автореферат диссертации по документальной информации, 05.25.05, диссертация на тему:Модели и методы повышения эффективности и качества разработки и функционирования тематических патентных баз данных

Введение.

Глава 1. Евразийское патентное ведомство и задачи автоматизации его деятельности.

1.1. Цель создания, структура и функции Евразийского патентного ведомства.

1.2. Структура системы управления и требования к принятию решений в Евразийском патентном ведомстве.

1.3. Основные задачи автоматизации административной и информационной деятельности Евразийского патентного ведомства

1.4. Концепция автоматизации ЕАГТВ и задачи создания тематических патентных баз данных.

Краткие выводы.

Глава 2. Методы анализа предметных областей пользователей тематических патентных баз данных.

2.1. Тематические базы данных и особенности формирования и анализа патентного информационного фонда международной патентной организации.

2.2. Формализованные модели и методы анализа предметных областей пользователей тематических патентных баз данных.

2.3. Методы построения внешних моделей пользователей тематических патентных баз данных.

2.4. Процедуры формирования обобщенной внешней модели ТПБД.

2.5. Модели и методы построения и анализа канонических структур ТПБД.

Краткие выводы.

Глава 3. Разработка моделей и методов повышения эффективности и качества тематических патентных баз данных.

3.1. Анализ и формулирование требований к показателям качества ТПБД.

3.2. Методы анализа и синтеза типовой иерархической структуры ТПБД.

3.3. Формализованное определение показателя полноты тематических патентных баз данных.

3.4. Модель и метод синтеза оптимальных логических структур тематических патентных баз данных.

Краткие выводы.

Глава 4. Разработка Евразийской патентной информационной системы.

4.1. Исходные положения по разработке ЕАПАТИС.

4.2. Разработка функциональной структуры и основные характеристики ЕАПАТИС.

4.3. Функциональные комплексы системы

ЕАПАТИС.

4.4. Развитие системы ЕАПАТИС.

Краткие выводы.

Актуальность темы

Переход к широкомасштабному применению современных информационных технологий (ИТ) и систем во всех сферах деятельности общества с целью обеспечения широкого круга пользователей наиболее полной, достоверной и своевременной информацией приобретает в настоящее время особую актуальность в связи с происходящими кардинальными преобразованиями в России. Современные информационные технологии являются основой развития всех сфер общественной жизни и должны рассматриваться не только как информационные и технологические процессы, но прежде всего как процессы, имеющие социальное, экономическое, организационно-правовое, историческое и другие значения.

На современном этапе развития информации, когда рынок информационных продуктов и услуг представляет достаточно широкое оснащение средствами технического, программного обеспечения и организацией всех форм собственности, основной проблемой информации является переход от создания различных инструментариев информационных технологий (программных и технических средств, локальных сетей и систем), к созданию и последующей реализацией концепции комплексной информационной поддержки различных видов деятельности, имеющих общегосударственную значимость, к каким, безусловно, принадлежит патентное дело. Патентные документы содержат уникальную информацию по различным аспектам общественно-политического, государственного, экономического, социального, культурного развития Российской Федерации, в совокупности эти документы являются основной частью национального интеллектуального богатства страны, задача сохранения и эффективного использования которого закреплена в законодательном порядке.

В настоящее время хранящиеся патентные документы используются исследователями как в своем первичном виде, так и для создания вторичных, производных источников. При этом исходные данные интегрируются во вновь создаваемых каталогах, таблицах и так называемых тематических патентных базах данных (ТПБД). ТПБД определяется как отобранная из патентных источников и организованная определенным образом коллекция тематически связанных данных, созданная для решения определенной научной или прикладной проблемы и позволяющая в процессе ее решения рациональным способом извлекать, просматривать и редактировать необходимые данные.

Для снижения общей трудоемкости процесса концептуального проектирования ТПБД необходимо использовать методы формального анализа информационные требований пользователей, для последующего формирования канонических структур ТПБД и построения логических структур БД.

В этой связи, наряду с общетеоретическими, методологическими и прикладными проблемами проектирования баз данных (БД), возникает связанная с ними проблема обеспечения максимальной полноты удовлетворения информационных потребностей широкого круга пользователей при создании и эксплуатации тематических баз данных по материалам патентных источников. Ее решение базируется, прежде всего, на качественном проведении этапа концептуального проектирования ТПБД, связанного с описанием и синтезом информационных требований в рамках некоторой достаточно общей и безызбыточной структуры, объединяющей требования полного множества пользователей ТПБД.

Большие масштабы работ по созданию и использованию ТПБД в различных патентных организациях, и в то же время отсутствие единой методологии проектирования ТПБД обуславливают высокую актуальность проведенных в работе научных исследований.

Целью работы является разработка моделей и методов создания и повышения эффективности функционирования тематических патентных баз данных на примере Евразийского патентного ведомства (ЕАПВ).

Методыисследования. Основные результаты диссертационной работы получены и математически обоснованы с использованием аппарата исследования операций, теории графов, методов оптимизации и других разделов современной теории управления.

Научнаяновизна. В результате проведенных исследований, анализа и обобщения опыта проектирования и эксплуатации систем автоматизации деятельности патентных организаций РФ и ЕАПВ:

- разработана единая методология проектирования оптимальных структур тематических патентных баз данных, заключающаяся в последовательном решении задач анализа и структуризации предметной области пользователей и формирования безызбыточной канонической структуры ТПБД; синтеза оптимальных по заданным критериям эффективности логических структур ТПБД;

- разработана совокупность графовых и матричных моделей и процедур их преобразования, обеспечивающая формальный анализ и структуризацию предметных областей пользователей, выявление и анализ дублируемых информационных элементов и избыточных взаимосвязей, выделение групп данных, ключей и зависимых атрибутов, а также построение рациональных канонических структур тематических патентных баз данных на этапе, предшествующем их техническому проектированию;

- разработаны методы построения типовой иерархической структуры ТПБД, основанные на последовательном выполнении комплекса процедур анализа требований к категориям информации патентно-информационного фонда, выделения типов объектов данных на основе процедур классификации объектов данных с использованием введенного в работе нормированного показателя подобия объектов; построения объектной канонической структуры ТПБД на основе информации об отношениях между типами объектов. В дальнейшем разработанный комплекс процедур обеспечивает реструктуризацию объектной канонической структуры ТПБД с целью приведения ее к иерархическому виду и построения типовой канонической структуры (ТКС) ТПБД;

-разработаны постановка задачи, модель и метод синтеза оптимальных логических структур ТПБД по критерию минимума суммарного времени загрузки и тестирования ТПБД, а также обслуживания множества запросов пользователей, возникающая на этапе технического проектирования ТПБД. Задача синтеза поставлена при ряде структурных и технологических ограничений, а также ограничений по эффективности использования вычислительных ресурсов. Задача сформулирована в виде задачи нелинейного целочисленного программирования с булевыми переменными. Для ее решения разработан алгоритм, основанный на модифицированной схеме метода «ветвей и границ»;

- введены определения основных показателей качества ТПБД: полноты, достоверности, актуальности, глубины ретроспективы, времени загрузки и тестирования ТПБД, а также обслуживания множества запросов пользователей и определены области их применения для различных категорий патентной информации. Разработаны требования и приведены описания структур данных для различных категорий патентной информации -патентной, непатентной, нормативно-правовой и справочной документации. Разработаны формализованное определение и аналитические выражения для определения оценки полноты структур ТПБД в процессе их создания и функционирования.

Практическая ценность. Предложенные модели и методы позволяют создавать эффективные локальные и распределенные тематические базы патентных данных с целью их многоцелевого использования в патентных учреждениях. Использование указанных методов, алгоритмов и программ проектирования ТПБД позволяет снизить трудоемкость и общие затраты на разработку, внедрение и модификацию соответствующих автоматизированных систем в 1,5-3 раза.

Предложенные модели и методы повышения качества тематических патентных баз данных использовались при проектировании канонических и логических структур ряда ТПБД Евразийского патентного ведомства, в частности ТПБД патентной документации ВОИС, ТПБД патентной документации США, ТПБД патентной документации ЕАПВ, ТПБД патентной документации Европейского патентного ведомства. Использование предложенных методов позволило повысить полноту и достоверность ТПБД, в 1,5-2 раза сократить время загрузки и тестирования ТПБД, повысить эффективность информационного обслуживания запросов экспертов.

Апробациярезультатовдиссертационного исследования.

Основные положения и результаты диссертации докладывались и обсуждались на IX, X, XI и XII международных конференциях по проблемам управления безопасностью сложных систем, проблемам регионального и муниципального управления, а также по проблемам теории открытых систем (2001-2005 г.г.).

Публикации. По теме диссертации опубликовано 12 печатных работ.

Структура и объем диссертационной работы.

Диссертация состоит из введения, четырех глав, заключения, списка цитируемой литературы.

Краткие выводы.

В четвертой главе получены следующие основные результаты:

Разработана функциональная структура ЕАПАТИС и логические структуры тематических баз данных,

хранящихся в информационном фонде ЕАПАТИС, обеспечивающие:

> Комплексное патентно-информационное обслуживание запросов экспертов на поиск патентной документации на основе использования единого пользовательского интерфейса для доступа к различным источникам патентной и непатентной документации (локальным и удаленным), в том числе к патентным информационным системам свободного доступа типа esp@cenet, USPTO, JAPIO и другим.

> Проведение разнообразных поисков параллельно на нескольких языках, по нескольким поисковым признакам, условиям поиска и нескольким поисковым базам данных (БД), в т.ч. Internet-БД.

> Исключение необходимости знания специальных поисковых систем для работы с дисками CD-ROM и DVD-

ROM, а также поисковых интерфейсов для работы с патентными Web-серверами и зарубежными IPDL.

> Повышение эффективности использования патентных фондов на машиночитаемых носителях, сократить затраты на поиск патентной документации, в том числе затраты на поиск в Интернет, и тем самым повышение производительности труда экспертов патентной службы.

Заключение

В результате проведенных исследований в диссертационной работе получены следующие основные теоретические, методологические и практические результаты:

1. На основе результатов детального анализа выявлены цели, исследованы особенности структуры и функций Евразийского патентного ведомства в условиях использования и развития новых информационных технологий, включая создание, ведение и многоаспектное использование тематических патентных баз данных (ТПБД), сформированы основные требования и структура решений в Евразийском патентном ведомстве (ЕАПВ), на основе которых определены основные задачи автоматизации административной и информационной деятельности в Евразийском патентном ведомстве, определена очередность их внедрения.

2. В рамках сформулированной концепции автоматизации основных функций ЕАПВ поставлены задачи создания и ведения тематических баз данных, представляющих собой множество тематически связанных данных, создающихся для решения определенной научной и прикладной проблемы и позволяющих в процессе ее решения рациональным образом просматривать, извлекать и редактировать необходимые данные, что существенно повышает качество и скорость обслуживания пользователей.

3. Разработана единая методология проектирования оптимальных структур ТПБД, заключающаяся в последовательном решении задач анализа и

структуризации предметных областей пользователей и формирования безызбыточной канонической структуры ТПБД, используемой для создания логических и физических структур. Основой данной методологии является совокупность графовых и матричных моделей и процедур их преобразования, обеспечивающая формальный анализ и структуризацию предметных областей пользователей, выявление и анализ дублируемых информационных элементов и избыточных взаимосвязей, выделение групп данных, ключей и зависимых атрибутов, а также построение рациональных канонических структур ТПБД на этапе, предшествующем их техническому проектированию.

4. Предложена методология нормализации информационных структур предметных областей пользователей, описываемых в виде иерархических и сетевых моделей данных, отличающаяся от известных методов универсальностью, экономичностью, простотой алгоритмизации и автоматизации. Формализованные процедуры нормализации обобщенной внешней модели ТПБД обеспечивают выделение базовых структурных элементов, анализ дублируемых информационных элементов и транзитивных взаимосвязей, структуризацию информационных элементов по уровням иерархий, выделение ключевых атрибутов, то есть проектирование канонической структуры ТПБД.

5. Разработаны методы построения типовой иерархической структуры ТПБД. Предложенные методы основаны на последовательном выполнении комплекса процедур анализа требований к категориям информации

патентно-информационного фонда, выделения типов объектов данных на основе процедур классификации объектов данных с использованием введенного в работе нормированного показателя подобия объектов; построения объектной канонической структуры ТПБД на основе информации об отношениях между типами объектов. В дальнейшем разработанный комплекс процедур обеспечивает реструктуризацию объектной канонической структуры ТПБД с целью приведения ее к иерархическому виду и построений типовой канонической структуры (ТКС) ТПБД. Разработаны процедуры построения типовой логической структуры (ТЛС) ТПБД на основе заданных характеристик ТКС ТПБД и разработанных алгоритмов ее преобразования с учетом ограничений ТЛС ТПБД.

6. Разработана постановка задачи, модель и метод синтеза оптимальных логических структур ТПБД по критерию минимума суммарного времени загрузки и тестирования ТПБД, а также обслуживания множества запросов пользователей, возникающая на этапе технического проектирования ТПБД. Задача синтеза поставлена при ряде структурных и технологических ограничений, а также ограничений по эффективности использования вычислительных ресурсов. Задача сформулирована в виде задачи нелинейного целочисленного программирования с булевыми переменными. Для ее решения разработан алгоритм, основанный на модифицированной схеме метода «ветвей и границ».

7. Проведен анализ и сформулированы требования,

предъявляемые к показателям качества ТПБД. Введены определения основных показателей качества ТПБД: полноты, достоверности, актуальности, глубины ретроспективы, времени загрузки и тестирования ТПБД, а также обслуживания множества запросов пользователей и определены области их применения для различных категорий патентной информации. Разработаны

требования и приведены описания структур данных для различных категорий патентной информации - патентной, непатентной, нормативно-правовой и справочной документации. Разработаны формализованное определение и аналитические выражения для определения и оценки полноты структур ТПБД. В качестве оценки полноты канонической структуры ТПБД используется отношение числа типов и экземпляров данных и типов связей и путей доступа и экземпляров связей между ними, зафиксированных в канонической структуре ТПБД, к их общему числу в ТКС ТПБД. Аналогичные оценки используются для анализа полноты логической

структуры ТПБД.

8. Предложенные модели и методы повышения качества тематических патентных баз данных использовались при проектировании канонических и логических структур ряда ТПБД Евразийского патентного ведомства, в частности ТПБД патентной документации ВОИС, ТПБД патентной документации США, ТПБД патентной документации ЕАПВ, ТПБД патентной документации Европейского патентного ведомства. Использование предложенных методов позволило повысить полноту и достоверность ТПБД, в 1,5-2 раза сократить время

загрузки и тестирования ТПБД, повысить эффективность информационного обслуживания запросов экспертов.

Использование ЕАПАТИС обеспечивает:

> Комплексное патентно-информационное обслуживание запросов экспертов на поиск патентной документации на основе использования единого пользовательского интерфейса для доступа к различным источникам патентной и непатентной документации (локальным и удаленным), в том числе к патентным информационным системам свободного доступа типа esp@cenet, USPTO, JAPIO и другим.

^ Проведение разнообразных поисков параллельно на нескольких языках, по нескольким поисковым признакам, условиям поиска и нескольким поисковым базам данных (БД), в т.ч. Internet-БД.

> Исключение необходимости знания специальных поисковых систем для работы с дисками CD-ROM и DVDROM, а также поисковых интерфейсов для работы с патентными Web-серверами и зарубежными IPDL.

> Повышение эффективности использования патентных фондов на машиночитаемых носителях, сократить затраты на поиск патентной документации, в том числе затраты на поиск в Интернет, и тем самым повышение производительности труда экспертов.

1. В.И. Блинников, В.В. Дубровская, В.В. Сергиевский. Патент: от идеи до прибыли. М.:Мир, 2002, 333с.

2. Х.Ф. Фаязов, С. А. Эминов, П. И. Дзегеленок, В. О. Сиротюк. Информатизация Евразийского патентного ведомства: состояние и перспективы. М.:ЕАПВ, 2001.

3. Введение в интеллектуальную собственность. Всемирная организация интеллектуальной собственности. WIPO, 1998.

4. Зарубежное патентное законодательство. М.:ИНИЦ, 1998.

5. A.B. Бителева. Особенности структуры управления Евразийским патентным ведомством (ЕАПВ). - Проблемы управления безопасностью сложных систем. Труды X международной конференции. Часть 1. М.:РГГУ, 2002, с.143-145.

6. Стандарты Всемирной организации интеллектуальной собственности. М.:ВНИИПИ,1996.

7. Г. С. Ненахов, В. В. Максимова и др. Патентная документация, представленная патентными ведомствами и ВОИС в Интернете. Методическое пособие для экспертов. М.:ИНИЦ, 2000, 145с.

8. Новые средства патентно-информационного обслуживания. М.:ИНИЦ, 1999, 68с.

9. Г. С. Ненахов, В. В. Максимова, Н.В. Шеланкова. Информационные ресурсы зарубежных патентных ведомств и ВОИС в Интернете. М.:ИНИЦ, 2001, 138с.

10. Евразийская патентная конвенция. М.:В0ИС, 1995.

11. В. И. Блинников, А.Н. Григорьев, В. И. Еременко. Евразийское патентное законодательство. Комментарии и нормативные акты. М.:ИНИЦ, 2000.

12. А.Н. Григорьев, В.И. Еременко и др. Законодательство государств СНГ в области промышленной собственности/Под ред. В.И. Блинникова. М.:ВНИИПИ, 1996, Т.1 и Т.2.

13. Как получить евразийский патент/М.В. Пантелеев, A.B. Сенчихин, В. И. Еременко и др. Под ред. А.Н. Григорьева. М.:ИНИЦ, 1998.

14. Годовой отчет Евразийского патентного ведомства Евразийской патентной организации (2000 г.). М.:ЕАПВ, 2001.

15. Правила составления, подачи и рассмотрения заявок. М.:ИНИЦ, 2000.

16. Правила составления, подачи и рассмотрения евразийских заявок в Евразийском патентном ведомстве. М.:ЕАПВ, 1998.

17. Материалы сайта Евразийской патентной организации: www.eapo.org.

18. Patent Cooperation Treaty (РСТ). Geneva: WIPO, 2000.

19. Материалы сайта Европейской патентной организации: www.epo.org.

20. Материалы сайта ВОИС:www.wipo.int.

21. А.П. Колесников. Патентная документация ведущих зарубежных стран и международных организаций. Справочник. М.:ИНИЦ,2000.

22. A.B. Бителева. Задача создания тематических базданных в Евразийском патентном ведомстве. - Теория активных систем/Труды международной научно-практической конференции. М.:ИПУ РАН, 2003, с.116-117.

23. В. И. Блинников, А.Н. Григорьев, В. И. Еременко. Комментарий Евразийского патентного законодательства. М.: «Экзамен», 2003.

24. В. О. Сиротюк, А. Б. Бурцев, A.B. Бителева. Этапы разработки и основные подсистемы EAPATIS. М. : Патентная информация сегодня, 2001, №2, с.16-20.

25. В. О. Сиротюк, А. Б. Бурцев, A.B. Бителева. Развитие EAPATIS: интеграция патентных информационных ресурсов. М.: Патентная информация сегодня, 2001, №3, с.27-30.

26. Годовой отчет Евразийского патентного ведомства Евразийской патентной организации (2004 г.). М.:ЕАПВ, 2005.

27. В.О. Сиротюк, A.B. Бителева. Обеспечение сохранности патентных баз данных в Евразийской патентной информационной системе. - Теория активных систем/ Труды международной научно-практической конференции. М.:ИПУ РАН, 2001, Т.1, с.138-139.

28. А. Г. Мамиконов, В. В. Кульба, С. А. Косяченко, В.О. Сиротюк и др. Оптимизация структур данных в АСУ.1. М.: Наука, 1988, 256 с.

29. А.Г. Мамиконов, В.В. Кульба, С. А. Косяченко, И. А. Ужастов. Оптимизация структур распределенных баз данных в АСУ. М.: Наука. 1990.

30. В. В. Кульба, С.С. Ковалевский, С. А. Косяченко, В. О. Сиротюк. Теоретические основы проектирования оптимальных структур распределенных баз данных. М. : СИНТЕГ, 1999, 660с.

31. В. О. Сиротюк, О. В. Сиротюк. Методы повышения эффективности и качества структур тематических патентных баз данных в патентных автоматизированных информационно-управляющих системах. Автоматика и телемеханика. М.: 2002, №8, с. 168-177.

32. Э.Я. Волынец-Руссет. Коммерческая реализация изобретений и ноу-хау (на внешних и внутренних рынках). М.: Юрист, 1999.

33. Инвестирование и инновационный бизнес: мировая практика - венчурный капитал/ Под общ. Ред. Н.М. Фонштейна. М.: ЗелО, 1996.

34. Д. Я. Козырев. Оценка интеллектуальной собственности. М.: «Экспертное бюро», 1997.

35. В.М. Файгельсон. Интеллектуальная собственность и внешнеэкономическая деятельность. М.:ИНИЦ, 1999.

36. Я.В. Лынник и др. Интеллектуальная собственность и нематериальные активы. М.:ВНИИПИ, 1998.

37. Мамиконов А. Г., Цвиркун А. Д. Кульба В. В. Автоматизация проектирования АСУ. М.: Энергоиздат, 1981, 328 с.

38. Мамиконов А.Г., Кульба В.В. Синтез оптимальных модульных систем обработки данных. М.:Наука. 1986,275с.

39. Мамиконов А.Т., Кульба В.В., Косяченко С.А. Типизация разработки модульных систем обработки данных. М. : Наука, 1989, 165 с.

40. H.A. Кузнецов, В.В. Кульба, С. С. Ковалевский, С. А. Косяченко. Методы анализа и синтеза модульных информационно-управляющих систем. М.: ФИЗМАТЛИТ, 2002. 800с.

41. Ш. Атре. Структурный подход к организации баз данных.: Пер. с англ. М. : Финансы и статистика, 1983.

42. Тиори Т., Фрай Дж. Проектирование структур баз данных. В 2 кн.: Пер. с англ. М.: Мир, 1985.

43. Алан Р. Сайман. Стратегические технологии баз данных: менеджемент на 2000г. М.: Финансы и статистика, 1999.

44. Крейг С. Маллинс. Администрирование баз данных. М.: КУДИЦ-ОБРАЗ, 2003.

45. Крёнке Д. Теория и практика построения баз данных 9-е изд. СПб: Питер, 2004 г.

46. Система баз и банков данных. Нормативные и методические материалы. М.: ВНИИ межотраслевой информации, 1992, 235с.

47. Цикритзис, Ф. Лоховски. Модели данных.: Пер. с англ. М.: Финансы и статистика, 1985.

48. М. Р. Когаловский. Энциклопедия технологий баз данных. М.: Финансы и статистика, 2002.

49. А. Саймон. Репозитарии и управление метаданными. СУБД, 1996, N5-6, с. 154-162.

50. Информационная технология. Структура системысловаря информационных ресурсов (IRDS). ГОСТ Р ИСО/МЭК 10021-93.

51. Е.З. Зиндер. Проектирование баз данных: новые требования, новые подходы. СУБД, 1996, N 3, с.10-22.

52. Мандель И. Д. Кластерный анализ. М. : Финансы и статистика, 1988, 176 с.

53. П. Грей. Логика, алгебра и базы данных.: Пер. с англ. М.: Машиностроение, 1989.

54. Берзтисс А.Т. Структуры данных: Пер. с англ. М.: Статистика, 1974, 408 с.

55. Кристофидес Н. Теория графов: алгоритмический подход: Пер. с англ. М.: Мир, 1978, 432 с.

56. Уилсон Р. Введение в теорию графов: Пер. с англ. М.: Мир, 1977.

57. Майника Э. Алгоритмы оптимизации на сетях и графах: Пер. с англ. М.: Мир, 1981, 323 с.

58. Хемди A.Taxa. Введение в исследование операций. Шестое издание. М.: Издательский дом «Вильяме», 2001. 912с.

59. Корбут A.A., Финкелъштейн Ю.Ю. Дискретное программирование. М.: Наука, 1968, 368 с.

60. Сигал И.Х., Иванова А.П. Введение в прикладное дискретное программирование. М.:Физматлит, 2002.

61. Сергиенко И.В., Каспшицкая М.Ф. Модели и методы решения на ЭВМ комбинаторных задач оптимизации. Киев: Наук. Думка, 1981, 287 с.

62. A.B. Бителева. Евразийская патентная информационная система. Проблемы регионального и муниципального управления. Материалы Международной научной конференции. Москва, май 2004 г., Под ред.

63. Н. И. Архиповой и В.В. Кульбы. - Н.:РГГУ, 2004, с. 127-128.

64. A.B. Бителева. Воздействие сети Интернет на патентный поиск. - Проблемы управления безопасностью сложных систем. Материалы Международной конференции. Под ред. Н.И. Архиповой и В.В. Кульбы. - М. : РГГУ, 2005, с. 237-239.