WWW.DISSERS.RU

БЕСПЛАТНАЯ ЭЛЕКТРОННАЯ БИБЛИОТЕКА

   Добро пожаловать!

Pages:     ||
|

Во второй главе приведены результаты разработки методики построения интегрированной ИС. Для этого рассмотрено текущее состояние и принципы построения ИС по свойствам и технологиям получения химических веществ, т.к. учет специфики информационных структур, содержащихся в БД, и их семантики является необходимым условием разработки интегрированной ИС.

Кратко рассмотрены ИС ИМЕТ РАН, построенные на различных программноаппаратных платформах с использованием разных подходов к хранению и обработке информации: ИС по свойствам неорганических соединений “Фазы”, ИС по фазовым диаграммам систем с полупроводниковыми фазами “Диаграмма”, ИС по свойствам полупроводникового кремния и процессам его получения и обработки “Кремний” и т.д.

Приведены краткие результаты разработки ИС по веществам с особыми акустооптическими, электрооптическими и нелинейнооптическими свойствами “Кристалл” и ИС по ширине запрещенной зоны неорганических соединений “BandGap”, проведенной в рамках диссертационной работы. Описана разработка универсального программного комплекса DBAdmin, позволяющего выполнять удаленное администрирование БД всех ИС ИМЕТ РАН с использованием единого пользовательского интерфейса. Особенностями данного комплекса являются: 1) возможность удаленного (по локальной сети или через Интернет) взаимодействия с БД; 2) способность работать с БД произвольной структуры, поскольку структура данных считывается при подключении к информационному источнику; 3) возможность эффективного взаимодействия с БД под управлением разных СУБД (Microsoft SQL Server, Oracle и т.д.) за счет использования OLE DB и ODBC. Отмечается, что использование DBAdmin позволило стандартизировать процедуры администрирования всех БД ИС в рамках ИМЕТ РАН и дало возможность использования этого комплекса для единого управления всеми БД в рамках интегрированной ИС.

При исследовании ИС по свойствам веществ и процессам их получения отмечено присутствие во многих ИС расчетных подсистем, с помощью которых динамически рассчитываются значения тех или иных свойств заданного класса веществ по введенным пользователем параметрам или осуществляется визуализация рассчитанной по некоторым правилам информации. При этом исследователи активно используют такие расчетные подсистемы для получения информации, которая не может быть представлена в табличной форме (рисунки, динамические графики зависимостей и т.п.). Такие расчетные подсистемы используют данные из конкретных информационных источников, и, следовательно, их невозможно применять вне контекста оригинальных ИС, т.к. Webприложения ИС являются естественным интерфейсом к расчетным подпрограммам. Учитывая важность расчетных подсистем, отмечена необходимость их включения в интегрированную ИС.

Необходимость как можно более тесной интеграции ИС по свойствам веществ и технологиям их получения обусловливает архитектуру построения современных ИС с доступом пользователей через Интернет. Отмечено, что серверная часть ИС разделена на две составляющие: (1) база данных информационной системы (БД ИС); (2) Web-приложение информационной системы (Webприложение ИС). Основываясь на архитектурном разделении ИС, выделены два класса подходов к интеграции ИС. Первый класс подходов заключается в интеграции информационных ресурсов на уровне виртуального объединения их гетерогенных источников информации (EII). Второй класс подходов позволяет объединить пользовательские интерфейсы, из которых осуществляется доступ к информационно-расчетным подсистемам, т.е. Web-приложения соответствующих ИС (EAI).

Предложен комплексный подход к интеграции, сочетающий в себе интеграцию на уровне данных и пользовательских интерфейсов (EII+EAI). В рамках предлагаемого подхода предоставляется как доступ к текущим пользовательским интерфейсам ИС и свободное перемещение пользователей между ними (EAI), так и богатые возможности по сбору и агрегации информации, полученной из разнородных распределенных источников данных по свойствам веществ, согласно общей разработанной информационной схеме (EII).

При разработке методов интеграции Web-приложений ИС ставились задачи поиска релевантной информации в интегрируемых ИС и обеспечения прозрачного перехода пользователей между Web-приложениями ИС с соблюдением безопасности. Для реализации механизмов поиска релевантной информации предложено использование базы метаданных (далее метабазы) – специальной БД, содержащей справочные сведения об интегрируемых ИС – и разработана ее структура.

В метабазе содержится информация по интегрируемым информационным системам (множество D ), химическим системам (множество S ) и их свойствам (множество P ). Для описания взаимосвязи между элементами множеств D, S и P определено тернарное отношение W на множестве U = D S P. Принадлежность элемента (d, s, p) отношению W, где d D, s S, p P, интерпретируется следующим образом: “в интегрируемой информационной системе d содержится информация по свойству p химической системы s ”.

Поиск релевантной информации по конкретной химической системе s сводится к определению отношения R, являющегося подмножеством декартова произведения S S (иными словами, R S2 ). Таким образом, о любой паре (s1,s2) R можно сказать, что система s2 является релевантной системе s1. Т.е., чтобы решить задачу поиска релевантной информации в интегрируемых информационных системах, необходимо определить отношение R. Предлагаются следующие правила для построения R :

1) Для любых множеств s1 S,s2 S, состоящих из химических элементов eij, s1 = {e11,e12,..,e1n},s2 = {e21,e22,..,e2m} верно, что если s1 s2 (то есть, все химические элементы из системы s1 содержатся в системе s2), то (s1,s2) R.

2) Отношение R симметрично. Иными словами, для любых s1 S,s2 S верно, что если (s1,s2) R, то и (s2, s1) R.

В работе приведены и другие правила построения отношения R. Отмечено, что ни одно из определений не является подходящим для решения всех задач по определению релевантной информации в распределенных ИС, и на практике предложены несколько разных отношений релевантности R, которые названы классами релевантности. Отмечается возможность более четкого определения релевантной информации при использовании отношений R вида:

R (d1, s1, p1) (d2, s2, p2), где d1,d2 D;s1,s2 S; p1, p2 P.

Для обеспечения безопасности при переходах пользователей между Web-приложениями ИС предложено использовать систему шлюзов безопасности, санкционирующих переходы пользователей между ИС и обеспечиРис. 5. Интеграция Web-приложений ИС с вающих отображение репоиском релевантной информации в метабазе.

левантной информации (рис. 5). “Шлюз метабазы” санкционирует переход между ИС, а шлюз ИС выполняет сопряжение централизованной системы безопасности с системой безопасности интегрируемой ИС.

При разработке методики интеграции разнородных источников данных ИС решены задачи по разработке общей схемы предметной области и разработке путей разрешения конфликтов гетерогенности.

Описание сущностей и их свойств в разных ИС по свойствам веществ происходит с разной степенью детализации. Отмечено, что значения свойств, хранимые в разных информационных источниках, определяются, в первую очередь, составом неорганических веществ (набором образующих их химических элементов и соотношением). В свою очередь, физические свойства веществ во многом зависят от кристаллической структуры.

Поскольку интегрируемые ИС тесно связаны с химической технологией, то сущности в них также могут быть описаны с помоРис. 6. Иерархия химических понятий.

щью иерархии понятий в виде дерева (рис. 6). Обозначив сущности второго уровня общим термином “вещество” получаем трехуровневую иерархию химических объектов: система, вещество и кристаллическая модификация. Вся информация о свойствах химических сущностей, описываемых в интегрируемых информационных источниках, может быть представлена на одном из этих трех уровней. Для детального описания объектов каждого уровня использован математический аппарат теории множеств. Предложенная иерархия объектов используется в контексте интегрированной ИС.

Рассмотрены три типа конфликтов гетерогенности: (1) платформенные и системные, (2) синтаксические и структурные, (3) семантические, и предложены пути их разрешения на основе технологии Web-сервисов, языка XML и введения тезаурусов.

В третьей главе описана программная разработка интегрированной ИС в рамках предложенного комплексного подхода, сочетающего в себе интеграцию на уровне пользовательских интерфейсов и источников данных. Рассмотрена реализация подсистемы интеграции пользовательских интерфейсов. Для объединения Web-приложений ИС по свойствам неорганических веществ и технологиям их получения использована следующая структура метабазы (рис. 7). Назначение таблиц: DBInfo – корневая таблица, содержащая информацию об интегрируемых ИС; UsersInfo, UsersAccess – таблицы, содержащие информацию о пользователях интегрированных ИС и их правах доступа к другим интегрированным ресурсам; SystemInfo, PropertiesInfo, DBContent – таблицы, в которых описывается содержимое интегрируемых ресурсов (какая информация по химическим системам и их свойствам содержится в интегрируемых ИС);

CompatibilityClasses, Compatibility, Systems2ConsiderInCompatibility – таблицы, содержащие информацию о доступных в метабазе классах релевантности и определяющие релевантные химические системы.

Реализована загрузка информации в метабазу с использованием языка XML и технологии Web-сервисов. Разработка велась в среде Microsoft Visual Studio 2003. Интегрируемые ИС формируют XML-документы, содержащие сведения об информационных изменениях, произошедших в их состоянии. Затем эти данные передаются Web-сервису обновления метабазы, взаимодействие с которым осуществляется по протоколу SOAP, являющемуся стандартным для взаимодействия разнородных программных модулей посредством сети Интернет. После каждого сеанса передачи данных происходит инкрементальное перестроение классов релевантности. Таким образом, в метабазе поддерживается актуальная информация о содержимом интегрируемых ресурсов, способах доступа к ним, пользователях и их правах.

Рис. 7. Структура метабазы для интеграции Web-приложений ИС.

Разработан Web-сервис поиска релевантной информации, который на основе содержимого метабазы предоставляет пользователям интегрируемых Webприложений ИС ответ на запрос релевантной информации (согласно выбранному классу релевантности). Запрос может инициировать только пользователь, зарегистрированный на уровне метабазы, а ответ, передаваемый в формате XML, содержит список найденной релевантной информации с учетом прав доступа пользователя. Формат этого XML-документа жестко фиксирован с помощью специально разработанного документа XML-schema.

Для облегчения подключения новых информационных систем к интегрированной ИС были разработаны программные компоненты, выполняющие роль посредников при взаимодействии с указанными выше Web-сервисами. Эти посредники управляют всеми аспектами сетевого взаимодействия и обеспечивают безопасность передаваемых данных.

Использование Web-сервиса поиска релевантной информации позволило получать список релевантной информации в XML-документе, который для пользователей Web-приложений, как правило, выводится в виде специальных гиперссылок на интегрированные информационные ресурсы. Для обеспечения прозрачного и безопасного перехода пользователя из контекста одного Webприложения в контекст другого использована система шлюзов. Переход осуществляется через шлюз метабазы, выполняющий роль диспетчера безопасности, который перенаправляет пользователя (в случае успешной проверки) в шлюз интегрируемой ИС. Задача последнего заключается в выполнении прозрачной авторизации пользователя и предоставлении запрашиваемой информации.

Разработанная методика интегрирования, основанная на использовании шлюзов безопасности, является достаточно гибкой, так как сама политика “фильтрации” содержимого интегрируемого информационного ресурса задается настройками безопасности метабазы, а применяется на шлюзовой странице целевой ИС в контексте конкретного Web-приложения. Соответственно, учитываются модели безопасности, применяемые для информационной защиты конкретных ресурсов. В настоящее время интеграция на уровне Webприложений проведена для ИС “BandGap”, “Диаграмма”, “Кристалл”, “Фазы”, “Элементы” и “Кремний”. Планируется функциональное расширение интегрированной ИС за счет подключения новых ИС по свойствам веществ и технологиям их получения и введения новых классов релевантности.

Описана реализация подсистемы интеграции источников данных. Для объединения источников данных по свойствам неорганических веществ предложена следующая структура метабазы: Meta_DBInfo – корневая таблица, содержащая информацию об интегрируемых ИС; Meta_ExpertInfo, Meta_UserInfo, Meta_UserExpert – таблицы, содержащие информацию о пользователях и экспертах ИС и их правах доступа; Meta_SystemInfo, Meta_SubstanceInfo, Meta_ModificationInfo, Meta_ModificationRegisrty, Meta_PropertyInfo – таблицы, предназначенные для разрешения семантических конфликтов на уровне химических систем, веществ, модификаций и свойств; Meta_DBExpert, Meta_PropertyExpert, Meta_SystemExpert, Meta_SubstanceExpert, Meta_ModificationExpert – таблицы, содержащие экспертные оценки качества информации в интегрируемых источниках данных ИС.

В связи с тем, что интегрируемые источники данных могут пересекаться по набору свойств веществ, а качество информации (достоверность и полнота) в каждой ИС отличается для разных свойств, разработан механизм, поддерживающий экспертные оценки интегрируемых данных. Экспертиза проводится высококвалифицированными специалистами, которые выставляют оценки, характеризующие качество данных в разных интегрируемых ИС. Таким образом, при наличии информации по какому-либо физико-химическому свойству в нескольких интегрируемых БД, интегрированная ИС может выдавать не только сами данные, но и степень их достоверности, рассчитанную на основе экспертных оценок. Заметим, что ИС может функционировать и без пользовательских рейтингов и экспертных оценок.

Далее описаны требования к реализации программных адаптеров, которые согласно выбранному подходу Local-As-View осуществляют трансформацию структур данных из внутреннего представления интегрируемого источника к разработанной общей информационной схеме. Согласно разработанной методике, программные адаптеры реализуются в качестве Web-сервисов, имеющих стандартизированное в рамках общей схемы WSDL-описание (Web Services Description Language – язык описания Web-сервисов). Результатом работы адаптеров являются стандартизированные XML-документы, что обеспечивает унифицированную работу предметного посредника со всеми интегрируемыми источниками данных.

Pages:     ||
|



© 2011 www.dissers.ru - «Бесплатная электронная библиотека»

Материалы этого сайта размещены для ознакомления, все права принадлежат их авторам.
Если Вы не согласны с тем, что Ваш материал размещён на этом сайте, пожалуйста, напишите нам, мы в течении 1-2 рабочих дней удалим его.