Диссертация (1090633), страница 2
Текст из файла (страница 2)
Анализ известных подходов к ее решению (Д.Г. Колб,В.В. Грибовой, Ю.А. Загорулько и др.) показывает, что одним из наиболееперспективных является подход, основанный на использовании семантическихмоделей (СМ) декларативных описаний данных, средств их обработки иконфигураций, который упрощает интеграцию различных гетерогенныхинформационных ресурсов. Однако для широкого практического использованияСМ в практике проектирования, разработки и сопровождения СУБЗ необходимосоздать соответствующее научно обоснованное математическое и программноеобеспечение.Степень разработанности.
Универсальные СМ представления и обработкизнаний, варианты их технической реализации семантических моделейисследовались в работах А.С. Клещевым, И.Л. Артемьевой, В.В. Голенкова, В.Ф.Хорошевского, Т.А. Гавриловой. и др. Однако, по-прежнему, остаетсянерешенным целый ряд проблем, связанных с практическим использованием СМ,которые обусловлены отсутствием: методов представления, хранения иуправления многоуровневыми СМ, обеспечивающих единообразное управлениегетерогенными информационными ресурсами; методов построения и интеграцииархитектурных моделей СУБЗ, разработанных в рамках различныхметодологических подходов; программного обеспечения для управления БЗ.Целью исследования является разработка научно-обоснованныхматематического и программного обеспечения для управления БЗ на основемногоуровневых СМ гетерогенных информационных ресурсов.Задачи исследования:Анализ существующих методов анализа и проектирования СУБЗ, способовобеспечения целостности описания СУБЗ, выявление областей примененияметодов семантической формализации и СМ для управления БЗ на каждом этапеее жизненного цикла.6Научное обоснование выбора математических методов, моделей иалгоритмов обработки информации, используемых для управления БЗ на основемногоуровневых СМ гетерогенных информационных ресурсов.Разработка программного обеспечения для управления БЗ на основемногоуровневых СМ гетерогенных информационных ресурсов.Объектом исследования являются СУБЗ один из видов ИС.Предметом исследования являются математическое и программноеобеспечения СУБЗ.Методы исследования.
В работе использовались дескриптивная логика,методологии объектно-ориентированного анализа и моделирования ИС,онтологический анализ, методы системной инженерии.Научная новизна.1. Предложен объектно-ориентированный метод представления, хранения иуправления многоуровневыми СМ, обеспечивающий единообразное управлениегетерогенными информационными ресурсами.2. Предложен объектно-ориентированный метод построения и интеграцииархитектурныхмоделейБЗ,разработанныхврамкахразличныхметодологических подходов, основанный на адаптации СМ целевой СУБЗ к СМобеспечивающей системы.3.
Разработаны формальные модели, методы и алгоритмы обработкиинформации для управления БЗ на основе многоуровневых СМ гетерогенныхинформационных ресурсов.Практическая значимость исследования.1. Создано программное обеспечение для практического использованияразработанного комплекса концептуальных моделей БЗ на этапе проектированияСУБЗ.2. Разработан набор агентов, обеспечивающих реализацию запросов к БЗ,формирование инструментальной среды, визуализации БЗ.3.
Создан программный инструмент для создания и редактирования моделейБЗ OntoEditor.4. Создана ИС для проектирования БЗ PloneModeler.5. Предложен способ интеграции разработанного программного обеспеченияс существующими СУБЗ, что обеспечивает его адаптацию к изменяющимся впроцессе эксплуатации требованиям.Разработанное математическое и программное обеспечение использованыпри создании и внедрении «Интеллектуальной системы проектирования вебприложений» и «Интеллектуальной система управления учебным процессом»,что подтверждено актами о внедрении результатов диссертационной работы.Теоретическая значимость исследования состоит в разработкематематических методов, моделей и алгоритмов обработки информации для7управления БЗ на основе многоуровневых СМ гетерогенных информационныхпроцессов.Положения, выносимые на защиту:1.
Методология и технология построения СУБЗ на основе адаптации СМцелевой системы к семантическим моделям обеспечивающей системы,позволяющие единым образом организовать сетевой доступ к разнороднымгетерогенным информационным ресурсам (соответствует п. 1 паспортаспециальности «Модели, методы и алгоритмы проектирования …программ ипрограммных систем…»; п. 3 «Модели, методы, алгоритмы, языки ипрограммные инструменты для организации взаимодействия программ ипрограммных систем»).2. Математическое (математические методы, модели и алгоритмы обработкиинформации) обеспечение для управления БЗ на основе многоуровневых СМгетерогенных информационных ресурсов и соответствующее программноеобеспечение в виде ИС для проектирования БЗ PloneModeler и инструментальнойсреды проектирования моделей БЗ OntoEditor (соответствует п.
1 паспортаспециальности «Модели, методы и алгоритмы проектирования …программ ипрограммных систем…»; п. 3 «Модели, методы, алгоритмы, языки ипрограммные инструменты для организации взаимодействия программ ипрограммных систем»; п. 4 «Системы управления базами данных и знаний»).Внедрение результатов диссертационного исследования. Результатыдиссертационного исследования используются в ФГАОУ ВПО «Уральскийфедеральный университет им. первого Президента России Б.Н. Ельцина» вучебных курсах «Теория информационных процессов и систем» и «Методы исредства проектирования информационных систем» в качестве виртуальныхлабораторий разработки информационных систем.Апробация работы диссертации.
Результаты работы докладывались и обсуждались на следующих научных конференциях и семинарах: Международнаянаучно-методической конференция «Новые образовательные технологии в вузе»,Екатеринбург, февраль 2010 г.; Всероссийская научно-практическая конференция«Актуальные вопросы использования инновационных технологий в образовательном процессе», Нижний Тагил, январь, 2010г.; Международная научно-практическая конференция «Объектные системы – 2010», Ростов-на-Дону, май, 2010 г.; Региональная научно-практическая конференция «Молодежь и наука», Нижний Тагил, май, 2010 г.; VIII Международная научно-методическая конференция «Новыеобразовательные технологии в вузе».
Екатеринбург, февраль, 2011г.; III Международная научно-практическая конференция «Объектные системы – 2011», Ростов-на-Дону, май 2011 г.; V Международная научно-практическая конференция«Объектные системы – 2011(Зимняя сессия)», Ростов-на-Дону, декабрь, 2011 г.;8VI Международная научно-практическая конференция «Объектные системы –2012», Ростов-на-Дону, май 2012 г.; VII Международная научно-практическаяконференция «Объектные системы – 2013», Ростов-на-Дону, май 2013 г.; Региональная научно-практическая конференция «Молодежь и наука», Нижний Тагил,май, 2014 г.; VIII Международная научно-практическая конференция «Объектныесистемы – 2014», Ростов-на-Дону, май 2014 г.; X Международная научно-практическая конференция «Объектные системы – 2015», Ростов-на-Дону, май 2015 г.Структура и объём диссертации.
Диссертация состоит из введения, трехглав, заключения, списка литературы из 106 наименований, списка сокращений иусловных обозначений, 1 приложения, содержит 71 рисунок и 3 таблицы.Основной текст работы составляет 140 страниц, общий объем 143 страницы.9ГЛАВА 1. АНАЛИЗ СОВРЕМЕННОГО СОСТОЯНИЯ МЕТОДОВПРОЕКТИРОВАНИЯ И РАЗРАБОТКИ ИНФОРМАЦИОННЫХСИСТЕМ.
ПОСТАНОВКА ЗАДАЧ ИССЛЕДОВАНИЯ1.1. Моделеориентированные методы анализа системДеятельность по обеспечению целостности и технической (но неменеджерской) успешности проекта разработки той или иной системы называется«системнойинженерией».Основнымметодологическимподходом,используемым в системной инженерии, является моделеориентированныйподход, в котором модели используются в двух качествах:– как средство, обеспечивающее понимание особенностей структурысистемы и ее функционирования;– как инструмент для автоматического порождения элементов описаниясистемы или самой системы, исключающий ручное кодирование ипроектирование.При этом высокоуровневое моделирование (моделирование целей системы иее архитектуры) могут выполнять люди, в то время как создание низкоуровневыхмоделей можно возложить на компьютерные программы. Таким образом, ИСоказывается средством интерпретации моделей, которые в [18] разделены на дваосновных вида: содержательно-описательные модели и формальноматематические модели.
В первом случае инструментом исследованиймоделируемого объекта являются мыслительно-логические эксперименты с егосодержательно-описательной моделью. При разработке ИС используется именносодержательно-описательная (концептуальная) модель предметной области «абстрактная модель, определяющая структуру моделируемой системы, свойстваее элементов и причинно-следственные связи, присущие системе и существенныедля достижения цели моделирования» [19].Каждая из составляющих общей методологии проектирования ИСпредставляет собой сложную информационно-алгоритмическую структуру,например, разработка онтологии ПрО тесно связана с концептуализациейонтологических категорий, разработкой и усовершенствованием иерархическихструктур сущностей на всех уровнях, построением формальной системы аксиом иограничений.
Предполагается, что комплексное решение указанных задачпроектирования должно повысить роль онтологических (концептуальных) знанийпри решении конкретных задач в прикладных областях.1.2. Онтологическая модель информационной системыВ качестве общей онтологической модели системы может быть использованамодель, построенная с использованием аппарата грубой теории множеств [20].10Определим онтологию O как набор:O =<U,Q,C,Dom,Range,rel>гдеU конечное множество индивидуалов;Q конечное множество именованных свойств;С конечное множество классов, классифицирующих U: → область определения свойства;: → область значений свойства;() ∈ () × (), ∈ —связь между областями определения изначений, в общем случае не функциональная.Введем определение онтологической ИС: =< , , , ̃ >,где U — конечное множество объектов;̃: × → () — расширенная информационная функция, такая, что̃(, ) = {, (, ) ∈ ()}.Будем называть (3) онтологической моделью ИС, описывающей ееконцептуальную структуру.
![](https://s.studizba.com/z.php?f=/templates/si/i/noavatar.png&w=100&h=100&t=1"){kind=avatar}
