автореферат диссертации по информатике, вычислительной технике и управлению, 05.13.06, диссертация на тему:Метод реализации проблемно-ориентированных языков запросов как развитие средств СУБД

В "Основных направлениях экономического и социального развития СССР на I98I-I985 годы и на период до 1990 года" отмечается необходимость повышения эффективности автоматизированных систем управления (АСУ), совершенствования средств и систем обработки данных. Эффективность планирования и управления решающим образом зависит от своевременного получения полной и достоверной информации, в связи с чем особое значение приобретают автоматизированные информационные системы. В нашейне и за рубежом накоплен значительный опыт автоматизации различных типов информационных систем. В настоящее время широкое распространение получили системы управления базами данных (СУБД). Эти универсальные программные средства ведения информационного фонда позволили резко снизить трудоемкость программирования и затраты на разработку АСУ, значительно расширить круг пользователей этих систем. В связи с этим особую актуальность приобрела проблема разработки методов создания и внедрения языков запросов, ориентированных на конкретные предметные области и предназначенных для специалистов аппарата управления и других пользователей-непрограммистов /1/,

В период, предшествовавший широкому внедрению СУБД, был накоплен опыт разработки и реализации инфорлационно-поисковых систем (ИПС) дескрипторного типа,в которых языки запросов были ориентированы на конкретную предметную область и конкретный круг пользователей.В связи с повышением дож лингвистического обеспечения в общей трудоемкости создания информационной системы большое значение имеет возможность применения накопленного лингвистического обеспечения и опыта его разработки в системах,создаваемых на основе универсальных СУБД, не ориентированных на конкретную предметную область.

Объектом исследования в данной работе является фактографическая информационно-справочная система (ИСС), функционирующая в рамках АСУ, использующей СУБД с иерархической моделью данных.

Цель диссертации состоит в разработке метода создания таких ИСС, дающего возможность использовать существующее лингвистическое обеспечение, предназначенное для специалистов в области экономики и управления. Метод должен учитывать существующие технические возможности и позволять создавать программы с приемлемыми на практике характеристиками работы.

Из этой цели вытекают следующие задачи: выбор средств формализованного описания данных для разработки языков запросов, ориентированных на пользователей-непрограммистов; определенна способа включения программного обеспечения ИСС в архитектуру системы баз данных АСУ; расширение и обобщение выбранных средств с целью увязки их с иерархической моделью данных; формальное определение ответа на запрос в терминах этих обобщенных средств описания данных и построение математической модели трансляции запросов, позволяющей доказать возможность применения предлагаемого метода для любых баз данных иерархической структуры; реализация соответствующего программного обеспечения и анализ характеристик его функционирования.

В диссертации получены следующие новые научные результаты: метод реализации проблемно-ориентированных языков запросов, обеспечивающий автоматизацию смыслового контроля запросов; математическая модель трансляции запроса, построенная на основе понятия среды, выбранного автором в качестве математического аппарата, обобщающего основные понятия языка БИЯЗ, предназначенного дня формализованного описания экономических дан- < ных; способ автоматизации настройки транслятора запросов на конкретные базы данных.

На основе этих результатов написана программа трансляции запросов на язык СУБД ОКА.

В 1980 году с помощью разработанного в диссертации метода и созданного программного обеспечения была реализована справочная система Отраслевой автоматизированной системы ведения классификаторов, предназначенная для оперативного получения информации о находящихся в службе ведения классификаторах.

В 1981 году программное обеспечение было расширено, в него были включены средства обновления баз данных в диалоговом режиме. Эти средства были испытаны на базах данных Общесоюзного классификатора продукции и Единого номенклатурного перечня продукции в рамках Отраслевой автоматизированной системы ведения классификаторов, а также на одной из баз данных Отраслевой автоматизированной системы фактографической информации.

Разработанный метод и программное обеспечение могут быть использованы для реализации фактографических ИПС на основе СУБД с реляционной или иерархической моделью данных. Они позволяют создавать языки запросов, ориентированные на различные группы пользователей-непрограммистов .

На защиту выносятся следующие основные положения.

Расширение круга пользователей-непрограммистов, которым до- : ступны технические средства получения информации из баз данных, делает актуальной задачу разработки языков запросов, ориентированных на решение конкретных проблем, так как применение языков СУБД недостаточно подготовленными пользователями может привести к содержательным ошибкам, которые впоследствии трудно выявить. Большое значение приобретает описание и контроль содержания запросов. Важным источником экономии трудозатрат при разработке таких языков содержательного описания данных является применение опыта и лингвистического обеспечения, подученных ранее в рамках концепции дескрипторных информационных языков. Предлагаемый в диссертации метод позволяет преодолеть трудности реализации проблемно-ориентированных языков запросов, вызванные интегрированным характером обработки информации, свойственным базам данных. Одну и ту же информацию можно разными способами отобразить в логической структуре базы данных, причем выбор конкретной структуры определяется не только языком запросов, а и потребностями задач, решаемых с помощью баз данных. Поэтому в диссертации предложен способ автоматизации настройки транслятора запросов на конкретную структуру базы данных. С этой целью в терминах математической модели среды формализована та часть транслятора запросов, которая не зависит от структуры данных. Модель среды используется в качестве формального описания предметной области, для которой строятся языки запросов. Тем самым создается возможность единой содержательной интерпретации языков запросов разных груш пользователей в терминах этой модели и контроля содержания запросов.

Разбиение транслятора запросов на две компоненты (относительно постоянную и гибко настраивающуюся) позволяет добиться его эффективного функционирования.

ЗАКЛЮЧЕНИЕ

Основной результат работы состоит в создании метода реализации языков запросов, ориентированных на пользователей-непрограммистов и учитывающих особенности конкретной предметной области в рамках ИСС, функционирующей в системе баз данных, построенной на широко распространенном техническом и программна обеспечении. Для этого была построена обобщенная и формализованная модель структуры данных и строго описана связь этой модели с иерархической и реляционной моделями данных. В диссертации определены условия, при которых оказывается возможно создать достаточно простую и эффективную программу трансляции запросов, легко настраиваемую на новые базы данных.

Другим важным результатом является разработка математической модели получения ответа на запрос, позволяющей перенести предложенный метод на другие модели данных и СУБД.

Создано программное обеспечение для содержательного контроля запросов и получения ответов в пакетном и диалоговом режимах.

Практическое значение диссертации состоит в доказательстве того, что накопленный опыт создания проблемно-ориентированных информационных языков может быть эффективно применен в промышленных АСУ на основе широко распространенных СУБД.

Предложенный в диссертации метод позволил дать математическое доказательство полученных результатов и выводов.

1. Основные направления экономического и социального развития СССР на I98I-I985 годы и на период до 1990 года. В кн.: Материалы ХХУТ съезда КПСС. М.: Издательство политической литературы, 1981, с.131-205.

2. Актуальная научная проблематика в области научной и технической информации: Рекомендательный перечень. М.: ВИМИ, 1977.

3. Средства формализованного описания экономических данных для АСУ: Методические рекомендации. М.: ЦЭМИ АН СССР, 1975. -230 с.

4. Ясин Е.Г. Проблемы развития систем информации. Экономика и математические методы, 1977, т.13, вып.5, с.1069-1084.

5. Королев М.А. Обработка экономической информации на электронных машинах. М.: Экономика, 1964. - 286 с.

6. Экономическая семиотика /Под ред. акад. Федоренко Н.П. -М.: Наука, 1970. 243 с.

7. Проскуров B.C. Основы обработки планово-экономической информации на ЭВМ. М.: Экономика, 1972. - 167 с.

8. Информационный поиск в АСУ /Аронович А.Б., Горбатенко Н.Г., Ежов Э.В. и др.; отв.ред. Аронович А.Б. М.: Наука, 1975. - 174 с.

9. Спасов Ю.И. Вопросы создания интерфейса между языками описания данных семантического и логического уровней. В кн.: Информационные языки и базы данных в планировании. - М.: ЦЭМИ АН СССР, 1980, с.123-133.

10. Корня "С.К. Инструментарий построения безубыточных баз данных. В кн.: Информационные языки и базы данных в планирова

11. НИИ. М.: ЦЭШ АН СССР, 1980, с. 175-183.

12. Шихман Е.С. К вопросу о поддержании целостности базы данных АСПР. В кн.: Информационные языки и базы данных в планировании. - М.: ЦЭШ АН СССР, 1980, с.141-164.

13. Криницкий Н.А., Миронов Г.А., Фролов Г.Д. Автоматизированные информационные системы /Под ред.Дородницына А.А. М.: Наука, 1982. - 381 с. (Справочная математич. б-ка).

14. Дейт К. Введение в системы баз данных /Пер. с англ. Минаева B.C., Маслаковой И.А. М.: Наука, 1980. - 464 с.

15. Попов Э.В. Общение с ЭВМ на естественном языке. М.: Наука, 1982. - 360 с.

16. Пховелишвили М.Г. Построение и применение диалоговых информационно-логических систем. Тбилиси: Мецниереба, 1982. - 61 с.

17. Шенк Р. Обработка концептуальной информации /Пер. с англ. Сенина Г.В.; Под ред. Брябрина В.М. М.: Энергия, 1980. - 361 с.

18. Поспелов Д.А. Логико-лингвистические модели в системах управления. М.: Энергоиздат, 1981. - 231 с.

19. Интеллектуальные банки данных /Под ред. Кузина Л.Т. М.: Научный совет по комплексной проблеме "Кибернетика" АН СССР, 1979.191 с. (Вопросы кибернетики).

20. Бенерджи Р. Теория решения задач. Подход к созданию ис-17 кусств.интеллекта. /Пер.с англ.Чеботарева С.П.; Под ред.Буркина Ю.В. М.: Мир, 1972. - 224 с.

21. Шрейдер Ю.А. Равенство, сходство, порядок. М.: Наука, 1971. - 254 с.

22. Медведев Ю.Т. Преобразования информации и исчисления, которые их описывают: типы информации и их возможные преобразования.-Семиотика и информатика, 1979, вып.13, с.109-141.

23. Bar-Hillel Y., Carnap R. Semantic information. British Journal for the Philosophy of Science,1953,v.4,N14,p.147-157.

24. Месарович M., Такахара Я. Общая теория систем: математические основы /Пер. о англ. Наппельбаума Э.Л.; Под ред. Емельянова С.В. М.: Мир, 1978. - 311 с.

25. Sundgren В. The theory of data bases. N.Y.: Petrocelli/ Charter, 1975.

26. Мартин Jfc. Организация баз данных в вычислительных системах. /Пер. с англ.; Под ред. Щёрса А.Л. М.: Мир, 1980. - 615 с.• 25. ANSI/X3/SPARC study group on DBMS: Interim report. PDT / (Bulletin of ACM SIGMOD), v.7, N2, 1975.

27. Ясин Е.Г. Экономическая информация. Что это такое? М.: Статистика, 1976.

28. De P., Sen A. Formalizing user's view modeling in a data base using semantic nets. Journal of information science principles and practice. 1982, v.4, N 1, p.19-31.

29. Chen P.P.S. The entity-relationship model. Toward a unified view of data. ACM transactions on database systems. 1976, v.1, N 1, p.9-36.

30. Roussopoulos N. CSDLs a conceptual schema definition language for the design of data base applications. IEEE Transactions on Software engineering, 1979, v.5, N 5, p.481-496.

31. Sowa J.P. Conceptual graphs for a data base interface. -IBM Journal of Research and Development, 1976, N 6, p.336-357.

32. Аронович А.Б., Петухова O.B., Система классификации и номенклатур как компонент инфологического уровня представления данных. В кн.: Информационные языки и базы данных в планировании. М.: ЦЭМИ ан СССР, с.29-53.

33. Сэлтон Г. Автоматическая обработка, хранение и поиск информации. /Пер. с англ. Вертьева В.Я. и др.; Под ред. проф. Кито-ва А.И. М.: Советское радио, 1973. - 560 с.

34. Кон П. Универсальная алгебра. /Пер. с англ.Баранович Т.М.; Под ред. Куроша А.Г. М.: Мир, 1968. - 351 с.

35. Маркус С. Теоретико-множественные модели языков. /Пер. с англ. Арапова М.В.; Под ред. Шрейдера Ю.А. М.: Наука, 1970. -332 с.

36. Калиниченко Л. А. Метод построения коммутативных отображений моделей данных при интеграции неоднородных баз данных. Программирование, 1978, # 6, с.60-71.

37. Sibley Е.Н., Hardgrave W.T., Kogalovsky M.R., Makalsky K.I. A conceptual model to support multi-model external views. « Ins The joint US/USSR seminar, USA, 1979, p.1«39.

38. Когаловский M.P. Архитектура многоуровневой системы управления базами данных МУССОН. В кн.: Разработка и использование программных средств для информационных систем. - М.: ЦЭМИ АН СССР, 1979, с.3-10.

39. Senko М.Е. A query-maintenance language for the data independent accessing model. Information Systems,1980,v.5,N4,p»257~272«

40. Андерсон Б.Ф., Дейл А.Да. Язык для преобразований базы данных. Доклад на советско-американском семинаре. (Москва, 14-23 ноября 1977 г.). с.169-199.

41. Langefors В., Sundgren В. Information systems architecture N.Y., Petrocelli, Charter, 1975. 366 p.

42. Ульман Дж. Основы систем баз данных. /Пер. с англ. Кочалов-ского М.Р. и Когутовского В.В.; Под ред. Кочаловекого M.P. М.: Финансы и статистика, 1983. - 334 с.

43. Яглом И.М. Булева структура и ее модели. М.: Советское радио. 1980. - 192 с. (Кибернетика).

44. Аштефкулесе Д. И. Проблемы использования информационных языков в системах баз данных: Дис. на соиск. ученой степ. канд. экон. наук. - М.: 1981.

45. Вениаминов Е.М. Алгебраический подход к моделям баз данных реляционного типа. Семиотика и информатика, 1980, вып. 14, с.44-80.

46. Петров А.Е. Модификация транслятора с языка БИЯЗ на язык банка данных "ОКА". Электронная техника. Сер. Экономика и системы управления, 1981, вып.38, с.18-21.

47. Клини С. Введение в метаматематику. -М,: Иностранная литература, 1957. -526 с.47» Терминальная опросная система (ТОС-3) на базе СУБД ОКА. ЯЩ.320,200 01 35 01 - Описание языка. Б.М, Б.г,

48. Шрейдер Ю,А. Модели в лингвистике и математике.- В кн.: Математическая лингвистика.-Мв: Наука, 1973, с, 63-83.

49. Борще в В. Б, Логический подход к описанию реляционных баз данных,- Семиотика и информатика, 1981,вып.16, с. 78-122.

50. Берж К. Теория графов и ее применения,- М.: Иностранная литература, 1962,-319 с,

51. Цаленко М.Ш. Философия и математика моделирования процессов обработки информации на примере реляционных моделей баз данных.- Семиотика и информатика, 1979, вып. 13, с. 150-183.

52. Петров А#Е, Некоторые свойства наборов координат на пра-деревьях с нумерованными дугами.- Доклады АН СССР, 1975, т,223,1. В 4, с. 803-805.

53. Петров А,Е, Автоматизированное ведение словарей дескрипторов.- Электронная техника. Сер. Экономика и системы управления, 1980, вып.35, с. 24-31,

54. Оценка экономической эффективности создания и внедрения автоматизированных систем научно-технической информации: методические рекомендации.- М,: ВИНИТИ, 1983.

55. Попов Э#В# Система взаимодействия с ЭВМ на ограниченном русском языке.- Программирование. 1978, М, с. 66-76.