Молекулярная спектроскопия Молекулярная спектроскопия
Guest | Паспорт
 Rus | Eng   
Словарь  |  Помощь
Отчет 2006


РАЗВЕРНУТЫЙ НАУЧНЫЙ ОТЧЕТ
3.1.  Номер проекта:
06-07-89201
3.2. Название проекта:
Промежуточное программное обеспечение, средства создания и поддержки информационно-вычислительных систем
3.3. Коды классификатора, соответствующие содержанию фактически проделанной работы:
07-410 Проблемно-ориентированные системы, основанные на веб-технологиях
07-450 Электронные библиотеки и коллекции
07-570 Средства создания и поддержки проблемно-ориентированных систем, основанных на знаниях, и экспертных систем
3.4. Объявленные ранее цели проекта:
Атмосферные науки, науки об окружающей среде, космическая погода, физика, химия, астрономия, инженерные науки, медицина, биология представляют собой источник процедурных и декларативных знаний. Создание автоматизированных информационно-вычислительных систем (ИВС) в этих науках связано с рядом задач, которые должны учитывать междисциплинарный характер исследований (механизм интеграции приложений, обмен структурированными данными и знаниями), коллективные формы работы (публикация результатов исследований в Интернете) и возможность автоматизированной обработки знаний. Перечисленные задачи могут быть решены, если существуют инструментальные средства доступные разработчикам. В настоящее время существует ряд теоретических подходов для решения задач, но отсутствует программное обеспечение реализующее их.

Теоретическое обоснование инфраструктуры информационно-вычислительной системы в глобальной сети и необходимого для ее функционирования промежуточного программного обеспечения (ППО) является основной задачей проекта. Программная реализация элементов инфраструктуры ИВС, средств создания ИВС и ППО представляет цель проекта.

Будут созданы две версии инструментария для создания и поддержки ИВС. Первая версия, в которой будут сформированы компоненты инфраструктуры на уровне данных будет реализована средствами наиболее часто используемыми в практике (http-сервер Apache, СУБД MySQL, PHP). Вторая версия, отличающаяся поддержкой информационного уровня и уровня знаний, будет основана на использовании языка Java, сервлет-контейнера Tomcat, интегрированных сред JSF и STRUTS и СУБД, поддерживающих JDBC.
3.5. Степень выполнения поставленных в проекте задач:
Инструментарий для создания и поддержки ИВС в сети Интернет включает в себя три компоненты: ядро и административная консоль (система управления потоком работ) и инфраструктура ИВС.

Создана система управления потоками работ работающая с данными о пользователе, со структурой динамически формируемой диалоговой системы и поддерживающая логическую целостность данных пользователя на стороне сервера. Разработан модуль поддержки задач в ИВС, предоставляющий прикладному программисту унифицированный интерфейс для работы с данными предметных задач и обеспечивающий проверку целостности этих данных.

Административная консоль (система управления потоком работ) предназначена для формирования конфигурационных файлов для ядра ППО и включает в себя модули для работы с правами доступа пользователя и групп пользователей, логики формирования динамически создаваемой диалоговой системы и логику обеспечения целостности данных предметных задач, каталогизации информационных ресурсов и создание xml-схем для проверки корректности ввода данных).

Программно реализованная инфраструктура ИВС включает в себя
1. на уровне данных и приложений:
1.1. паспорт пользователя,
1.2. систему управления контекстом,
1.3. предметные приложения (ИС "Молекулярная спектроскопия" в качестве тестовой ИС)

Создана версия инструментария для создания и поддержки ИВС реализованная средствами наиболее часто используемыми в практике (http-сервер Apache, СУБД MySQL, PHP).
3.6. Полученные за отчетный период важнейшие результаты:
1. В рамках формализма сетей Петри описан учет вмешательства в потоке работ и создано программное обеспечение для табулирования связей между интенсионалами моделей входных и выходных данных атомарных задач являющихся компонентами работ.
2. Создано программное обеспечение для визуализации пунктов меню в интерфейсе пользователя в соответствие с функцией инцидентности мест для сети Петри связанной с потоком работ.
3. Создан дистрибутив программного обеспечения (ПО) для формирования информационно-вычислительных систем на основе СУБД MySQL и языка скриптов PHP. ПО ориентировано на работу с веб-сервером Apache.
4. Подготовлена и реализована на Java первая версия ядра системы управления потоком работ.
3.7. Степень новизны полученных результатов:
Выполненные исследования по учету вмешательства в потоках работ являются оригинальными. Нам неизвестны программные системы, содержащие компоненты, которые позволяют описывать вмешательство в иерархических системах с помощью табуляции связей между интенсионалами данных задач.
Созданный дистрибутив программного обеспечения для построения информационно-вычислительных систем с доступом по сети интернет, ориентированных на представление процедурных знаний и содержащий элементы структурирования декларативных знаний (терминологический словарь, система формирования коллекций и т.д.), является оригинальным, однако его полнофункциональная работа требует использования СУБД MySQL, языка скриптов PHP и веб-сервера Apache.
3.8. Сопоставление полученных результатов с мировым уровнем:
Проблемы создания программного обеспечения для научных информационных систем во многом определяются рядом проектов, осуществляемых за рубежом. Эти проекты определяют рамки, в которых должно развиваться программное обеспечение, ориентированное на создание научных информационно-вычислительных систем.

Среди зарубежных проектов в первую очередь стоит отметить проекты Национального Научного Фонда США в русле создания киберинфраструктуры [1], европейский проект INFRASTR-3 [2], английский проект e-Science [3] и немецкий проект C3-Grid [4]. Именно эти проекты определяют магистральное мышление в постановке и решении задач по построению научных информационно-вычислительных систем.

Инструментальная часть, предоставляемая для создателей веб-ИВС, ограничена набором веб-серверов (Apache, IIS, Sun iPlanet), языками программирования (PHP, Python, Java-script, Java) и набором СУБД (Oracle, MySQL, Postgres). Развиваемые в последние пять лет средства под общим названием GRID (Globus) ориентированы на организацию вычислений, а не на создание информационных ресурсов. Ключевую роль за минувшее десятилетие играют рекомендации, принимаемые W3C, среди которых надо выделить предназначенные на создание семантического веба.

Типовые решения по созданию инфраструктуры ИС в большей части связаны с системами управления контентом (CMS) (например, [5-7]). Нам неизвестны некоммерческие программные продукты, ориентированные на создание инфраструктуры ИВС. Базовые функции ППО для работы с правами пользователя и отображения данных реализованы в интегрированной среде STRUTS. Именно этот продукт будет использован в проекте для реализации указанных функций.

Планируемые на 2007 работы по созданию ППО на основе Java2 опираются на ряд библиотек для основных частей ППО [8-10], для отображения данных [11], преобразования данных в разные форматы [12], Для работы с XML, RDF, OWL [13-14], для работы с веб-сервисами [15], для графической визуализации данных [16] и для работы с ГИС [17].

1. Revolutionizing Science and Engineering Through Cyberinfrastructure, Report of the National Science Foundation, 2003, http://www.communitytechnology.org/nsf_ci_report/
2. INFRASTR-3, http://www.openspf.de/space/INFRASTR-3
3. e-Science initiative, http://www.rcuk.ac.uk/escience/
4. Collaborative Climate Community Data and Processing Grid (C3-Grid), http://www.d-grid.de/
5. OpenCms, http://www.opencms.org/
6. InfoGlue, http://www.infoglue.org/
7.JBoss Portal, http://www.jboss.com/
8. Apache Struts (http://struts.apache.org/)
9. JavaServer Pages (http://java.sun.com/products/jsp/)
10. JSTL (http://java.sun.com/products/jsp/jstl/)
11. Echo2 (http://www.nextapp.com/platform/echo2/echo/)
12. Apache Xalan-Java (http://xml.apache.org/xalan-j/)
13. Apache Xerces2 Java Parser (http://xerces.apache.org/xerces2-j/)
14. Jena – A Semantic Web Framework for Java (http://jena.sourceforge.net/)
15. Apache Axis2 (http://ws.apache.org/axis2/) & Apache Geronimo (http://geronimo.apache.org/)
16. JFreeChart (http://www.jfree.org/jfreechart/) & JGraph (http://www.jgraph.com/)
17. GeoTools (http://docs.codehaus.org/display/GEOTOOLS/Home)
3.9. Методы и подходы, использованные в ходе выполнения проекта:
При проектировании программного обеспечения мы исходили из того факта, что оно должно содержать общие для ряда предметных областей наук о Земле структуры декларативного знания. К этим структурам в первую очередь относятся терминологический словарь с системой подготовки предметного каталога и возможностью соотнесения термина с категориями верхнего уровня и система для формирования коллекций интернет-ресурсов. Работа с контентом построена на типовых решениях используемых на практике.
Процедурная компонента информационной системы основана на системе управления потоком работ, который моделируется сетью Петри, допускающей вмешательство. Учет вмешательства обусловлен необходимостью предоставления пользователям возможности внесения исправлений при решении задач на уровне экстенсионалов входных данных.
Формирование потока работ в информационных системах, развертываемых в рамках архитектуры клиент-сервер, требует его разграничения. В информационных системах коллективного пользования, в которых серверная часть выполняет наиболее трудоемкую часть вычислений, особую роль играет промежуточное программное обеспечение (ППО), обеспечивающее связь между компонентами на стороне клиента и сервера. Это ППО является частью системы управления потоком работ.
3.10.1. Количество научных работ, опубликованных в ходе выполнения проекта:
1
3.10.2. Количество научных работ, подготовленных в ходе выполнения проекта и принятых к печати в 2006 г.:
нет
3.11. Участие в научных научных мероприятиях по тематике проекта, которые проводились при финансовой поддержке Фонда:
1
   
   
3.14. Финансовые средства, полученные от РФФИ:
250000 руб.
   
3.16.1. Адреса ресурсов в Internet, подготовленных авторами по данному проекту:
http://atmos.iao.ru/middleware


Грант INTAS 00-189