Содержание к диссертации
Основные сокращения, ириняше в рабо і е 4
Введение 6
! лава 1. Коммуникации и документооборот, образование и паука 19
1 1 ЭлСК1рОН11МС KOMMJIIHKUULiH \{)
1 1 I Коммуникация и иоциаллиш коммуникации W
I 12 Совместная деяіельпоеіь . .. 21
] 1 3 Кохтіжітсрно-опосредованная коммуникация 25
1 ] 4 Некоюрыс актуальные направления 26
1 1 5 Коммуникационное ПО . 27
1 1 6 Веб 2 0. 28
1 2 'Злекфоннып докуменшоборої . 10
] 2 1 Информация и документ 3D
1 2 2 Докумешооборої и > іектронньїсиибшоїекн 31
123 Электронные іидания Му
1 2 4 Сохранение 18
1 2 5 Формаїьідокуменнж 19
1 2 6 Метаданные , , 41
I 2 7 Сиеіемаїизацня 41
1 2 8 Обмен 4-ї
1 2 9 Поиск .. , 45
12 10 Идентификация 4т
12 11 Примеры рса'ппащш электронных бибтиотек - 47
13 О'іекіронное образование . . 47
1 3 I Системы дисіанционноюобраюйання 50
1 3 2 Оправдательные объекпл 52
1 1 3 Примеры ПО в облает и вирі\а,іьнои обучающей среды 53
1 4 Элсмрониая наука 54
1 4 1 Колаборатория ,. 54
14 2 I рид 56
I 5 Выводы но главе, сравнительный апали* и постановка задачи r. 5К
Глава 2. Концепция научно-образовательной метасистемы 61
2 1 Пубчикішня и конференция, переход н ї іекіроіш>іоі|юрм> 01
2 1 1 Открыты и доступ fn
2 2 [Іерсоїшішции и ко иаборация - 67
2 3 Иек>сеінеіі)іьій итепскт и самооргапишшя 71
2 4 Концептуальная математическая моле іьеаиооріани^іощеиея системы 78
2 5 Концептуальная маїемагичеекая \ю \с п> чечаеиегемы . 82
2 6 Іребоїкінті к программному кчпш іеке; , . .. 8()
2 7 Выводы гкн-мне 93
Глава 3. Программный комплекс 94
3 1 Общий обіор комплекса . 94
3 2 Армггекіурасисіеиьі * . . %
3 2 I Определения системы управления содержимым 97
12 2 Система управления содержимым в All cap 99
3 2 3 Хранение данных 104
1 1 В нимодсйспїис с окружением . 106
З 1 Ї WYSIWYCS-pcMaKTHpobanne . . 106
3 3 2 Ьнблиотека теюв ЮН
3 4 Осниппые функции системы , 110
3 5 lJe3\'ibiaibi іестнрсшанни арии июди дельное і и . 112
1 6 1 Іримепение системы 116
3 7 Выводы ній лаве 117
Заключение 119
Список использованной литературы 121
Основные сокращения, принятые в работе
АРМ - автоматизированное рабочее месі о»
БД- база данных,
НОС - виртуальная обучающая среда,
ЖЦ - жизненный никл,
ИК I - информационно-коммуникационные технолої ии,
ИР- информационный ресурс,
И Г - информационные технологии,
НОС - научно-образовательная среда,
ОС - операционная система,
ОЭБ - открытая электронная библиотека,
ПИ - пользовательский интерфейс,
110 - программное обеспечение,
СДО - система дистанционного образования,
СРП - среда для решения проблем,
СУБД-сиегема управления базами данных,
СУО - система управления обучением,
СУС - система управления содержимым,
ФЦНТП- федеральная целевая научно-техническая проірамма,
ФЦП - федеральная целевая программа,
ЦО- цифровой объект,
ЭБ - электронная библиотека,
ЭД - электронный документ,
ЭДО - электронный документооборот,
ЭИ - электронное издание,
ЭК - электронные коммуникации,
5 ЭН - электронная паука,
API - application programming interface (интерфейс программирования приложений),
ВОЛІ - Budapest open access initiative (будапештская инициатива от крыши доступ),
CMC - computer mediated communication (коммуникация при поддержке компьюіера),
CMS - content management system (система управлення содержимым), CSC - computer supported collaboration (коллаборация при поддержке компьютера),
CSCW - computer supported cooperative work (совместная рабо і а при поддержке компьютера),
CSS - cascading style sheets (каскадные шблицы стилей), HBGA - human-based genetic algorithm (человеко-базировашшй іенеіичс-ский алгоритм),
НТМІ - hypertext markup language (расширяемый яшк рашегки), HTTP - hypertext transfer protocol (протокол передачи гипертекста), J2EF -Java 2 enterprise edition (промышленная редакция Java 2), JSP - Java server page (серверная страница Java), JSR - Java specification request (запрос на спецификацию Java), JVM - Java virtual machine (виртуальная машина Java), MVC -model view controller (модель вид коніроллер), UR1 - uniform resource identifier {единообразный идентификаюр ресурса), URL - uniform resource locator (единообразный локатор ресурса), WYSIWYG-what you see is what you get (что видишь, ю и получаешь), XML - extensible markup language (расширяемый язык разметки).
Введение к работе
Образование, наука, бизнес - это три основания для развития и процветания экономики сіраньї, и их нужно рассматривать только во взаимодействии, в диалоге, в коммуникации. В условиях динамичною и быстроменяющегося мира образование являеіея неотъемлемой частью научной деятельности и бизнеса, более того, оно стремится заняіь всю жизнь человека (lifelong learning). Бизнес, в свою очередь, предъявляет требования к образовательным программам. Научные подходы применяются в образовательном процессе, а в бизнесе все чаще- наукоемкие технолоіии. Государство - л о единый «организм», в котором образование, наука її бизнес стремятся быть максимально интегрированными друг в друга. Однако степень их развития и взаимодействия все еще недостаточна.
Еще со времен античного мыслителя Сократа иівєсіно, чіо диалої рождает новое шание. Только научная дискуссия и консірукіивная критика позволяют приблизиться к истине [171. /I В. Иванов в своей книге [33] отмечает; «...за словом "информация" кроется именно коммуникация, а не знание. Наблюдая современных политиков, биржевых брокеров, журналистов и их аудиторию, нетрудно шметить: более информированный человек - это не тот, кто больше знает, а тот, кто участвуеі в большем числе коммуникаций». Таким образом, отмечена важность понятия социальной информационной коммуникации и его частного случая документооборота. Документооборої (движение документов в течение жизненного цикла) является очень сущееI-венной составляющей коммуникации, не зря же письменность, а шачиї и документ, - одни и-* величайших изобретений человечества. Коммуникации и документооборот - это путь к инновациям, в том числе и в образовании, науке, бизнесе.
В jijoxy информационного века развитие компьютерных техпилоіпй и сети Интернет принесли нам ставшие уже почти обыденными выражения:
7 <олекіронньій документ», «цифровое изображение», «ниріуальньїй матин» и т. д. Компьютеры позволяю! авгомаїиїировагь процессы многих сфер общественной деятельности и повседневной жизни человека, в том числе сферы образования, науки, бишеса. В результате получаем уієктроиное образование (DO), уіектроиную науку (Э11), лектронный бизнес, іде образовательные процессы, процессы выработки знаний, бизнес-процессы автомагизиро-вапы с помощью информационно-коммуникационных технологий (ИК'1). Базой же для них могут являться з шктропные коммуникации (ЭК) и лекшрон-пый документооборот (ЭДО) (см, рис. [).
Бизнес способен но заботится (и делает это весьма успешно) о развитии ИКТ в своей области, поэтому далее будет рассматривался злекфопный бизнес іолько во взаимосвязи с ЭО и ЭН.
Рис 1. Ьашс и надстройка
Одним из институтов взаимодействия образования, науки и бизнеса является вуз. Вуз - это та среда, в которой молодежь получает профессиональное образование, приобщается к важным научным понятиям (в том числе конференция, публикация}, готовится к вступлению в бизнес.
Рассмотрим социальные коммуникационные процессы (см. табл.1), протекающие в вузе в образовательной среде (образовательные коммуникации, Fducational communications) и в научной среде (научные коммуникации, Scholarly communications). В таблице выделены іри наиболее важных вида процессов, очевидно, что почти все они нуждаются в автоматичний с использованием ИКТ. Участники с указанными ролями должны иметь возможность взаимодействовать в синхронном (например, чаты) и асинхронном (на-
8 пример, форумы) режимах на удалении друг оі друї а. В случае документальной коммуникации должны быть автоматизированы процессы, связанные со всеми лапами жизненного цикла {сбора и сочдания, управления и использования, хранения, сохранения, диеіавки и распространения) указанных документов. Автоматизация требуется и в коммуникашвных процессах, связанных с событиями, например: информационная поддержка события материалами, регистрация участников событий и т, п.
'bill і (г 11 а I
Пяучіш-оирдтвліе^ілімі: коммзниклиионные процессы Ft в> it
В таблице показано, что пересечение (смешение, наложение) существует как по видам выделенных процессов, іак и между ередами. Например, коммуникационные процессы между студентом и преподавателем по передаче документа «курсовая работа» могут возникнуть по причине события ««а-
щита курсовой работы». С другой стороны, если речь идет о тезисах, написанных к конференции сіудентом, то преподаватель будет выступать также еще и в роли читателя, а еіудент еще и и роли автора. 1ем самым можно ю-ворить о единой научно-обраюватешиой среде (НОС) вуза, однако сюиг отметить, что очень часто ли процессы выходят за рамки вуза и даже страны [11,12,15].
Например, в региональном вуїе страны болыпинаво вышеуказанных процессов зачастую никак не автоматизированы, либо автоматизированы недостаточно. Нсли говорить о научной среде, то больїнинсіво студентов вовлечено в нее либо очень слабо, либо не вовлечено вовсе. Причиной ТОМ), с одной стороны, является отсутствие хорошею курса современной научной іраможоети, где бы в первую очередь давались такие понятия, как научная дискуссия и научная публикация. С друюй сюроны, у современной молодежи сушествует стремление к общению через Интернет, к переиспольювапию информации в виде обмена рефератами, курсовыми и дипломными работами, которое часто подавляется. Нужно не бороться с зтими стремлениями, а поощрять эти желания, но в тоже время направлять их в нужное русло, придавая научный акцент [21]. "Скажи мне, и я забуду; покажи мне, и, может быть, я запомню; но вовлеки меня - и я пойму," — пришваюі вслед то ли гл индейцами, то ли за китайцами Рон Рубин и Стюарт Звери Ґоулз в репетировавшейся "Co-Общением" книге "Бизнес в стиле дієн" [46"].
Итак, необходим инструмент, адаптированный к усредненному российскому вузу, который автоматизировал бы коммуникационные процессы в НОС с учетом их связанности и вовлекал в научные процессы молодежь. Таким инструментом должен выступать программный (или программно-аппаратный) комплекс, снабженный методическими рекомендациями. Комплекс будет представлять собой симбиоз ЭО и ЭН на базе ЭК и ЭДО. Данный комплекс должен ускорять коммуникационные процессы посредством и\ автоматизации в образовательной и научной средах - в каждой по оїдельноети,
10 а также способепювать их интеграции. Комплекс, н силу своей открытое і и. должен обеспечивать и более тесное взаимодействие с бизнесом. Например, накопленная и сохраненная информация о документах, созданных етуденшм, и событиях, в коюрых он участвовал, буде і улучшать его конкурентноспособность перед рабоюдателем.
Впервые предлагается концепция единой территориально распределенной самоорганизующейся научио-образовагельной метасистемы, епеншпей из типовых независимых программно-информационных подсистем (комплексов). Программные комплексы ішимосішаньї по иерархическому принципу, т. е. субъект (отдельный пользователь, подразделение, инсгитут и г. д.} либо устанавливает и поддерживает такую еисіему самостоятельно, либо использует сервисы программного комплекса вышележащих уровней иерархии.
Целью метасистемы является ускорение социальных информационных коммуникационных процессов в научно-образовательной среде (НОС), посредством их автоматизации с помощью информационно-коммуникационных технологий (ИКГ). Для достижения поставленной цели комплекс должен решать следующие їадачи:
Автоматизация процессов обмена информационными сообщениями между участниками разнесенными во времени и/или пространстве.
Автоматизация всех этапов жи щепною цикла документов.
Автоматизация процессов, связанных с событиями.
Концепция метасистемы строится на основе двух базовых коммуника
ционных понятий НОС: публикации (тезисы, сіаіья и т. п.) и конференции
(форум, симпозиум и т. п.). Предлагается идея зволюшюнноіо рашиїия >ш\
понятий от аналогового уровня (традиционная конференция и публикация) к
цифровому уровеню (электронная конференция и публикация). Далее, со
вершив метасистемный переход, можно подняться на социо-электронный ме-
тауровепь, где в лобавление к традиционным методам прибавлялись бы не только электронные формы конференции и публикации, но и новые социальные методы: персонажишция* кочшборация и децентратзация, Переход на метауровень эволюции сопровождается появлением признаков самоорганизации метасистемы.
Самоорганизация системы также шклгочаеіся в обеспечении метода коммуникации «многие ко многим» посредеіном изменения среды [етигмер-гыя). Среда представляет собой граф связанных ссылками ресурсов. Среда модифицируется посредством чечовеко-базироваїшого генетического аіго-ритш. Связи между ресурсами образуют обучающийся веб.
Программный комплекс должен обеспечивать иигеї рацию с еиаемами электронного образования, а также расширяемость (программный интерфейс, АРІ) для самостоятельной интеграции со специализированным научным программным и аппаратным обеспечением (электронная наука).
Программный комплекс должен строиться на основе іехполоіий веб 2.0, обеспечивая іакие сервисы, как: блог, вики, социальные сети, коллабора-тивная фильтрация и маркировка, и г, іь
С учетом вышеизложенной концепции были выработаны общие требования (мобильность ПО, мобильность пользователей, расширяемость и т. п.), на основе которых, в соответствии с подходом эволюционною проіоіиииро-вания, автором был разработан пилотный проект AtLeap [79], являющийся базой (платформой) для разработки на его основе проіраммною комплекса (подсистемы метасистемы). Проект AtLeap - это бесплатный каркас (frame-wot к), под лицензией Apache 2.0, разработанный на языке проіраммироїшіия Java, на платформе J2HE (Java 2 Enterprise bdilion) версии 1.4, Система AtLeap позволяет быстро разрабатывать веб-приложения на его основе. Проект AtLeap включает многоязычную систему управления содержимым (CMS, Content Management System) с полпоіексювьім поиском.
Актуальность исследования обусловлена потребностью научно-образовательного сообщества в ускорении информационных социальных коммуникационных процессов в научно-образовательной среде, посредством автоматизации с помощью ИКТ,
Президентом РФ Путиным В. В. обозначены приоритетные направления развития страны, и частности ло новая экономика [51], которая бы определялась научным и технологическим потенциалом, и качественное обрию-ваиие [50]. В эпоху информационною века одним иі способов ускорения развития образования и науки является ускорение коммуникационных процессов внутри них и между ними посредством автоматизации с помощью ИКГ. К сожалению, в настоящее время в литературе нет достаточно проработанной концепции по построению программного комплекса ЭО и ЭМ на базе ЭК и ЭДО. Таким образом, актуальность проблемы подтверждается высказываниями Президента РФ.
Актуальность проблемы также подчеркивается наличием мпожесша программ, так или иначе касающихся коммуникационных процессов в НО(\ например.
ФЦНТП «Исследования и разработки по приоритешым направлениям пауки и техники» на 2002-2006 годы [24];
ФЦП «Интеграция науки и высшего образования России на 2002-2006 годы» [49];
ФЦП «Развитие единой образовательной информационной среды (2001-2005 годы)» [58];
ФЦП «Электронная Россия» [36];
отраслевые программы по информатизации РАИ, Минобраіона-ния РФ и других ведомств;
проекты РФФИ.
Объект исследований - авкшаїизаций информационных социальных коммуникационных процессов із научно-образовательной среде.
Предмет исследования - методология и методы автоматизации информационных социальных коммуникационных процессов в научпо-обраювателыгои среде.
И! объекга и предмета исследования видно, что работа выполнена на стыке социальных коммуникаций и информационных технологий с преобладанием последних.
Цель работы - разработать теоретическую и практическую основу для носіроения программною комплекса, авчомагишрующего (и, как следе і вис, ускоряющего) информационные социальные коммуникационные процессы в НОС.
Для реализации посіавленной цели необходимо решиїь следующие ш-дачи:
исследование и анализ существующих поняіий и технолоіии социальных информационных коммуникаций (в том числе и -электронных) в НОС;
разработка новых методов автомапиации и ускорения научно-образовательных коммуникационных процессов;
разработка новой единой концепции научно-образовательной системы и построение ее математической модели;
разработка программной базы (основы) для носіроения про-іраммного комплекса, автоматизирующего научно-образовательные коммуникационные процессы.
Научная новизна исследования состоит в следующем:
в результатах системного анализа новых возникающих шнший
ЭК, ЭДО, ЭО, ОН, выявлении их роли в научно-обрашвагельныч
коммуникационных процессах;
в адаптации современных направлений ЭК', ЭДО и методов веб 2.0 (таких как персонали *ация, шллаборапия, децентрализация) к традиционным понятиям публикации и конференции;
в предложенной трехуровневой модели эволюции понятий публикации и конференции;
в разработанной математической модели метода взаимодейавия «мноіие ко мнотим» через среду (ститмертия), в основе которой лежат человеко-базировацный генетический алгоритм и обучающийся веб (кол/табора тинная филы рация и коллективный интеллект);
в выработке концепции научно-образовательной самоорганизующейся метасистемы и требований к ее подсистемам (комплексам).
Полученные результаты дадуі возможность дальнейшей разработки проблемы.
Практическая шачтюсть работы обусловлена разработанным и удачно апробированным пилотным проектом AtLeap. который являемся баюй для построения программного комплекса (подсистемы метасистемы), автоматизирующего социальные коммуникационные процессы в научно-образовательной среде. Разработанный каркас позволяет п значительной степени сократить временные и финансовые затраты на разработку программно-го комплекса.
Основными результатами, выносимыми на защиту, являются:
результаты системного анализа новых возникающих понятий ЭО,
ЭН, ЭК, ЭДО и их технологий, выявления их роли в научно*
образовательных коммуникационных процессах;
!5
адаптация современных направлений '_Ж, ЭДО и меюлоь веб 2.0 (таких как персонали зация, коллаборация, децентрализация) к традиционным понятиям публикации и конференции;
предложенная трехуровневая модель люлюции понятий публикации и конференции;
разработанная математическая .модель метода взаимодействия «многие ко многим» через среду (сіиімеріия), в основе которого лежат человеко-базировапный генетический алгоритм и обучающийся веб (коллаборативная фильтрация и коллективный интеллект);
выработанная концепция научно-образовательной самоорганизующейся метасистемы и требования к ее подсистемам (комплексам);
разработанный и успешно апробированный пилотный проект AtLeap, который является основой (каркасом) для построения программного комплекса (подсистемы метасистемы), автоматизирующего социальные коммуникационные процессы в наутно-обраювательной среде.
Методы исследования:
методы системної о анализа, теории множеств и теории графов;
методы мпогоагенгных систем, роевого и коллективного интеллекта, стигмергии, теории сложных самооріанизуюпшхея сие гем и синергетики;
CASE-технологии, методологии разработки ПО (RUP, Agile), объектно-ориентированные подходы в проектировании и программировании.
Апробация раооты. Основные результаты работы докладывались и обсуждались на следующих конференциях, семинарах и шеедапиях:
XL Международной научной еіудепчеекой конференции «Ст>-деиг и паучно-іехнический прогресс», Новосибирск, 2002 (по итогам которой представленный доклад [10] отмечен дипломом второй степени);
36-й Региональной молодежной конференции «Проблемы теоретической и прикладной механики», Екатеринбург, 2005;
Третьей открытой Всероссийской конференции «Преподавание информационных технологий к РФ», Рыбинск, 2005;
конференции «Технологии Microsoft в іеории и практике программирования», Нижний Новгород, 2006;
XIII Всероссийской научно-методической конференции «Тедема-тика-2006», Санкт-Пеїербурі, 2006;
на семинарах и заседаниях кафедр «Математическою обеспечения ЭВМ» и «Теоретических основ информатики» ГО У В] 10 «Удмуртский юсу/дарственный университет», Ижевск;
на расширенном заседании кафедры «Информационные системы» ГОУ ВПО «Ижевский государственный технический Университет Ижевск, 2006.
За теоретические разработки по данной тематике получены следующие дипломы:
диплом второй степени "за работу [10], представленной на Международной научной студенческой конференции «Студент и научно-технический прогресс», Сибирское отделение РАН (Новосибирск, 2002).
диплом Министерства образования РФ по итотам открытого конкурса 2003 года на лучшую научную студенческую работ\ [14] по естественным, техническим и туманитарпым наукам в в> *а\ РФ (Москва, 2003).
17 За практическую реализацию проекіа AtLeap получены следующие дипломы:
диплом за второе место на конкурсе Java проектов [40] в категории J2K1:, проводимом корпорацией Sun Microsystems при официальной поддержке Министерства по информационным технологиям и связи РФ (Москва, 2005):
второе месш на Всероссийском конкурсе разработчиков программного обеспечения IntelCup [5]. проводимом корпорацией Intel при поддержке Нижегородскою іоеудареівенноіо университета (Нижний Новгород, 2005};
диплом за первое место за самое высокое качество реализации па Открытом дальневосточном конкурсе проіраммиш среде і в студентов, аспирантов и молодых специалистов «Программист -2006» [47J (Владивосток, 2006);
диплом за третье место в номинации «Лучшая система управления сан юм» на отрытом конкурсе молодежных Ишернет-проектов, компьютерной графики и анимации «Золоіая паутина-2006» [32] (Омск, 2006);
диплом за победу в номинации «Инструментарий» на конкурсе
IBM WebSphere Community Edition 2006 [391 (Москва, 2006),
Публикации Основное содержание диссертации опубликовано в 12 работах (из них 5 статей, из которых 1 в списке изданий, рекомендуемых ВАК).
Структура работы Работа состоит из введения, трех глав, заключения и списка использованной литературы. Общий объем работы при сквозной нумерации составляет 142 страницы, рисунков 17, таблиц 4, библиография содержит 188 названий.
Достоверность и обоснованность полученных результатов исследования и вытекающих из них выводов обеспечивается испольювапием фунда-
18 ментальных положений теории сложных самоорганизующихся систем и искусственного итпеллекта- Досі оперное іь результатов практической реализации подтверждается наличием пяти дипломов іа победы на конкурсах и достаточно большим количеством пользователей системы из мноіих стран чира. Автор выражает ілубокую приїнательносіь и бтмдарность следующим лицам:
своему научному руководиіелю, доктору фиї.-маї. наук профессору А. П. Белыюкову за наставничество;
участникам проекта AtLeap С. Г. Зубповскому, Р. С. Пучк'овско-му и К. А. Поздеевои за помощь в кодировании и реализации идей автора;
переводчикам Mui Qin, Rainer Proebster, Jesus Marin, Leonardo Bocchi за перевод пользовательского интерфейса AtLeap на китайский, немецкий, испанский и итальянский яїьтіс сооівсіствєп-но.
