автореферат диссертации по информатике, вычислительной технике и управлению, 05.13.01, диссертация на тему:Автоматизированная система управления информационными ресурсами электронной библиотеки

На правах рукописи

Леонтьев Алексей Анатольевич

АВТОМАТИЗИРОВАННАЯ СИСТЕМА УПРАВЛЕНИЯ ИНФОРМАЦИОННЫМИ РЕСУРСАМИ ЭЛЕКТРОННОЙ БИБЛИОТЕКИ

Специальность

05.13.01 - Системный анализ, управление и обработка информации

АВТОРЕФЕРАТ

диссертации на соискание ученой степени кандидата технических наук

Москва 2004

Работа выполнена в Петрозаводском государственном университете и Московском государственном университете леса

Научный руководитель: кандидат физико-математических наук,

доцент Полещук Ольга Митрофановна

Официальные оппоненты: доктор технических наук,

профессор Ретинский Валерий Степанович

кандидат технических наук, доцент Позднеев Борис Михайлович

Ведущая организация: Государственный научно-исследовательский институт информационных технологий и телекоммуникаций «Информика»

Защита состоится «10» декабря 2004 года в 14 часов на заседании диссертационного совета Д 212.146.04 при Московском государственном университете леса (МГУЛ) по адресу: 141005, Московская обл., г. Мытищи-5.

С диссертацией можно ознакомиться в библиотеке МГУЛ.

Автореферат разослан «_» ноября 2004 года.

Ученый секретарь диссертационного совета, кандидат технических наук, доцент П. А. Тарасенко

Общая характеристика работы

Актуальность темы. На сегодняшний день решение главной задачи библиотек - обеспечение всем слоям населения равного доступа к любым типам информации — невозможно без внедрения информационно -коммуникационных технологий.

Создание электронных библиотек - одно из наиболее перспективных направлений развития библиотек. Значимость электронных библиотек для информационного общества подтверждается тем, что проблема их создания поднимается на уровень государственной политики. Так, одной из важнейших задач Федеральной целевой программы «Развитие единой образовательной информационной среды на 2001-2005 годы» обозначена «разработка и тиражирование современных электронных средств обучения, интеграция их с традиционными учебными пособиями, организация электронных библиотек обучающих средств и обеспечение доступа к размещенным в них образовательным ресурсам, организация системы доставки электронных учебно-методических материалов, дистанционного обучения и консультирования учащихся учебных заведений различного уровня».

Однако при создании электронных библиотек зачастую не учитывается опыт, накопленный в области автоматизации традиционных библиотек. Не используются стандарты, методы и подходы, применяемые при разработке автоматизированных библиотечно-информационных систем.

В диссертации разрабатываются модели и алгоритмы для реализации автоматизированной системы управления информационными ресурсами электронной библиотеки на платформе традиционной библиотечной системы. В качестве платформы для разработки выбрана автоматизированная информационно-библиотечная система «Фолиант 2.0», разрабатываемая в Петрозаводском государственном университете начиная с 1996 года. Принципиальная особенность системы, реализованной в рамках диссертационного исследования - модуль оценки качества образовательных информационных ресурсов, разработанный на основе теории нечетких множеств.

Актуальность работы подтверждается тем, что тематика диссертации связана с реализацией проектов в рамках:

• раздела Федеральной целевой программы «Развитие единой образовательной информационной среды (2002-2005 годы)»;

• программы инновационного проекта развития образования Правительства РФ «Совершенствование управления в вузах»;

научной отраслевой программы Министерства образования РФ

«Научное, научно-методическое,

чение развития технологий информационного общества и индустрии образования».

Основания для выполнения работы. Диссертационные материалы получены в ходе выполнения работ по проекту Е/А.63/02 Инновационного проекта развития образования Правительства РФ «Совершенствование управления в вузах» и выполнении гранта 04-04-90131 Российского фонда фундаментальных исследований.

Цель и задачи диссертации. Цель диссертации — разработка моделей и алгоритмов для реализации автоматизированной системы управления информационными ресурсами электронной библиотеки, интегрированной с автоматизированной библиотечно-информационной системой и включающей в себя модули оценки качества образовательных информационных ресурсов.

Для достижения поставленной цели были сформулированы и решены следующие основные задачи:

1. Разработка модели построения автоматизированной системы управления информационными ресурсами на платформе автоматизированной библиотечно-информационной системы и формирование структуры базы данных системы.

2. Создание на основе теории нечетких множеств модели и программных модулей для оценки качества образовательных информационных ресурсов.

3. Разработка алгоритмов и программная реализация автоматизированной системы управления информационными ресурсами электронной библиотеки на платформе автоматизированной библиотечно-информационной системы.

Методы исследования. В работе использованы методы структурного системного анализа, теории нечетких множеств, теории автоматизации проектирования, теории проектирования баз данных. Создание системы осуществлялось средствами Oracle Designer/2000, программные обеспечение реализовано средствами языка РНР.

На защиту выносятся.

1. Метод и модель построения автоматизированной системы управления информационными ресурсами электронной библиотеки на платформе автоматизированной библиотечно-информационной системы.

2. Модель оценки качества образовательных информационных ресурсов, основывающаяся на теории нечетких множеств.

3. Алгоритмы, реализующие сбор, обработку информации и управление информационными потоками, основанные на подходах, моделях,

в результате данного исследования.

Научная новизна диссертации характеризуется следующим.

1. Разработана модель построения автоматизированной системы управления информационными ресурсами электронной библиотеки на платформе автоматизированной библиотечно-информационной системы.

2. Созданы алгоритмы и предложены процедуры реализации автоматизированной системы управления информационными ресурсами электронной библиотекой на платформе автоматизированной библиотеч-но-информационной системы.

3. Разработана модель и программный модуль оценки качества образовательных информационных ресурсов на основе теории нечетких множеств.

Практическое использование результатов работы. Разработана система управления информационными ресурсами электронной библиотеки, которая позволила автоматизировать процесс создания и предоставления информационных ресурсов пользователям в Научной библиотеке Петрозаводского госуниверситета и в Национальной библиотеке Республики Карелия.

Метод оценки качества образовательных информационных ресурсов использован при наполнении электронной библиотеки в Научной библиотеке ПетрГУ, Национальной библиотеке Республики Карелия, Таганрогском государственном радиотехническом университете, Белгородском государственном университете.

Внедрение в Петрозаводском государственном университете автоматизированной системы управления информационными ресурсами электронной библиотеки позволило повысить уровень книгообеспеченности различных (прежде всего, гуманитарных) специальностей вуза, что, в конечном счете, ведет к повышению качества образования.

Достоверность полученных научных результатов подтверждена результатами практических применений, положительными результатами их обсуждения на международных и российских научных конференциях, строгостью используемого математического аппарата.

Внедрение результатов работы. Разработанная автоматизированная система управления информационными ресурсами электронной библиотеки внедрена в образовательную и практическую деятельность Научной библиотеки Петрозаводского государственного университета и Национальной библиотеки Республики Карелия. Модель оценки качества информационных образовательных ресурсов использована при создании электронных библиотек в Таганрогском радиотехническом университете и Белгородском государственном университете.

Апробация. Основные результаты работы докладывались на научных конференциях:

• Интернет. Общество. Личность (Санкт-Петербург, 2000).

• Крым-2000: Библиотеки и ассоциации в меняющемся мире (Украина, Крым, Судак. 2000).

• Электронные библиотеки: перспективные методы и технологии, электронные коллекции (Петрозаводск, 2001).

• Информационные технологии в науке, образовании, телекоммуникациях, бизнесе - ГТ+8Е'03 (Украина, Крым, Ялта-Гурзуф, 2003).

• Телематика-2003 (Санкт-Петербург, 2003).

• Информационно-коммуникационные технологии в управлении вузом (Петрозаводск, 2003).

• Крым-2004: Библиотеки и ассоциации в меняющемся мире (Украина, Крым, Судак, 2004).

Результаты демонстрировались на всероссийских выставках «Современная образовательная среда», проходивших в 2003-2004 годах в Москве на ВВЦ.

Публикации. Результаты исследований опубликованы в 15 печатных работах, среди которых 5 научных статей и 10 материалов докладов на международных и всероссийских конференциях.

Структура и объем работы. Диссертация состоит из введения, четырех глав, заключения, списка литературы из 139 наименований и 5 приложений. Объем основной части работы — 114 страниц, объем приложений — 13 страниц. В работе содержится 13 рисунков.

Содержание работы

Во введении обоснована актуальность работы, структура диссертации, приведены основные положения, выносимые на защиту, дана ее краткая характеристика, определены основные пути решения поставленной задачи.

В первой главе дан анализ автоматизированных библиотечных систем и электронных библиотек, на основе анализа сформулирована основная цель диссертации - разработка моделей и алгоритмов для реализации автоматизированной системы управления информационными ресурсами электронной библиотеки, интегрированной с автоматизированной библиотечно-информационной системой и включающей в себя модули оценки качества образовательных информационных ресурсов.

Под автоматизированной информационной системой понимают комплекс программных, технических, информационных, лингвистических, организационно-технологических средств и персонала, предназначенный для сбо-

pa, обработки, хранения, поиска и выдачи данных; в заданной форме или виде для решения разнородных профессиональных задач пользователей системы.

Автоматизированная библиотечно-информационная система - это автоматизированная информационная система, предназначенная для автоматизации традиционных библиотечных процессов: каталогизации, систематизации, книговыдачи, движения фонда и др. Внедрение систем такого типа позволяет автоматизировать традиционные библиотечные процессы, что влечет за собой повышение качества обслуживания пользователей библиотеки.

Основа автоматизированной библиотечно-информационной системы — электронный каталог, улучшающий качество и сокращающий время поиска литературы в фондах библиотеки, позволяющий организовать удаленный поиск в фондах библиотеки. Необходимые функции таких систем - редактирование и поиск в электронном каталоге, поддержка библиотечных форматов и стандартов, лингвистических средств.

При этом внедрение систем автоматизации библиотек не приводит к отказу от существующих фондов, лишь автоматизируя традиционные библиотечные процессы. Современные версии систем позволяют найти необходимую литературу через глобальную или корпоративную сеть, сделать заказ литературы, но, в любом случае, для получения литературы пользователь вынужден приходить в библиотеку.

На сегодняшний день существует значительное количество автоматизированных библиотечно-информационных систем, разработанных в публичных библиотеках, университетах, а также частными фирмами. В диссертации рассматриваются системы - лидеры российского рынка, внедренные не менее чем в 10 научных библиотеках: «Ирбис», «Марк-SQL», «Библиотека», «Руслан», «Фолиант». В обзор не включены западные разработки в силу их высокой стоимости, а также сложности интеграции в практику работы российских библиотек.

Проведенное исследование показало, что вое разрабатываемые системы характеризуются сходными показателями характеристик качества (в соответствии с ISO/IEC 9126-1:1998): функциональные возможности, надежность, практичность, эффективность, сопровождаемооть, мобильность, при этом, уровень этих показателей сравнительно высокий. Таким образом, можно сделать вывод о высоком уровне развития рынка программного обеспечения для автоматизации традиционных библиотечных процессов.

Однако в последние годы наметился переход к качественно новому уровню - интеграции автоматизированных библиотечно-информационных

систем и электронных библиотек.

Под электронной библиотекой понимают локальные или распределенные информационные ресурсы, объединенные единой идеологией структуризации и доступа. Важное отличие электронных библиотек от традиционных библиотечных систем заключается в том, что основа автоматизированной библиотечно-информационной системы - это, прежде всего, инфраструктура, а в основе электронной библиотеки лежит ее фонд и методы доступа к нему. При этом фонд электронной библиотеки включает издания только в электронной форме (как было указано выше, это могут быть как внешние, так и внутренние ресурсы).

В отличие от разработчиков электронных библиотек, разработчики традиционных библиотечных систем опираются на огромный опыт, накопленный библиотеками в обслуживании читателей. Также важное преимущество традиционных автоматизированных библиотечно-информационных систем состоит в том, что в их основе заложены международные и национальные форматы представления данных, правила каталогизации, признанные большей частью библиотечного сообщества.

В частности, описание информационного ресурса, используемое в электронной библиотеке, как правило, отличается от применяемого в традиционных системах автоматизации библиотек. Электронные библиотеки базируются на форматах метаданных (например, Dublin Core), которые позволяют не только описать ресурсы Интернет, но и создать сокращенное библиографическое описание конкретного издания. Однако это описание не позволяет получить той информации, которую дает описание в формате RUSMARC, принятое в современных версиях российских автоматизированных библиотечно-информационных систем.

На сегодняшний день фонды электронных библиотек насчитывают десятки тысячи экземпляров, и они постоянно растут. Учитывая опыт внедрения систем автоматизации библиотек, можно говорить о том, что уже в ближайшее время электронным библиотекам будет необходим столь же мощный поисковый аппарат, какой был ранее разработан для библиотечных систем.

Наиболее рациональное решение этой проблемы - построение автоматизированной системы управления информационными ресурсами электронной библиотекой на базе традиционной системы автоматизации библиотек, что позволяет решить проблемы, связанные с использованием в электронных библиотеках библиотечных стандартов, форматов, систем классификаций данных. Именно они призваны решить проблему совмещения традиционной автоматизированной библиотечно-информационной системы и возможностей электронной библиотеки.

На основе проведенного анализа сделан вывод о том, что задача разработки системы управления информационными ресурсами электронной библиотеки на базе автоматизированной библиотечно-информационной системы является актуальной. Эта система, являясь одной из подсистем системы автоматизации библиотек, должна стать ее неотъемлемой частью, расширяющей качество услуг, предоставляемых библиотекой своим читателям.

Во второй главе проанализированы подходы и средства, используемые для разработки системы управления информационными ресурсами электронной библиотеки, разработана физическая структура базы данных.

Построение обобщенной модели, подразумевающее поэтапную детализацию сущностей со всеми их атрибутами и установление взаимосвязей между сущностями, решалось средствами CASE-систем (Computed Aided System Engineering). Следует отметить, что при наличии существующих различных методик анализа предметных областей и построения моделей базы данных в процессе моделирования предметной области помимо объективных факторов участвует и субъективный - прагматический подход разработчика.

Процесс проектирования структуры базы данных был формализован, т.е. реляционная база данных подвергнута процедуре нормализации. Для рассмотрения процесса нормализации структуры базы данных в диссертации использован пример проектирования части структуры таблиц системы. Задача состоит в автоматизации процесса создания, редактирования, поиска и предоставления информационных ресурсов электронной библиотеки. Рассматриваемые структуры содержат список информационных ресурсов, характеристиками которых являются: название, авторы, описание (реферат), издатель, соисполнитель, объем, язык, авторские права на ресурс, библиографическое описание, продолжение названия, место издания, год издания, дата создания, дата редактирования и др.

В работе последовательно построена каноническая модель базы данных. Каноническая структура реляционной базы данных подразумевает безызбыточность информации, т.е. в таблицах хранится лишь такая информация, которая не может быть получена никакими функциями над уже имеющимися данными. На основе анализа общих закономерностей построения информационных систем в диссертации сформирована обобщенная модель структуры базы данных.

На базе CASE пакета Oracle Designer/2000 спроектирована концептуальная и аналитическая модели информационной системы. В работе описаны средства автоматизации проектирования информационных систем на основе

CASE-технологий и основные возможности пакета Oracle Designer, с помощью которого осуществлялось проектирование.

Построена диаграмма «сущность - связь». На представленной модели части структуры базы данных (Рис. 1) описаны 4 сущности: Информационный ресурс, Пользователь электронной библиотеки, Использование информационного ресурса, Автора-ИР, Автор, показаны установленные связи.

Рис. 1. Модель базы данных

Атрибуты сущностей в дальнейшем рассматриваются как столбцы соответствующих таблиц. Каждый столбец каждой таблицы исследован для определения его физического представления в базе данных.

Этап проектирования базы данных обеспечил проведение следующего этапа - прикладного проектирования на основе сформированного полного набора объектов базы данных.

В рамках данного исследования средствами Oracle Designer/2000 разработана физическая модель базы данных. На этом этапе детализировались описания таблиц и столбцов в таблицах.

Таким образом, была сгенерирована физическая структура базы данных автоматизированной системы управления информационными ресурсами электронной библиотеки. В пакете Oracle Designer/2000 для каждого определенного в таблице первичного и внешнего ключа индекс создается автоматически.

Разработка программных модулей системы управления информационными ресурсами электронной библиотеки велась средствами языка РНР. В диссертации описаны программные модули, входящие в состав системы.

п

В третьей главе разработаны метод, модель и программные модули оценки качества образовательных информационных ресурсов на основе теории нечетких множеств.

При добавлении информационных ресурсов в электронную библиотеку часто возникает необходимость их оценки с точки зрения дидактической значимости. Оценка качества производится с целью установления области применения информационных ресурсов в учебно-методическом комплексе дисциплины при выборе ресурсов для оцифровки. При анализе качества информационных ресурсов устанавливается функциональная полнота и степень соответствия содержания учебно-методических материалов требованиям государственных образовательных стандартов к обязательному минимуму образовательных программ, а также дидактическим и технологическим условиям целенаправленного использования информационных ресурсов.

Для оценки дидактических характеристик качества были выбраны пять интегральных показателей:

1. Целенаправленность - формирование целей обучения на каждом этапе, выбор студентом индивидуальной траектории обучения в зависимости от сформулированных им целей.

2. Информационная полнота ресурса - включенность дидактических материалов, представляющих информационную и операционную составляющие осваиваемой деятельности: понятий, операций и действий над объектами предметной среды, задач.

3. Функциональная полнота - включенность модулей, имитирующих деятельность полноценной дидактической системы (модуль целепо-лагания, модели знаний учащегося, предметной среды, действий преподавателя).

4. Уровень организации информационного ресурса, характеризующийся такими параметрами, как спецификация целей, систематизация информации, разнообразие средств поиска информации, способы планирования, разнообразие учебных занятий, организация итоговой аттестации и др.

5. Показатели комфортности - доступность ресурса, скорость реакции, удобство средств навигации, цветовое оформление материалов, достаточность методической помощи.

Таким образом, был составлен список характеристик качества образовательных информационных ресурсов:

А'/ - целенаправленность,

Xг - информационная полнота, - функциональная полнота,

1X4 - уровень организации, Х$ - комфортность.

Модель оценки качества информационных образовательных ресурсов реализована на основе теории нечетких множеств.

На множестве характеристик X, определим множество значений Т(Х,) -{низкая, средняя, высокая, очень высокая), I - 1,5.

Результаты экспертного оценивания «-ой системы представляются в виде матрицы - степень уверенности эксперта в вы-

борего уровня ;-ой характеристики для «-ой системы, =

Пусть //,,(*) - функция принадлежности у-го уровня /-ой характеристики, где I = 1,5;/ = 1,4, удовлетворяющая следующим требованиям.

1. Для каждого уровня существует где й1 = {*е £/://, (дг) = 1},

2. Пусть ¿// = {*еУ:/<|/(д;) = 1},тогда 1 = 1,5;у = 1,4 не убывает слева

3. я,/*), 1 = 1,5;; = 1,4 имеют не более двух точек разрыва первого рода.

Количественная оценка Ь„, наличия качества X, у и-ой системы находит-

Для каждой характеристикиХ„ /' = 1,5 определяется свой вес а,, ]Гю( = 1.

После определения весов агрегирующий балл «-ой системы (по 100-бальной ю

шкале) равен: Ь„ =\001^1Ь„1со1).

/•I

Для каждого информационного ресурса получаем агрегирующий балл, на основе которого система формирует рейтинговый список. Этот же балл может быть использован пользователем электронной библиотеки при выборе того или иного информационного ресурса для целей обучения.

В четвертой главе представлено описание функциональных возможностей реализованной и внедренной автоматизированной системы управления информационными ресурсами электронной библиотеки.

В системе реализована возможность ведения данных и управления информационными потоками для неограниченного числа пользователей. Система реализует такие функции, как работа с описаниями информационных ресурсов, формирование статистических отчетов, ведение справочников, настройка, поиск и предоставление ресурсов пользователям.

База данных системы, организованная на основе СУБД Oracle, содержит описания информационных ресурсов и внешних источников, рубрикаторы и различную вспомогательную информацию, задействованную в процессах обработки и отображения данных. Концептуально она состоит из двух основных частей — редактируемой базы данных, предназначенной для хранения и редактирования информации, и пользовательской базы данных, оптимизированной для быстрого доступа к данным через сайт http://elibrary.karelia.ru. Редактируемая база данных отличается от пользовательской как составом хранимых данных (например, информация о правах доступа редакторов, журнал учета изменений), так и более высокой степенью нормализации.

Источниками информации являются бумажные носители (книги, журналы, и т. д.), фотографии, слайды, рисунки, картографические материалы, файлы издательских систем (Quark Xpress, Adobe PageMaker, Corel Ventura и др.), электронные публикации (компакт-диски, Web, PDF), документы в текстовых форматах (Microsoft Word, rtf, txt), базы данных и другие источники.

Полученные исходные материалы перерабатываются в соответствии со стандартными требованиями и с соблюдением ГОСТов системы стандартов по информации, библиотечному и издательскому делу (СИБИД), архивируются, паспортизуются и размещаются в хранилищах данных.

Доступ к источникам в хранилище данных организован в виде специального рабочего места — автоматизированного рабочего места редактора. Используется для проверки целостности импортированных в хранилище данных, их тестирования и исправления ошибок, обнаруженных как при подготовке, так и после публикации. Обеспечивает все необходимые возможности редактирования размещенных в хранилище текстов и иллюстраций, а также защиту от несанкционированного доступа путем разграничения прав и ведения журнала изменений.

Центральной сущностью, с которой имеет дело редактор, является описание. Описание рассматривается как сложный объект, определяемый как

собственными атрибутами — название, текст (форматированный HTML-документ), аннотация, так и связями разных типов с другими объектами — иллюстрациями, другими статьями, узлами рубрикаторов и классификаторов, Интернет-ресурсами, и т. д.

Информационная система может работать одновременно с произвольным количеством рубрикаторов без ограничения глубины вложенности и количества узлов в каждом из них. Рубрикаторы размещаются в хранилище данных, организованном на базе реляционной СУБД Oracle.

Подготовка рубрикаторов осуществляется путем последовательного заполнения полей названий, синонимов и методических указаний для каждой рубрики, определения ее позиции в иерархии и дополнительных неиерархических связей. Также возможен импорт данных из текстового файла, предварительно подготовленного в соответствии со специфицированными требованиями, и экспорт данных в текстовые документы и XML-документы. Рабочее место редактора рубрикаторов — это инструмент для создания и полного редактирования древовидных классификационных структур, оно обладает встроенными средствами контроля уникальности данных и контроля доступа. В системе применяется ручная рубрикация для систематизации ресурсов Интернета и коррекции результатов автоматизированной рубрикации.

Подготовка пользовательской базы данных является специфическим процессом, связанным с передачей некоторого подмножества данных из одной группы таблиц с одним набором атрибутов в другую группу таблиц с другим набором атрибутов.

В процессе подготовки пользовательской базы обеспечивается публикация новых изданий (целых книг, отдельных статей), обновление каталогов (рубрикаторов и их наполнения статьями и ссылками на сайты), ежедневная публикация отредактированных документов из ранее опубликованных изданий.

Состав и структура данных публикуемой и редактируемой баз постоянно модифицируются для обеспечения функциональности сайта. Соответственно, процесс подготовки публикуемой базы реализован в интерактивном режиме с использованием стандартных средств администрирования баз данных и специально разработанных процедур и сценариев их обработки. Для обеспечения полнотекстового поиска все текстовые материалы предварительно проходят процесс индексации, т. е. создания специальных словарей и индексов связей словарей и документов.

В приложениях представлены акты о внедрении результатов диссертационной работы, листинги программ.

Подготовка и размещение информационных ресурсов (ИР)

Поиск и визуализация информационных ресурсов

Рис. 2. Модель подготовки, размещения, поиска и предоставления информационных ресурсов.

Основные результаты, полученные в диссертации

1. Проведено сравнительное исследование функциональных характеристик современных автоматизированных библиотечно-информационных систем и систем управления электронными библиотеками, позволяющее выявить специфику данных классов программ, как сложных сетевых программных комплексов.

2. Обоснована актуальность разработки автоматизированной системы управления информационными ресурсами электронной библиотеки на платформе автоматизированной библиотечно-информационной системы.

3. Разработаны метод, алгоритмы и программная реализация автоматизированной системы управления информационными ресурсами электронной библиотеки на платформе автоматизированной библиотеч-но-информационной системы.

4. Построена модель оценки качества информационных образовательных ресурсов на основе теории нечетких множеств.

5. На основе построенной модели разработан модуль оценки качества образовательных информационных ресурсов.

6. Результаты работы внедрены в образовательную деятельность Петрозаводского государственного университета, в работу Национальной библиотеки Республики Карелия.

7. Модель и метод оценки образовательных информационных ресурсов используются при наполнении электронных библиотек в Национальной библиотеке Республики Карелия, Белгородском государственном университете, Таганрогском государственном радиотехническом университете.

Список работ по теме диссертации

1. Рузанова Н. С, Леонтьев А. А., Гурьев Д. Б. Роль университетского центра Интернет ПетрГУ в создании корпоративной библиотечной системы Республики Карелия // Интернет. Общество. Личность: Сб. тез. докл. - СПб., 2000. - С. 385.

2. Рузанова Н. С, Леонтьев А. А., Гурьев Д. Б. Общность целей - основа сотрудничества библиотек Карелии с университетским центром Интернет // Крым-2000: Библиотеки и ассоциации в меняющемся мире: Труды конф. - М., 2000. - Т. 1.-С. 171-173.

3. Рузанова Н. С, Насадкина О. Ю., Гурьев Д. Б., Леонтьев А. А. Создание типового аппаратно-программного комплекса для автоматизации библиотечных процессов в образовательных учреждениях/ // Индустрия образования: Сб. ст. - М., 2001. - Вып. 1. - С. 238-243.

4. Рузанова Н. С, Леонтьев А. А., Иванова С. В. Разработка технологии создания электронных коллекций изданий XIX - начала XX века // Электронные библиотеки: перспективные методы и технологии, электронные коллекции. RCDL'2001: Сб. тр. Третьей Всерос. конф. по Электронным библиотекам - Петрозаводск, 2001. - С. 224-225.

5. Захаров В. Н., Леонтьев А. А., Рогов А. А., Сидоров Ю. В. Программная система поддержки атрибуции текстов статей Ф.М. Достоевского // Труды. Серия: Прикладная математика и информатика / Петрозаводский государственный университет. - Петрозаводск, 2000. - Вып. 9. - С. 113-122.

6. Рузанова Н. С, Леонтьев А. А., Насадкина О. Ю., Шлыкова С. А. Электронная библиотека - инновационная составляющая информационного обеспечения современного научно-образовательного процесса вуза // Индустрия образования: Сб. ст. - Вып. 2. - М., 2002, -С. 420-425.

7. Рузанова Н. С, Леонтьев А. А., Насадкина О. Ю., Попова И. А., Шлыкова С. А. Университетский информационно-библиотечный комплекс как действенный инструмент повышения качества учебного процесса, научных исследований и управления в вузе // Информационные технологии в науке, образовании, телекоммуникации, бизнесе - IT+SE'03: Материалы XXX Межд. конф., - М., 2003. — С. 268-269.

8. Леонтьев А.А. Технологии подготовки электронных изданий // Информационно-коммуникационные технологии в управлении вузом: Материалы всерос. научно-практ. конф. (25-28 февр. 2003 года) -Петрозаводск, 2003, - С.90.

9. Рузанова Н. С, Леонтьев А. А., Насадкина О. Ю., Шлыкова С. А. Создание информационно-библиотечного комплекса вуза на основе электронной библиотеки // Телематика-2003: Труды Всерос. науч.-метод. конф. - СПб., 2003, — С.362-363.

10.Рузанова Н. С, Леонтьев А. А., Насадкина О. Ю., Шлыкова С. А. Создание информационно-библиотечного комплекса (ИБК) университета как инновационного инструмента развития системы управления и повышения качества образования в Петрозаводском государственном университете. [Электрон, ресурс] // Крым-2004: Библиотеки и информационные ресурсы в современном мире науки, культуры, образования и бизнеса: Тр. конф. — М., 2004. — 1 электрон, опт. диск (CD-ROM).

11.Рузанова Н. С, Леонтьев А. А., Чимирко Г. Н. Технические аспекты разработки программного обеспечения электронной библиотеки

ПетрГУ. [Электрон, ресурс] // Крым-2004; Библиотеки и информационные ресурсы в современном мире науки, культуры, образования и бизнеса: Тр. конф. — М, 2004. — 1 электрон, опт. диск (CD-ROM).

12.Леонтьев А. А., Насадкина О. Ю., Шлыкова С. А. Схемы ресурсного, кадрового, информационно и технологического обеспечения повышения качества информационно-библиотечного обслуживания в Петрозаводском государственном университете // Проблемы качества, безопасности и диагностики в условиях информационного общества: Материалы научно-практической конференции / Под редакцией В.Г. Домрачева, СУ. Увайсова. - М.: МИОМ, 2004, С. 156-157.

13.Леонтьев А. А. Разработка системы управления электронной библиотекой на базе автоматизированной библиотечно-информационной системы «Фолиант» // Проблемы качества, безопасности и диагностики в условиях информационного общества: Материалы научно-практической конференции / Под редакцией В.Г. Домрачева, СУ. Увайсова. - М.: МИОМ, 2004, С 193.

Н.Леонтьев А. А. Построение системы управления электронной библиотекой на базе автоматизированной библиотечно-информационной системы // Вестник Московского государственного университета леса, Лесной вестник. - М., 2004. - №4 (35) - С. 162166.

15.Полещук О.М., Леонтьев А.А. Рейтинговые оценки систем управления электронной библиотекой // Вестник Московского государственного университета леса, Лесной вестник. - М., 2004. - №4 (35). -С 157-162.

#22131

РНБ Русский фонд

2005-4 20711

Список сокращений.

Введение.

Глава 1. Проблемы построения автоматизированной системы управления информационными ресурсами электронной библиотеки.

1.1. Основные тенденции в области разработки автоматизированных библиотечно-информационных систем.

1.2. Обзор автоматизированных библиотечно-информационных систем . I

1.2.1. АБИС «Ирбис».

1.2.2. АБИС «Марк^Ь».

1.2.3. АБИС «Библиотека».

1.2.4. АБИС «Руслан».

1.2.5. АБИС «Фолиант».

1.3. Автоматизированные системы управления электронными библиотеками.

1.3.1. Методы и модели построения электронных библиотек.

1.3.2. Программное обеспечение ЭБ с открытым кодом.

1.3.3. Российская практика построения распределенных электронных библиотек.

1.4. Новое поколение систем автоматизации библиотек: от электронного каталога к электронным библиотекам.

1.5. Выводы.

Глава 2. Разработка структуры реляционной базы данных.

2.1. Формализация задачи построения реляционной модели.

2.2. Построение модели предметной области.

2.3. Использование реляционной алгебры при приведении структуры базы данных к нормальной форме.

2.4. Построение структуры автоматизированной системы управления информационными ресурсами электронной библиотеки.

2.5. Проектирование автоматизированной системы управления информационными ресурсами электронной библиотеки.

2.5.1. Построение модели информационной системы на основе CASE-технологий.

2.5.2. Методика работы с Oracle Designer/2000.

2.5.3. Использование Oracle Designer/2000 для разработки системы.

2.6. Выводы.

Глава 3. Оценка качества информационных образовательных ресурсов на основе теории нечетких множеств.

3.1. Цели оценки качества информационных образовательных ресурсов.

3.2. Нечеткие подходы качественного анализа математических моделей.

3.3. Модель оценки качества образовательных информационных ресурсов.

3.4. Выводы.

Глава 4. Программная реализация системы управления информационными ресурсами электронной библиотеки.

4.1. Основные функциональные возможности системы управления информационными ресурсами электронной библиотеки.

4.2. Общее описание подсистем.

4.2.1. Подсистема авторизации доступа к ЭБ.

4.2.2. Подсистема публикации описаний.

4.2.3. Подсистема публикации внутренних источников.

4.2.4. Подсистема сбора статистических данных.

4.2.5. Подсистема поиска и визуализации документов.

4.2.6. Подсистема рубрикации информационных ресурсов.

4.3. Выводы.

Основные результаты работы.

На сегодняшний день решение главной задачи библиотек - обеспечение всем слоям населения равного доступа к любым типам информации - невозможно без внедрения информационно-коммуникационных технологии [16, 22, 23,41,67, 107, 118].

Создание систем управления электронными библиотеками - одно из наиболее перспективных направлений развития библиотек [4, 12, 35, 58, 67, 119]. Значимость электронных библиотек для информационного общества подтверждается тем, что проблема их создания поднимается на уровень государственной политики. Так, одной из важнейших задач Федеральной целевой программы «Развитие единой образовательной информационной среды на 2001-2005 годы» обозначена «разработка и тиражирование современных электронных средств обучения, интеграция их с традиционными учебными пособиями, организация электронных библиотек обучающих средств и обеспечение доступа к размещенным в них образовательным ресурсам, организация системы доставки электронных учебно-методических хматериалов, дистанционного обучения и консультирования учащихся учебных заведений различного уровня» [57].

Разработки и исследования в области электронных библиотек стали одним из актуальных и весьма привлекательных направлений развития информационных систем в последние годы. Уже появились первые монографии на эту тему (например, [5]). Многочисленными исследовательскими проектами и реализацией конкретных электронных библиотек занимаются специалисты различного профиля.

Специалисты в области библиотечного дела видят в электронных библиотеках новые возможности для совершенствования автоматизированных библиотечных систем, превращения их в публичные электронные библиотеки нового поколения с развитыми возможностями представления разнообразных цифровых информационных ресурсов, платформу для интеграции издательских и библиотечных технологий.

Сотрудники образовательных учреждений совместно с библиотечными специалистами ведут большую работу по созданию принципиально новой технологии интерактивного обучения (например, Digital Libraries Education, DLE [134]), основанной на новой информационной инфраструктуре образовательного процесса, центром которой должны стать электронные библиотеки. При этом предусматриваются средства адаптации программ обучения к потребностям и возможностям конкретного учащегося [4].

Научных сотрудников, занимающихся исследованиями в различных областях знаний, технологии электронных библиотек привлекают возможностями обеспечения эффективного распространения результатов исследований в среде научного сообщества.

Специалисты в области информационных систем, в свою очередь, рассматривают электронные библиотеки как новый класс информационных систем [47], базирующихся на самых передовых достижениях информационных технологий и телекоммуникаций. Разработки таких систем порождают разнообразные сложные теоретические и технологические проблемы, требующие своего исследования.

Функциональные возможности электронных библиотек варьируются в довольно широком диапазоне. Предполагается, что они предоставляют пользователю глобальный доступ с помощью различного рода Интернет-сервисов к коллекциям цифровых информационных ресурсов, которые могут быть распределенными и в различных аспектах неоднородными. При этом могут обеспечиваться разнообразные возможности их интеграции на техническом и на семантическом уровне [9], развитые средства каталогизации и индексирования. В некоторых электронных библиотеках предусматриваются пользовательские интерфейсы с повышенным уровнем семантики, например, с возможностями семантического поиска требуемых информационных ресурсов.

Разнообразный характер могут иметь и информационные ресурсы электронных библиотек. Это могут быть, например, интегрированные коллекции информационных ресурсов, включающие полнотекстовые документы, числовые данные, графические, аудио- и видеоресурсы, геоданные и т.д. [132]

Направления исследований и разработок в рассматриваемой области охватывают технологические, лингвистические, экономические, правовые, социальные и другие аспекты электронных библиотек, а также непосредственно создание поддерживаемых в них коллекций разнообразных цифровых информационных ресурсов.

Разрабатываемые в настоящее время электронные библиотеки базируются на передовых достижениях:

• Web-технологий (платформа XML [122], работы по созданию семантического Web [9, 22], в частности, языков описания онтологий [59, 137] и др.);

• технологий баз данных (объектные и объектно-реляционные базы данных [46], базы данных XML [45]);

• текстового поиска (полнотекстовый поиск, модели семантического поиска, новые подходы, ориентированные на текстовый поиск в Web [75]), в области методов представления и обнаружения знаний, технологий создания и поддержки электронных публикаций [1, 135];

• моделирования данных и метаданных.

Поддержке метаданных и их использованию для повышения эффективности поиска требуемых информационных ресурсов, для разработки приложений высокого уровня, решения проблем интеграции ресурсов и для других целей уделяется при этом особое внимание.

В области представления метаданных информационных ресурсов электронных библиотек и ресурсов Интернет оказалось весьма привлекательным и получило широкое распространение довольно простое по своей сути решение, названное Dublin Core [127]. Dublin Core - совокупность элементов метаданных, значения которых описывают содержание информационного ресурса. Спецификации Dublin Core, принятые в качестве рекомендации созданной для их разработки и развития организации Dublin Core Metadata Initiative (1998), включают пятнадцать элементов.

В 2001 г. эти спецификации получили статус американского национального стандарта Z39.85-2001 [121]. В настоящее время они представлены в ISO для рассмотрения по ускоренной процедуре с целью придания им статуса официального международного стандарта. Для элементов метаданных Dublin Core разрабатываются факультативные квалификаторы [122], уточняющие смысл некоторых элементов в ряде конкретных применений, а также свойства их значений. В документе [119] определены дальнейшие планы развития этого популярного стандарта.

Перечислим наиболее актуальные технологические проблемы электронных библиотек:

• исследование архитектурных аспектов таких систем;

• обеспечение интероперабельности информационной среды;

• методы представления информационных ресурсов;

• определение состава метаданных, независимых от применений и специфических для различных сфер приложения, а также средств их представления;

• новые походы к каталогизации информационных ресурсов;

• создание функционально развитых пользовательских интерфейсов (мультиязычный доступ, визуализация данных, персонализация функций, поддержка семантического уровня общения пользователей с системой);

• разработка методов индексирования информационных ресурсов различной природы (текст, аудио, видео и т.п.);

• поиск и обнаружение релевантных ресурсов, а также принципов и средств их анализа;

• интеграция коллекций неоднородных информационных ресурсов;

• использование техники семантических посредников;

• безопасность информационных ресурсов;

• разработка методов и средств автоматического аннотирования текстовых документов;

• создание и исследование прототипов систем электронных библиотек.

Поскольку Интернет стал основой для создания электронных библиотек, на развитие информационных систем этого класса значительное влияние оказывают те радикальные технологические сдвиги, которые происходят в этой среде.

При этом важную роль играет не только техника представления информационных ресурсов и метаданных, но и интеграционный потенциал этой платформы, поддержка навигационного доступа, а теперь уже и технологий баз данных XML с использованием специально созданных языков запросов. Работы по созданию семантического Web и языка описания онтологии должны обеспечить новую интеллектуализированную среду представления информационных ресурсов электронных библиотек следующего поколения.

Свидетельством большого интереса к проблематике электронных библиотек служит регулярное проведение посвященных им многочисленных международных, региональных и национальных конференций. Крупнейшие из них - объединенная международная конференция АСМЛЕЕЕ Joint Conference on Digital Libraries [L20] и Европейская региональная международная конференция European Conference on Digital Libraries [129]. В России этой тематике посвящена ежегодно проводимая при поддержке Российского фонда фундаментальных исследований национальная научная конференция

Электронные библиотеки: перспективные методы и технологии, электронные коллекции».

Электронные библиотеки на принципиально новой технологической основе обеспечивают реализацию функций традиционных библиотечных систем, значительно расширяя тем самым их возможности. Вместе с тем, используемые в них методы и технологии управления коллекциями информационных ресурсов открыли ранее недоступные возможности для новых приложений, прежде всего, в науке, образовании, архивном и музейном деле, в сохранении культурного наследия.

В диссертации разрабатываются модели и алгоритмы для реализации автоматизированной системы управления информационными ресурсами электронной библиотеки на платформе традиционной библиотечной системы. В качестве платформы для разработки выбрана автоматизированная информационно-библиотечная система «Фолиант 2.0», разрабатываемая в Петрозаводском государственном университете начиная с 1996 года. Принципиальная особенность системы, реализованной в рамках диссертационного исследования - модуль оценки качества образовательных информационных ресурсов, разработанный на основе теории нечетких множеств.

Актуальность работы подтверждается тем, что тематика диссертации связана с реализацией проектов в рамках:

• раздела Федеральной целевой программы «Развитие единой образовательной информационной среды (2002-2005 годы)»;

• программы инновационного проекта развития образования Правительства РФ «Совершенствование управления в вузах»;

• научной отраслевой программы Министерства образования РФ «Научное, научно-методическое, материально-техническое обеспечение развития технологий информационного общества и индустрии образования».

Цель и задачи диссертации

Цель диссертации - разработка моделей и алгоритмов для реализации автоматизированной системы управления информационными ресурсами электронной библиотеки, рштегрированнои с автоматизированной библио-течно-информационной системой и включающей в себя модули оценки качества образовательных информационных ресурсов.

Для достижения поставленной цели были сформулированы и решены следующие основные задачи:

1. Разработка модели построения автоматизированной системы управления информационными ресурсами на платформе автоматизированной библиотечно-информационной системы и формирование структуры базы данных системы.

2. Создание на основе теории нечетких множеств модели и программных модулей для оценки качества образовательных информационных ресурсов.

3. Разработка алгоритмов и программная реализация автоматизированной системы управления информационными ресурсами электронной библиотеки на платформе автоматизированной библиотеч-но-информационной системы.

Методы исследования

В работе использованы методы структурного системного анализа, теории нечетких множеств, теории автоматизации проектирования, теории проектирования баз данных. Создание системы осуществлялось средствами Oracle Designer/2000, программные обеспечение реализовано средствами языка PHP.

На защиту выносятся

1. Метод и модель построения автоматизированной системы управления информационными ресурсами электронной библиотеки на плануорме а»томализированнои оиилиотечно-ин^ормационнои системы.

2. Модель оценки качества образовательных информационных ресурсов, основывающаяся на теории нечетких множеств.

3. Алгоритмы, реализующие сбор, обработку информации и управление информационными потоками, основанные на подходах, моделях, разработанных в результате данного исследования.

Научная новизна

1. Разработана модель построения автоматизированной системы управления электронной библиотекой на базе автоматизированной библиотечно-информационной системы.

2. Созданы алгоритмы и процедуры реализации автоматизированной системы управления электронной библиотекой.

3. Разработана модель оценки качества программного обеспечения автоматизированной системы управления электронной библиотекой на основе теории нечетких множеств.

Практическое использование результатов работы

Разработана система управления информационными ресурсами электронной библиотеки, которая позволила автоматизировать процесс создания и предоставления информационных ресурсов пользователям в Научной библиотеке Петрозаводского госуниверситета и в Национальной библиотеке Республики Карелия.

Метод оценки качества образовательных информационных ресурсов использован при наполнении электронной библиотеки в Научной библиотеке ПетрГУ, Национальной библиотеке Республики Карелия, Таганрогском государственном радиотехническом университете, Белгородском государственном университете.

Внедрение в Петрозаводском государственном университете автоматизированной системы управления информационными ресурсами электронной библиотеки позволило повысить уровень книгообеспеченности различных (прежде всего, гуманитарных) специальностей вуза, что, в конечном счете, ведет к повышению качества образования.

Достоверность

Достоверность полученных научных результатов подтверждена результатами практических применений, положительными результатами их обсуждения на международных и российских научных конференциях, строгостью используемого математического аппарата.

Внедрение результатов работы

Разработанная автоматизированная система управления информационными ресурсами электронной библиотеки внедрена в образовательную и практическую деятельность Научной библиотеки Петрозаводского государственного университета и Национальной библиотеки Республики Карелия. Модель оценки качества информационных образовательных ресурсов использована при создании электронных библиотек в Таганрогском радиотехническом университете и Белгородском государственном университете.

Апробация

Основные результаты работы докладывались на научных конференциях: • Интернет. Общество. Личность (Санкт-Петербург, 2000).

• Крым-2000: Библиотеки и ассоциации в меняющемся мире (Украина, Крым, Судак. 2000).

• Электронные библиотеки: перспективные методы и технологии, электронные коллекции (Петрозаводск, 2001).

• Информационные технологии в науке, образовании, телекоммуникациях, бизнесе - 1Т+8Е'03 (Украина, Крым, Ялта-Гурзуф, 2003).

• Телематика-2003 (Санкт-Петербург, 2003).

• Информационно-коммуникационные технологии в управлении вузом (Петрозаводск, 2003).

• Крым-2004: Библиотеки и ассоциации в меняющемся мире (Украина, Крым, Судак, 2004).

Результаты демонстрировались на всероссийских выставках «Современная образовательная среда», проходивших в 2003-2004 годах в Москве на ВВЦ.

Публикации

Результаты исследований опубликованы в 15 печатных работах, среди которых 5 научных статей и 10 материалов докладов на международных и всероссийских конференциях.

Основное содержание работы

В соответствии с вышеизложенным диссертация построена следующим образом.

Во введении обоснована актуальность работы, структура диссертации, приведены основные положения, выносимые на защиту, дана ее краткая характеристика, определены основные пути решения поставленной задачи.

В первой главе дан анализ автоматизированных библиотечных систем и электронных библиотек, на основе анализа сформулирована основная цель диссертации - разработка моделей и алгоритмов для реализации автоматизированной системы управления информационными ресурсами электронной библиотеки, интегрированной с автоматизированной библиотечно-информационной системой и включающей в себя модули оценки качества образовательных информационных ресурсов.

Во второй главе проанализированы подходы и средства, используемые для разработки системы управления информационными ресурсами электронной библиотеки, разработана физическая структура базы данных.

В третьей главе разработаны метод, модель и программные модули оценки качества образовательных информационных ресурсов на основе теории нечетких множеств.

В четвертой главе представлено описание функциональных возможностей реализованной и внедренной автоматизированной системы управления информационными ресурсами электронной библиотеки.

В приложениях представлены акты о внедрении результатов диссертационной работы, листинги программных модулей.

6. Результаты работы внедрены в образовательную деятельность Петрозаводского государственного университета, в работу Национальной библиотеки Республики Карелия.

7. Модель и метод оценки образовательных информационных ресурсов используются при наполнении электронных библиотек в Национальной библиотеке Республики Карелия, Белгородском государственном университете, Таганрогском государственном радиотехническом университете.

1. Агошков С. В., Дмитриев П. А. Системы публикации электронных изданий // Программирование. — 2002. № 5. - С. 69-80.

2. Алиев Р. А., Абдикеев Н. М., Шахназаров М. М. Производственные системы с искусственным интеллектом. М: Радио и связь, 1990. - 264 с.

3. Алтунин А. Е., Семухин М. В. Модели и алгоритмы принятия решений в нечетких условиях. Тюмень: Изд-во Тюменского гос. ун-та, 2000. -352 с.

4. Андреев В. А. Электронные библиотеки: опыт создания за рубежом // Научные и технические библиотеки. 1998. - № 2. - С.8-11.

5. Арме В. Электронные библиотеки: Пер. с англ. М.: ПИК ВИНИТИ, 2001.-276 с.

6. Архангельский А. Я. Программирование в Delphi 5. М.: Бином, 2000. - 1070 с.

7. Архангельский В. И., Богаенко И. Н., Грабовский Г. Г., Рюмшин Н. А. Системы фуцци-управления. — К.: Тэхника, 1997. 208 с.

8. Баркер Б. CASE Method Моделирование взаимосвязей между сущностями: Электрон. ресурс. - Способ доступа: URL: ftp://ftp.opennet.ru/pub/docs/CASEmeth.zip.

9. Беллман Р., Заде JI. Принятие решений в расплывчатых условиях. В кн.: Вопросы анализа и процедуры принятия решений. - М.:Мир, 1976. -С. 172-215.

10. Берштейн Л. С., Боженюк А. В. Нечеткие модели принятия решений: дедукция, индукция, аналогия. Таганрог: Изд-во ТРТУ, 2001. - 110 с.

11. Болл Д. Модель универсальной научной полнотекстовой электронной библиотеки // Научные и технические библиотеки. 1997. - № 6. - С.3-9.

12. Борисов А. Н., Алексеев А. В., Крумберг О. А. и др. Модели принятия решений на основе лингвистической переменной. Рига: Зинатне, 1982.-256 с.

13. Борисов А. Н., Алексеев А. В., Меркурьева Г. В. и др. Обработка нечеткой информации в системах принятия решений. М: Радио и связь.1989.-304 с.

14. Борисов А. Н., Крумберг О. А., Федоров И. П. Принятие решений на основе нечетких моделей. Примеры использования. Рига:Зинатне,1990.- 184 с.

15. Борцова Н. Н. Информационное будущее вузовской библиотеки // Библиотеки учебных заведений. 2004. - № 12. - С. 23-28.

16. Бочарников В. П. Fuzzy-Технология: математические основы практика моделирования в экономике. — СПб, 2001. 328 с.

17. Васильев В. Н. Принципы создания интегрированной информационно-библиотечной системы управления вузом // Интернет. Общество. Личность: ИОЛ-2000: Тез. докл. межд. конф. СПб, 2002. - 257 с.20.