ПРОГРАММА

вступительного экзамена по специальности

05.13.17 – “Теоретические основы информатики”

Формула специальности:

"Теоретические основы информатики" – специальность, включающая:

- исследования процессов создания, накопления и обработки информации;

- исследования методов преобразования информации в данные и знания;

- создание и исследование информационных моделей, моделей данных и знаний, методов работы со знаниями, методов машинного обучения и обнаружения новых знаний;

- исследования принципов создания и функционирования аппаратных и программных средств автоматизации указанных процессов.

Научное и народнохозяйственное значение решения проблем указанной специальности состоит в создании научных основ современных информационных технологий на базе использования средств вычислительной техники и в ускорении на этой основе научно-технического прогресса.

Область исследования:

1. Исследование, в том числе с помощью средств вычислительной техники, информационных процессов, информационных потребностей коллективных и индивидуальных пользователей.

2. Исследование информационных структур, разработка и анализ моделей информационных процессов и структур.

3. Исследование методов и разработка средств кодирования информации в виде данных. Принципы создания языков описания данных, языков манипулирования данными, языков запросов. Разработка и исследование моделей данных и новых принципов их проектирования.

4. Исследование и разработка средств представления знаний. Принципы создания языков представления знаний, в том числе для плохо структурированных предметных областей и слабоструктурированных задач;

разработка интегрированных средств представления знаний, средств представления знаний, отражающих динамику процессов, концептуальных и семиотических моделей предметных областей.

5. Разработка и исследование моделей и алгоритмов анализа данных, обнаружения закономерностей в данных и их извлечениях разработка и исследование методов и алгоритмов анализа текста, устной речи и изображений.

6. Разработка методов, языков и моделей человеко-машинного общения; разработка методов и моделей распознавания, понимания и синтеза речи, принципов и методов извлечения данных из текстов на естественном языке.

7. Разработка методов распознавания образов, фильтрации, распознавания и синтеза изображений, решающих правил. Моделирование формирования эмпирического знания.

8. Исследование и когнитивное моделирование интеллекта, включая моделирование поведения, моделирование рассуждений различных типов, моделирование образного мышления.

9. Разработка новых интернет - технологий, включая средства поиска, анализа и фильтрации информации, средства приобретения знаний и создания онтологии, средства интеллектуализации бизнес-процессов.

10. Разработка основ математической теории языков и грамматик, теории конечных автоматов и теории графов.

11. Разработка методов обеспечения высоконадежной обработки информации и обеспечения помехоустойчивости информационных коммуникаций для целей передачи, хранения и защиты информации; разработка основ теории надежности и безопасности использования информационных технологий.

12. Разработка математических, логических, семиотических и лингвистических моделей и методов взаимодействия информационных процессов, в том числе на базе специализированных вычислительных систем.

13. Применение бионических принципов, методов и моделей в информационных технологиях.

14. Разработка теоретических основ создания программных систем для новых информационных технологий.

15. Исследования и разработка требований к программно-техническим средствам современных телекоммуникационных систем на базе вычислительной техники.

16. Общие принципы организации телекоммуникационных систем и оценки их эффективности. Разработка научных принципов организации информационных служб по отраслям народного хозяйства. Изучение социально-экономических аспектов информатизации и компьютеризации общества.

Примечание:

Специальность не включает исследования в областях:

- математическая логика, алгебра и теория чисел; - вычислительная математика; - теория связи, системы и устройства передачи информации по системам связи; сети, узлы связи и распределения информации; - математическое и программное обеспечение вычислительных машин, комплексов и компьютерных сетей; - вычислительные машины, комплексы, системы и сети; - автоматизированные информационные системы.

Отрасль наук:

технические науки ( За исследования, соответствующие любому из пунктов настоящего паспорта. ) Программа вступительного экзамена по специальности:

I. ТИПОВАЯ ПРОГРАММА

1. Информатика как наука, отрасль промышленности Информатика — наука, отрасль индустрии и инфраструктура. Информатика как наука, изучающая информацию и ее свойства в естественных, искусственных и гибридных системах. Место информатики в системе наук. Информатика как обрабатывающая информацию отрасль индустрии и инфраструктурная область, ее роль и значение в ускорении научно-технического прогресса.

Предметная область информатики. Информационные проблемы современного этапа научнотехнической революции. Современная информационная технология на базе широкого применения вычислительной техники и связи.

Понятие информационного продукта и информационной услуги. Классификация информационных продуктов и услуг. Методы управления производством и распределением информационных продуктов. Основные секторы информационной сферы: информация, электронные коммуникации, тематическая классификация.

Научно-техническая информация.

Информационные ресурсы. Принципы оценки информации как ресурса общества и объекта интеллектуальной собственности.

Информационные технологии и системы, их определение, назначение и классификация.

2. Концептуальные модели информатики Общие принципы моделирования окружающей среды, процессов мышления человека и человекомашинного общения. Машинное представление знаний и данных. Методы хранения, поиска и обработки данных, методы естественно-языкового человеко-машинного общения.

Предметная область и ее модели. Единицы информации и информационные отношения. Машинное понимание.

Когнитивные (интеллектуальные) системы. Декларативное и процедурное представление внешнего мира. Знание и компетенция, восприятие, мышление и двигательное возбуждение. База знаний и база данных.

Представление знаний Классификационные системы: иерархические классификации, фасетные классификации, алфавитнопредметные классификации. Тезаурусные методы представления знаний.

Семантические сети. Понятие сущности. Семантические отношения и их виды. Лингвистические, логические, теоретико-множественные, квантификационные отношения. Абстрактные и конкретные семантические сети. Продукционные системы представления знаний.

Представление данных Обработка данных. Система управления базами данных. Архитектура СУБД. Основные конструкции структур данных. Классы структур данных. Иерархическая структура. Сетевые структуры. Реляционные структуры.

Информационный поиск Основные понятия и виды поиска. Информационно-поисковые языки. Модели поиска. Стратегия поиска. Функциональная эффективность поиска. Поисковые массивы, способы их организации. Понятия об ассоциативном поиске и условиях его реализации.

3. Математические основы информатики Теоретические математические дисциплины Алгебра и геометрия, математический анализ, математическая логика, дискретная математика.

Элементы теории нечетких множеств. Нечеткие алгоритмы. Теория неопределенности.

Теория вероятностей и математическая статистика: вероятности, случайные процессы, статистическое оценивание и проверка гипотез, статистические методы обработки экспериментальных данных. Множественный корреляционно-регрессионный анализ. Классификация без обучения. Классификация с обучением. Канонические корреляции.

Прикладная математика Математические методы принятия решений; модели линейного программирования;

Математические модели информационных технологий и систем: описание, оценка, оптимизация Модели описания информационных процессов и технологий. Оценки качества поиска (полнота, точность и др.). Скалярные и векторные оценки. Смешанные критерии (полезная работа, корреляционный критерий, свертки и пр.).

4. Технические средства информатики и информационных технологий Физические основы вычислительных процессов Основы построения и функционирования вычислительных машин: общие принципы построения и архитектуры вычислительных машин, память, процессоры, каналы и интерфейсы ввода-вывода, периферийные устройства. Элементы вычислительной техники. Понятие фон-неймановской машины. Процессор. Главная память. Система команд. Машинное слово. Разрядность и адресность. Программы и данные. Элементная база.

Архитектурные особенности и организация функционирования вычислительных машин различных классов. Иерархическая структура ЭВМ. Главные процессор, канальные процессоры, контроллеры устройств.

Накопители данных и внешние устройства ЭВМ.

Классификация и архитектура вычислительных сетей, техническое, информационное и программное обеспечение сетей, структура и организация функционирования сетей (глобальных, региональных, локальных).

Структура и характеристики систем телекоммуникаций: коммутация и маршрутизация телекоммуникационных систем, цифровые сети связи, электронная почта. Эффективность функционирования вычислительных машин, систем и сетей телекоммуникаций, пути ее повышения. Перспективы развития вычислительных средств. Технические средства человеко-машинного интерфейса.

5. Программные средства информатики и информационных технологий Классы программных средств. Операционные системы. Системы программирования. Программные продукты.

Операционные системы. Функции операционной системы (ОС): управление задачами, управление данными, связь с оператором. Системное внешнее устройство и загрузка ОС. Управляющие программы (драйверы) внешних устройств. Сообщения операционной системы. Команды и директивы оператора.

Системы программирования. Понятие разработки приложений. Состав системы программирования:

язык программирования (ЯП), обработчик программ; библиотека программ и функций. История развития и сравнительный анализ ЯП. Типы данных. Элементарные данные, агрегаты данных, массивы, структуры, повторяющиеся структуры. Вычислительные данные, символьные данные, логические, адресные (метки и пойнтеры), прочие (битовые строки). Понятие блока и процедуры. Операторы ЯП: управления (организация циклов, ветвления процесса, перехода), присваивания, вычисления арифметических, логических, строчных выражений.

Стандартные арифметические, логические, строчные функции.

Программные продукты (приложения). Оболочки операционной системы. Программные пакеты информационного поиска. Оболочки экспертных систем. Системы управления базами данных, состав и структура.

Типовые функции СУБД: хранение, поиск данных; обеспечение доступа из прикладных программ и с терминала конечного пользователя; преобразование данных; словарное обеспечение БД; импорт и экспорт данных из(в) файлов ОС ЭВМ. Типовая структура СУБД:

Новейшие направления в области создания технологий программирования. Программирование в средах современных информационных систем: создание модульных программ, элементы теории модульного программирования, объектно-ориентированное проектирование и программирование. Объектно-ориентированный подход к проектированию и разработке программ.

6. Информационное и лингвистическое обеспечение информационных технологий Базы данных. Основные понятия. Независимость программ и данных. Интегрированное использование данных. Структуры БД. БД и файловые системы. Документальные и фактографические базы данных, базы знаний. Положительный и отрицательный словари. Описание БД. Обработка текстов при загрузке БД. Понятие экспорта-импорта документов-данных.

Понятие модели данных. Иерархическая, сетевая модели данных, сравнительный анализ, противоречия и парадоксы. Реляционная модель данных. Экземпляры отношений, домены, атрибуты. Операции над отношениями: селекция, проекция, естественное соединение. Понятие реляционной полноты языка манипулирования данными. Модель данных «сущность—связь».

Языковые средства информационных технологий. Информационно-поисковый язык. Язык информационно-логический. Язык процедурно ориентированный. Язык диалога. Естественный язык. Словарный комплекс АИС. Классификаторы. Кодификаторы. Тезаурусы: состав и структура. Языки описания данных и словарь данных. Языки запросов SQL и QBE.

Базы знаний. Общие принципы моделирования окружающей среды и мышления человека. Методы представления знаний: классификационные тезаурусные, основанные на отношениях, семантические сети и фреймы, продукционные и непродукционные.

7. Телекоммуникационное обеспечение информационных технологий Глобальные информационные сети. Общие характеристики, основные понятия, структура, организация, основные программные средства, информационные ресурсы (адрес в сети, имя в сети). Основные информационные средства и ресурсы сети.

Обмен файлами. Архитектура взаимодействия программ. Настройка программы-сервера. Анонимный доступ к удаленной файловой системе. Организация каталогов на удаленной системе и защита от несанкционированного доступа. Электронная почта. Программа-сервер сообщений. Организация почтовых ящиков. Программы подготовки сообщений и рассылки. Формат почтового сообщения. Телеконференции. Принципы организации программного обеспечения телеконференции. Почтовый сервер: назначение и принципы работы. Команды сервера. Система приоритетов в системе электронной почты.

Конкретные информационные и файловые системы в сети Internet. Gopher, WAIS (Wide Area Information Servers), WWW (World Wide Web). Принципы организации. Архитектура информационных массивов. Языки запросов. Средства отображения информации. Организация гипертекстового документа. Язык разметки HTML.. Программы отображения и воспроизведения нетекстовой информации. Протокол обмена HTTP.

8. Правовое обеспечение информатики и информационных технологий Государственная политика в сфере обеспечения информационной безопасности. Понятие информационной безопасности. Жизненно важные интересы в информационной сфере. Угрозы жизненно важным интересам в информационной сфере. Принципы обеспечения информационной безопасности. Функции государственной системы по обеспечению информационной безопасности. Место законодательства в сфере обеспечения информационной безопасности в системе российского права.

Защита прав на объекты интеллектуальной собственности. Понятие и структура интеллектуальной собственности. Международное сотрудничество в области защиты интеллектуальной и промышленной собственности. Всемирная организация интеллектуальной собственности (ВОИС).

Правовая охрана и защита авторских и смежных прав. Источники, объекты и субъекты авторского права. Защита авторских и смежных прав. Правовая охрана и защита патентного права и прав на средства индивидуализации. Источники, объекты и субъекты патентного права и прав на средства индивидуализации.

Защита информационных технологий, систем и прав на них. Информационное оружие в информационной войне. Особенности правовой охраны и защиты прав на информационные системы и ресурсы. Виды противников или «нарушителей». Три вида возможных нарушений информационной системы. Основные положения теории информационной безопасности информационных систем. Модели безопасности и их применение..

Анализ способов нарушений информационной безопасности. Использование защищенных компьютерных систем. Методы криптографии. Основные технологии построения защищенных информационных систем.

II. ДОПОЛНИТЕЛЬНАЯ ПРОГРАММА

1. Основные определения Понятие информации. Исторический аспект введения понятия информации. Мера количества информации, единицы измерения. Энтропия, ее роль в определении информации. Исторические этапы развития средств вычислительной техники как основы информационных технологий.

2. Описание детерминированных сигналов Детерминированные сигналы, одномерные, двумерные, периодические, непериодические. Гармонические сигналы, формы представления – тригонометрическая, показательная, связь между ними. Аналитическое описание, комплексная амплитуда. Дельта-функция, ее свойства при интегральных преобразованиях. Математическое описание двумерных сигналов. Изображение точечное, гауссово, ступенчатое. Теоремы Парсеваля и Буняковского-Шварца.

3. Пространство сигналов, метрические пространства Метрика, пространство сигналов, линейные пространства, нормированное линейное пространство, квадрат нормы. Теория множеств. Пространство сигналов, операции над множествами, отображения, функционалы.

4. Дискретные сигналы Дискретизация по времени, описание дискретезированных сигналов, теорема Котельникова, устройство выборки-хранения. Квантование по уровню, последовательный, параллельный методы АЦП, метод поразрядного преобразования. Погрешности АЦП. Дискретное представление двумерных сигналов. Изображение. Силуэт, контур изображения. Бинарное преобразование изображений. Гистограмма яркости.

5. Случайные сигналы Случайные события, вероятность, полная группа событий, независимые, несовместимые события. Условная вероятность. Функция плотности распределения вероятности, интегральное распределение вероятности. Основные законы распределения вероятностей. Центральная предельная теорема. Моменты распределения. Дисперсия и математическое ожидание случайного процесса. Эргодические процессы.

6. Взаимно корреляционная функция Общее определение ВКФ временных сигналов. Основные операции, необходимые для формирования ВКФ.

Автокорреляционная функция (АКФ), коэффициент корреляции. Физический смысл АКФ.

7. Амплитудный и энергетический спектр временных сигналов Преобразование Фурье, амплитудный и фазовые спектры гармонических частот. Спектры периодических сигналов. Спектры непрерывных сигналов – прямоугольного импульса, гауссовой функции, дельта-функции.

Энергетический спектр случайных сигналов. Связь с корреляционной функцией – теорема Хинчина-Винера.

Двумерный спектральный анализ.

8. Линейные системы Определение. Интеграл свертки. Линейные фильтры – одномерные и двумерные. Согласованные фильтры.

Вейвлет-преобразование. Цифровые Фильтры. Теория оценок. Общие вопросы. Ошибки систематические и случайные.

ОСНОВНАЯ ЛИТЕРАТУРА

1. Лопатин В.Н. Правовые основы информационной безопасности: Курс лекций. М.: Изд-во МИФИ, 2000.

2. Мартин Дж. Организация баз данных в вычислительных системах. М.: Мир, 2000.

3. Михайлов А.И., Черный А.И., Гиляревский Р.Э. Основы информатики. М.: Наука, 1978.

4. Попов И.И. Информационные ресурсы и системы: реализация, моделирование, управление.

М.: ТПК «Альянс», 1996.

5. Попов И.И., Максимов Н.В., Храмцов П.Б. Введение в сетевые информационные ресурсы и технологии: Учеб. пособие для вузов. М.: Изд-во РГГУ, 2001.

6. Шемякин Ю.И. Введение в информатику. М.: Финансы и статистика, 1985.

ДОПОЛНИТЕЛЬНАЯ ЛИТЕРАТУРА

1. Левин Б.Р. Теоретические основы статистической радиотехники. М:, Сов.радио, Т.1, 1974.

2. Френкс Л. Теория сигналов. М:, Сов.радио, 1974.

3. Макс Ж. Методы и техника обработки сигналов при физических измерениях. М:, Мир, Т.1, 4. Бендат Дж., Пирсол А. Измерение и анализ случайных процессов. М:, Мир, 1974.

1. Информационные потребности коллективных и индивидуальных пользователей.

2. Информационные структуры, модели информационных процессов и структур.

3. Методы и средства кодирования информации в виде данных.

4. Принципы создания языков описания данных, языков манипулирования данными, языков запросов.

5. Проектирование моделей данных.

6. Средства представления знаний.

7. Языки представления знаний, в том числе плохо структурированных предметных областей и слабоструктурированных задач.

8. Интегрированные средства представления знаний, отражающих динамику процессов, концептуальных и семиотических моделей предметных областей.

9. Модели и алгоритмы анализа данных.

10. Обнаружение закономерностей в данных и их извлечение 11. Методы и алгоритмы анализа текста, устной речи, изображений.

12. Методы, языки и модели человеко-машинного общения.

13. Методы и модели распознавания, понимания и синтеза речи.

14. Принципы и методы извлечения данных из текстов на естественном языке.

15. Методы распознавания образов, фильтрации, распознавания и синтеза изображений, решающие правила.

16. Моделирование формирования эмпирического знания.

17. Когнитивное моделирование интеллекта, включая моделирование поведения, моделирование рассуждений различных типов, моделирование образного мышления.

18. Интернет - технологии, средства поиска, анализа и фильтрации информации, средства приобретения знаний и создания онтологии, средства интеллектуализации бизнеспроцессов.

19. Математические теории языков и грамматик, теории конечных автоматов и теории графов.

20. Методов обеспечения высоконадежной обработки информации и обеспечения помехоустойчивости информационных коммуникаций для целей передачи, хранения и защиты информации.

21. Основы теории надежности и безопасности использования информационных технологий.

22. Математические, логические, семиотические и лингвистические модели и методы взаимодействия информационных процессов, в том числе на базе специализированных вычислительных систем.

23. Применение бионических принципов, методов и моделей в информационных технологиях.

24. Теоретические основы создания программных систем для новых информационных технологий.

25. Требования к программно-техническим средствам современных телекоммуникационных систем на базе вычислительной техники.

26. Принципы организации телекоммуникационных систем и оценка их эффективности. Принципы организации информационных служб по отраслям народного хозяйства.

1. Базы данных. Интеллектуальная обработка информации. – М.: Издатель Молгачова С.В., 2001. – 496 с.

2. Когаловский М.Р. Перспективные технологии информационных систем. – М.: ДМК Пресс; М.: Компания АЙТИ, 2003. – 288 с.

3. Олифер В. Г. Олифер Н.А. Сетевые операционные системы. - СПб.: Питер, 2001.

4. Основы кибернетики. Теория кибернетических систем. /Под ред. К.А. Пулкова. М.: Высш. шк., 1976.

5. Галлагер Р. Теория информации и надежная связь. - М.: Сов. радио, 1974.

6. Чураков Е.П. Оптимальные и адаптивные системы. - М.: Энергоиздат, 1987.

7. Куропаткин П.В. Оптимальные и адаптивные системы. - М.: Высшая школа, 1980.

8. Гаврилова Т. А. Хорошевский В.Ф. Базы данных интеллектуальных систем. Учебное пособие. - СПб.: Питер, 2001.

9. Лорьер Ж.-Л. Системы искусственного интеллекта. - М.: Мир, 1991.