Удосконалення методології проектування інформаційних систем.

Бабак В.Ф., Риженко І.М.

В даний час в області розробки і реалізації інтелектуальних систем склалося таке становище: з одного боку, кваліфікація колективів розробників тут, як правило, досить висока, з іншого боку, одна з найскладніших проблем, що перешкоджають широкому впровадженню ІС, є недостатнє знання системними аналітиками і програмістами предметних областей, в рамках яких готуються проекти [1]. Створення та впровадження інтелектуальних систем спілкування з базами даних і особливо експертних систем, і їх широке поширення висунуло проблему вдосконалення методології створення інформаційних систем на передній план.

Аналіз сучасного стану програмних засобів, придбання знань та підтримки діяльності інженера по знаннях дозволяє виявити дві групи проблем.

Методологічні проблеми:

Технологічні проблеми:

складність впровадження ЕС, обумовлена психологічними проблемами персоналу і неприйняття нової технології вирішення завдань.

Аналіз використовуваних технологій розробки програмного забезпечення показав, що найбільш досконала і прогресивна технологія це клієнт-сервер, з використанням можливості WEB / database.

WEB пропонує стандартизацію користувальницького інтерфейсу, можливість спільної роботи різних додатків від різних платформ, простоту розробки додатків, легкість підтримки, добре стандартизовані відносини клієнт-сервер, можливість використання інтернет / інтранет. Одночасно Бази даних пропонують потужний метод впорядкування і супроводу інформації, що подається на WEB сторінках, можливість використовувати для пошуку інформації SQL-сервер.

Проведений аналіз існуючих методологій дослідження систем придбання знань показав, що методологія KADS придбала найбільшого поширення і є основою сучасних напрямів досліджень в СПЗ.

Методологія KADS (Knowledge Acquisition and Documentation Structuring) [2], в основі якої лежить поняття інтерпретаційної моделі, що дозволяє процеси вилучення, структурування і формалізації знань розглядати як "інтерпретацію" лінгвістичних знань в інші уявлення і структури. Результатом аналізу є концептуальна модель, що складається з чотирьох рівнів (Рівня області – рівня виводу – рівня завдання – стратегічного рівня), яка потім вводиться в простір проектування і перетвориться в трирівневу модель проектування.

При проведенні аналізу знань про предметну область на лінгвістичному рівні, вихідним матеріалом є тексти (протоколи) – записи інтерв'ю з експертом, протоколи "думок вголос" і будь-які інші тексти. Потім відбувається виділення фрагментів в аналізованому тексті, встановлення зв'язків між фрагментами, групування фрагментів, анотування фрагментів. Фрагменти можуть мати будь-яку довжину – від окремого слова до протоколу в цілому. Фрагменти можуть перекривати один одного. Можливі такі типи зв'язків між фрагментами:

Отже, можна зробити висновок, що при побудові концептуальної моделі використовуються предметні знання у вигляді набору понять і зв'язують їх відносин. Кожне поняття має ім'я і може мати атрибути, кожен атрибут може мати значення з урахуванням специфіки предметної області.

Дане положення є першим базисом вдосконалення методології проектування інформаційних систем

Останнім часом зростає кількість теоретичних і практичних робіт, присвячених інтелектуальному пошуку та аналізу інформації в Інтернет. Основною ідеєю сучасних досліджень у цій області стає перетворення неструктурованих масивів даних у мережі в знання та створення засобів і додатків роботи з ними. Архітектура таких систем [3], представляє інформаційні потреби користувача у вигляді спеціальних баз знань (онтології), для пошуку необхідної інформації в мережі інтернет.

Основною характерною рисою онтологічного дослідження є, зокрема, поділ реального світу на складові і класи об'єктів (at its joints) та визначення їх онтологій, або ж сукупності фундаментальних властивостей, які визначають їх зміни і поведінку.

Стандарт онтологічного дослідження IDEF5 (INTEGRATED DEFintion) представник сімейства державних стандартів США IDEFx включають 14 стандартів, що представляють методології дослідження систем в різних галузях знань [4].

Принципи стандарту онтологічного дослідження:

1. Онтологічний аналіз починається зі складання словника термінів, що використовується при обговоренні та дослідженні характеристик об'єктів і процесів, що становлять розглянуту систему, а також створення системи точних визначень цих термінів. Крім того, документуються основні логічні взаємозв'язки між відповідними введеним термінам поняттями. Результатом цього аналізу є онтологія системи, або ж сукупність словника термінів, точних їх визначень взаємозв'язків між ними.

2. У будь-якій системі існує дві основні категорії предметів сприйняття, такі як самі об'єкти, що становлять систему (фізичні та інтелектуальні) і взаємозв'язку між цими об'єктами, що характеризують стан системи. У термінах онтології, поняття взаємозв'язку, однозначно описує або, іншими словами, є точним дескриптором залежності між об'єктами системи в реальному світі, а терміни – є, відповідно, точними дескрипторами самих реальних об'єктів.

Таким чином, онтологія є якийсь словник даних, що включає в себе термінологію і модель поведінки системи.

Дане положення є другим базисом вдосконалення методології проектування інформаційних систем

Концепції IDEF5

Процес побудови онтології, згідно з методологією IDEF5 складається з п'яти основних дій:

1) Вивчення і систематизація початкових умов. Ця дія встановлює основні цілі і контексти проекту розробки онтології, а також розподіляє ролі між членами проекту

2) Збір та накопичення даних. На цьому етапі відбувається збір та накопичення необхідних початкових даних для побудови онтології

3) Аналіз даних. Ця стадія полягає в аналізі і угрупуванню зібраних даних і призначена для полегшення побудови термінології.

4) Початковий розвиток онтології. На цьому етапі формується попередня онтологія, на основі відібраних даних.

5) Уточнення та затвердження онтології – Заключна стадія процесу.

Інструментальне середовище, пропонована стандартом DEF5.

Для підтримки побудови онтології у IDEF5 існують спеціальні онтологічні мови: мова доробок і уточнень (Elaboration Language – EL) і схематичний мова (Schematic Language – SL). EL представляє собою структурований текстовий мову, який дозволяє детально характеризувати елементи онтології, і забезпечує повноту представлення структури даних. SL є наочним графічним мовою, спеціально призначеним для викладу компетентними фахівцями в даній області системи основних даних у формі онтологічної інформації. Мова SL дозволяє будувати різноманітні типи діаграм і схем, наочно і візуально представляють основну онтологічну інформацію. Найбільш важливі і помітні залежності між об'єктами описуються чотирма видами основних видів схем, які використовуються для накопичення інформації про онтології в графічній формі:

1. Діаграма класифікацій, що забезпечує механізм для логічної систематизації знань, накопичених при вивченні системи. Існує два типи таких діаграм: Діаграма строгої класифікації (Description Subsumption – DS) і Діаграма природною або видової класифікації (Natural Kind Classification – NKC).

2. Композиційні схеми, що є механізмом графічного представлення складу класів онтології і фактично являють собою інструменти онтологічного дослідження за принципом “ Що з чого складається “.

3. Схеми взаємозв'язків дозволяють розробникам візуалізувати і вивчати взаємозв'язки між різними класами об'єктів в системі.

4. Діаграми стану об'єкта, що дозволяють документувати той чи інший процес з точки зору зміни стану або виду об'єкта.

У відповідності зі стандартом IDEF5 і методологією KADS приймемо основні концепції досліджень онтології предметної області.

1. При побудові концептуальної моделі використовуються предметні знання у вигляді набору понять і зв'язують їх відносин. Кожне поняття має ім'я і може мати атрибути, кожен атрибут може мати значення з урахуванням специфіки предметної області.

2. Модель може бути побудована використанням таких засобів: словника термінів, що використовуються при описі характеристик об'єктів і процесів, що мають відношення до даної системи, точних і однозначних визначень усіх термінів цього словника і класифікації логічних взаємозв'язків між цими термінами.

Базисом проектування концептуальної моделі ІС є:

"Предметна область, володіє добре відпрацьованим і вивіреним понятійним апаратом, коректно побудованої ієрархією визначень предметно-орієнтованих понять, є базисом (чи основою) для виконання концептуального та інформаційного моделювання " [… Онтологія системи, або ж сукупність словника термінів, точних їх визначень взаємозв'язків між ними IDEF5].

Концептуальною моделлю предметної області будемо називати:

"Опис (модель) предметної області, виконане без орієнтації на використовувані надалі програмні та технічні засоби – називається концептуальної (инфологической) моделлю предметної області" [… У будь-якій системі існує дві основні категорії предметів сприйняття, такі як самі об'єкти, що становлять систему (фізичні та інтелектуальні) і взаємозв'язку між цими об'єктами, що характеризують стан системи IDEF5.].

Концептуальна модель предметної області вказує, яка інформація буде міститися, і оброблятися в проектованій системі, не торкаючись питань, як це буде реалізовано. Структура даних, що описує предметну область на інфологічне рівні, є проблемно-орієнтованої і системно-незалежною, тобто незалежною від конкретної СУБД, операційної системи і апаратного забезпечення.

Визначимо основні поняття необхідні, для побудови концептуальної моделі використовуючи термінологію об'єктно-орієнтованого аналізу Shlaer – Mellor:

1. Поняття об'єкта.

Об'єкт – це таке абстрактне безліч предметів, в якому, всі предмети в цій множині – примірники – мають одні й ті ж характеристики. Всі екземпляри підпорядковані та узгоджені з одним і тим же набором правил і ліній поведінки. Кожен об'єкт в інформаційній моделі повинен бути забезпечений унікальним ім'ям і ідентифікатором. Об'єкти можуть абстрагуватися в клас об'єктів, для представлення об'єктів спеціалізованого призначення мають спільні атрибути.

2. Поняття атрибуту.

Всі предмети в реальному світі мають характеристики. Кожна окрема характеристика, яка є спільною для всіх можливих екземплярів об'єкта, абстрагується в окремий атрибут.

Атрибут – це абстракція однієї характеристики, якою володіють всі абстраговані як об'єкт сутності. Кожен атрибут забезпечується ім'ям, унікальним в межах об'єкта. Безліч атрибутів може об'єднуватися до групи атрибутів і мати ідентифікатор групи атрибутів. Безліч ідентифікаторів груп можуть бути об'єднані в клас і мати ідентифікатор класу.

3. Представлення

Об'єкт, разом зі своїми атрибутами, в інформаційній моделі можна уявити в графічному або текстовому вигляді.

4. Поняття зв'язку

Зв'язок – це абстракція набору відносин, які систематично виникають між різними видами предметів у реальному світі. Реальні предмети повинні бути самі абстраговані як об'єкти. Кожен зв'язок має мати унікальний ідентифікатор.

Представлення зв'язку в інформаційній моделі може бути текстовим або графічним.

Безумовні зв'язку

Існують три види зв'язку: один – до – одному, один – до – багатьом і багато – до – багатьом.

Умовні форми зв'язків

У умовної зв'язку можуть існувати екземпляри об'єктів, які не беруть участь у процесі передачі інформації.

Формалізація зв'язків

Для формалізації зв'язку до об'єкта додаються допоміжні атрибути мають посилання на ідентифікатори зв'язків.

Для формалізації зв'язку один – ко – багатьом створюють асоціативний об'єкт, який містить посилання на ідентифікатори кожного з беруть участь у моделі об'єктів.

Композиція зв'язку

Деякі зв'язки утворюються як неминучий наслідок існування інших зв'язків.

Висновки.

У результаті проведених досліджень запропоновано підхід концептуального моделювання інформаційних систем на основі трьох складових "діаграми об'єктів – дерево функцій – мережевого вистави". Виконано проектування інформаційної системи аудиторської діяльності.

Схожі статті:


Сподобалася стаття? Ви можете залишити відгук або підписатися на RSS , щоб автоматично отримувати інформацію про нові статтях.

Коментарів поки що немає.

Ваш отзыв

Поділ на параграфи відбувається автоматично, адреса електронної пошти ніколи не буде опублікований, допустимий HTML: <a href="" title=""> <abbr title=""> <acronym title=""> <b> <blockquote cite=""> <cite> <code> <del datetime=""> <em> <i> <q cite=""> <s> <strike> <strong>

*

*