Реферат
з медичної інформатики
на тему: «Комп'ютерні дані: типи даних, обробка та управління»

План
1 Комп'ютерні дані: типи даних
Точність
Коректність
2. Система інформаційної обробки даних
Технічні засоби
Програмне забезпечення
Обчислювальна система
3. Введення даних
Інтерфейс користувача
Обробка даних
Подання даних.

4. Системи управління базами даних в медицині

Основні вимоги до баз даних і систем управління базами даних
Сучасні СУБД
Структурування

Архітектура інформаційної системи, організованої за допомогою БД

Основні кроки проектування БД

Основні типи моделей даних

Ієрархічна модель даних
Мережева модель даних.
Реляційна модель даних.

5 Висновок: Порядок виконання практичної роботи

1. Комп'ютерні дані: типи даних, обробка та управління
Виділяють чотири основних типи даних:
- Цілі числа: деякий дискретне число (напр., кількість лейкоцитів у зразку крові, які спостерігають під мікроскопом);
- Дійсні числа: деяка виміряна змінна (напр. температура або тиск крові);
- Код: умовне позначення деякої змінної (напр., біль);
- Текст: розмовна мова (напр. текст історії хвороби або документація подій під час моніторингу).
Однією з основних проблем, пов'язаних з документацією даних в комп'ютері є точність і коректність чотирьох різних видів даних.
Точність - це здатність виконати завдання без похибок або помилок. Дану характеристику можна трактувати ще й так: - це ступінь відповідності заходи до певного стандарту.
Коректність - це міра частоти появи помилок у даних. Помилки можуть виникнути під час збору даних, спостережень або ж вимірах.
Точність залежить від ступеня деталізації. Прикладом може бути кількість десяткових знаків при вимірюванні тієї або іншої величини. Вага тіла, виражена як 89.12 кг, має більшу точність, ніж вага, вираженого, як 89.1 кг.
2. Система інформаційної обробки даних
включає в себе: користувача, введення даних, інтерфейс користувача, обробка даних, представлення даних.
Перш ніж комп'ютер зможе виконати деяке дію, йому потрібно отримати інструкції про те, як керувати даними. Ці інструкції прописані в комп'ютерній програмі, яка зберігається в пам'яті комп'ютера. Дані також зберігаються в пам'яті комп'ютера. Програма "знає", що робити з даними, де знайти їх і як подати результати. Програміст визначає все це заздалегідь. Це короткий опис показує, що для обробки даних на комп'ютері потрібні обладнання та програма. Устаткування називають технічним забезпеченням, а програми - програмним забезпеченням. Технічні засоби і програмне забезпечення разом складають обчислювальну систему.
Обчислювальні системи допомагають у діагностично-терапевтичних циклі, особливо на стадії спостереження. Тут обчислювальні системи використовуються, для забезпечення користувача даними, необхідними, для прийняття рішення. У цій ситуації ми маємо справу з процесом обробки інформації.
У процесі обробки інформації розрізняють користувачів і дії операційної системи комп'ютера:
Користувач:
- Введення даних;
- Інтерфейс користувача;
- Обробка даних програмним забезпеченням;
- Представлення даних.
3. Введення даних
Користувач працює з даними. Нагадаємо, що інформація походить від даних. Помилкові чи навіть неточні дані не дають правильної інформації. Комп'ютери можуть обробити дані, але вони не можуть генерувати інформацію, втрачену під час введення, обробки даних в деякій ланцюжку міркувань.
Інтерфейс користувача. Для діалогу системи і користувача використовується певна частина обчислювальної системи - інтерфейс користувача. Його призначення - введення даних, управління роботою програми і взаємодія програми і користувача.
Розрізняють два основні типи інтерфейсів користувача:
- Символьні;
- Графічні інтерфейси.
У заснованих на символьних інтерфейсах, для спілкування з користувачем використовується лише клавіатура. Такі інтерфейси, звичайно, характерні для традиційного стилю програмування, в якому програма визначає попередній і наступний крок користувача. Користувач дає відповідь на питання прописані в програмі. Ці питання можуть бути запитами на введення даних або їх вибір з обмеженої списку варіантів.
Графічні інтерфейси (їх ще називають "віконні інтерфейси") швидко витіснили засновані на символі інтерфейс користувача. Основним елементом графічного інтерфейсу є вікно. Вікно - це область на екрані комп'ютера, яка має назву (заголовок вікна) і містить текстові поля, картини, кнопки, перемикачі, і т.п..
Обробка даних. Процес обробки даних передбачає їх аналіз і перетворення таким чином, що необхідна інформація може бути представлена ​​користувачеві.
Подання даних. Правильне уявлення інформації користувачеві є важливим для розуміння правильності висновків. Важливим є той факт, що користувачі можуть конкретизувати вид представлення інформації (напр., як список або у графічній формі). Сучасна комп'ютерна технологія не обмежена лише показом даних у таблицях і графах. Дані можуть подаватися і в мультимедійному форматі.

4. Системи управління базами даних в медицині

Основні ідеї, які лежать в основі концепції бази даних:
- Ізолювати будь-яку прикладну програму від впливу змін в інших програмах через спільні дані шляхом розмежування логічних записів, які використовуються прикладними програмами, від записів, які фізично запам'ятовуються на магнітних носіях.
- Усунути надмірне дублювання даних.
- Централізувати управління даними.
Отже, суть концепції баз даних полягає в інтегрованому збереженні й диференційованому використанні прикладними програмами всієї інформації про об'єкти предметної області, які представляють певний інтерес для організації.
Всі дані розміщуються в єдиному сховищі. Користувачі автоматизованих інформаційних систем (АІС) мають можливість звертатися до будь-якими даними, які їх цікавлять. Одні й ті ж дані можуть бути в різних комбінаціях і по-різному представлені відповідно до потреб користувачів (прикладних програм). Це забезпечується за рахунок системи управління базами даних (СКБД).
БД - це сукупність відомостей про конкретні об'єкти реального світу в будь-якої предметної області. Синонім терміну «база даних» - «банк даних».
Під предметною областю (Про) прийнятий розуміти частину реального світу, який підлягає вивченню для організації управління, наприклад, підприємство, ВНЗ тощо.
БД може бути заснована на одній моделі або на сукупності кількох моделей. Будь-яку модель даних можна розглядати як об'єкт, який характеризується своїми властивостями (параметрами), і над нею, як над об'єктом, можна проводити будь-які дії.
СУБД називається сукупність мовних і програмних засобів, призначених для створення, управління та спільного використання БД багатьма користувачами.
Основні вимоги до баз даних і систем управління базами даних:
- Можливість подання адекватних реальної предметної області структур даних (побудова адекватної інформаційної моделі предметної області).
- Простота та малі витрати ресурсів на розвиток системи (швидка і дешева модифікація старих та розробка нових програмних додатків у рамках автоматизованої інформаційної системи).
- Простота та оперативність доступу до даних, можливість пошуку інформації різними методами.
- Можливість одночасного ефективного обслуговування великої кількості користувачів.
- Можливість використання у розподілених обчислювальних мережах комп'ютерів.
- Забезпечення режиму розмежування доступу до даних і програм, виключення можливості їх несанкціонованого застосування.
- Забезпечення представлення даних користувачам у зручному вигляді для їх подальшого застосування.
- Забезпечення необхідної швидкості вирішення завдань при обмежених витратах ресурсів комп'ютерів.
- Забезпечення захисту інформації в БД від збоїв і відмов у роботі технічних засобів і помилок користувачів.
Основними перевагами щодо застосування БД та СУБД під час реалізації на їх основі автоматизованих пошуково-інформаційних систем є:
- Скорочення зайвої надмірності даних, що зберігаються. Дані, які використовуються кількома програмами, інтегруються і зберігаються в одному місці. Надмірність даних є, але вона мінімальна та необхідна тільки для забезпечення взаємозв'язку різних даних певної предметної області.
- Усувається суперечливість даних, що може виникати, якщо одні й ті ж дані, які використовуються різними програмами, подаються кілька разів і якщо у разі необхідності їх зміни не всі копії відновлені.
- Дані, які зберігаються, використовуються спільно. Це надає можливість розробляти нові програмні додатки над вже існуючою базою даних з мінімальними витратами.
- Забезпечується більш просте, швидке та дешеве розвиток автоматизованих систем за рахунок забезпечення логічної взаємної незалежності програм і даних у БД.
- Спрощується підтримка цілісності даних (адекватності та узгодженості).
- Забезпечується можливість швидкого надання даних на нестандартні (заздалегідь непередбачені) запити користувачів без додаткової розробки прикладних програм.
- Створюється можливість комплексної автоматизації параметрів АІС, можливе завдяки централізованому управлінню базою даних.
- У разі централізованого управління базою даних спрощується стандартизація та уніфікація представлення даних у АІС.
Основними недоліками, з якими можуть зустрітися користувачі та розробники програмного забезпечення під час застосування БД та СУБД, є:
- Додаткові витрати апаратних ресурсів (наприклад пам'яті) під час розміщення і роботи СУБД;
- Додаткові витрати на встановлення і підтримку СУБД в робочому стані;
- Необхідність кваліфікованого персоналу для централізованого управління базою даних (адміністрації БД), а й також додаткові витрати.
Сучасні СУБД можуть підтримувати:
- Різні типи представлення даних і операції над ними (в тому числі фактографічних, документальних, картографічних даних);
- Природне і ефективне подання до БД різних відносин між об'єктами (наприклад, візуалізація даних, які характеризуються параметрами простору і часу);
- Перевірку даних на несуперечність;
- Дедуктивний висновок (дедуктивні БД);
- Управління розподіленими БД і інтеграцію неоднорідних БД;
- Централізацію і інтеграцію даних у мережах ПК.
Створюючи базу даних, користувач прагне привести в порядок інформацію про різні ознаки об'єктів і швидко отримати вибірку даних з довільним сполученням ознак. Зробити це можливо тільки якщо дані структуровані.
Структурування - це введення угод про способи представлення даних. Неструктурованими називають дані, записані, наприклад, в текстовому файлі.

Архітектура інформаційної системи, організованої за допомогою БД

Ефективність функціонування інформаційної системи багато в чому залежить від її архітектури. В даний час перспективною є архітектура клієнт-сервер. У досить поширеному варіанті вона передбачає наявність комп'ютерної мережі та розподіленої бази даних, що включає БД корпоративну (ВДК) та БД персональні (БДП). ВДК розміщується на комп'ютері-сервері, БДП розміщуються на комп'ютерах співробітників підрозділів, які є клієнтами корпоративної БД.
Сервером певного ресурсу в комп'ютерній мережі називається комп'ютер (програма), керуючий цим ресурсом, клієнтом - комп'ютер (програма), що використовує цей ресурс.
В якості ресурсу комп'ютерної мережі можуть виступати, наприклад, бази даних, файлові системи, служби друку, поштові служби. Тип сервера визначається видом ресурсу, яким він керує. Наприклад, якщо керованим ресурсом є база даних, то відповідний сервер називається сервером бази даних.
Перевагою організації інформаційної системи по архітектурі клієнт-сервер є вдале поєднання централізованого зберігання, обслуговування та колективного доступу до загальної корпоративної інформації з індивідуальною роботою над персональною інформацією. Структура розподіленої БД, побудованої по архітектурі клієнт-сервер, показана на рис.

Корпоративна БД створюється, підтримується і функціонує під управлінням сервера БД.
Для створення та управління функціонуванням персональних БД і додатків, що працюють з ними, використовуються СУБД такі, наприклад, як Microsoft Ассеss під ОС Windows, OpenOffice.org. Base під ОС Linux.
У залежності від розмірів організації і особливостей вирішуваних завдань інформаційна система може мати одну з наступних конфігурацій:
• комп'ютер-сервер, що містить корпоративну і персональні бази;
• комп'ютер-сервер і персональні комп'ютери з БДП;
• кілька комп'ютерів-серверів і персональних комп'ютерів з БДП.
Використання архітектури клієнт-сервер дає можливість поступового нарощування інформаційної системи підприємства, по-перше, у міру розвитку підприємства, по-друге, у міру розвитку самої інформаційної системи.
Поділ загальної БД на корпоративну БД і персональні БД дозволяє зменшити складність проектування БД в порівнянні з централізованим варіантом, а значить, знизити ймовірність помилок при проектуванні і вартість проектування.
Найважливішим достоїнством застосування БД в інформаційних системах є забезпечення незалежності даних від прикладних програм. Це дозволяє не обтяжувати користувачів проблемами подання даних на фізичному рівні: розміщення даних у пам'яті, методів доступу до них і т. д.
Така незалежність досягається підтримуваним СУБД багаторівневим поданням даних в БД на логічному (користувальницькому) і фізичному рівнях. Іншими словами, завдяки СУБД і наявності логічного рівня представлення даних забезпечується відділення концептуальної (понятійної) моделі БД від її фізичного представлення в пам'яті ЕОМ.
Основні кроки проектування БД:
- Визначити інформаційні потреби БД;
- Проаналізувати об'єкти, які потрібно промоделювати в БД.

Основні типи моделей даних

Ядром будь-якої бази даних є модель даних. Модель даних являє собою безліч структур даних, обмежень цілісності та операцій маніпулювання даними. За допомогою моделі даних можуть бути представлені об'єкти предметної області, взаємозв'язку між ними. Модель даних - це сукупність структур даних і операцій їх обробки. Сучасна СУБД базується на використанні ієрархічної, мережний, реляційної та об'єктно-орієнтованої моделі даних, комбінації цих моделей або на деякій їх підмножині.
Розглянемо три основних типи моделей даних: ієрархічну, мережеву, реляціоннную та об'єктно-орієнтовану.
Ієрархічна модель даних. Ієрархічна структура представляє сукупність елементів, пов'язаних між собою за певними правилами. Об'єкти, пов'язані ієрархічними відносинами, утворюють орієнтований граф (перевернуте дерево), приклад якого надається на рис.2. До основних понять ієрархічної структури відносяться: рівень, елемент (вузол), зв'язок. Ієрархічну модель організовує дані у вигляді деревовидної структури. Вузол - це сукупність атрибутів даних, які описують деякий об'єкт. На схемі ієрархічного дерева вузли мають вигляд вершин графа. Кожен вузол на більш низькому рівні пов'язаний тільки з одним вузлом, який знаходиться на більш високому рівні. Ієрархічне дерево має тільки одну вершину (корінь дерева), яка не підпорядкована ніякий інший вершині. Залежні (підлеглі) вузли знаходяться на другому, третьому та інших рівнях. Кількість дерев у базі даних визначається числом кореневих записів.
Мережева модель даних
Мережева модель означає представлення даних у вигляді довільного графа. Перевагою мережевої та ієрархічної моделей даних є можливість їх ефективної реалізації за показниками витрат пам'яті й оперативності. Недоліком мережевої моделі даних є висока складність і жорсткість схеми БД, побудованої на її основі.
Реляціоннаяна модель даних. Поняття реляційний (англ. relation - відношення) пов'язаний з розробками відомого американського фахівця в області систем баз даних Е.Ф. Кодда. Ці моделі характеризуються простотою структури даних, зручною для користувача формою представлення у вигляді таблиць і можливістю використання апарату алгебри відносин і реляціоннного обчислення для обробки даних.
Мовою математики ставлення визначається таким чином. Нехай задано n множин D1, D2, ..., Dn. Тоді R є відношення над цими множинами, якщо R є безліччю впорядкованих наборів виду <d1,d2,...,dn>, де d1 - елемент з D1, d2 - елемент з D2, ... , Dn - елемент з Dn. При цьому набори виду <d1,d2,...,dn> називаються кортежами, а безлічі D1, D2, ... Dn - доменами. Кожен кортеж складається з елементів, які вибираються зі своїх доменів. Ці елементи називаються атрибутами, а їхні значення - значеннями атрибутів.
Отже, реляціоннная модель орієнтована на організацію даних у вигляді двовимірних таблиць, кожна з яких має такі властивості:
- Кожен елемент таблиці - це один елемент даних;
- Всі стовпці в таблиці - однорідні, тобто всі елементи в стовпці мають однаковий тип (символьний, числовий і т.п.);
- Кожен стовпець носить унікальне ім'я;
- Однакові рядки в таблиці відсутні.
Таблиці мають рядки, які відповідають записам (або кортежам), а стовпчики-атрибутам відносин (доменам, полям).
Наступні терміни є еквівалентними:
ставлення, таблиця, файл (для локальних БД);
кортеж, рядок, запис;
атрибут, стовпчик, поле.
Об'єктно-орієнтовані БД поєднують у собі дві моделі даних, реляційну і мережну, і використовуються для створення великих БД зі складними структурами даних.
Реляційна БД є сукупністю відносин, які містять всю необхідну інформацію і об'єднану різними зв'язками.
БД вважається нормалізованої, якщо виконуються наступні умови:
- Кожна таблиця має головний ключ;
- Всі поля кожної таблиці залежать тільки від головного ключа;
- У таблицях відсутні групи повторних значень.
Для успішної роботи з багатотабличних БД, як правило, треба встановити між ними зв'язки. При цьому користуються термінамімі "базова таблиця» (головна) і "підлегла таблиця». Зв'язок між таблицями виходить завдяки двох полів, одне з яких знаходиться в базовій таблиці, а друге - у підлеглої. Ці поля можуть мати значення, яке повторюються. Якщо значення у зв'язаному полі запису базової таблиці і в полі підпорядкованої збігаються, то ці записи називаються пов'язаними.
Існують чотири типи відносин між таблицями: один до одного, один до багатьох, багато до одного, багато до багатьох.
Ставлення один до одного означає, що кожен запис в одній таблиці відповідає тільки одного запису в іншій таблиці.
Ставлення один до багатьох означає, що один запис із першої таблиці може бути пов'язана більш ніж з одним записом з іншої таблиці.
Головна таблиця - це таблиця, яка містить первинний ключ і становить частину один у відношенні один до багатьох.
Зовнішній ключ - це поле, що містить такий же тип інформації в таблиці зі сторони багато.

Практична робота

Порядок виконання:

1. Виконайте запуск OpenOffice Base наступним чином:
ПУСК - ПРОГРАМИ - OpenOffice. Org .2.0.3 - OpenOffice Base
2. Після запуску програми на екрані відкриється вікно Майстер бази даних, в якому необхідно вибрати команду - Створити базу даних - Готово. У наступному вікні необхідно зберегти файл бази даних. Файл бази даних зберегти на диску в папці Houme під ім'ям «своє прізвище».
Таким чином, створюється порожня база даних, в яку надалі можна помістити таблиці, форми, запити, звіти.
3. У режимі "Дизайну" створити три таблиці для Вашої бази даних:
Таблиця1 - «Пацієнт» містить такі поля:
Код_амбул_карти - ключ (тип даних - Ціле [INTEGER]);
Прізвище - (тип даних - текст [VARCHAR]
Ім'я-(тип даних - текст [VARCHAR]
По батькові-(тип даних - текст [VARCHAR]
Дата_народження - (тип даних - дата [DATE]);
Адреса - (тип даних - текст [VARCHAR]
Таблиця2 - «Діагноз» містить такі поля:
Код_амбул_карти - (тип даних - Ціле [INTEGER]);
Код_діагноза - ключ (тип даних-Ціле [INTEGER]);
Діагноз-(тип даних - текст [VARCHAR];
Табліца3 - «Лікування» містить такі поля:
Код_діагноза - (тип даних-Ціле [INTEGER]);
Код_препарата ключ (тип даних-Ціле [INTEGER]);
Препарат-(тип даних - текст [VARCHAR];
4. При описі поля - дата_народження - задати маску вводу.
5. Встановити зв'язки між таблицями:
-Між таблицею «Пацієнт» та таблицею «Діагноз» - по полю Код_амбул_карти (один до одного);
- Між таблицею «Діагноз» та таблицею «Лікування» - по полю Код_діагноза (один до багатьох);
6. Заповнити базу даних: в таблицях записів не менше 10.
7. Створити форму за допомогою майстра, в якості джерела виберіть одну або декілька пов'язаних між собою таблиць. Аналогічно, створіть форму в режимі «Дизайну» зв'язавши між собою всі три пов'язані таблиці.
8. Створіть два запити 1) за допомогою Майстра; 2) за допомогою Дизайну.

Література
1. Бикадоров Ю.А. Інформатика та ІКТ
2. Гейн А.Г., сіножатей А.І., Юнерман Н.А. Інформатика та інформаційні технології
3. Макарова Н.В., Волкова І.В., Ніколайчук Г.С та ін під ред. Макарової М.В. Інформатика
4. Семакін І.Г., Заставна Л.А., Русаков С.В. та ін Інформатика та ІКТ
5. Горячев А.В. Інформатика та ІКТ
6. Горячев А.В., Суворова Н.І. Інформатика
7. Матвєєва Н.В., Челак Є.М., Конопатова Н.К. та ін Інформатика та ІКТ
8. Семенов А.Л., Рудченко Т.А. Інформатика