Диссертация (Методы, алгоритмы и программные инструменты достижения интероперабельности прикладного программного обеспечения на основе частотного анализа данных)

Московский авиационный институт(Национальный исследовательский университет)На правах рукописиМАЛЬШАКОВ ГРИГОРИЙ ВИКТОРОВИЧМЕТОДЫ, АЛГОРИТМЫ И ПРОГРАММНЫЕ ИНСТРУМЕНТЫДОСТИЖЕНИЯ ИНТЕРОПЕРАБЕЛЬНОСТИПРИКЛАДНОГО ПРОГРАММНОГО ОБЕСПЕЧЕНИЯНА ОСНОВЕ ЧАСТОТНОГО АНАЛИЗА ДАННЫХСпециальность 05.13.11 - Математическое и программное обеспечениевычислительных машин, комплексов и компьютерных сетейДиссертация на соискание ученой степеникандидата технических наукНаучный руководитель:доктор технических наук,профессор Л.

М. СаликовМосква - 20172ОГЛАВЛЕНИЕВВЕДЕНИЕ .....................................................................................................................4ГЛАВА1.РАЗРАБОТКАМЕТОДАИДЕНТИФИКАЦИИСУЩНОСТИПРЕДМЕТНОЙ ОБЛАСТИ НА ОСНОВЕ ЧАСТОТНОГО АНАЛИЗА ДАННЫХДЛЯДОСТИЖЕНИЯИНТЕРОПЕРАБЕЛЬНОСТИПРИКЛАДНОГОПРОГРАММНОГО ОБЕCПЕЧЕНИЯ..........................................................................11Аналитический обзор способов обеспечения интероперабельности1.1.прикладного ПО.............................................................................................................111.2. CALS-технологии как средство обеспечения информационного обмена......121.3.Теоретическое обоснование использования частотного анализа данных каксредства обеспечения интероперабельности прикладного ПО.................................221.4.

Идентификация сущностей предметной области................................................231.4.1. Основные понятия и допущения..............................................................231.4.2. Организация вычислений..........................................................................241.4.3. Построение алфавита частотной идентификации сущности предметнойобласти ..........................................................................................................................261.4.4.Анализ и устранение ошибок, возникающих при идентификациисущностей предметной области ..................................................................................301.4.5.Метод идентификации сущности предметной области на основечастотного анализа данных..........................................................................................54Выводы .....................................................................................................................55ГЛАВА 2.

РАЗРАБОТКА МЕТОДА ОЦЕНКИ ИНТЕРОПЕРАБЕЛЬНОСТИПРИКЛАДНОГОПРОГРАММНОГООБЕСПЕЧЕНИЯНАОСНОВЕОБЪЕКТНО-ОРИЕНТИРОВАННЫХ ПОЛИХРОМАТИЧЕСКИХ МНОЖЕСТВСОСТАВА И СВОЙСТВ ИХ ДАННЫХ.....................................................................572.1. Аналитический обзор методов оценки интероперабельности прикладногопрограммного обеспечения .........................................................................................5732.2. Объектно - ориентированные полихроматические множества состава исвойств данных как средство структурного описания прикладного программногообеспечения ...................................................................................................................592.3.

Метод оценки интероперабельности прикладного программного обеспеченияна основе объектно-ориентированных полихроматических множеств состава исвойств их данных ........................................................................................................81Выводы ……..................................................................................................................83ГЛАВА3.РАЗРАБОТКААЛГОРИТМОВИПРОГРАММНЫХИНСТРУМЕНТОВ ПОДДЕРЖКИ ДОСТИЖЕНИЯ ИНТЕРОПЕРАБЕЛЬНОСТИПРИКЛАДНОГОПРОГРАММНОГООБЕСПЕЧЕНИЯНАОСНОВЕЧАСТОТНОГО АНАЛИЗА ДАННЫХ.......................................................................843.1.Архитектурапрограммногокомплексаподдержкиобеспеченияинтероперабельности прикладного ПО.......................................................................843.2.

Разработка анализатора EXPRESS - схем............................................................893.3. Разработка загрузчика EXPRESS - схем............................................................1023.4. Разработка синтезатора EXPRESS - схем..........................................................1033.5.

Разработка SDAI - интерфейса............................................................................1053.6. Конвертирование данных....................................................................................1183.7. Программный комплекс обеспечения итероперабельности прикладногоПО…………………………………………………………………………………….1233.8. Внедрение результатов исследований...............................................................126Выводы ........................................................................................................................127ЗАКЛЮЧЕНИЕ ..........................................................................................................129СОКРАЩЕНИЯ И УСЛОВНЫЕ ОБОЗНАЧЕНИЯ...............................................131СЛОВАРЬ ТЕРМИНОВ……………………………….............................................137СПИСОК ЛИТЕРАТУРЫ .........................................................................................138ПРИЛОЖЕНИЕ 1.

Акты о внедрении результатов диссертационной работы.....152ПРИЛОЖЕНИЕ 2. Свидетельства об официальной регистрации программ дляЭВМ..............................................................................................................................1584ВВЕДЕНИЕЗа последние 50 лет во многих странах наблюдается снижение удельноговеса занятых и доли промышленности во внутреннем валовом продукте (ВВП). Всреднем по миру за 1960—2007 гг.

доля промышленности в ВВП сократилась с40% до 28%, а доля занятых — до 21%. В экономике начинает преобладатьинновационный сектор экономики с высокопроизводительной промышленностью,индустрией знаний, высокой долей в ВВП высококачественных и инновационныхуслуг, с конкуренцией во всех видах экономической и иной деятельности, а такжевысокой долей населения, занятого более в сфере услуг, нежели в промышленномпроизводстве. Это стало возможным благодаря развитию информационныхтехнологий и трансформации технологического, продукт-ориентированногоспособа производства в постиндустриальный.Наступает эра информационного общества, в котором большинствоработающих занято производством, хранением, переработкой и реализациейинформации.ИнформационноеобществовРоссииподдерживаетсянагосударственном уровне.

Так, в 2002 году Правительством РФ была принятафедеральная целевая программа «Электронная Россия 2002—2010 гг.», котораядала мощный толчок развитию информационного общества в российскихрегионах. В 2008 году принята стратегия развития информационного общества до2020 г.Общество — это форма объединения людей, обладающих общимиинтересами, ценностями и целями.

Информационное общество предполагаетобмен информацией между людьми общества, которая в настоящее времяхранится в различных программных системах. Без объединения программныхсистем в единую систему для обмена информацией невозможно построениеинформационного общества. Программное обеспечение (ПО), используемое вобществе, должно обладать высоким уровнем интероперабельности - способностик взаимодействию.Внастоящеевремяизучениеотдельныхаспектовобеспечениявзаимодействия программ и программных систем, включающих разнородные5программно-аппаратные платформы и цифровые телекоммуникации, объединенов целое направление исследований и разработок - технологию открытых систем(ТОС) (Гуляев Ю.В., Олейников А.Я., Филимонов Е.В., Журавлёв Е.Е. и др.) [33,34, 40, 92, 93, 114].В основу открытых систем согласно ISO/IEC TR 14252-1995 положены:созданиесреды,обеспечивающейпереносимость,взаимодействиеимасштабируемость программ и данных (технологическая интероперабельность способность к обмену данными); создание набора базовых стандартов,необходимых для решения программами и программными системамифункциональныхзадачсистемы(семантическаяобщихинтероперабельность-способность информационных систем одинаковым образом понимать смыслинформации, которой они обмениваются).Распространенныеметодыобеспеченияинтероперабельностивбольшинстве случаев решают проблемы интеграции на технологическом уровнепри помощи стандартизации форматов представления данных.

Появлениестандарта XML [28, 37, 57, 104] предоставило единый синтаксис для описанияструктурданных,ноXMLнеможетобеспечитьсемантическуюинтероперабельность.Единое понимание смысла данных различными прикладными программамиипрограммнымисистемамиобеспечиваетсязаранеесозданнойистандартизированной общей моделью информационного пространства открытойсистемы и установленными соответствиями её элементов элементам моделейпрограмм и программных систем. Соотнесение элементов данных различныхмоделей обычно выполняется вручную.Как правило, до присоединения к открытой системе ПО уже существует,поэтому приходится лишь решать проблему его расширения и модификации,позволяющих обеспечить взаимодействие с системой. Программы и программныесистемы с учётом информационной модели содержат в себе данные, имеющиеуникальные частотные характеристики (повторение букв, пар букв, m-грамм ит.д.), по которым их можно идентифицировать.6Возможносделатьпредположениеосуществованииуникальногочастотного распределения лексем данных, по которому идентифицировать, ккаким сущностям предметной области информационной модели они относятся, итем самым установить связи между информационными моделями.

Затем междусамими программами и программными системами установить взаимодействие, неприбегая к изначальной стандартизации.Требования способности взаимодействия информационных систем друг сдругом по мере создания информационного общества растут [10, 13], а текущиеметоды, основанные на стандартизации, не способны быстро обеспечить этовзаимодействие.