ПОЯСНИТЕЛЬНАЯ ЗАПИСКА. 1. Брегг У.Г. Мир света. Мир звука

1. Брегг У.Г. Мир света. Мир звука. - М., 1967.

2. Клюкин И.И. Удивительный мир звука. - М., 1986.

3. Кок У. Звуковые и световые волны. - М., 1966.

4. Мясников И.Г. Неслышимый звук. - М., 1967.

5. Трофимова Т.И. Курс физики. - М., 1990.

6. Хорбенко И.Г. Звук, ультразвук и инфразвук. - М., 1986.

БЕЛОРУССКИЙ ГОСУДАРСТВЕННЫЙ УНИВЕРСИТЕТ

БИОЛОГИЧЕСКИЙ ФАКУЛЬТЕТ

КАФЕДРА ЗООЛОГИИ

С. В. Буга

ОПОРНЫЙ КОНСПЕКТ ЛЕКЦИЙ ПО КУРСУ

«ОСНОВЫ ИНФОРМАЦИОННОЙ БИОЛОГИИ»

МИНСК

2014

ПОЯСНИТЕЛЬНАЯ ЗАПИСКА

Информационная биология – новый раздел науки на стыке биологии и информатики, рассматривающий различные аспекты применения информационного подхода и информационных технологий в исследованиях биологических объектов, процессов и систем. Информационные подходы к рассмотрению биологических феноменов стали находить все более широкое применение с развитием теории информации и кибернетики, сопровождавшимися распространением соответствующих подходов на другие области естествознания. Важнейшим этапом в развитии данного раздела науки стало создание персональных электронно-вычислительных машин (компьютеров) и последовавшее широкое внедрение в практику научно-исследовательской деятельности компьютерных информационных технологий, а в последующем – сетевых информационных технологий, изменившее инструментарий повседневной работы исследователя.

Целью преподавания дисциплины «Основы информационной биологии» является формирование целостного представления об информации, специфике информационных процессов в биологических и экологических системах, наработку опыта применения информационных подходов к анализу биологических объектов, процессов и систем, осуществления научно-информационной деятельности, эффективного использования современных информационных технологий в профессиональной деятельности в области биологии и экологии. Преподавание курса в значительной мере базируется на использовании современной компьютерной техники и программного обеспечения.

Задачами курса являются:

· формирование у обучающихся целостного представления об информации, специфике информационных процессов в биологических и экологических системах;

· ознакомление студентов с теоретическими основами и выработка у них практических навыков в области научно-информационной деятельности в биологии и экологии;

· формирование устойчивых навыков использования сетевых технологий для эффективного поиска и передачи научной информации;

· получение базовых знаний об использовании информационных подходов в основных разделах современной биологии;

· расширение представлений студентов об информационных технологиях, перспективах их развития и применения в биологических и экологических исследованиях;

· развитие навыков эффективного использования информационных технологий для анализа данных и документального оформления результатов биологических и экологических исследований.

Полученные в результате прохождения курса знания и навыки необходимы студентам для успешного выполнения учебной научно-исследовательской работы, прохождения учебной и производственных практик по специальности и специализации, подготовки квалификационных работ, а также освоения курсов специализации. В результате прохождения курса обучаемые должны:

знать:

– основные понятия теории информации, особенности протекания информационных процессов в биологических и экологических системах, теоретические предпосылки информационного подхода к рассмотрению биологических объектов, процессов и систем;

– теоретические основы научно-информационной деятельности в биологии и экологии;

– основные программные средства реализации информационных технологий, используемые в настоящее время биологами и экологами в их профессиональной деятельности;

– принципы проектирования реляционных баз данных и обслуживающих их приложений;

–требования по оформлению научных отчетов об эксперименте, других научных и квалификационных работ;

уметь:

– организовывать поиск научной информации и использовать основные возможности сетевых технологий и биоинформационных баз данных;

– применять информационные подходы к анализу функционирования биологических и экологических систем;

– рационально использовать в профессиональной деятельности технологии работы с текстовой, структурированной цифровой и графической информацией;

– корректно представлять результаты научных исследований;

– использовать основные технологии визуализации, а также хранения и защиты данных;

владеть:

– научной терминологией данного раздела науки;

– устойчивыми навыками рационального использования информа­ционных технологий при поиске и анализе научной информации;

– базовыми навыками и умениями применения информационных технологий для анализа данных и документального оформления результатов биологических и экологических исследований.

Преподавание курса осуществляется по блочно-модульному принципу с выделением 4 основных блоков (разделов): 1) Введение в информационную биологию; информация и информационные процессы; информационные технологии; 2) Научно-информационная деятельность в биологии и экологии; 3) Информационные подходы к анализу биологических и экологических процессов и систем; 4) Компьютерная биология. Информационные технологии анализа данных и документального оформления результатов биологических и экологических исследований.

РАЗДЕЛ I. ВВЕДЕНИЕ В ИНФОРМАЦИОННУЮ БИОЛОГИЮ.
ИНФОРМАЦИЯ И ИНФОРМАЦИОННЫЕ ПРОЦЕССЫ. ИНФОРМАЦИОННЫЕ ТЕХНОЛОГИИ

Содержание раздела. Предмет, задачи и история развития информационной биологии. Разделы информационной биологии. Взаимодействие со смежными разделами науки и технологий.

Информация и информационные процессы. Теория информации. Единство информационных процессов в природе, обществе и технике. Основные свойства информации. Семиотика, семантика. Информатика, компьютерные науки, компьютинг. Кибернетика, интеллектуальные системы, экспертные системы, «извлечение данных».

Информационные технологии, аппаратные и программные средства информатизации. Этапы развития информационных технологий и средств информатизации, история их использования в биологических исследованиях. Классификация информационных технологий. Базовые информационные технологии научных исследований и технологии в предметной области. Особенности распространения программ и программных продуктов, испытательные, демонстрационные и иные их версии. «Свободное» программное обеспечение. Юридические аспекты использования программного обеспечения.

Технология (от греческого techne) означает искусство, мастерство, умение что-либо делать, именно как некоторый процесс (а не навык).

Для реализации информационной технологии необходима аппаратная часть – инструментарий.

Этапы развития информационных технологий характеризуются прежде всего сменой инструментария, то есть аппаратных средств информатизации.

Этапы развития информационных технологий:

1-й этап (до середины ХIХ века) – «ручная», «бумажная» информационная технология: перья, чернила, книги, депеши

и пр. Почта фельдъегерского типа.

2-й этап (конец ХIХ – начало ХХ века) – «механическая» информационная технология: механическая печатная машинка, арифмометры, телеграф. Регулярная почта.

3-й этап (40-е – 60-е годы ХХ века) – «электрическая» информационная технология: большие ЭВМ и программное обеспечение, портативные диктофоны, электрические пишущие машинки.

4-й этап (начало 70-х – середина 80-х годов) – «электронная» информационная технология: большие ЭВМ, а также АСУ и ИПС (информационно-поисковые системы) на их основе.

5-й этап (с середины 80-х годов) – современная (новая) компьютерная информационная технология: ПЭВМ, программное обеспечение для них. Почта на основе локальных и глобальных компьютерных сетей. Гибридные информационные технологии.

История развития информационных технологий. Первая аналитическая (вычислительная) машина (по крайней мере, так принято считать в Computer Science) была создана Чарльзом Беббиджем. Создателем первой программы для аналитической (вычислительной) машины Чарльза Беббиджа в 1843 г. (по крайней мере, так принято считать в Computer Science) является графиня Ada Lovelace. Создателем первого работоспособного компьютера 1941 г. принято считать Конрада Цузе.

Под современными (новыми) информационными технологиями понимаются:

новые (компьютерные) технологии обработки информации;

новые коммуникационные технологии;

новые кибернетические (то есть управленческие) технологии.

Отличительными характеристиками новых компьютерных технологий являются:

«дружественный» интерфейс работы пользователя;

интерактивный (диалоговый) режим взаимодействия с компьютером;

возможность гибкого изменения технологических схем обработки информации.

Компонентная структура информационной технологии:

- этапы (набор текста)

- операции (создание таблицы)

- действия (использование опции «создать|таблицу»)

- элементарные операции (щелчок мышью по строке меню).

КЛАССИФИКАЦИЯ ИНФОРМАЦИОННЫХ ТЕХНОЛОГИЙ

сетевые информационные технологии;

компьютерные технологии работы с текстовой информацией;

компьютерные технологии аккумуляции и анализа структурированной информации;

интеллектуальные информационные технологии;

технологии визуализации информации;

компьютерные технологии работы с графической информацией;

технологии защиты информации.

КЛАССИФИКАЦИЯ ПРОГРАММНЫХ ПРОДУКТОВ

Компьютерные технологии работы с текстовой информацией:

текстовые редакторы разного уровня:

MicrosoftOffice Word

OpenOffice.org Writer/LibreOffice Writer

менеджеры библиографической информации (менеджеры цитирования):

Reference Manager

End Note

Zotero Stand’alone

Компьютерные технологии аккумуляции и анализа структурированной информации:

табличные процессоры:

MicrosoftOffice Exсel

OpenOffice.org Calc/ LibreOffice Calc

системы управления базами данных:

MicrosoftOffice Access

Microsoft FoxPro

Oracle

Интеллектуальные информационные технологии:

технологии распознавания образов:

текста: ABBYY Fine Reader,

CuneiForm

системы электронного перевода текстовой информации:

Promt

Multilex

Pragma

синтезаторы речи:

Acapela

Vokalizer

RHVoice

eSpeak

Олег (RusEngineS5_22)

Технологии визуализации информации:

редакторы компьютерных презентаций:

MicrosoftOffice PowerPoint

OpenOffice.org Impress/LibraOffice Impress

построители графиков и диаграмм:

Microsoft Graph

SigmaPlot

редакторы ментальных карт:

Free Mind

Explain

Mind Manager

Компьютерные технологии работы с графической информацией:

редакторы векторной графики:

Corel Draw

Adobe Illustrator

редакторы растровой графики:

Adobe Photoshop

универсальные графические редакторы:

Microsoft Acrylic

редакторы анимационной графики:

Adobe Flash

3D MAX

Maya

Технологии защиты информации:

архиваторы и кодировщики

программные средства резервного копирования данных

антивирусные программные средства

Различают также:

базовые информационные технологии научных исследований (например, пакеты статистического анализ данных);

информационные технологии в предметной области исследований (например, компьютерные системы диагностики таксономической принадлежности животных и растений)

АППАРАТНЫЕ СРЕДСТВА ИНФОРМАТИЗАЦИИ:

электронно-вычислительные машины (ЭВМ), используемые биологами в своей профессиональной деятельности:

персональные электронно-вычислительные машины (ПЭВМ);

«большие» электронно-вычислительные машины и вычислительные станции;

«технические» компьютеры;

Персональные электронно-вычислительные машины (ПЭВМ), используемые биологами в своей профессиональной деятельности:

дэсктопы;

планшетные ноутбуки;

ноутбуки (14–16");

субноутбуки (11–13,5");

нетбуки (7–13");

карманные персональные компьютеры (КПК);

планшеты.

Средства ввода и указания, используемые биологами в своей профессиональной деятельности:

клавиатуры;

тачпады;

манипуляторы (типа «мышь», джойстики и др.);

фотокамеры, WEB-камеры, датчики движения;

сканеры.

Средства вывода информации, используемые биологами в своей профессиональной деятельности:

принтеры и плоттеры

мониторы и плазменные панели

проекторы

наушники, акустические колонки и др. аудиоустройства

системы создания образов виртуальной реальности

Интегрированные средства ввода и вывода информации – интерактивные сенсорные панели и экраны.

ПРОГРАММНЫЕ СРЕДСТВА ИНФОРМАТИЗАЦИИ

универсальные;

инструментальные;

специальные.

Классификация программного обеспечения:

с открытым кодом (свободное программное обеспечение);

с закрытым кодом (проприетарное программное обеспечение).

- freeware – бесплатного пользования;

- trial – бесплатного пользования в течение ограниченного пробного периода (испытательные версии), с фиксированным числом запусков и т.п.

- shareware – свободно распространяемые программы, технико-юридическая документация которых содержит просьбы внесения платы;

- demo – (от demonstration) демонстрационные, ознакомительные, с ограниченной функциональностью;

- adware – содержащая отключаемый за плату модуль демонстрации рекламы;

- spyware – программа, которая скрытным образом устанавливается на компьютер, либо задержит скрытый модуль, отсылающий по сети сведения о владельце ПК и характере его активности при работе за компьютером.

РАЗДЕЛ II. НАУЧНО-ИНФОРМАЦИОННАЯ ДЕЯТЕЛЬНОСТЬ
В БИОЛОГИИ И ЭКОЛОГИИ

Содержание раздела. Теория научной информации, её предметная область (информационная деятельность; документы как материальные носители научной информации; средства обеспечения информационных процессов), задачи (изучение (научно-)информационных процессов; разработка методов анализа семантической информации; разработка методов фиксации научной информации в документальном виде; разработка информационно-поисковых систем, использование электронно-вычислительных машин для обеспечения информационных процессов) и технологические этапы (сбор информации, аналитико-синтетическая обработка, хранение, информационный поиск, распространение научно-технической информации).

Типология научно-технической информации. Информационная структура научного документа: новые знания, релевантная и нерелевантная информация, помехи (искажения), информационный шум. Уровни ознакомления с научно-технической информацией. Первичная научно-техническая информация: публикации, отчетные и другие документы, не имеющие статуса публикаций. Периодические, продолжающиеся и разовые издания, их регистрация. Международные системы регистрации изданий и научных статей. Обмен печатными работами между специалистами, нормативно-правовые ограничения, этика обмена.

Вторичная научно-техническая информация: библиография первой и второй степени. Каталоги и их разновидности (алфавитные, систематические, предметные и др.). Текущая и регистрационная библиография. Информационные издания: сигнальная информация, реферативные журналы и их аналоги на электронных носителях. Реферативные и аналитические обзоры. Кодификация научных публикаций по тематической направленности: система универсальной десятичной кодификации (УДК), библиотечной библиографической кодификации (ББК), координатное индексирование. Старение источников информации.

Республиканская система публичных и специальных библиотек, межбиблиотечный абонемент. Сетевой доступ к образовательным и научным ресурсам, On-line каталоги публичных и специальных библиотек. Электронные научные библиотеки с сетевым доступом, компьютерные базы научных библиографических данных, их возможности и правила пользования.

Способы и основные средства поиска информации в сети. Проблема релевантности возвращаемой по запросам информации, кластеризация вывода. Электронные каталоги, информационно-поисковые системы, поисковые машины, метапоисковые системы и системы ускоренного поиска тематической информации. Специализированные системы поиска научной информации.

Цитирование научных публикаций. Менеджмент цитирования. Наукометрия. Правила оформления списков информационных источников, требования стандартов и методических указаний ВАК, правила для авторов журнальных научных публикаций. Менеджеры библиографических данных и системы управления библиографической информацией, их возможности и практическое использование: поиск источников, составление «картотеки», цитирование, формирование библиографических списков.

Поиск по сайту: