Содержание к диссертации
Введение
ГЛАВА 1. Аналитический обзор и классификация образовательных порталов. Постановка задачи 14
1.1 Классификация порталов 14
1.2 Базовые подсистемы образовательных порталов. Управление подсистемами порталов 19
1.3 Роль поисковых систем в развитии образовательных порталов 23
1.4 Тенденции развития образовательных порталов 26
1.5 Информационные системы по степени общности данных. Аддитивные информационные системы ... 28
1.6 Цель и постановка задачи исследования 39
Выводы 41
ГЛАВА 2 Аддитивность интегрированных информационных систем в регулярном пространстве Лебега 42
2.1. Условия продуктивного построения многоуровневого информационного портального консорциума 42
2.2. Интегративные процессы создания информационного консорциума на объединенном представлении теории эргодичности и аддитивности 45
2.3. Энтропийные видение и математическое описание меры аддитивности в регулярном вероятностном пространстве Лебега 49
2.4. Энтропийные оценки и регуляторы функционала интегрированных портальных консорциумов 53
Выводы 57
ГЛАВА 3. Моделирование, проектирование и сопровождение образовательных консорциумов аддитивной архитектуры 59
3.1 Особенности обработки информации аддитивных образовательных консорциумов с использованием аддитивно-совместимых сервисов 59
3.2 Определение критериев оценки качества информационного поиска по аддитивным образовательным порталам. Моделирование поисковых сервисов с целью повышения эффективности функционирования 64
3.2 Экспресс тестирование аддитивности образовательных порталов 71
3.3 Методика интеграции аддитивных порталов в образовательные консорциумы 77
3.4 Проектирование и сопровождение информационного поля образовательных консорциумов 87
Выводы 115
Заключение 116
Список использованных источников 122
Приложение 134
- Базовые подсистемы образовательных порталов. Управление подсистемами порталов
- Информационные системы по степени общности данных. Аддитивные информационные системы
- Интегративные процессы создания информационного консорциума на объединенном представлении теории эргодичности и аддитивности
- Экспресс тестирование аддитивности образовательных порталов
Введение к работе
Актуальность темы. В настоящее время существует устойчивая тенденция к объединению под единым онтологическим соглашением образовательных порталов и их ресурсов в многопортальные системы -портальные консорциумы, с целью улучшения производительности и комфортности использования информационных систем в образовательных технологиях. При этом, доступ к каждому из порталов, составляющих консорциум, осуществляется посредством единого ядра портального консорциума.
Возможность и эффективность функционирования многоуровневых портальных консорциумов связана в первую очередь с понятием аддитивности интегрируемых в консорциум образовательных порталов. Под аддитивностью консорциума понимается его свойство сохранять неизменным совокупность своих свойств и параметров при любом разбиении консорциума на отдельные порталы или портальные подсистемы в процессе последующего синтеза. Кроме того, с целью прогнозирования сохранения аддитивности на весь период полного жизненного цикла многопортальных систем, необходимо подтверждение их эргодичности, т.е. способности системы к сохранению предсказуемости ее состояния. Значение проблемы достижения аддитивности при априорной эргодичности системы возрастает в связи с повсеместно происходящим в образовательной индустрии многоуровневым портальным строительством, неизбежно приводящим к частым, иногда спонтанным объединениям в единое информационное пространство различных порталов и их частей, аддитивность архитектуры которых сомнительна и не определена.
Портальные объединения эффективны с позиций сохранения достигнутых в отдельно взятых порталах пертинентности, релевантности и производительности только на условиях присутствия в функционалах каждой из составляющих систем безусловных аддитивности и эргодичности. В противном же случае энтропия объединения систем оказывается непредсказуемой, в своем существенном увеличении, что может привести к утрате работоспособности объединенной системы. Не отвечающие требованиям аддитивности и эргодичности портальные системы лучше не объединять в консорциумы, не формировать для них единый поисковый тезаурус и не отстраивать общий банк знаний, а использовать их исключительно раздельно.
Несмотря на то, что существует достаточно большое число опубликованных работ, посвященных портальным системам, исследованным с позиции улучшения их функционала и развития поисковых сервисов (см., например, последние работы А.В. Силаева и Д.С. Шемончука), в
литературных источниках практически не представлены методы достоверной оценки аддитивности порталов и их объединений, что в большой мере затрудняет построение портальных консорциумов и разработку сопутствующего программного обеспечения. Отсутствуют, в частности, методы семантико-энтропийной оценки образовательных консорциумов с применением энтропии объединения, не созданы средства экспресс-тестрования образовательных порталов на признаки аддитивности и эргодичности, не разработаны методы интеграции аддитивных и эргодичных портальных систем в образовательные консорциумы. Вместе с тем, потребность в методах, моделях, алгоритмах и программных средствах для быстрого, простого и корректного определения аддитивности образовательных порталов и их подсистем (частей порталов: информационных контейнеров, консистов, папок и т.д.) в последние годы назрела и обостряется, что обусловливает актуальность данной темы.
Актуальность диссертации подтверждается также Федеральными, отраслевыми и городскими программами развития образования, в рамках которых было выполнено настоящее исследование.
Объект исследования. Объектом исследования являются сетевые порталы и образовательные портальные консорциумы, обладающие признаками аддитивности и эргодичности, а также входящие в состав порталов сервисы с учетом архитектурных особенностей, используемых в образовательных технологиях.
Цель и постановка задачи исследования. Целью диссертационной работы является разработка математического и программного обеспечения аддитивных образовательных порталов и портальных консорциумов, позволяющего оценить меру аддитивности образовательных портальных систем, вовлекаемых в интеграционные процессы создания многоуровневых портальных консорциумов. При этом анализируются возможности, в части интеграции и развития поисковых систем, предоставляемых аддитивной архитектурой порталов в составе единого консорциума.
Для достижения сформулированной цели в диссертации поставлены следующие задачи:
1. Разработать обобщенную математическую модель и метод оценки аддитивности для информационных образовательных портальных консорциумов. Провести необходимые экспериментальные оценки границ аддитивности и эргодичности;
Исследовать возможность и целесообразность применения вероятностных пространств Лебега для оценки аддитивности многоуровневых портальных образовательных консорциумов с необходимостью перехода от плоскостных сегментов к пространственным. Определить правомерность аддитивности пространственного сегмента единичного отрезка с мерой Лебега;
На основе обобщенной математической модели разработать пакет средств экспресс-тестирования аддитивности и вовлекаемых в интеграционные процессы систем. В состав пакета должны входить описание математической модели, метода и методики, алгоритм и программная поддержка практического приложения;
Разработать программную поддержку экспресс валидатора аддитивности контента информационных систем на языке C++;
Разработать архитектуру отраслевого многоуровневого портального строительства поддержки образовательных технологий по направлению «Информационные системы» (в части консорциума «Дополнительное образование» и микропорталов-репликаторов). На основе научных положений диссертации подготовить соответствующие разделы «Руководящих технических материалов» (РТМ), передаваемых в отрасль образования и науки.
Методы исследования. Основные результаты диссертационной работы получены с использованием методов классификации (категорийный анализ), теории множеств, теории программирования, метода экспертных оценок.
Научная новизна работы состоит в разработке математических моделей и программных средств обеспечения для образовательных портальных систем с аддитивной архитектурой. Это обеспечение включает в себя алгоритмические, программные и архитектурные решения, повышающие эффективность обмена данными и информационного поиска в порталах учебного назначения. Лично автором получены следующие новые результаты:
Впервые разработаны методы оценки аддитивности многоуровневых портальных систем с применением вероятностных пространств Лебега. Показана необходимость осуществления перехода от плоскостных сегментов к пространственным для оценки аддитивности многоуровневых информационных систем. Сформулирована и доказана
теорема об аддитивности пространственного сегмента единичного отрезка с мерой Лебега;
предложены методы семантико-энтропийной оценки образовательных консорциумов с применением энтропии объединения, позволяющие оценить упорядоченность контента и производительность объединенной системы;
разработана модель и средства экспресс-тестрования информационных систем на признаки аддитивности и эргодичности;
предложен и разработан метод интеграции идентифицированных аддитивных и эргодичных информационных систем в образовательные консорциумы с применением для них поисковых надстроек с целью повышения эффективности информационного поиска и извлечения знаний;
разработана система критериев для оценки качества работы поисковых
сервисов в образовательных консорциумах с аддитивной инфологией и
архитектурой.
Практическая ценность работы состоит в том, что в ней:
смоделированы, спроектированы, внедрены в образовательную практику
сопровождаются и регулярно модернизируются два информационных
многоуровневых образовательных консорциума:
о информационный консорциум репликатор поддержки дисциплин «Динамические информационные системы», «Основы сопровождения информационных систем», «Основы программирования», «Объектно-ориентированное программирование»;
о информационных консорциум «Дополнительно образование» на базе площадки сектора НИТ МГДД(Ю)Т;
разработана модель функционирования информационных многоуровневых портальных образовательных консорциумов, объединенных по признакам аддитивности и эргодичности;
разработано программное средство «Экспресс валидатор аддитивности контента информационных систем» на языке C++, направленное на регистрацию в Роспатент;
разработан раздел рабочих технических материалов МИРЭА-МГДД(Ю)Т по программно-методическому обеспечению образовательных технологий дополнительно развивающего образования детей и юношества в сфере информатики и НИТ (часть шестая «Каталожное описание и инструкции по эксплуатации созданного и сопровождаемой центром НИТ МИРЭА-МГДД(Ю)Т многоуровневой системы дополнительного образования информационного Макромедиа/Экстранет консорциума под Онтонет управлением»);
разработан раздел «Архитектурное строительство и инфология интегрированных системных репликаций конечного мобильного пользователя из экстранет образовательного пространства» руководящего технического материала (РТМ-3) по информационному обеспечению образовательных технологий средствами Макромедиа под Онтонет/Экстранет управлением на основе массового применения нетуков и мидлбуков (в четырех частях);
разработана модель функционирования поисковых систем в информационных многоуровневых портальных образовательных консорциумах, построенных на основе соблюдения аддитивности и эргодичности входящих в них подсистем.
Материалы диссертации внедрены в учебный процесс кафедры ТИССУ МИРЭА, а также в системе дополнительного образования МГДД(Ю)Т. Научные положения диссертации были использованы в учебном пособии «Динамические информационные системы». Учебное пособие получило гриф отрасли образования «Допущено Учебно-методическим объединением вузов по университетскому политехническому образованию в качестве учебного пособия для студентов высших учебных заведений, обучающихся по направлению «Информационные системы».
Обоснованность и достоверность научных положений, содержащихся в диссертации, обусловлена корректным применением фундаментальных положений теории множеств, функторно-категорийного анализа, теории информации и теории программирования. Обоснованность выводов и авторских рекомендаций находится в согласии с экспериментом и подтверждена практическим внедрением полученных в диссертации результатов в портальные системы и сервисы, разработанные под руководством и при участии автора. Полученные данные, использованные при практической апробации предлагаемых моделей, методик и решений, показали их работоспособность и правильность заложенных в них подходов.
Валидность расчетных исследований подтверждена автором оценкой соотношения коэффициентов качества информационного поиска к мере аддитивности полученной автором с использованием метода Раша.
Апробация и практическое внедрение результатов работы. При
непосредственном участии автора разработаны следующие образовательные портальные консорциумы, в которых диссертант для повышения эффективности работы использовал принципы оценки аддитивности составляющих образовательных порталов:
Модифицированная версия (2009 - 2010гг.) многоуровневого образовательного портального консорциума «Дополнительное образование (детей)»;
Информационный консорциум микро и миди образовательных порталов дополнительного образования ведущего учреждения дополнительного образования г. Москвы «Московский городской дворец детского (юношеского) творчества»;
Многоуровневой информационный туннелируемый консорциум образовательных микро- и миди-порталов и репликаций информационно-методической поддержки двухуровневого «бакалавриат-магистратура» профессионального образования по направлению 230200 «Информационные системы»;
Основные научные положения диссертационной работы докладывались и обсуждались на научных конференциях, семинарах и конкурсах, в том числе:
57-я научно-техническая конференция МИРЭА (г. Москва, 2008г.);
Практико-ориентированная конференции «Преемственность среднего (полного) общего образования и высшего профессионального образования» МИРЭА (г. Москва, 2008г.);
IX региональная научно-практическая конференция «профессиональная ориентация и методики преподавания в системе «школа - вуз» в условиях перехода к единой форме государственной аттестации выпускников общеобразовательных учреждений» МИРЭА (г. Москва, 2008г.);
58-я научно-техническая конференция МИРЭА (г. Москва, 2009г.);
Научно-практическая конференция «Современные информационные технологии в управлении и образовании», проводимой ФГУП НИИ «Восход», МИРЭА и МЭСИ, (г. Москва, 2010г.).
Публикации. По результатам диссертационной работы опубликовано 12 докладов и статей, отражающих основные результаты исследований, в том числе две работы опубликованы в журналах из перечня ВАК. Полный список публикаций приведен в конце автореферата.
Структура и объем работы. Текст диссертации состоит из введения,
трех глав, заключения, списка литературы и трех приложений, отражающих
личное участие автора в практических разработках, относящихся к теме
диссертации. Основному тексту диссертации предшествует
терминологический глоссарий, содержащий 35 терминов и определений. Объем диссертации составляет 152 страницы машинописного текста, включая 45 рисунков и 5 таблиц. Список литературы включает 117 наименований.
Базовые подсистемы образовательных порталов. Управление подсистемами порталов
Важно отметить наметившуюся тенденцию к существенному развитию вертикального порталостроения. В настоящее время многие вертикальные порталы представляют собой специализированные веб-сайты, на которых клиентам предлагаются самые разнообразные услуги. Появляется новое поколение более мелких тематических сайтов, которые крепко удерживают вокруг себя постоянную аудиторию. Порталы развиваются, постепенно увеличивая качество предоставляемой информации и сервисов, доминируя в своем сегменте. Вертикальные порталы представляют собой надежный фундамент для формирования системы с централизующим звеном - горизонтальным порталом. Горизонтальные порталы удобны в качестве стартовой информационной площадки для привлечения широкой аудитории, дальнейшее же их развитие просматривается как распределение этой аудитории между тематическими вертикальными порталами и качественное предоставление более конкретных, необходимых пользователям сервисов.
Корпоративные порталы возникли в результате эволюции корпоративных (Интранет) систем управления ресурсами предприятий. По своей сути они представляют собой горизонтальные порталы, управляющие максимально широким спектром информации в пределах лишь одной организации. В2В (ЬштезБ-и)- ЬштеББ) порталы содержат специфические сервисы, позволяющие осуществлять обмен информацией и проведение транзакций между предприятиями в определенной индустрии. Они занимают сектор рынка, ориентированный в основном на организацию взаимодействия между компаниями в процессе производства и продажи товаров или услуг. Сектор В2В охватывает также торговые отношения между фирмами, осуществляемые в электронной форме — организацию поставок и продаж, согласование контрактов и планов. Возможно существование и других типов порталов, в том числе и комбинированных, число их разновидностей постепенно увеличивается.
Порталы становятся массовым информационным продуктом как в глобальном Интернет пространстве, так и в корпоративных информационных средах. Это придает актуальность решению комплекса методических, технологических и инструментальных проблем создания индустриального подхода к производству информационных порталов различного назначения.
В русскоязычном сегменте Интернет в настоящее время функционирует и развивается территориально распределенная система федеральных образовательных Интернет-порталов (СФОИП). СФОИП состоит из центрального горизонтального портала «Российское образование» и совокупности вертикальных образовательных порталов (ВОП). Количество ВОП постепенно увеличивается и охватывает все больший спектр образовательных тематик.
Настоящая глава посвящена изучению и анализу образовательных порталов в Российском образовательном сегменте Интернет с целью дальнейшего их объединения в портальные информационные консорциумы на аддитивной и эргодической основе. Такое решение обеспечит предоставление качественных информационных ресурсов для обеспечения образовательного процесса всех уровней образования и форм обучения в Интернет является главной задачей успешного развития образовательной информационной среды.
Образовательный портал - веб-сайт, обладающий единым репозитарием, единым онтологическим соглашением и единой точкой входа. Под репозитарием подразумевается системное многоуровневое объединение различных информационных ресурсов и сервисов. Онтологическое соглашение определяет ориентацию портала на определенную целевую группу пользователей, схожих по тематической направленности, запрашиваемым функциям, сервисным службам и т.д. Под единой точкой входа понимается отправная точка в Интернет-пространство персональной целевой группы (портал играет роль навигационной системы). К общим чертам вертикальных порталов всех типов можно отнести: способность интеграции и агрегации большого объема неоднородных данных; наличие развитых механизмов поиска; наличие средств персонификации (персонализации) содержимого портала (контента) для определенного пользователя. Многие информационные порталы трудно строго отнести к одному определенному подклассу. Например, портал учреждений науки и образования далеко не всегда можно строго отнести к одному из указанных в разделе 0 типов порталов: наборы страниц отдельной лаборатории могут прорабатывать строгую вертикаль по определенной тематике, при этом горизонтальная специфика порталов проявится благодаря наличию большого количества лабораторий, публикующих свои ресурсы в портале; одновременно, сотрудники лабораторий и отделов могут осуществлять обмен результатами работы, производить интерактивное обсуждение задач, что привносит ресурсу даже элементы корпоративного портала.
Вертикальный образовательный портал представляет собой сложную организованную систему, объединяющую комплексы модулей, сервисов, средств организации и доступа к данным, средств управления и безопасности, средств коммуникации и мониторинга аудитории. На основании проведенного автором анализа источников и образовательных Интернет порталов выявлено, что вертикальные образовательные порталы включают в себя следующие общие для всех типов функциональные подсистемы: Стандартные модули. Авторизации и аутентификации, каталогизации, дискуссионные форумы, новости, подсистемы настройки пользовательского интерфейса, адаптеры портала, библиотека портлетов, поддержка веб- служб. Средства организации и доступа к данным. Хранение данных и работа с информационной базой портала, работа с метаинформацией, службы поддержки метаданных, справочники метаданных. Средства управления. Управление производительностью и администрирование, управление кластерами, средства сбора статистики и кэширования контента. Средства безопасности. Обеспечение безопасности портала, аудит и мониторинг портала, зеркалирование и создание виртуальных серверов. Средства коммуникации и мониторинга аудитории. Почта, различные клиенты, сетевые форумы, чаты, опросы, голосования, службы поддержки коллективной работы, веб-встречи, видеоконференции, единые событийные и офисные системы и т.д.
Информационные системы по степени общности данных. Аддитивные информационные системы
Как показывают аналитические исследования настоящей главы, образовательные порталы — широко востребованный и быстро совершенствующийся продукт на российском информационном образовательном рынке. Настоящий аналитический обзор проведен с целью обоснования новизны и актуальности исследования, касающегося проблематики информационного взаимодействия образовательных порталов, построенных на разных технологических платформах.
Таким образом, подытоживая материалы первой главы, уместно сформулировать цель и задачи настоящей диссертации. Целью диссертационной работы является разработка математического и программного обеспечения аддитивных образовательных порталов и портальных консорциумов, позволяющего оценить меру аддитивности образовательных портальных систем, вовлекаемых в интеграционные процессы создания многоуровневых портальных консорциумов. При этом анализируются возможности, в части интеграции и развития поисковых систем, предоставляемых аддитивной архитектурой порталов в составе единого консорциума. Для достижения сформулированной цели в диссертации поставлены следующие задачи: 1. Разработать обобщенную математическую модель и метод оценки аддитивности для информационных образовательных портальных консорциумов. Провести необходимые экспериментальные оценки границ аддитивности и эргодичности. 2. Исследовать возможность и целесообразность применения вероятностных пространств Лебега для оценки аддитивности многоуровневых портальных образовательных консорциумов с необходимостью перехода от плоскостных сегментов к пространственным. Определить правомерность аддитивности пространственного сегмента единичного отрезка с мерой Лебега 3. На основе обобщенной математической модели разработать пакет средств экспресс-тестирования аддитивности и вовлекаемых в интеграционные процессы систем. В состав пакета должны входить описание математической модели, метода и методики, алгоритм и программная поддержка практического приложения. 4. Разработать программную поддержку экспресс валидатора аддитивности контента информационных систем на языке С++, 5. Разработать архитектуру отраслевого многоуровневого портального строительства поддержки образовательных технологий по направлению «Информационные системы» (в части консорциума «Дополнительное образование» и микропорталов-репликаторов). На основе научных положений диссертации подготовить соответствующие разделы «Руководящих технических материалов» (РТМ), передаваемых в отрасль образования и науки.
В первой главе диссертации проведен анализ теории и практики портального обустройства информационных систем учебного назначения, выявлены пробелы в существующих разработках в части информационного взаимодействия систем, построенных на разных технологических платформах, определена новизна и актуальность исследования. Показана основообразующая роль аддитивных портальных систем в существующей системе классификации порталов. Определена роль поисковых систем и тенденции развития порталов учебного назначения в направлении улучшения показателей информационных поиска и обработки, как по внутреннему контенту порталов, так и по внешнему. Выявлено, что при аддитивной структуре порталов значительно упрощается их контентное наполнение и улучшаются количественные и качественные показатели информационного поиска в них. Аддитивная архитектура также существенно упрощает модификацию учебных порталов путем внедрения в их функционал надстроек и дополнения их контента материалами из внешних систем.
Показано, что на основе аддитивных образовательных порталов возможно и целесообразно создание многоуровневых образовательных портальных консорциумов, позволяющих улучшать производительность и комфортность использования образовательных систем. На основе проведенного анализа обоснован выбор из классификатора образовательных информационных систем сетевых порталов и образовательные портальные консорциумы, обладающих признаками аддитивности и эргодичности. На основе аналитического обзора этой главы уточнены и дополнены задачи диссертационного исследования.
В Главе 1 показано, что современное информационное обеспечение образовательных технологий, как группового назначения, так и сугубо персонализированное, базируется на одновременном использовании многочисленных информационных ресурсов, распределенных во множестве различных порталов, библиотек, специализированных сайтов и т.д. Также в этой главе сделан вывод о том, что рациональным, а в ряде случаев необходимым является создание и использование интегрированных структур объединяющих на унифицированных единых онтологических принципах разрозненные информационные источники. Для конечного пользователя (индивидуального или группового) это не только сокращает ресурсоемкость информационной продукции, но и повышает точность, эргодичность и когнитивность информационных поступлений, безусловно, облегчает информационный поиск. Объединенные таким образом архитектуры в источниках, относящихся к публикациям ГНИИ ИТТ «Информика» и других организаций [40, 41, 48, 71, 77] определены как информационные многоуровневые портальные образовательные консорциумы (далее «информационные консорциумы», «консорциумы»).
Инфологической особенностью информационных консорциумов неизбежно является единство, унифицированность и равнозначность информационного обмена между уровнями и разветвлениями всех модулей (подсистем), входящих в многоуровневую разветвленную архитектуру интегрированного информационного консорциума. Это означает схожесть результата и сложности обнаружения, доставки и обработки образовательной информации из всех модулей консорциума в любом сочетании взаимодействия между ними, т.е. выраженные аддитивность и эргодичность.
При формировании как пользователем, так и источником информационного обеспечения образовательных сайтов картина противоположная: чаще всего появляется неравность связей между модулями, разрозненность инфологий в архитектуре сайта, что характеризуется разрушением аддитивности и эргодичности системы в целом. Такого же рода в большей или меньшей степени картина наблюдается в блогах, микроблогах, социальных сетях, информационных киосках и в других обустройствах.
Интегративные процессы создания информационного консорциума на объединенном представлении теории эргодичности и аддитивности
Отсюда непосредственно следует основное определение энтропии Т динамической системы, согласно которому автором настоящей диссертации предлагается называть величину h(T) = sup h (Т, А), где верхняя грань берется по всем измеримым разбиениям А.
Отметим, что энтропия h(T) является метрическим инвариантом, если Т1 и Т2 изоморфны, то h(Tl) = h(T2). Такое толкование энтропии h(T) совпадает с толкованием метрической энтропией или энтропии Колмогорова, энтропией Колмогорова - Синая [23]. Кроме того, объявление величин Т1 и Т2 изоморфными делает еще более обоснованным введение в качестве регулятора генеральных свойств и функций сложных информационных систем комплексной оценки информационного морфизма. Как показано в Главе 1, с точки зрения синергетики носитель информации возникает в результате самопроизвольного нарушения существующей симметрии информационного морфизма в точке бифуркации как следствие синергетического развития информационного объекта. Поэтому композиции информационных морфизмов в консорциуме должны удовлетворять условиям ассоциативности, а для каждого элемента композиции должен быть определен тождественный морфизм.
Энтропия Н интегрального автоморфизма Т:Г, построенного по эргодическому автоморфизму Т и целочисленной функции Г является энтропией потока Н(Т:). Принятое в работе понятие энтропии потока предоставляет исследователю сложных существенно распределенных динамических систем превосходный инструмент анализа процесса обмена информацией и ее поиска в условиях больших, интенсивных достаточно спонтанных межузловых диспетчеризаций, то есть в условиях больших резко изменяющихся информационных потоков и связанных с этим возможных осложнений, конфликтов, очередей, коллапсов.
Энтропийные оценки систем с выраженной динамикой должны производиться с учетом вероятных для них чередований стохастичности и устойчивости и связанных с этими чередованиями возможными бифуркациями траекторий развития событий. Для исследования существенных динамических систем открывается удобная возможность реализации практически любого эргодического автоморфизма с конечной энтропией как стационарного случайного процесса теории вероятностей с дискретным временем и конечным числом состояний. Однако это не исключает возможности существования инвариантных ситуаций, возникновения странных аттракторов, приносящих в траекторию функции поведения информационных систем ту или иную степень неустойчивости, которая служит причиной развития стохастичности исходной системы. Вероятность такого развития очевидна в условиях неизбежного возрастания сложности информационных систем с явной тенденцией к разрастанию признаков нелинейности и неустойчивости их поведения.
Таким образом, построение жизненного цикла многоуровневых портальных консорциумов следует связывать с целесообразностью комплексных моделирования и оценки аддитивности и эргодичности функционала информационных систем, представленными для интеграции в единый консорциум. Более того, показав приведенными выше доводами меру сложности моделирования, а, следовательно проектирования и сопровождения неаддитивных и неэргодичных интегрированных информационных систем, автор возвращается к исходной отправной точке диссертации — как проекта: в поддержку образовательной индустрии по состоянию на настоящий момент имеющихся в ней массовых информационных технологий и средств целесообразно по возможности ограничивать функционал интегрированных и тем более существенно интегрированных и распределенных мультимедиа нагруженных систем зонами аддитивности и заведомой эргодичности. Это избавляет проектировщиков и модераторов от сложностей создания и непредсказуемых последствий сопровождения таких информационных консорциумов. Необходимые гаранты эргодичности и аддитивности, определены в данной главе настоящей диссертации.
Во второй главе разработана методика идентификации аддитивных порталов на основе применения вероятностных пространств Лебега. При рассмотрении возможности применения пространств Лебега для определения аддитивных информационных систем оказалось, что для оценки аддитивности многоуровневых информационных систем, в частности многоуровневых информационных портальных образовательных консорциумов необходимо осуществить переход от плоскостных сегментов к пространственным.
В этой связи для оценки аддитивности многоуровневых информационных систем показана необходимость в доказательстве теоремы об аддитивности пространственного сегмента единичного отрезка с мерой Лебега.
Таким образом, показано, что пространственный сегмент единичного отрезка с мерой Лебега аддитивен. Исходя из изоморфности пространства Лебега пространственному сегменту единичного отрезка с мерой Лебега, пространство Лебега можно рассматривать как аддитивное пространство.
Результатом подтверждения аддитивности пространства Лебега с переходом от плоскостных к пространственным сегментам явилась возможность идентификации аддитивности не только одноуровневых порталов, но и многоуровневых портальных консорциумов путем определения нахождения их функционала в границах пространства Лебега.
В целях прогнозирования сохранения аддитивности порталов и консорциумов во время их последующей эксплуатации в диссертации предложено использовать основную эргодическую теорему (см. И. П. Корнфельд, Я. Г. Синай, С. В. Фомин, 1980г.) для определения эргодичности образовательных порталов. Применяя эргодическую теорию по отношению к множеству потенциальных модулей консорциума возможно отсеивание стохастических, неэргодических систем с неопределенной динамикой. Это позволяет придать равновесность и устойчивость архитектуре и всей системе информационного консорциума.
Для проведения анализа состояния, упорядочения контента и улучшения производительности созданных на аддитивной основе многоуровневых образовательных консорциумов в диссертации предложена математическая модель энтропийных оценок.
Экспресс тестирование аддитивности образовательных порталов
Современное системное портальное строительство в образовании на интегральной основе предполагает сложную комбинаторику взаимодействия и объединения в информационные консорциумы разрозненных, в основном простых, систем, подсистем, их тендеров, буферов, репликаторов, зеркал и т.д.
Это объединение осуществляется технологически в меру сложно при условии достижения полной аддитивности и эргодичности функционирования каждого из подлежащих объединению модулей. Нарушение этого принципа делает результаты объединения непредсказуемыми с точки зрения достижения требуемой производительности и адекватности поведения систем, что выражается в разрушениях информационных морфизмов между модулями, а в худшем случае - в интегрируемой системе в целом.
Следовательно, желая создать аддитивное интегрированное пространство вплоть до виртуального облака, необходимо изначально оценить меру и достаточность аддитивности состояния каждого из объединяемых объектов. Для этого автором рекомендуются в процессе эксплуатации информационных систем и консорциумов всякий раз до системного объединения осуществлять экспресс тестирование на аддитивность каждого объединяемого модуля, тем более, что корректность такого тестирования в сравнении с более точным методом оценки аддитивности с применением пространств Лебега была показана выше.
Наряду с тестированием на достаточность аддитивности, осуществляя объединительные действия представляется целесообразным осуществлять оценку производительности каждого из объединяемых модулей до объединения и объединенной конфигурации в целом. Естественно, аддитивность функционирования может предполагать частичную утрату производительности в итоговых структурах. В связи с этим, диссертантом проведен ряд вариативных прогонов производительности различных интегрируемых конфигураций двух упомянутых выше информационных консорциумов: в системе дополнительного образования и по направлению профессионального образования ВШ РФ «Информационные системы». В приведенных в диссертации выборках показано, что в аддитивных конфигурациях интегрируемых конфигурациях утраты производительности неизбежны, но минимальны, при наличии условно-аддитивных звеньев заметно возрастают, а при интенсификации аддитивных разрушений становятся неприемлимо большими.
В настоящее время по причине перехода от простых информационных систем к информационным консорциумам и картелям повсеместно происходит масштабирование и интеграция информационных систем (ИС). Как известно, одну и ту же ИС можно построить по-разному, так же как и одну задачу можно решить различными способами. В результате интегрируемые хранилища данных могут быть несовместимы, даже если они решают схожие задачи. Складывается ситуация, когда расширение требований или объединение систем вызывает потребность их перепроектирования или создания заново.
В настоящее время для решения такого рода задач используются частные средства компьютерной конвертации данных, которые разрабатываются для определённой узкой задачи и не проводят анализ преобразуемой информации. На сегодняшний день возникает необходимость в создании метода, обеспечивающего объединение информационных систем, а также программного средства, осуществляющего данное объединение. В представленной работе рассматривается разработка универсального метода интеграции информационных систем, функционирующих в одной предметной . области, с использованием метаданных ИС и онтологии предметной области.
При интеграции информационных систем основополагающую роль играет свойство интероперабельности ИС. Под интероперабельностью здесь понимается способность информационной системы взаимодействовать с другими ИС. Такое взаимодействие может выражаться в виде обмена данными, распределенного выполнения поисковых запросов, согласованного изменения баз данных (БД) и т.д. Необходимость обеспечения интероперабельности возникает при связывании процессов ИС, согласовании работы существующей ИС с принятыми стандартными решениями.
Также свойство интероперабельности используется при интеграции нескольких ИС, включении в создаваемую систему БД ранее использованных хранилищ данных, разработке комплексных автоматизированных систем управления, построении сетей информационных хранилищ, а также во многих других случаях. Проблема определения интероперабельности актуальна как для унаследованных систем, которые требуется связать с вновь создаваемыми (либо, как минимум, получить возможность использования их БД), так и для проектируемых хранилищ данных, в которых необходимо предусмотреть возможности реализации взаимодействия с другими ИС в перспективе, при изменении требований к ним. Выделяется два аспекта интероперабельности: структурный и семантический. Структурный аспект интероперабельности систем означает способность к структурному согласованию сущностей систем. Семантический аспект означает возможность установления соответствия между смыслами единиц информационных систем.
Существующие методы достижения интероперабельности, главным образом, касаются ее синтаксических (структурных) аспектов, т.е. направлены на согласование и преобразование структур данных за счет стандартизации их форматов и использования расширяемых метаязыков. Универсальные подходы к обеспечению интероперабельности ИС на семантическом уровне в настоящее время отсутствуют. Решения соответствующих задач являются частными, относящимися к конкретным хранилищам данных, и предусматривают ручное построение отображений между их сущностями, реализуемое в средствах преобразования данных.
В настоящем исследовании предлагается достижение интероперабельности, путём описания метаданных ИС в рамках разработанной методологии, и осуществления отображения сущностей и связей информационных систем друг в друга в терминах общего информационного поля, задаваемого онтологией предметной области.
Поскольку знания, хранящиеся в информационных системах, в достаточной мере структурированы, представляется возможным автоматизированное построение моделей и метамоделей этих знаний.
Концептуальные модели информационных систем создаются в соответствии со стандартами схем XML и RDF. Технология XML используется для формализации структуры и отношений в ИС. A RDF - для выделения и формализации семантических единиц в конкретных предметных областях использования данных ИС. Построенные таким образом концептуальные модели информационных систем могут использоваться для создания общей метамодели, объединяющей в себе представления сущностей двух и более хранилищ данных. Также определяются правила преобразования сущностей и их связей одной ИС в интерпретации сущностей и их связей другой ИС.
