автореферат диссертации по информатике, вычислительной технике и управлению, 05.13.01, диссертация на тему:Модельно-алгоритмическое обеспечение процессов обработки информации в образовательных средах дистанционного обучения

□03063972

Амброеенко Роман Николаевич

МОДЕЛЬНО-АЛГОРИТМИЧЕСКОЕ ОБЕСПЕЧЕНИЕ ПРОЦЕССОВ ОБРАБОТКИ ИНФОРМАЦИИ В ОБРАЗОВАТЕЛЬНЫХ СРЕДАХ ДИСТАНЦИОННОГО ОБУЧЕНИЯ

05 13 01 - Системный анализ, управление и обработка информации

Автореферат

диссертации на соискание ученой степени кандидата технических наук

Красноярск - 2007

1 4 ИЮН 2007

003063972

Работа выполнена в федеральном государственном образовательном учреждении высшего профессионального образования «Красноярский государственный аграрный университет»

Научный руководитель доктор технических наук,

профессор Антамошкин Александр Николаевич

Официальные оппоненты доктор технических наук,

профессор Петров Михаил Николаевич

Ведущая организация ГОУ ВПО «Кемеровский государственный университет»

Защита состоится 28 июня 2007 года в 14 часов на заседании диссертационного совета Д212 249 02 при Сибирском государственном аэрокосмическом университете им ак МФ Решетнева по адресу 660014, г Красноярск пр им газ «Красноярский рабочий», 31

С диссертацией можно ознакомиться в библиотеке Сибирского государственного аэрокосмического университета

Автореферат разослан 25 мая 2007 года

кандидат технических наук, доцент Царев Роман Юрьевич

Ученый секретарь диссертационного совета

ИВ Ковалев

ОБЩАЯ ХАРАКТЕРИСТИКА РАБОТЫ

Актуальность работы. Традиционные технологии обучения, основанные на непосредственном взаимодействии преподавателей с учащимися, формировались и применяются в течение многих десятилетий несколькими поколениями преподавателей и методистов, стали привычными и общепринятыми. Столь же незыблемые формы приобрели и образовательные ресурсы Традиционная образовательная система в значительной мере расширяется Однако традиционный подход не всегда позволяет удовлетворить потребности людей в получении и совершенствовании образования

В последние годы как в России, так и за рубежом, все большую популярность приобретает идея развития систем дистанционного обучения Бурное развитие науки и технологий, а также стремительный рост объема информации, необходимой для успешной образовательной деятельности, приводят к использованию современных компьютерных и коммуникационных технологий, которые позволяют решать задачи обучения и повышения квалификации обучающихся, которые находятся вдали от учебных, научных и технических центров Связаны эти перемены с переходом мирового сообщества к информационному типу организации образования и образовательного пространства

Переход на новые образовательные технологии диктует новый подход к созданию и применению в учебном процессе более эффективных средств поиска, обработки, хранения, предоставления и передачи информации Информационное обеспечение большинства процессов, связанных с профессиональным образованием, делает возможным хранение и доступ к базовой информации, необходимой пользователю

Необходимым условием реализации дистанционного образования является образовательная среда, где обучаемый и преподаватель дистанцированы друг от друга Участники образовательного процесса взаимодействуют через единую информационную инфраструктуру, обладающую гетерогенностью и распределенной архитектурой Создание информационно-образовательной среды дистанционного образования в условиях современного информационного общества характеризуется непрерывным обновлением образовательных технологий и их информационного обеспечения

Программно-информационные технологии в дистанционном обучении требуют решения задач управления распределенными ресурсами, анализа трафика и управления пропускной способностью сети, перераспределения серверной нагрузки, отслеживания текущего состояния подсистем, серверов приложений и баз данных

Таким образом, проблема повышения качества обмена, обработки и хранения информации в дистанционных образовательных средах приводит к необходимости целенаправленного применения информационно-коммуникационных технологий и архитектурных решений, в частности, при разработке и реализации модельно-алгоритмического аппарата, предназначенного для управления процессами обработай информации

з

Объектом диссертационного исследования является распределенная образовательная среда, используемая в дистанционном обучении

Предмет исследований - средства управления хранением и обработкой информации в образовательной среде дистанционного обучения

Цель диссертационного исследования состоит в повышении качества средств управления хранением и обработкой информации в образовательной среде дистанционного обучения

Поставленная цель достигается путем решения следующих задач

• анализа подходов к формированию распределенных образовательных сред, используемых при дистанционной форме обучения,

• анализа существующих моделей и методов оценки достоверности информационного и программного обеспечения распределенных образовательных сред,

• разработки алгоритма управления параллельными транзакциями в многопользовательских распределенных образовательных средах,

• разработки модели управления хранением и обработкой информации в базах данных образовательных сред дистанционного обучения,

• разработки модели оптимизации хранения и обработай вторичных данных в БД,

• программной реализации системы анализа структуры информационного обеспечения распределенных сред дистанционного обучения

Методы исследования Основные теоретические и прикладные результаты работы получены на основе методологии системного анализа, теории баз данных, а также информационных и коммуникационных технологий и методов прикладной математики Научная новизна работы:

1 В рамках транзакционной структуры средств хранения и обработки информации образовательных сред дистанционного обучения впервые предложены и реализованы алгоритмы управления параллельными транзакциями на основе многоверсионности данных, позволившие обосновать уровень избыточности информационного обеспечения и повысить эффективность восстановления данных

2 Разработана оптимизационная модель управления хранением и обработкой информации в базах данных образовательных сред дистанционного обучения, учитывающая количество точек входа в логическую структуру БД число альтернативных путей доступа и длину этих путей доступа

3 Предложена модель оптимизации хранения и обработки вторичных данных в БД, где в качестве критерия оптимальности используется минимум вторичных данных, формируемых оперативно при выполнении информационных требований пользователей, что максимизирует достоверность информации при управлении БД

4 Разработана и программно реализована система анализа структуры информационного обеспечения, используемого в распределенных средах дистанционного обучения Значение для теории Результаты, полученные при выполнении диссертационной работы, имеют существенное значение для развития моделей и методов анализа достоверности данных в БД сложных информационных систем и сред, используемых при дистанционном обучении Разработанные в диссертации модели могут использоваться при оценке и анализе структуры информационного и программного обеспечения систем обработки информации и управления

Практическая ценность. Разработанная в диссертации система анализа структуры информационного обеспечения, используемого в распределенных средах дистанционного обучения, позволяет оценить количество точек входа в логическую структуру БД, а также число альтернативных путей доступа к данным и длину этих путей, что позволяет проектировщику выполнить анализ достоверности информации в образовательных средах дистанционного обучения Реализация многоверсионности данных при управлении параллельными транзакциями позволяет предотвратить потери информации, что важно для систем дистанционного обучения Разработанная система позволила провести оценку структуры информационного обеспечения находящейся на этапе эксплуатации образовательной среды Красноярского государственного аграрного университета

Достоверность полученных результатов подтверждается корректным использованием методологии системного анализа и теоретических методов оценки достоверности информационного и программного обеспечения сред дистанционного обучения при обосновании полученных результатов, выводов, рекомендаций, а также успешной апробацией и демонстрацией возможностей разработанной системы при проведении экспериментов на базе образовательной среды Красноярского государственного аграрного университета

Реализация результатов работы.

Диссертационная работа выполнялась в рамках программы по созданию единой краевой информационной образовательной системы и в рамках межправительственного проекта Россия-Франция «Содействие развитию дистанционной формы обучения в аграрном образовании России»

Полученные в диссертационной работе результаты внедрены в учебный процесс ФГОУ ВПО «Красноярский государственный аграрный университет»

На основе разработанного модельно-алгоритмического обеспечения реализована программная система, предназначенная для анализа структуры информационного обеспечения, используемого в распределенных средах дистанционного обучения, которая прошла экспертизу и зарегистрирована в Отраслевом фонде алгоритмов и программ (ОФАП), что делает ее доступной широкому кругу специалистов по системному анализу и проектировщиков распределенных информационных систем

На защиту выносятся-

1 Алгоритмы управления параллельными транзакциями на основе многоверсионности данных

2 Модель управления хранением и обработкой информации в базах данных образовательных сред дистанционного обучения

3 Модель оптимизации хранения и обработки вторичных данных в БД, минимизирующая объем вторичных данных, формируемых оперативно

4 Система анализа структуры информационного обеспечения, используемого в распределенных средах дистанционного обучения

Апробация работы Основные положения и результаты работы прошли всестороннюю апробацию на международных и всероссийских научных, научно-практических и научно-технических конференциях В том числе, на Всероссийской научно-практической конференции «Студенческая наука -городу и краю» (Красноярск, 2000), на Всероссийской научной конференции«Красноярский край освоение, развитие, перспективы» (Красноярск,2002-2004), на Седьмой Всероссийской научно-практической конференции «Проблемы информатизации региона ПИР-2003» (Красноярск, 2003), на Четвертой Всероссийской конференции молодых ученых по математическому моделированию и информационным технологиям (Красноярск, 2003), на Всероссийской научной конференции «Студенческая наука - взгляд в будущее(Красноярск, 2005), на II Всероссийской научной конференции студентов и аспирантов «Студенческая наука - взгляд в будущее» (Красноярск, 2006), на Всероссийской научно-методической конференции «Инновации в системе непрерывного профессионального образования» (Красноярск, 2006), на V международной научно-практической конференции молодых ученых Сибирского федерального округа «Современные тенденции развития АПК в России»(Красноярск, 2007)

Диссертационная работа в целом обсуждалась на научных семинарах Красноярского государственного аграрного университета, Сибирского государственного аэрокосмического университета, а также НИИ Систем управления, волновых процессов и технологий (2004-2007 гг )

Публикации. По материалам диссертации опубликовано 20 работ, из них 9 без соавторов 2 статьи опубликовано в журналах по Перечню ВАК РФ Полный список публикаций представлен в конце автореферата

Структура и объем работы. Диссертация состоит из введения, четырех разделов, заключения, списка литературы из 104 наименований

ОСНОВНОЕ СОДЕРЖАНИЕ РАБОТЫ

Во введении дана общая характеристика проблемы, обоснована актуальность выбранной темы, определены цель и задачи исследования Сформулированы основные положения, выносимые на защиту, научная новизна и практическая значимость полученных результатов

б

В первом разделе рассматриваются общие тенденции развития дистанционного образования Приводятся его формы и современная структура Показано место и роль программно-информационных технологий и компьютерных средств в дистанционном образовании Указана проблема обеспечения необходимого уровня качества процессов обработки и хранения информации в дистанционных образовательных средах

Дистанционное образование, как форма образования, отличается от других форм способом получения и предоставления образования, а также характером образовательной коммуникации, осуществляемой в основном на расстоянии Поскольку обучающий и обучаемый дистанцированы друг от друга, образовательная коммуникация между ними носит опосредованный характер и нуждается в средствах коммуникации

Информационные и коммуникационные технологии, используемые в дистанционном образовании, являются его средствами, состав и удельный вес которых меняется в зависимости от технологического прогресса, степени доступности обучающимся и формы организации учебного процесса

Постепенное все более полное осуществление возможностей коммуникации достигается в процессе информатизации общества, т е повышение приоритетности информационного знания Информатизация общества сегодня предполагает широкое внедрение информационных знаний в виде информационных технологий, позволяющих специалистам творчески применять в своей информационной деятельности опыт целых коллективов

На основе изложенного в первом разделе понимания основных позиций, связанных с процессом информатизации и компьютеризации образования, определен подход к исследованию информационно-образовательных сред в дистанционном образовании Особенность таких сред состоит в ориентации на решение весьма широкого круга задач, и вытекающего отсюда большого разнообразия используемых программно-аппаратных средств, т е высокого уровня гетерогенности и распределенной архитектуры среды

Образовательная информационная среда, построенная с применением компьютерных и коммуникационных технологий, является необходимой средой функционирования дистанционного образования Наличие в открытого доступа к информационным и техническим ресурсам учебного заведения участникам учебного процесса, находящихся за его пределами, является основой для успешного формирования информационно-образовательной среды Важным свойством образовательной среды, используемой при дистанционном образовании, является возможность задавать границы области успеваемости с учетом уровня подготовки учащихся и сложности учебного материала При этом жесткость требований к уровню успеваемости подбирается так, чтобы быть достаточными для прочного закрепления учебного материала, но и не подавить интерес к учебе

Распределенная информационно-образовательная среда, используемая при дистанционном обучении, реализуется на основе архитектуры, которая определяется программно-информационной технологией и аппаратной платформой На сегодняшний день создан ряд типовых архитектур

распределенных сред обработки информации и соответствующих структур компьютерных сетей В первом разделе приведены архитектуры информационно-образовательной среды, которые наиболее точно соответствует структуре образовательного пространства при дистанционной форме обучения

Предоставление образовательных услуг предъявляет повышенные требования к качеству обработки информации как программными, так и аппаратными средствами информационно-образовательной среды Обеспечение заданного уровня качества требует, в первую очередь, создания методов и средств оценки и анализа надежности баз данных

Дистанционное обучение и распределенное обучение точно определены с точки зрения технической перспективы первостепенный приоритет при разработке и сопровождении образовательных сред дистанционного образования имеют процессы обмена, обработки и хранения информации в базах данных

Во втором разделе рассмотрено понятие транзакции в рамках СУБД образовательной среды дистанционного образования Показано, что в настоящее время транзакционная обработка информации становится одним из важнейших аспектов, определяющих корректность производимых вычислений и целостность данных, а, следовательно, и характеристики качества образовательных сред дистанционного образования

Транзакция представляет собой неделимую последовательность операций манипулирования данными Транзакция выполняется целиком и переводит базу данных из одного целостного состояния в другое целостное состояние либо, если одно из действий транзакции невыполнимо или произошло нарушение работы системы, база данных возвращается в исходное состояние, которое было до начала транзакции (откат транзакции)

Традиционно транзакции рассматриваются в многопользовательских или же в однопользовательских системах В однопользовательских системах транзакции - это логические единицы работы, после выполнения которых база данных остается в целостном состоянии В многопользовательских системах, кроме этого, транзакции служат для обеспечения изолированной работы отдельных пользователей - пользователям, одновременно работающим с одной базой данных, кажется, что они работают в однопользовательском режиме Очевидно, что оба этих аспекта имеют существенное значение для процессов поиска, передачи, обработки, хранения и предоставления информации в образовательной среде дистанционного образования Отмечены четыре важных свойства транзакции

Атомарность (транзакция выполняется как атомарная операция - либо выполняется вся транзакция целиком, либо она целиком не выполняется)

Изоляция (транзакции разных пользователей не должны мешать друг ДРУГУ)

Долговечность (если транзакция выполнена, то результаты ее работы должны сохраниться в базе данных, даже если в следующий момент произойдет сбой системы)

Согласованность (транзакция переводит базу данных из одного согласованного (целостного) состояния в другое согласованное (целостное) состояние, внутри транзакции согласованность базы данных может нарушаться)

Целостность базы данных - это соответствие имеющейся в базе данных информации ее внутренней логике и структуре База данных находится в согласованном (целостном) состоянии, если удовлетворены все ограничения целостности, определенные для базы данных При этом под ограничением целостности понимают некоторое утверждение, которое может быть истинньм или ложным в зависимости от состояния базы данных

Вместе с понятием целостности базы данных возникает понятие реакции системы на попытку нарушения целостности Система должна не только проверять, не нарушаются ли ограничения в ходе выполнения различных операций, но и должным образом реагировать, если операция приводит к нарушению целостности

Транзакции являются единицами восстановления данных после сбоев Восстанавливаясь, СУБД ликвидирует следы транзакций, не успевших завершиться корректно в результате программного или аппаратного сбоя Это в свою очередь оказывает влгяние на качество управления хранением и обработкой информации в дистанционных образовательных: средах

Одним из основных требований сохранности информации состоит в том, что данные зафиксированных транзакций должны сохраняться в системе, даже если в следующий момент произойдет сбой системы

Самый простой способ обеспечить такую гарантию - во время каждой операции сразу записывать все изменения на дисковые носители Однако такой способ не является удовлетворительным, так как имеется существенное различие в скорости работы с оперативной и с внешней памятью

Единственный способ достичь приемлемой скорости работы состоит в буферизации страниц базы данных в оперативной памяти Это означает, что данные попадают во внешнюю долговременную память не сразу после внесения изменений, а через некоторое достаточно большое время При этом во внешней памяти должна храниться информация, необходимая для восстановления

Также во втором разделе рассмотрены проблемы параллелизма обмена и обработки транзакций в дистанционных образовательных средах Предложены алгоритмы управления параллельными транзакциями

Очевидно, что образовательная среда образовательных средах дистанционного образования является многопользовательской, поскольку предполагает одновременную параллельную работу большого количества пользователей, как учащихся и преподавателей, так и службы управления учебным процессом и сопровождения информационно-образовательной среды При этом пользователи не должны мешать друг другу

Так как логической единицей работы для пользователя является транзакция, то работа СУБД дистанционной образовательной среды должна быть организована так, чтобы у каждого пользователя складывалось

впечатление, что его транзакции выполняются независимо от транзакций других пользователей

Простейший способ обеспечить такую организацию при передаче информации состоит в том, чтобы все поступающие транзакции выстраивать в единую очередь и выполнять строго по очереди

Однако этот способ не годится по очевидным причинам - теряется преимущество параллельной работы Таким образом, транзакции необходимо выполнять одновременно, но так, чтобы результат был бы такой же, как если бы транзакции выполнялись по очереди

Трудность состоит в том, что если не предпринимать никаких специальных мер, то данные, измененные одним пользователем, могут быть изменены транзакцией другого пользователя раньше, чем закончится транзакция первого пользователя В результате, в конце транзакции данные первого пользователя будут утеряны

Для того чтобы добиться изолированности транзакций, в СУБД дистанционной образовательной среды должны использоваться методы регулирования совместного выполнения транзакций

Сериализация транзакций - это механизм их выполнения по некоторому сериальному плану, т е такому плану, при котором результат совместного выполнения транзакций эквивалентен результату некоторого последовательного выполнения этих же транзакций Системы, в которой поддерживается сериализация транзакций обеспечивает реальную изолированность пользователей

Основная реализационная проблема состоит в выборе метода сериализации набора транзакций, который не слишком ограничивал бы их параллельность

В работе выявлены и подробно рассмотрены три основные проблемы параллелизма

проблема потери результатов обновления, проблема незафиксированной зависимости, проблема несовместимого анализа

Основная идея управления параллельными транзакциями на основе многоверсионности заключается в том, что в базе данных допускается существование нескольких «версий» одного и того же элемента данных, что позволяет улучшить ряд характеристик СУБД

В данном разделе приведен ряд алгоритмов управления параллельными транзакциями в образовательной среде дистанционного образования метод временных меток, многоверсионный вариант двухфазного протокола синхронизации, многоверсионный протокол для транзакций, не изменяющих данные, МУвО-планировщик

Предлагается использовать метод временных меток, как метод сериализации транзакций, хорошо работающий в условиях редких конфликтов транзакций и не требующий построения графа ожидания транзакций, что является сложной задачей для такой распределенной системы, как образовательная среда

Этот планировщик обрабатывает операции таким образом, чтобы суммарный результат выполнения операций был эквивалентен последовательному выполнению транзакций Так, если транзакция Ti началась раньше транзакции Т2, то система обеспечивает такой режим выполнения, как если бы Ti была целиком выполнена до начала Т2

Порядок сериализации задается порядком временных меток, которые получают транзакции во время старта Временные метки также используются для идентификации версий данных при чтении и модификации - каждая версия получает временную метку той транзакции, которая ее записала

Планировщик не только следит за порядком выполнения действий транзакций, но также отвечает за трансформацию операций над данными в операции над версиями - каждая операция вида «прочитать элемент данных х», должна быть преобразована планировщиком в операцию «прочитать версию у элемента данных х»

Временную метку, полученную транзакцией й в начале ее работы, будем обозначать как ts(ti) Операция чтения транзакцией ti элемента данных х будет обозначаться как ri(x) Для обозначения того, что транзакция ti читает версию элемента данных х, созданную транзакцией tk, будем писать гг(хк) Для обозначения того, что транзакция ti записывает версию элемента данных х, будем использовать запись wi(x)

Опишем алгоритм работы метода временных меток

1 Планировщик преобразует операцию ri(x) в операцию riixk), где хк -это версия элемента х, помеченная наибольшей временной меткой ts(tk), такой что ts(tk) < is(ti)

2 Операция wi(x) обрабатывается планировщиком следующим образом

а) если планировщик уже обработал действие вида rj(xk), такое что ts(tk) < ts(ti) < tsitj), то операция ш(х) отменяется, a ft откатывается,

б) в противном случае wi(x) преобразуется в wi(xi)

3 Завершение транзакции ti (commit) откладывается до того момента, когда завершатся все транзакции, записавшие версии данных, прочитанные й

Последний шаг необходим, чтобы предотвратить «грязное» чтение

t5*—F

tr5jy2) r5(z0) §

г4*—I гЗ(х2)

г4{х2)__w4(x4) r4(y2) w4(y4)

Откат

в*—f r2(x0) w2fx2)

K3(z0) Ожидание

/2 е—t

r2(y0) w2(y2) в

Время

Рис 1 Пример работы метода временных меток

и

На рис 1 приведен пример работы метода временных меток. Взаимодействие транзакций ?1 и й отличным образом иллюстрирует достоинства использования версий В случае подобного плана выполнения транзакций при отсутствии версионности получился бы классический случай чтения несогласованных данных Однако в данном примере эта ситуация вполне приемлема из-за того, что первая транзакция читает «старую» версию элемента данных у Транзакция й ожидает окончания работы й перед собственным завершением (пунктирная линия) Это происходит потому, что /3 прочитала незавершенную (ипсоптт^ес!) версию х2

Транзакция ¿4 является примером «поздней» транзакции изменения Она создает версию >>4, в то время как транзакция (стартовавшая позднее) уже прочитала более раннюю версию у2 То есть транзакция t5 «не видит» некоторых изменений, внесенных № Таким образом, сериализация транзакций в порядке получения ими временных меток становится невозможной Именно поэтому происходит откат (пункт 2а алгоритма)

В третьем разделе предлагается решение задачи оптимизации обработки и хранения информации в распределенной образовательной среде дистанционного обучения При управлении базами данных (БД) в распределенных образовательных средах огромное значение имеет обеспечение требуемого уровня достоверности информации хранимой в БД и получаемой на основе данных из БД В данном разделе предложена модель повышения достоверности информации

Достоверность информации в БД определяется числом точек входа в логическую структуру БД, числом альтернативных путей доступа к типам элементов данных и длиной этих путей доступа Каждый элемент пути характеризуется некоторой вероятностью возникновения ошибок Чем большее число точек входа и альтернативных путей доступа реализовано в логической структуре БД и чем меньше длина этих путей доступа, тем меньше вероятность возникновения ошибок при реализации информационных требований пользователей

Данные, хранимые в БД, можно разделить на две основные группы данные, загружаемые в БД в виде входной информации, и данные, формируемые в БД в результате преобразования входной информации, ранее загруженной в БД (вторичные данные)

Вторичные данные могут храниться в БД постоянно и использоваться по мере необходимости, а могут формироваться оперативно программным путем на время реализации соответствующего информационного требования Хранение вторичных данных в БД связано с дополнительным расходом внешней памяти и временем их разового формирования Оперативное же формирование вторичных данных при каждом запросе к БД на их получение требует многократных затрат машинного времени на поиск исходных данных и их преобразование

Вероятность возникновения ошибок при использовании второго способа формирования вторичных данных выше, чем в первом случае, так как при этом увеличивается общее число этапов обработки вторичных данных в БД

Общая задача синтеза оптимальной логической структуры БД распределенной образовательной среды по критериям, коррелированным с максимизацией достоверности информации в БД, заключается в следующем Заданы множество информационных требований пользователей, каноническая структура БД и ее характеристики Необходимо распределить типы элементов данных по типам записей БД, определить множество связей в логической структуре БД и объем вторичных данных, формируемых с использованием второго способа таким образом, чтобы достигались максимум числа альтернативных путей доступа и точек входа в БД и минимум вторичных данных при выполнении ограничений, накладываемых на логическую структуру БД требованиями пользователей, характеристиками СУБД, ОС и технических средств обработки данных

Задача синтеза оптимальной логической структуры БД распределенной образовательной среды по критерию максимума числа точек входа и числа альтернативных путей доступа к типам элементов данных в логической структуре БД заключается в вычислении булевых переменных, максимизирующих целевую функцию

шах

Х1к ' Х1 к

Xм хг л1к 'Л//

£ 1ВДГ 2>™ 2>*< ЕЕКК'х

кг К к'еКс к'*к

где и = {и} - множество пользователей БД распределенной образовательной среды, П = {и1( жа е П^и е и} - множество информационных требований пользователей БД, ап - интенсивность (частота) выполнения пи -го

информационного требования и-го пользователя БД в единицу времени, Кс = {&} - множество типов элементов данных в канонической структуре БД, К™ = {&} - множество типов элементов данных, являющихся точками входа в %и -и информационном требовании и реализованных в канонической структуре БД, Ик число версий элементов данных ¿-го типа(кеК™), Дс = {г} -множество связей между типами элементов данных в канонической структуре БД, Жс = Цсо^ЦАе К, г - матрица инциденций между типами элементов данных и связями в канонической структуре БД,

£ П} - множество путей доступа из множества

типов элементов данных, являющихся точками входа в информационных требованиях и реализованных в канонической структуре БД, где Д - индексное множество множества путей из к-то (к е К™ ) типа элементов данных, а^ -

число прохождений ^ -го пути доступа из одной версии элементов данных к-го типа {к е К™) при однократном выполнении и,, -го информационного требования, = {/}- множество ключевых типов записей БД в синтезируемой логической структуре БД, Ьн = {/}- множество всех типов записей БД в синтезируемой логической структуре БД Смысл булевых переменных

тГКЛ _

Лл -

1, если к - й тип f^k s (J К^ J элементов

данных включается в 1-й тип (/ е L'Jf ) записей БД, О, в противном случае,

1, если к- й тип (к еК() элементов Хл — данных включается в I - й тип (/ е Ьн) записей БД, О, в противном случае,

1, если от / - й типа записей БД к Г- му типу записей

БД вводится г - я (г е Д.) связь, О, в противном случае

При синтезе оптимальной логической структуры БД распределенной образовательной среды учитываются ограничения на структуру и состав типов записей БД, структуру связей между ними, определяемые характеристиками СУБД Решение предложенной модели может происходить при следующих ограничениях

• на длину каждого типа записей БД

V„

р4+ Е^РА

jfcVi+l

kefCr

Pi

где р, - длина записей БД 1-то типа,

• на обеспечение распределения множества типов элементов данных, являющихся точками входа информационных требований пользователей, по типам записей БД

V

4е U к i

• на обеспечение распределения типов элементов данных, не являющихся точками входа информационных требований пользователей, по типам записей

• на обеспечение распределения связей между типами элементов данных канонической структуры БД по связям между типами записей БД и внутри отдельных типов записей БД логической структуры БД

V

ЕХХI КККвд +хлхпх-ш) > 1

• на обеспечение включения в один тип записей БД только тех типов элементов данных, между которыми имеется связь в канонической структуре БД

к*к

• на допустимую степень дублирования типов элементов данных в логической структуре БД

ЫК,\ и

где - заданная степень дублирования типов элементов данных в логической структуре БД,

• на число типов элементов данных в логической структуре БД

Ы1НЫКС

• на число типов элементов данных в типах записей БД

где К,,КЬ - заданное число типов элементов данных в типах записей БД, в логической структуре в целом,

• на обеспечение связности типов записей БД в логической структуре БД

V,,

V / к'*к

В зависимости от условий функционирования БД распределенной образовательной среды и требований пользователей в качестве критерия эффективности при оптимизации хранения и обработки вторичных данных в БД может быть выбран минимум вторичных данных, формируемых оперативно при выполнении информационных требований пользователей, что максимизирует достоверность информации при управлении БД

шш SE S К КР-**') ' 0)

■П te/, " /tí^fBKf

где JT^ = {&} - множество вторичных типов элементов данных канонической структуры БД, формируемые оперативно при выполнении информационных требований пользователей БД, 7FCÍT = е , - матрица

инциденций вторичных типов элементов данных и связей в канонической структуре БД При этом ограничения аналогичны рассмотренным выше

В задаче (1) значения переменных Х™ известны, поэтому она относится к задаче линейного целочисленного программирования с булевыми переменными, и для ее решения могут быть использованы стандартные программные средства

В четвертом разделе приводится описание реализованной системы анализа структуры информационного обеспечения распределенных образовательных сред дистанционного обучения. Данная система позволяет оценить количество точек входа в логическую структуру БД, число альтернативных путей доступа к данным, а также длину этих путей

Разработанная система представляет собой законченный программный продукт, обладающий удобным и интуитивно понятным интерфейсом, ориентированный на применение пользователями с различным уровнем подготовки (рис 2)

»rnjAím^mmmms^^mA

Рис 2 Основное окно программной системы Разработанная программная система использовалась при исследовании структуры информационного обеспечения образовательной среды Красноярского государственного аграрного университета, находящейся на

этапе эксплуатации Была задана логическая архитектура базы данных, которая включает типы данных, их версионность и взаимосвязь между различными типами данных Кроме этого, были заданы точки входа в базу данных

На основе исходной информации был проведен анализ зависимости числа возможных путей доступа к любым типам данных от длины путей доступа Очевидно, что чем больше длина пути, т е чем больше ориентированных ребер входит в путь, тем больше и альтернативных путей доступа Соответственно, большее количество пользователей информационных ресурсов распределенных образовательных сред дистанционного обучения могут работать одновременно

Однако большая длина пути может привести к уменьшению достоверности информации при использовании вторичных данных (1) Визуализация зависимости числа альтернативных путей доступа от длины этих путей, которая предоставляется разработанной системой анализа структуры информационного обеспечения распределенных образовательных сред, позволяет определить минимальное значение длины пути для полноценного многопользовательского режима работы, что является важным для средств дистанционного обучения

По рис 2 можно определить максимальное количество пользователей в образовательной среде при заданной длине пути (ось абсцисс) Так, если работает 1900 пользователей, то длина пути должна быть не менее 4

В заключении сформулированы основные результаты и выводы, полученные в диссертационной работе

ОСНОВНЫЕ РЕЗУЛЬТАТЫ И ВЫВОДЫ

На основе проведенного анализа существующих подходов к формированию распределенных образовательных сред, используемых при дистанционной форме обучения, решен ряд задач, имеющих самостоятельное теоретическое и практическое значение

• Выполнен анализ существующих моделей и методов оценки достоверности информационного и программного обеспечения распределенных образовательных сред Анализ показал, что оценка достоверности определяется числом точек входа в логическую структуру БД, числом альтернативных путей доступа и длиной путей доступа

• Разработан алгоритм управления параллельными транзакциями в распределенных образовательных средах, позволивший на основе многоверсионности данных, улучшить характеристики надежности СУБД

• Разработана модель управления хранением и обработкой информации в базах данных образовательных сред дистанционного обучения, которая позволила учесть число точек входа в логическую структуру БД, число альтернативных путей доступа и длину этих путей

• Разработана модель оптимизации хранения и обработки вторичных данных в БД, формируемых оперативно, что позволило максимизировать

достоверность информации при управлении базами данных в образовательных средах дистанционного обучения

• Программно реализована система анализа структуры информационного обеспечения, используемого в распределенных средах дистанционного обучения, что позволило автоматизировать процесс оценки достоверности информации и визуализировать зависимость показателей, характеризующих логическую структуру БД и альтернативные пути доступа к этим данным

Основные результаты диссертационной работы опубликованы в следующих работах

1 Амбросенко, Р Н Применение корпоративных компьютерных сетей в экономике [Текст] / Р Н Амбросенко // Студенческая наука - городу и краю Сб материалов всерос научно-практической конференции -Красноярск,2000 -С 68-69

2 Амбросенко, Р Н Создание информационно-консультационной и информационно-коммерческой системы АПК Красноярского края [Текст] / Н Д Амбросенко, Р Н Амбросенко, А П Байкалова // Красноярский край освоение, развитие, перспективы мат-лы всерос науч конф -Красноярск, 2002 - С 97-98

3 Амбросенко, Р Н Компьютерные сети Красноярского государственного аграрного университета [Текст] / Н Д Амбросенко, Р Н Амбросенко,

Д В Добровольский, А М Каменева, Н В Титовская // Красноярский край освоение, развитие, перспективы мат-лы всерос науч конф -Красноярск, 2002 - С 118-119

4 Амбросенко, Р Н Анализ состояния электронных разработок в корпоративной сети КрасГАУ [Текст] / Н Д Амбросенко, Р Н Амбросенко , Б М Багаев // Красноярский край освоение, развитие, перспективы мат-лы II всерос науч конф - Красноярск, 2003 - С 6970

5 Амбросенко, Р Н Технологии компьютерной сети КрасГАУ [Текст] / Р Б Амбросенко // Проблемы информатизации региона ПИР-2003 мат-лы всерос науч конф - Красноярск, 2003 - С 97-101

6 Амбросенко, Р Н Корпоративная компьютерная сеть КрасГАУ [Текст] / Р Н Амбросенко // Материалы четвертой Всероссийской конференции молодых ученых по математическому моделированию и информационным технологиям - Красноярск, 2003 - С 54

7 Амбросенко, Р Н Нейроинформатика и ее приложения [Текст] / Р Н Амбросенко // мат-лы всерос науч конф - Красноярск, 2003 - С 26

8 Амбросенко, Р Н Computer network of Krasnoyarsk state agrarian university [Текст] / H Д Амбросенко, P H Амбросенко, H В Антонова //

Красноярский край освоение, развитие, перспективы мат-лы III всерос науч конф - Красноярск, 2004 -С 133-134

9 Амбросенко, Р H Этапы становления дистанционной формы обучения в КрасГАУ [Текст] / H Д Амбросенко, Р H Амбросенко, Б M Багаев // Студенческая наука - взгляд в будущее мат-лы всерос науч конф -Красноярск, 2005 - С 254-255

10 Амбросенко, Р H Программно-аппаратное обеспечение ДО в КрасГАУ [Текст] / H Д Амбросенко, Р H Амбросенко, Б M Багаев // Студенческая наука - взгляд в будущее мат-лы всерос науч конф - Красноярск, 2005 -С 253-254

11 Амбросенко, Р H Информационные технологии при изучении английского языка в КрасГАУ [Текст] / Р H Амбросенко, Б M Багаев, H В Антонова // мат-лы всерос науч конф - Красноярск, 2005 -С 55-58

12 Амбросенко, Р H Применение автоматизированной обучаещей системы при изучении английского языка в красгау [Текст] / Р H Амбросенко, Б M Багаев // мат-лы всерос науч конф - Красноярск, 2006 - С 93-97

13 Амбросенко, Р H Интеллектуальные учебные среды по программированию аргументы за интеграцию и адаптацию [Текст] / Р H Амбросенко, Б M Багаев // мат-лы всерос науч конф - Красноярск, 2006 -С 93-104

14 Амбросенко, Р H Надежность архитектуры программного обеспечения информационной образовательной среды дистанционного обучения [Текст]/РH Амбросенко//мат-лымеждунар науч практ конф -Красноярск, 2007 - С 308-311

15 Амбросенко Р H , Выбор оптимальной конфигурации распределенной информационной образовательной среды [Текст] / Р H Амбросенко // Вестн Краснояр гос аграр ун-та - Красноярск, 2007 - Выл 2 - С 327330

16 Амбросенко Р H, Транзакционный подход к повышению качества обработки информации в образовательных средах дистанционного обучения [Текст] / Р H Амбросенко // Вестн Краснояр гос аграр ун-та -Красноярск, 2007 - Вып 3 - С 50-52

Разработки, зарегистрированные в Отраслевом фонде алгоритмов и программ:

17 Амбросенко Р H, Шевчук С Ф , Ковалев И В , Яркова С А, Тюпкин M В Система оптимизации обработай и хранения информации в базах данных (программная система «BD-Opt ver 1 0») M ВНТИЦ, 2007

№ 50200701023

18 Амбросенко Р H, Шевчук С Ф , Ковалев И В , Яркова С А Система формирования и анализа на графах распределенных образовательных

сред (Программная система «GraphEdu ver 1 О») М ВНТИЦ, 2007 № 50200701028

19 Амбросенко Р Н, Шевчук С Ф , Ковалев И В , Чикизов А А, Яркова С А Многоверсионное тестирование в распределенных образовательных средах (программная система «AITest ver 1 0») М ВНТИЦ, 2007

№ 50200701052

20 Амбросенко Р Н, Шевчук С Ф, Крачков П Г, Ковалев И В , Яркова С А , Цветков Д Ю Система анализа структуры информационного обеспечения распределенных систем обработки данных (программная система «BD Calculate ver 10») М ВНТИЦ, 2007 №50200701067

Санитарно-эпидемиологическое заключение № 24 49 04 953 П 000381 09 03 от 25 09 2003 г Подписано в печать 20 05 2007 Формат 60x84/8 Бумага тип Xsl Офсетная печать Объем 1,0 д л Тираж 100 экз Заказ № 1013

Издательство Красноярского государственного аграрного университета 660017, Красноярск, ул Ленина, 117

ВВЕДЕНИЕ.

1. РАСПРЕДЕЛЕННАЯ ПРОГРАММНО-ИНФОРМАЦИОННАЯ СРЕДА ДИСТАНЦИОННОГО ОБРАЗОВАНИЯ.

1.1. Информационные технологии и компьютерные средства образовательных сред.

1.2. Программное обеспечение информационно-образовательных сред.

1.3. Архитектура образовательных сред.

1.4. Понятие и формы дистанционного образования.

1.5. Современный уровень развития дистанционного образования.

1.6. Обработка и хранение информации в дистанционных образовательных средах.

1.6.1. Особенности архитектуры распределенной информационно-образовательной среды дистанционного образования.

1.6.2. Способы организации программно-информационного обеспечения образовательной среды дистанционного образования.

2. ТРАНЗАКЦИОННЫЙ ПОДХОД К ПОВЫШЕНИЮ КАЧЕСТВА ОБРАБОТКИ ИНФОРМАЦИИ В ДИСТАНЦИОННЫХ ОБРАЗОВАТЕЛЬНЫХ СРЕДАХ.

2.1. Транзакции и целостность баз данных в образовательных средах дистанционного обучения.

2.1.1. Понятие транзакции.

2.1.2. Транзакции и восстановление данных.

2.1.3. Индивидуальный откат транзакции.

2.1.4. Восстановление после мягкого сбоя.

2.1.5. Восстановление после жесткого сбоя.

2.2. Многоверсионность данных и управление параллельными транзакциями в образовательных средах.

2.2.1. Транзакции и параллелизм.

2.2.2. Временные метки.

2.2.3. Многоверсионный вариант двухфазного протокола синхронизации.

2.2.4. Многоверсионный протокол для транзакций, не изменяющих данные.

2.2.5. MVSG-планировщики.

2.2.6. Проблемы реализации версионных алгоритмов.

3. ОПТИМИЗАЦИЯ ОБРАБОТКИ И ХРАНЕНИЯ ИНФОРМАЦИИ

В РАСПРЕДЕЛЕННОЙ ОБРАЗОВАТЕЛЬНОЙ СРЕДЕ.

3.1. Общая задача синтеза оптимальной логической структуры базы данных.

3.2. Задача синтеза оптимальной логической структуры БД по критерию максимума числа точек входа и числа альтернативных путей доступа.

3.3. Задача выбора оптимальной стратегии хранения и обработки вторичных данных в БД.

4. ПРОГРАММНАЯ РЕАЛИЗАЦИЯ СИСТЕМЫ АНАЛИЗА СТРУКТУРЫ ИНФОРМАЦИОННОГО ОБЕСПЕЧЕНИЯ РАСПРЕДЕЛЕННЫХ СРЕД ДИСТАНЦИОННОГО ОБУЧЕНИЯ.

4.1. Информационно-образовательное пространство Красноярского государственного аграрного университета.

4.1.1. Модель информационного пространства КрасГАУ.

4.1.2. Компоненты образовательной среды.

4.1.3. Компьютерная сеть КрасГАУ.

4.2. Описание программной системы анализа структуры информационного обеспечения образовательных сред.

4.2.1. Концептуальная схема.ИЗ

4.2.2. Состав программ.

4.2.3. Логическая структура системы.

4.2.4. Описание функционирования системы.

4.2.5. Описание применения программы.

4.2.6. Руководство системного программиста.

4.2.7. Руководство программиста.

4.2.8. Руководство оператора.

4.3. Примеры решения задач и анализ результатов.

Традиционные технологии обучения, основанные на непосредственном взаимодействии преподавателей с учащимися, формировались и применяются в течение многих десятилетий несколькими поколениями преподавателей и методистов, стали привычными и общепринятыми. Столь же незыблемые формы приобрели и образовательные ресурсы. Традиционная образовательная система в значительной мере расширяется. Однако традиционный подход не всегда позволяет удовлетворить потребности людей в получении и совершенствовании образования.

В последние годы, как в России, так и за рубежом, все большую популярность приобретает идея развития систем дистанционного обучения. Бурное развитие науки и технологий, а также стремительный рост объема информации, необходимой для успешной образовательной деятельности, приводят к использованию современных компьютерных и коммуникационных технологий, которые позволяют решать задачи обучения и повышения квалификации обучающихся, которые находятся вдали от учебных, научных и технических центров. Связаны эти перемены с переходом мирового сообщества к информационному типу организации образования и образовательного пространства.

Переход на новые образовательные технологии диктует новый подход к созданию и применению в учебном процессе более эффективных средств поиска, обработки, хранения, предоставления и передачи информации. Информационное обеспечение большинства процессов, связанных с профессиональным образованием, делает возможным хранение и доступ к базовой информации, необходимой пользователю.

Необходимым условием реализации дистанционного образования является образовательная среда, где обучаемый и преподаватель дистанцированы друг от друга. Участники образовательного процесса взаимодействуют через единую информационную инфраструктуру, обладающую гетерогенностью и распределенной архитектурой. Создание информационно-образовательной среды дистанционного образования в условиях современного информационного общества характеризуется непрерывным обновлением образовательных технологий и их информационного обеспечения.

Программно-информационные технологии в дистанционном обучении требуют решения задач управления распределенными ресурсами, анализа трафика и управления пропускной способностью сети, перераспределения серверной нагрузки, отслеживания текущего состояния подсистем, серверов приложений и баз данных.

Таким образом, проблема повышения качества обмена, обработки и хранения информации в дистанционных образовательных средах приводит к необходимости целенаправленного применения информационно-коммуникационных технологий и архитектурных решений, в частности, при разработке и реализации модельно-алгоритмического аппарата, предназначенного для управления процессами обработки информации.

Объектом диссертационного исследования является распределенная образовательная среда, используемая в дистанционном обучении.

Предмет исследований - средства управления хранением и обработкой информации в образовательной среде дистанционного обучения.

Цель диссертационного исследования состоит в повышении качества средств управления хранением и обработкой информации в образовательной среде дистанционного обучения.

Поставленная цель достигается путем решения следующих задач:

• анализа подходов к формированию распределенных образовательных сред, используемых при дистанционной форме обучения;

• анализа существующих моделей и методов оценки достоверности информационного и программного обеспечения распределенных образовательных сред;

• разработки алгоритма управления параллельными транзакциями в многопользовательских распределенных образовательных средах;

• разработки модели управления хранением и обработкой информации в базах данных образовательных сред дистанционного обучения;

• разработки модели оптимизации хранения и обработки вторичных данных в БД;

• программной реализации системы анализа структуры информационного обеспечения распределенных сред дистанционного обучения.

Методы исследования. Основные теоретические и прикладные результаты работы получены на основе методологии системного анализа, теории баз данных, а также информационных и коммуникационных технологий и методов прикладной математики. Научная новизна работы:

1. В рамках транзакционной структуры средств хранения и обработки информации образовательных сред дистанционного обучения впервые предложены и реализованы алгоритмы управления параллельными транзакциями на основе многоверсионности данных, позволившие обосновать уровень избыточности информационного обеспечения и повысить эффективность восстановления данных.

2. Разработана оптимизационная модель управления хранением и обработкой информации в базах данных образовательных сред дистанционного обучения, учитывающая количество точек входа в логическую структуру БД, число альтернативных путей доступа и длину этих путей доступа.

3. Предложена модель оптимизации хранения и обработки вторичных данных в БД, где в качестве критерия оптимальности используется минимум вторичных данных, формируемых оперативно при выполнении информационных требований пользователей, что максимизирует достоверность информации при управлении БД. 4. Разработана и программно реализована система анализа структуры информационного обеспечения, используемого в распределенных средах дистанционного обучения.

Значение для теории. Результаты, полученные при выполнении диссертационной работы, имеют существенное значение для развития моделей и методов анализа достоверности данных в БД сложных информационных систем и сред, используемых при дистанционном обучении. Разработанные в диссертации модели могут использоваться при оценке и анализе структуры информационного и программного обеспечения систем обработки информации и управления.

Практическая ценность. Разработанная в диссертации система анализа структуры информационного обеспечения, используемого в распределенных средах дистанционного обучения, позволяет оценить количество точек входа в логическую структуру БД, а также число альтернативных путей доступа к данным и длину этих путей, что позволяет проектировщику выполнить анализ достоверности информации в образовательных средах дистанционного обучения. Реализация многоверсионности данных при управлении параллельными транзакциями позволяет предотвратить потери информации, что важно для систем дистанционного обучения. Разработанная система позволила провести оценку структуры информационного обеспечения находящейся на этапе эксплуатации образовательной среды Красноярского государственного аграрного университета.

Достоверность полученных результатов подтверждается корректным использованием методологии системного анализа и теоретических методов оценки достоверности информационного и программного обеспечения сред дистанционного обучения при обосновании полученных результатов, выводов, рекомендаций, а также успешной апробацией и демонстрацией возможностей разработанной системы при проведении экспериментов на базе образовательной среды Красноярского государственного аграрного университета.

Реализация результатов работы.

Диссертационная работа выполнялась в рамках программы по созданию единой краевой информационной образовательной системы и в рамках межправительственного проекта Россия-Франция «Содействие развитию дистанционной формы обучения в аграрном образовании России».

Полученные в диссертационной работе результаты внедрены в учебный процесс ФГОУ ВПО «Красноярский государственный аграрный университет».

На основе разработанного модельно-алгоритмического обеспечения реализована программная система, предназначенная для анализа структуры информационного обеспечения, используемого в распределенных средах дистанционного обучения, которая прошла экспертизу и зарегистрирована в Отраслевом фонде алгоритмов и программ (ОФАП), что делает ее доступной широкому кругу специалистов по системному анализу и проектировщиков распределенных информационных систем. На защиту выносятся:

1. Алгоритмы управления параллельными транзакциями на основе многоверсионности данных.

2. Модель управления хранением и обработкой информации в базах данных образовательных сред дистанционного обучения.

3. Модель оптимизации хранения и обработки вторичных данных в БД, минимизирующая объем вторичных данных, формируемых оперативно.

4. Система анализа структуры информационного обеспечения, используемого в распределенных средах дистанционного обучения.

Апробация работы. Основные положения и результаты работы прошли всестороннюю апробацию на международных и всероссийских научных, научно-практических и научно-технических конференциях. В том числе, на Всероссийской научно-практической конференции «Студенческая наука - городу и краю» (Красноярск, 2000), на Всероссийской научной конференции «Красноярский край: освоение, развитие, перспективы» (Красноярск, 2002-2004), на Седьмой Всероссийской научно-практической конференции «Проблемы информатизации региона ПИР-2003» (Красноярск, 2003), на Четвертой Всероссийской конференции молодых ученых по математическому моделированию и информационным технологиям (Красноярск, 2003), на Всероссийской научной конференции «Студенческая наука - взгляд в будущее (Красноярск, 2005)), на II Всероссийской научной конференции студентов и аспирантов «Студенческая наука - взгляд в будущее» (Красноярск, 2006), на Всероссийской научно-методической конференции «Инновации в системе непрерывного профессионального образования» (Красноярск, 2006), на V международной научно-практической конференции молодых ученых Сибирского федерального округа «Современные тенденции развития АПК в России»(Красноярск, 2007).

Диссертационная работа в целом обсуждалась на научных семинарах Красноярского государственного аграрного университета, Сибирского государственного аэрокосмического университета, а также НИИ Систем управления, волновых процессов и технологий (2004-2007 гг.).

Выводы

1. Образовательная информационная среда, построенная с применением компьютерных и коммуникационных технологий, является необходимой средой функционирования учебных заведений. Наличие в Красноярском государственном аграрном университете открытого доступа к информационным и техническим ресурсам учебного заведения участникам учебного процесса, находящихся за его пределами, является основой для успешного формирования образовательной среды, обеспечивающей поддержку дистанционной формы обучения.

2. Программная реализация системы анализа структуры информационного обеспечения распределенных сред дистанционного обучения позволяет выполнить оценку структуры информационного обеспечения образовательной среды Красноярского государственного аграрного университета, находящейся на этапе эксплуатации. Визуализация зависимости числа альтернативных путей доступа от длины этих путей, которая предоставляется разработанной системой анализа структуры информационного обеспечения распределенных образовательных сред, позволяет определить минимальное значение длины пути для полноценного многопользовательского режима работы, что является важным для средств дистанционного обучения.

ЗАКЛЮЧЕНИЕ

На основе проведенного анализа существующих подходов к формированию распределенных образовательных сред, используемых при дистанционной форме обучения, решен ряд задач, имеющих самостоятельное теоретическое и практическое значение.

• Выполнен анализ существующих моделей и методов оценки достоверности информационного и программного обеспечения распределенных образовательных сред. Анализ показал, что оценка достоверности определяется числом точек входа в логическую структуру БД, числом альтернативных путей доступа и длиной путей доступа.

• Разработан алгоритм управления параллельными транзакциями в распределенных образовательных средах, позволивший на основе многоверсионности данных улучшить характеристики надежности СУБД.

• Разработана модель управления хранением и обработкой информации в базах данных образовательных сред дистанционного обучения, которая позволила учесть число точек входа в логическую структуру БД, число альтернативных путей доступа и длину этих путей.

• Разработана модель оптимизации хранения и обработки вторичных данных в БД, формируемых оперативно, что позволило максимизировать достоверность информации при управлении базами данных в образовательных средах дистанционного обучения.

• Программно реализована система анализа структуры информационного обеспечения, используемого в распределенных средах дистанционного обучения, что позволило автоматизировать процесс оценки достоверности информации и визуализировать зависимость показателей, характеризующих логическую структуру БД и альтернативные пути доступа к этим данным.

1. Амбросенко, Р.Н. Применение корпоративных компьютерных сетей в экономике Текст. / Р.Н. Амбросенко // Студенческая наука городу и краю: Сб. материалов всерос. научно-практической конференции. -Красноярск, 2000. - С. 68-69.

2. Амбросенко, Р.Н. Технологии компьютерной сети КрасГАУ Текст. / Р.Н. Амбросенко // Проблемы информатизации региона ПИР-2003: мат-лы всерос. науч. конф. Красноярск, 2003. - С. 97-101.

3. Амбросенко, Р.Н. Корпоративная компьютерная сеть КрасГАУ Текст. / Р.Н. Амбросенко // Материалы четвертой Всероссийской конференции молодых ученых по математическому моделированию и информационным технологиям. Красноярск, 2003. - С. 54.

4. Амбросенко, Р.Н. Нейроинформатика и ее приложения Текст. / Р.Н. Амбросенко // мат-лы всерос. науч. конф. Красноярск, 2003. - С. 26.

5. Амбросенко, Р.Н. Computer network of Krasnoyarsk state agrarian university Текст. / Н.Д. Амбросенко, P.H. Амбросенко, Н.В Антонова // Красноярский край: освоение, развитие, перспективы: мат-лы III всерос. науч. конф. Красноярск, 2004. - С. 133-134.

6. Амбросенко, Р.Н. Этапы становления дистанционной формы обучения в КрасГАУ Текст. / Н.Д. Амбросенко, Р.Н. Амбросенко, Б.М. Багаев // Студенческая наука взгляд в будущее: мат-лы всерос. науч. конф. -Красноярск, 2005. - С. 254-255.

7. Амбросенко, Р.Н. Программно-аппаратное обеспечение ДО в КрасГАУ Текст. / Н.Д. Амбросенко, Р.Н. Амбросенко, Б.М. Багаев // Студенческая наука взгляд в будущее: мат-лы всерос. науч. конф. -Красноярск, 2005. - С. 253-254.

8. Амбросенко, Р.Н. Информационные технологии при изучении английского языка в КрасГАУ Текст. / Р.Н. Амбросенко, Б.М. Багаев, Н.В Антонова // мат-лы всерос. науч. конф. Красноярск, 2005. - С. 5558.

9. Амбросенко, Р.Н. Применение автоматизированной обучающей системы при изучении английского языка в красгау Текст. / Р.Н. Амбросенко, Б.М. Багаев // мат-лы всерос. науч. конф. Красноярск, 2006. - С. 93-97.

10. Амбросенко, Р.Н. Интеллектуальные учебные среды по программированию: аргументы за интеграцию и адаптацию Текст. / Р.Н. Амбросенко, Б.М. Багаев // мат-лы всерос. науч. конф. Красноярск, 2006.-С. 93-104.

11. Амбросенко, Р.Н. Единая образовательная информационная среда Красноярского государственного аграрного университета Текст. / Р.Н. Амбросенко // Вестн. Краснояр. гос. аграр. ун-та. Красноярск, 2006. -Вып. 13.-С. 118-122.

12. Амбросенко, Р.Н. Надежность архитектуры программного обеспечения информационной образовательной среды дистанционного обучения Текст. / Р.Н. Амбросенко // мат-лы междунар. науч. практ. конф. -Красноярск, 2007. С. 308-311.

13. Амбросенко Р.Н., Выбор оптимальной конфигурации распределенной информационной образовательной среды Текст. / Р.Н. Амбросенко // Вестн. Краснояр. гос. аграр. ун-та. Красноярск, 2007. - Вып. 2. - С. 327-330.

14. Амбросенко Р.Н., Транзакционный подход к повышению качества обработки информации в образовательных средах дистанционного обучения Текст. / Р.Н. Амбросенко // Вестн. Краснояр. гос. аграр. ун-та. Красноярск, 2007. - Вып. 3. - С. 50-52.

15. Амбросенко Р.Н., Шевчук С.Ф., Ковалев И.В., Яркова С.А., Тюпкин М.В. Система оптимизации обработки и хранения информации в базах данных (программная система «BD-Opt ver.1.0»). М.: ВНТИЦ, 2007. № 50200701023.

16. Амбросенко Р.Н., Шевчук С.Ф., Ковалев И.В., Яркова С.А. Система формирования и анализа на графах распределенных образовательных сред (Программная система «GraphEdu ver. 1.0»). М.: ВНТИЦ, 2007.50200701028.

17. Амбросенко Р.Н., Шевчук С.Ф., Ковалев И.В., Чикизов А.А., Яркова С. А. Многоверсионное тестирование в распределенных образовательных средах (программная система «AITest ver. 1.0»). М.: ВНТИЦ, 2007. № 50200701052.

18. Андреев, АЛ. Дистанционное обучение форма или метод? Текст. / АЛ. Андреев // Дистанционное образование. - 1997. - №4. - С. 5-8.

19. Андреев, АЛ. Дистанционное обучение: сущность, технология, организация Текст. / АЛ. Андреев, В.И. Солдаткин. М.: МЭСИ. -1999. - 196 с.

20. Андреев, А.А. К вопросу об определении понятия «дистанционное обучение» Текст. / А.А. Андреев. // Дистанционное образование. -1997.-№2.-С. 9-14.

21. Андреев, А.А. К вопросу об определении понятия «дистанционное обучение» Текст. / А.А. Андреев. // Дистанционное образование. -1997.-№2.-С. 9-14.

22. Андреев, А.А. Определимся в понятиях Текст. / А.А. Андреев // Высшее образование в России. 1998. - №4. - С. 44-^47.

23. Андреев А.А. Применение телекоммуникаций в учебном процессе Текст. / А.А. Андреев // В сб.: Основы применения информационных технологий в учебном процессе вузов. М.: ВУ. - 1995. - С. 15-19.

24. Андреев, А.А. Проблемы биоадекватного представления учебного материала в системе дистанционного образования Текст. / А.А. Андреев, Н.В. Маслова // Дистанционное образование. 1998. - № 3. -С. 8-12.

25. Андреев, А.А. Современные телекоммуникационные системы в образовании Текст. / А.А. Андреев, В.П. Меркулов, Г.В. Тараканов // Педагогическая информатика. 1995. - № 1. - С. 55-63.

26. Андреев, А.А. Средства новых информационных технологий в образовании: систематизация и тенденции развития Текст. / А.А. Андреев // В сб.: Основы применения информационных технологий в учебном процессе вузов. М.: ВУ. - 1995. - С. 43-48.

27. Васкевич, Д.В. Стратегии клиент/сервер Текст. / Д.В. Васкевич Киев: Диалектика. - 1997. - С. 14-16.

28. Гилуа, М.М. Множественная модель данных в информационных системах Текст. / М.М. Гилуа М.: Наука. - 1992. - С. 32-37.

29. Голосов, А.О. Аномалии в реляционных базах данных //СУБД. 1986. -№3.-С. 23-28.

30. Грабер, М.Ю. Справочное руководство по SQL Текст. / М.Ю Грабер -М.: Лори.-1997.-С. 291.

31. Дейт, К.А. Введение в системы баз данных Текст. / К.А. Дейт -6-издание. Киев: Диалектика. - 1998. - С. 784.

32. Диго, С.М. Проектирование и использование баз данных Текст. / С.М. Диго М.: Финансы и статистика. - 1995. - С. 208.

33. Арбузов, Ю.В. Информатизация образования: направления, средства, технологии; пособие для системы повышения квалификации Текст. / Ю.В. Арбузов [и др.] М.: МЭИ. - 2004. - С. 868.

34. Башмаков, А.И. Разработка компьютерных учебников и обучающих систем Текст. / А.И.Башмаков, И.А. Башмаков. М.: Информационно-издательский дом "Филинъ". 2003. - С. 616.

35. Бершадский, A.M. «Детство» систем дистанционного обучения: анализ и тенденции Текст. / A.M. Бершадский, И.Г. Кревский // Дистанционное образование. 1998. - №4. - С. 23-28.

36. Буравлев, А.И. Выбор оптимальной длины педагогического теста и оценка надежности его результатов Текст. / А.И. Буравлев, В.Ю. Переверзев. Дистанционное образование. 1999, №2.

37. Вержбицкий, В.В. Подготовка к созданию системы дистанционного образования в России Текст. / В.В. Вержбицкий. Дистанционное образование. -1997, №2.

38. Гаврилова, E.J1. Семинары с активным участием студентов как неотъемлемая форма системы дистанционного образования (на примере курса «Финансовый менеджмент») Текст. / E.J1. Гаврилова. Дистанционное образование. 1998, №4.

39. Газимагомедов, Г.Г. Коммуникация и образование Текст. / Г.Г. Газимагомедов. Сб. статей. СПб.:Санкт-Петербургское философское общество. 2004. - С. 365-383.

40. Глазунов, JI. П. Основы теории надёжности АСУ Текст. / JI. П. Глазунов, В. П. Грабовецкий, О. В. Щербаков. Л.: Энергоатомиздат. -1984.-С. 413.

41. Грачев, В.В. Оценка эффективности системы дистанционного обучения Текст. / В.В. Грачев, А.С. Минзов. Дистанционное образование. 1999, №3.

42. Гребенюк, В.А. Учебный процесс и контроль знаний в системе виртуального образования Текст. / В.А. Гребенюк, А.А. Катасонов. Дистанционное образование. 1999, №1.

43. Гречихин, А.А. Вузовская учебная книга: Типология, стандартизация, компьютеризация: Учеб.-метод. пособие в помощь авт. и ред. Текст. / А.А. Гречихин, Ю.Г. Древе. М.: Логос: Московский государственный университет печати. 2000. - С. 255.

44. Долгоруков, A.M. Методы эффективного самообразования Текст. / A.M. Долгоруков. М., ЦИТО. 1999.

45. Долгоруков, A.M. Проблемы развития дистанционного образования в России Текст. / A.M. Долгоруков. Вестник МГУ. Сер. 18. Социология и политология. 1999. № 1.

46. Долгоруков, A.M. Развитие образования в условиях информатизации общества Текст. / A.M. Долгоруков. Вестник МГУ. Сер. 18. Социология и политология. 1999. № 2.

47. Домрачеев, В.Г. Об опыте обучения по индивидуальным траекториям Текст. / В.Г. Домрачев, И.В. Ретинская. Дистанционное образование. -1999, №4.

48. Евтюхин, Н.В. Структура знаний и технология разработки компьютерных мастер-тестов Текст. / Н.В. Евтюхин. Дистанционное образование. -1999, №1.

49. Егоршин, А.П. Емкость рынка и качество дистанционных образовательных услуг Текст. / А.П. Егоршин, В.А. Кручинин. Дистанционное образование. 2000, №2.

50. Иыуду, К. А. Надежность контроль и диагностика вычислительных машин и систем Текст. / К. А. Иыуду. М.: Высшая школа. 1989. - С. 215.

51. Калмыков, А.А. Парадигматика экопсихологии в технологии ДО Текст. / А.А. Калмыков. Дистанционное образование. 2000, №2.

52. Костюкова, Н.И. Уча учимся, или построение обучающей системы Текст. / Н.И. Костюкова, Н.С. Белоглазое, Н.С. Карнаухов, К.В. Казанцев, А.А. Липендин и др.// Дистанционное образование. - 2000. -№3.-С. 37-39.

53. Кузнецов С.Д. Введение в системы управления базами данных Текст. / СУБД. 1995. -№1,2,3,4,1996. -№1,2,3,4,5.

54. Кузнецов С.Д. Операционные системы для управления базами данных Текст. / СУБД. 1996. - №3. - С. 95-102.

55. Ладыженский Г.М. Системы управления базами данных коротко о главном Текст. / СУБД. - 1995. - №1,2,3,4.

56. Мамиконов, А.Г. Достоверность, защита и резервирование информации в АСУ Текст. / А.Г. Мамиконов, В.В. Кульба, А.Б. Шелков. М.: Инергоатомиздат. -1986.

57. Мартин Д. Планирование развития автоматизированных систем. Текст. / Д. Мартин М.: Финансы и статистика. - 1984. - С. 196.

58. Мейер М. Теория реляционных баз данных. Текст. / М. Мейер М.: Мир.- 1987.-С. 608.

59. Микрин, Е.А. Система комплексной отработки программного обеспечения долговременных орбитальных станций Текст. / Е.А. Микрин, В.П. Пелихов // Материалы VIII Междунар. конф. «Проблемы управления безопасностью сложных систем». М.: РГГУ. - 2000.

60. Оззу М.Т., Валдуриз П. Распределенные и параллельные системы баз данных Текст. / СУБД. 1996. - №4. - С. 4-26.

61. Пржиялковский В. В. Абстракции в проектировании БД Текст. / СУБД.- 1998. -№1. С. 90-97.

62. Прохоров А, Определение оптимальной структуры базы данных Текст. / Informix magazine. Русское издание. 1998. - Апрель.

63. Разработка промышленной технологии автоматизированного проектирования АИУС Текст. / А.А. Климов, Е.А., Микрин, В.О. Сиротюк, И.В. Чернов // Проблемы оптимального проектирования информационных систем: Сб. науч. ст. Тольятти. - 1999.

64. Рузинкевич М., Цикоцки А. Определение и выполнение потоков транзакций Текст. / СУБД. 1995. - N 2.106-115. N 4. 58-68.

65. Теоретические основы проектирования оптимальных структур распределенных баз данных Текст. / В.В. Кульба, С.С. Ковалевский, С.А. Косяченко, В.О. Сиротюк. м.: СИНТЕГ. - 1999.

66. Титарев, Д. Самодельное решение: объективная необходимость Текст. / Д. Титарев // e-LearningWorld. 2004. - №1. - С. 30-34.

67. Тихомиров, В.П. Дистанционное обучение: история, экономика и тенденции Текст. / В.П. Тихомиров // Дистанционное образование. -1997. -№2.-С. 81-86.

68. Царев, Р.Ю. Информатика и вычислительная техника. Модели формирования и алгоритмы распределённой обработки информации и управления Текст. / Р.Ю. Царев, Т.И. Семенько, Е.С. Гаврилов. -Красноярск: ИПЦ КГТУ. 2005. - С. 240.

69. Царев, Р. Ю. Структуры и алгоритмы обработки данных Текст. / Р. Ю. Царев. Красноярск: ИПЦ КГТУ. - 2006. - С. 210.

70. Чаудхари С. Методы оптимизации запросов в реляционных системах Текст. / СУБД. 1998. - №3. - С.22-36.

71. Юнусов, Р.В. Оценка надежности программного обеспечения клиент-сервер на примере комплексной системы управления предприятием «Галактика» Текст. / Р.В. Юнусов // Вестник НИИ СУВПТ. -Красноярск: НИИ СУВПТ. 2001. - Вып.7. - С. 107-112.

72. Bass L., Clements P., Kazman R. Software architecture in practice. Reading: Addison Wesley. 1998.

73. Chrysanthis P., Ramamritham K. ACTA : A framework for specifying and reasoning about transaction structure and behavior // Proceedings of the 1990 ACM SIGMOD International Conference on Management of Data, pp. 194203. Atlantic City. 1990.

74. Clements P.C., Northrop L.M. Software architecture: an executive overview. Technical Report CMU/SEI-96-TR-003, ESC-TR-96-003. Pittsburgh. 1996.

75. Common Business Object and Business Object Facility. OMG TC Document CF/96-01-04.

76. Fagin R. Multivalued Dependencies and New Normal Form for Relational Databases //ACM TODS. 1977. - V.2, №3.

77. Fowler M., Scott K. UML distilled applying the standard object modeling language. Reading: Addison Wesley. 1997.

78. Gacek C. Detecting architectural mismatches during systems composition: Thesis. Los Angeles. 1998.

79. Gamma E., Helm R., Johnson R., Vlisssides J. Design patterns: elements of reusable object-oriented software. Reading: Addison Wesley. 1995.

80. Garlan D., Shaw M. An introduction to software architecture // Advances in Software Engineering and Knowledge Engineering. Vol. 2, pp. 1—39. Singapore: World Scientific Publishing Company. 1993.

81. Garlan D., Monroe R., Wile D. Acme: an architecture description interchange language // Proceeding of CAS-CON'97, pp. 169-183. Toronto. 1997.

82. Gollofello J.S. Introduction to software verification and validation. SE Curriculum Module SEI-CM-13-1.1. Pittsburgh. 1988.

83. Gray J., Lorie R., Putzolu G., Traiger I. Granularity of Locks and Degrees of Consistency in a Shared Data Base //in Readings in Database Systems, Second Edition, Chapter 3, Michael Stonebraker, Ed., Morgan Kaufmann. -1994.

84. Held G.D., Stonebraker M.R., Wong E. INGRES: A Relational Data Base System //Proceedings of AFIPS National Computer Conference, Anaheim, CA, May. 1975.

85. Hoque R. CORBA 3 developer's guide. Foster City: IDG Books Worldwide. -1998.

86. Jacobson I., Booch C., Rumbaugh J. The unified software development process. Reading: Addison Wesley. 1999.

87. Kruchten P. The Rational unified process: an introduction. Reading: Addison Wesley. -1999.

88. Meiton J., Simon A.R. Understanding The New SQL: A Comlete Guide // Morgan Kaufmann. -1993.

89. Moriconi M., Qian X., Riemenschneider R. Correct architecture refinement // IEEE Transactions on Software Engineering. 1995. 21, N 4. 356-372.

90. Morris G.R., Ferguson G.H. How architecture wins technology wars // Harvard Business Review. 1993. 86-96.

91. Moss J.E.B. Nested transactions: an approach to reliable computing. Cambridge: MIT Press. 1985.

92. Murphy G.C., Notkin D., Sullivan K. Software reflexion models: bridging the gap between source and high-level models // Proceedings of the Third ACM SIGSOFT Symposium on the Foundations, pp. 18-28. Washington. -1995.

93. Orfali R., Harkey D., Edwards J. The essential distributed objects. New York: Wiley Computer Publishing. 1996.

94. Shaw M., Garlan D. Software architecture. London: Prentice-Hall, 1996.

95. Vaskevitch D. Client/server strategies. A survival guide for corporate reengineers. Foster City: IDG Books Worldwide.- 1995.