. Практическая криптография.Нильс Фергюсон, Брюс Шнайер,издательство: Williams, 2005, ISBN: 5-8459-0733-0, 0-4712-2357-3 
16. Основы информационной безопасности. Учебник для вузов / Ю. Б. Белов, В. П. Лось, Р. В. Мещеряков, А. А. Шелупанов. – М.: Горячая линия – Телеком, 2006. – 544 с.: с картинками. 
17. Гульнара Яхьяева. Нечеткие множества и нейронные сети. Интернет-университет информационных технологий, 2011 
18. Александр Галушкин. Нейронные сети. Основы теории. Горячая линия - Телеком ISBN 978-5-9912-0082-0; 2012 
19. Рисзард Тадеушевич, Барбара Боровик, Томас Гонзак, Бартош Леппер. Элементарное введение в нейронные сети с примерами программ (перевод Игоря Рудинского). Горячая линия - Телеком ISBN 978-5-9912-0163-6; 2011 
20. Тоби Сегаран. Программирование коллективного разума. (перевод А. Слинкина). Символ-Плюс ISBN 978-5-93286-119-6, 5-93286-119-3, 0-596-52932-5; 2008