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quarta-feira, outubro 22, 2008

Fundamentos de Banco de Dados

1 - Dado, Informação, Conhecimento

2 - Definição de Dado

2.1 - Termo (Elemento Simbólico - Símbolo - Valor - Dado)

3 - Definição de Informação

3.1 - Natureza da Informação

3.2 - Características da Informação

4 - Definição de Conhecimento

4.1 - Sociedade do Conhecimento

4.2 - Propósito do Conhecimento

4.3 - Conhecimento Organizacional

5 - Tecnologia da Informação e Banco de Dados

6 - Definição de Banco de Dados

6.1 - Banco de Dados - Exemplo

7 - Características Básicas dos Bancos de Dados

7.1 - Estrutura

7.2 - Estado

7.3 - Comportamento

7.4 - Transação

7.5 - Persistência (Durabilidade)

7.6 - Consistência (Integridade)

8 - Modelo de Dados, Esquema, Instância

9 - Tipos de Banco de Dados

9.1 - Classificação - Modelo de Dados Implementado

9.1.1 - Banco de Dados Hierárquico

9.1.1.1 - Exemplo de Banco de Dados Hierárquico

9.1.2 - Banco de Dados de Rede

9.1.2.1 - Exemplo de Banco de Dados de Rede

9.1.3 - Banco de Dados Relacional

9.1.3.1 - Exemplo de Banco de Dados Relacional

9.1.3.2 - Exemplo de Banco de Dados Relacional

9.1.4 - Banco de Dados Orientado a Objetos

9.1.5 - Banco de Dados Objeto Relacional

10 - Sistema de Banco de Dados - SBD - Database System - DBS

11 - Sistema Gerenciador de Banco de Dados - SGBD - Database Management System - DBMS

11.1 - Sistema Gerenciador de Banco de Dados - SGBD - Classificação

12 - Idependência de Dados

13 - Arquitetura ANSI/SPARC

14 - Linguagem de Banco de Dados

15 - Utilitário de Banco de Dados

quarta-feira, setembro 17, 2008

Normalização - Processo



O Processo de Normalização incorpora na sua essência o mecanismo de decomposição, em que tabelas "mais complexas" contendo dados redundantes são decompostas em tabelas "mais simples" onde essas redundâncias são eliminadas.
Durante o processo de demposição surgem novas tabelas que deverão estar relacionadas com a "tabela origem" por meio de chaves estrangeiras e suas respectivas chaves primárias.






Inconsistência

Inconsistências em BD são decorrentes, principalmente, de dados redundantes que deveriam ser atualizados simultaneamente.

Caso isso não aconteca por alguma razão o banco de dados apresentará informações dúbias, como no exemplo acima.

Redundância


Redundâncias em BD podem ser conseqüências de erros no Projeto Conceitual / Lógico de um BD ou podem ser intencionais durante o Projeto Físico do BD, visando a melhoria de performance no acesso ao BD. Nesse caso a redudância deverá ser controlada para a garantia da consistência do BD.

sábado, setembro 15, 2007

Dado - Definições

A seguir são apresentadas alguma definições sobre o termo dado:

  1. Dados são estímulos captados pelos sentidos humanos.
  2. Dados são símbolos gráficos ou sonoros.
  3. Dados representam ocorrências observadas e registradas:
    na memória humana;
    no papel;
    em pastas/arquivos; e
    em bancos de dados.
  4. Dados indicam uma situação (status).
  5. Dados definem o conteúdo de um campo.
  6. Dados não transmitem conhecimento.
  7. Dado é uma forma de representação de fatos, fenômenos e idéias.
  8. DATE em [Date91] estabelece uma definição de dado operacional como sendo algo essencial ao funcionamento de uma organização e reforça essa definição através da exclusão dos tipos de dados que não devem ser classificados como tal, referindo-se aos dados em um banco de dados como dados operacionais, estabelecendo uma distinção de dado de "input", dado de "output" e outros tipos de dados (estruturas de dados de trabalho, resultados temporários, dados derivados, etc.).
  9. A palavra dado vem do latim 'datum' e, literalmente interpretada significa um fato. Porém algumas vezes dado não corresponde a um fato concreto ou atual, algumas vezes ele é impreciso ou ele descreve coisas que nunca aconteceram. Para nosso propósito, dado corresponde a uma descrição de qualquer fenômeno ou idéia que uma pessoa considera importante para formular e registrar". [Tsi82]
  10. Dado, como definido por Webster's é: "um fato; alguma coisa sobre a qual uma inferência ou um sistema intelectual de qualquer sorte é baseado"
    Dado corresponde a um registro discreto sobre um fenômeno do qual nós ganhamos informação sobre o mundo. Informação é um incremento de conhecimento que pode ser inferido do dado. [Lan77]
  11. Dados representam fatos que podem ser registrados e que tem um significado implícito. [Elm89]
  12. Dado é uma seqüência de símbolos quantificados ou quantificados. Um texto é um dado. Letras são símbolos quantificados, já que o alfabeto por si só constitui uma base numérica. Um texto constitui um dado ou uma seqüência de dados, mesmo que ele seja ininteligível. Imagens, sons e animação, são dados pois todos podem ser quantificados. Como são símbolos quantificáveis, dados podem ser armazenados em um computador e processados por ele. Dados são entidades matemáticas e, desta forma, puramente sintática. Isto significa que os dados podem ser totalmente descritos através de representações formais, estruturais. Dentro de um computador, trechos de um texto podem ser ligados virtualmente a outros trechos, por meio de contigüidade física ou por "ponteiros", isto é, endereços da unidade de armazenamento sendo utilizada. Ponteiros podem fazer a ligação de um ponto de um texto a uma representação quantificada de uma figura, de um som, etc. [Setzer]

Nas definições citadas anteriormente podemos identificar algumas características comuns, que podem ser sintetizadas através da figura abaixo onde Dado = Símbolo + Meio de Representação.

Informação - Fato

Fato é uma interação significativa (informação) que envolve um conceito associativo e adicionalmente 2 ou mais elementos da Realidade.


O termo informação foi introduzido por Shanon em 1948 e tem sido expandido a partir de sua formulação original (puramente matemática) para uma abordagem descritiva das várias características no mundo real.

Informação pode ser definida como a descrição ou medida das propriedades (características ou atributos) de qualquer objeto (entidade ou coisa) ou evento do mundo real e/ou pela organização (estruturação/comportamento) dos relacionamentos entre seus componentes (objetos/eventos) no tempo e no espaço.

Do ponto de vista cognitivo, informação é o que é percebido por um sistema cognitivo e então é representada na forma de conceitos dentro desse sistema cognitivo.

Informação é uma representação simbólica e significativa de características de objetos e eventos que ocorrem no espaço e no tempo.

Informação: Paradigma 1: Informação é um recurso vital a ser administrado, cujo valor é constante ao longo de toda organização. Paradigma 2: (orientado a percepção) o valor da Informação depende diretamente do significado que ela possui para o seu receptor, podendo, em determinados casos, não ter valor algum. A informação não é um fim em si mesma, mas impacta definitivamente a qualidade das decisões tomadas.

Informação é o Dado Interpretado.

Informação = Dado + Significado.


A seguir são apresentadas algumas definições de informação:

  • A informação é um recurso crítico para as empresas, seja qual for o seu ramo (indústria, comércio, educação, etc). Estas organizações estão agora automatizando não apenas suas funções operacionais básicas, mas também suas funções de suporte à gerência. A fim de suportar essas funções as empresas mantém mais e mais informações computadorizadas em bancos de dados e o seu crescimento depende do grau de correção dessas informações..." [FER81]

  • Informação é uma abstração informal, uma vez que não pode ser formalizada através de uma teoria lógica ou matemática, que representa algo significativo para alguém através de textos, imagens, sons ou animação ou seja através de dados. Não é possível processar informação diretamente em um computador. Para isso é necessário reduzi-la a dados. A representação da informação pode eventualmente ser feita por meio de dados. Nesse caso, pode ser armazenada em um computador. Mas o que é armazenado na máquina não é a informação e sim a sua representação em forma de dados. Essa representação pode ser transformada pela máquina - como na formatação de um texto - mas não o seu significado, já que este depende de quem está entrando em contato com a informação. Por outro lado, dados, desde que inteligíveis, são sempre incorporados por alguém como informação, porque os seres humanos (adultos) buscam constantemente por significação e entendimento. Quando se lê a frase "a temperatura média de Paris em dezembro é de 5oC", é feita uma associação imediata com o frio, com o período do ano, com a cidade particular, etc. Note que "significação" não pode ser definida formalmente. Vamos considerá- la aqui como uma associação mental com um conceito, tal como temperatura, Paris, etc. O mesmo acontece quando vemos um objeto com um certo formato e dizemos que ele é "circular", associando - através do nosso pensamento - nossa representação mental do objeto percebido com o conceito "círculo". Uma distinção fundamental entre dado e informação é que o primeiro é puramente sintático e o segundo contém necessariamentesemântica (implícita na palavra "significado" usada em sua caracterização). É interessante notar que é impossível introduzir semântica em um computador, porque a máquina mesma épuramente sintática (assim como a totalidade da matemática). Outros abusos usados no campo da computação, ligados à semântica, são "memória" e "inteligência artificial". Estamos em desacordo com o seu uso porque nos dão, por exemplo, a falsa impressão de que a nossa memória é equivalente em suas funções aos dispositivos de armazenamento computacional, ou vice-versa. John Searle, o autor da famosa alegoria do Quarto Chinês, demonstrando que os computadores não possuem qualquer entendimento, argumentou que os computadores não podem pensar porque lhes falta a nossa semântica. Inspirados pela alegoria de Searle, vamos esclarecer um pouco mais os nossos conceitos. Suponhamos que temos uma tabela de nomes de cidades, meses (representados de 1 a 12) e temperaturas médias, de tal forma que os títulos das colunas e os nomes das cidades estão em chinês. Para alguém que não sabe nada de chinês nem de seus ideogramas, a tabela constitui-se de puros dados. Se a mesma tabela estivesse em português, seria informação, para brasileiros ou portugueses capazes de lê-la. [Setzer]

  • "Informação é uma entidade intangível que serve para reduzir a incerteza sobre algum estado ou evento". [Lucas 82]

  • "Informação é uma entidade que deve ser administrada e que possui um valor intrínseco, o qual pode ser aumentado pela tecnologia da informação, em função da maneira como ela será utilizada em proveito da organização, em ações ou decisões correntes ou prospectivas".

  • "Dados processados e com significado para o receptor".

  • "Transmite conhecimento e tem valor real ou percebido".

  • "É um recurso da organização, como o seu patrimônio e equipamentos".

Sociedade do Conhecimento







Conhecimento - Propósito

A necessidade essencial do conhecimento, é a redução da incerteza. As citações a seguir reforçam essa necessidade inicial.

"TOFFLER em [TOF93] evidencia a importância do conhecimento e por conseguinte do dado e da informação: "O conhecimento, portanto, revela-se não só a fonte do poder da mais alta qualidade, mas também o mais importante ingrediente da força e da riqueza. Em outros termos, o conhecimento passou de adjunto ao poder do dinheiro e da força para a própria essência desses poderes".





Conhecimento

1) Introdução

Conhecimento pode ser defibnido como uma combinação de dados e informações carregados de expertise, habilidades e experiências para a valorização dos ativos e apoio ao processo decisório.

O conhecimento pode ser:

  1. explícito ou tácito
  2. individual ou coletivo.

A figura abaixo apresenta outra definição para Conhecimento como sendo um conjunto de Informaçãoes/Fatos/Juízos e um conjunto de Regras para a manipulação desses.




2) Aspectos Fundamentais

Conhecer, em sentido lato, é recolher e organizar informações sobre o meio envolvente de modo a permitir a constante adaptação do organismo ao meio, possibilitando assim a sua sobrevivência. Cada espécie de acordo com a sua herança biológica, tem neste sentido o seu tipo de conhecimento. Nos animais prepondera a informação inata (biológica). Nos seres humanos predomina a informação adquirida em sociedade.

Conhecer, em sentido restrito, apenas aplicável aos seres humanos, pode ser entendido como a construção de representações mentais que o sujeito organiza ao longo da vida na sua relação com os objectos.

Nesta perspectiva restrita, alguns conceitos foram sendo consagrados para descrever esta atividade:

- Sujeito (aquele que conhece);

- Objeto (o que é conhecido);

- Sensação (apreensão imediata do objecto).As sensações são processos fisiológicos de ligação do organismo ao meio, através dos orgãos sensoriais. Estes processos consistem na transmissão de um influxo nervoso (corrente eléctrica que percorre os nossos nervos) desde os orgãos sensoriais até aos centros de descodificação. A sensação realiza-se pela acção de um estímulo específico sobre o receptor que é apropriado para o receber. Os ouvidos recebem os estímulos sonoros, os olhos os luminosos, etc.

- Percepção (configuração ou construção individual dos dados sensoriais, em função dos mecanismos receptores, experiências anteriores, interesses, etc).A palavra percepção deriva do latim "perceptio"que significa acação de recolher, e por extensão "conhecimento" como apreensão.Também provém de "percipere" que significa apoderar-se de algo, perceber. Neste último sentido a percepção distingue-se da sensação, pois é a própria consciência da sensação (ou conhecimento). O que caracteriza a percepção é a apreensão da realidade, não como impressões sensorias isoladas, mas um conjunto organizado, ou uma totalidade portadora de sentido.

- Razão (elaboração de representações mentais abstractas (conceitos, discursos), relações lógicas e teorias interpretativas sobre a realidade.

As teorias explicativas sobre o conhecimento foram sempre um tema central na história da filosofia, e mais recentemente, também na ciência. As perspectivas da ciência não são, como é obvio, coincidentes com as da filosofia.

3) Teorias Científicas sobre o Conhecimento

As teorias explicativas sobre o conhecimento foram sempre um tema central na história da filosofia, e mais recentemente, também na ciência. As perspectivas da ciência não são, como é obvio, coincidentes com as da filosofia.

Entre as teorias científicas do conhecimento, podemos destacar as filogenéticas, as ontogenéticas, a sociologia do conhecimento e a psicologia da percepção.

- Filogénese: A filogénese estuda a história da evolução humana, nomeadamente a constituição dos seres humanos como sujeitos cognitivos. A paleontologia humana, baseada em inúmeras investigações, afirma que os homens nem sempre tiveram a mesma constituição e capacidades. A explicação mais consensual é que a evolução da nossa constituição morfológica e funcional, foi feita em simultâneo com o desenvolvimento das nossas capacidades cognitivas (memória, linguagem e pensamento) e esta de forma articulada com o desenvolvimento das nossas realizações e capacidades técnicas. Todos estes factores de forma inter-relacionada contribuiram para gerarem a espécie que hoje somos.

- Ontogénese: O conhecimento é encarado como um processo de modificações e adaptações ao meio que desde o nascimento ocorre em todos os seres vivos. Segundo diversos autores, a ontogénese repete a filogenese, isto é, o desenvolvimento da humanidade é como que repetido no desenvolvimento de cada ser.

Jean Piaget (1896-1980), o criador desta abordagem científica do conhecimento (a Psicologia Genética), começou por estudar o modo como, em cada indivíduo se desenvolve a faculdade de raciocinar (abordagem genética) considerando, deste modo, que esta faculdade não está pré-constituída aquando do nascimento de uma criança. Chegou à conclusão de que na origem do conhecimento estaria um processo dinâmico em que há uma permanente interacção entre o sujeito e o objecto.

 

O estudo deste processo de constitutivo das nossas capacidades cogitivas, conduziu Piaget a descobrir quatro grandes períodos ou estágios que são caracterizados em função das capacidades, de que um indivíduo dispõe para a apreensão e organização da realidade.

1. Estágio da inteligência sensório-motora ( do nascimento aos 2 anos);

2. Estágio da inteligência pré-operatória ( dos 2 aos 7 anos);

3. Estágio das operações concretas dos 7 anos 12 anos);

4. Estágio das operações formais ou abstractas.

Cada estágio representa uma forma de equilíbrio mais estável. Nesta perspectiva não existem estruturas inatas. Inata é apenas a necessidade de adaptação ao meio. Esta perspectiva do conhecimento é hoje denominada por construtivismo.
Sociologia do Conhecimento: Estuda a construção social da realidade pelos sujeitos, nomeadamente o senso comum.


4) Teorias Filosóficas sobre o Conhecimento

As teorias filosóficas do conhecimento, apesar da sua enorme diversidade, polarizam-se em grandes problemas:

- Qual a natureza do conhecimento ?

- Qual o seu valor ou possibilidade?

- Qual a sua origem?

4.1) Natureza do conhecimento

O que é que conhecemos? Os próprios objectos, ou as representações, em nós, dos mesmos?

Algumas respostas filosoficas:

- Realismo: Conhecer é apreender a realidade existente na experiência interna (actos da consciência) ou na experiência externa (objectos do mundo sensível).Os objectos existem independentemente dos sujeitos.

- Idealismo: Nega a existência do real. A realidade é reduzida a ideias: o mundo sensível é um mero produto do pensamento. Os objectos só existem enquanto representações, não têm uma existência independente.

4.2) Possibilidade do conhecimento

Pode o sujeito apreender o objecto? Atingir a verdade, a essência das coisas, ou está condenado às suas múltiplas aparências?

Algumas respostas filosóficas :

- O dogmatismo (dogmatikós, em grego significa que se funda em príncípios ou é relativo a uma doutrina) defende a apreensão absoluta da realidade pelo sujeito.Esta posição assenta numa total confiança na razão humana.
- O cepticismo (skeptikós, em grego signifca "que observa", que considera") defende a impossibilidade do sujeito apreender a realidade.Esta posição desconfia na razão humana. O cepticismo na sua foram mais radical, foi defendido pela primeira vez por Pirrón (c.270 a.C). Este filósofo afirmava que de nada podemos afirmar ser verdadeiro ou falso, belo ou feio, bom ou mau.Apenas nos resta suspender todos os juízos. Na Idade Moderna Montaigne e Hume manifestaram igualmente posições cépticas.
- O criticismo defende a possibilidade de se aceder à verdade, mas não aceita sem crítica as afirmações da razão.
- O pragmatismo ao subordinar o conhecimento a uma finalidade prática, afirma que a verdade é tudo aquilo que é útil e eficaz para a vida humana. Desta forma aproxima-se do cepticismo, na medida que relativiza o conhecimento. O pragmatismo surgiu nos EUA com Willian James Charles Pierce e John Dewey.


4;3) Origem do Conhecimento.

Qual a origem do conhecimento: a razão ou a experiência?

Algumas respostas filosóficas:

- Racionalismo: a razão é a fonte principal do conhecimento.O conhecimento sensível é considerado enganador. Por isso, as representações da razão são as mais certas, e as únicas que podem conduzir ao conhecimento logicamente necessário e universalmente válido.
Os racionalistas partem do princípio que o sujeito cognoscente é activo e, ao criar uma representação de qualquer objecto real, está a submete-lo às suas estruturas ideias.

Entre os filosófos que assumiram uma perspectiva racionalista do conhecimento, destacam-se Platão, René Descartes (1596-1650) e Leibniz. Todos eles partem do princípio que temos que são ideias inatas e que é a nossa razão que constrói a realidade tal como a percepcionamos.
Descartes é considerado o fundador do racionalismo moderno. Após ter suspendido a validade de todos o conhecimentos, porque susceptíveis de serem postos em causa, descobre que a única coisa que resiste à própria duvida é a razão. Esta seria a primeira verdade absoluta da filosofia. Descobre ainda que possuímos ideias que se impõem à razão como verdadeiras mas que não derivam da experiência (as ideias inatas). Só com base nestas ideias claras e distintas, segundo Descartes, se poderia construir por dedução um conhecimento universal e necessário.

- Empirismo: a experiência é a fonte de todo o conhecimento.Os empiristas negam a existência de ideias inatas, como defendiam Platão e Descartes. A mente está vazia antes de receber qualquer tipo de informação proveniente dos sentidos. Todo o conhecimento sobre as coisas, mesmo aquele em que se elabora leis universais, provém da experiência, por isso mesmo, só é válido dentro dos limites do observável.
Os empiristas reservam para a razão a função de uma mera organização de dados da experiência sensível, sendo as ideias ou conceitos da razão simples cópias ou combinações de dados provenientes desta experiência.

Entre os filosófos que assumiram uma perspectiva empirista destacam-se John Locke (1632 -1704) e David. Hume (1711-1776).

Locke afirma que o conhecimento começa do particular para o geral, da impressões sensoriais para a razão.O espírito humano é uma espécie de "tábua rasa" , onde se irão gravar as impressões provenientes do mundo exterior. Não há ideias nem princípios inatos. Nenhum ser humano por mais genial que seja é capaz de de construir ou inventar ideias, e nem sequer é capaz de destruir as que existem. As ideias, quer sejam provenientes das sensações, quer provenham da reflexão, têm sempre na experiência a sua origem. As ideias complexas não são mais do que combinações realizadas pelo entendimento de ideias simples formadas a partir da recepção dos dados empíricos. A experiência é não apenas a origem de todas as ideias, mas também o seu limite.

Hume, rejeita, como Locke o inatismo carteseano, mas introduz um dado novo nas teses empiristas quando afirma que a identidade entre a ordem das coisas e a ordem das ideias resulta de hábitos mentais ou na crença que existe uma ligação necessária entre os fenómenos. Esta critica ao conceito da causalidade irá ter profundas repercussões em filósofos posteriores, como I.Kant (1724-1804).

O debate histórico entre racionalistas e empiristas, em final do século XVIII, conduziu ao criticismo que procura superar as limitações de ambas as correntes filosóficas.

- Criticismo: Todo o conhecimento inicia-se com a experiência, mas este é organizado pelas estruturas a priori do sujeito. Segundo Kant (1724-, o criador do criticimo, o conhecimento é a síntese do dado na nossa sensibilidade (fenómeno) e daquilo que o nosso entendimento produz por si (conceitos). O conhecimento nunca é pois, o conhecimento das coisas "em si", mas das coisas "em nós".

Alguns filósofos contemporâneos defendem que o conhecimento resulta de uma interacção entre o sujeito e a experiência. Entre eles, destaca-se Jean Piaget.

Piaget, como vimos, desenvolveu uma concepção construtivista do conhecimento. O conhecimento é indissociável da acção do sujeito. Não é pois uma simples registo feito pelo sujeito dos dados do mundo exterior. O sujeito apreende e interpreta o mundo através das suas estruturas cognitivas. Estas estruturas não são todavia inatas, mas são formadas pelo sujeito na sua acção. O conhecimento é assim um processo de construção de estruturas que permitem ao sujeito apreender e interpretar a realidade.