автореферат диссертации по информатике, вычислительной технике и управлению, 05.13.11, диссертация на тему:Проектирование и реализация платформы для создания порталов вузов по технологии Semantic Web

Учреждение Российской Академии Наук Институт Системного Программирования ран

484573o

Гаврилова Эльвира Акоповна

Проектирование и реализация платформы для создания порталов вузов по технологии Semantic Web

05.13.11 - математическое и программное обеспечение вычислительных машин, комплексов и компьютерных сетей

Автореферат диссертации на соискание ученой степени кандидата технических наук

Москва - 2011

1 2 МАЙ 2011

4845738

Работа выполнена в Вычислительном центре РАН

Научный руководитель:

Доктор физико-математических наук

профессор В.А. Серебряков

Официальные оппоненты:

Доктор технических наук

профессор С.Д. Кузнецов

Кандидат физико-математических наук С.А. Афонин

Ведущая организация:

Институт прикладной математики РАН

Защита состоится <<_[$>> 2011 года в час. на

заседании диссертационного совета Д.002.087.01 в Институте системного программирования РАН по адресу: 109004, Москва, ул. Александра Солженицына, Д.25.

С диссертацией можно ознакомиться в библиотеке Института системного программирования РАН.

Автореферат разослан «_»_2011 г.

Ученый секретарь специализированного Совета Д.002.087.01

Кандидат физико-математических наук С.П. Прохоров

ОБЩАЯ ХАРАКТЕРИСТИКА РАБОТЫ

Актуальность работы

Диссертационная работа посвящена созданию онтологии высшего учебного заведения, а также разработке платформы для построения информационно-справочной системы портала высшего учебного заведения на основе данной онтологии.

В мировом информационно-образовательном пространстве на базе современных информационных технологий созданы и функционируют различные информационные системы, связанные с деятельностью вузов. Для реализации современных задач развития информационной среды образования в наилучшей степени пригодны портальные технологии. Порталы предназначены для объединения разнородного контента и сервисов и организации унифицированного доступа к ресурсам и сервисам.

В целом, специфика информационно-справочного портала вуза состоит в консолидации данных справочного характера о вузе, о его научной и образовательной деятельности в концептуально одиную информационную систему. Информационно-справочный портал вуза помимо наиболее распространенных сервисов должен обеспечивать следующие возможности по манипулированию ресурсами:

■ средства представления организационной структуры вуза, включая его подразделения, филиалы, научные базы, институты и другие типы организационных единиц;

■ средства представления образовательной деятельности вуза, включая представление учебно-методического комплекса вуза -учебных курсов и связанных с ними учебных материалов, нормативных документов и т.д.;

" средства представления научной деятельности вуза - различных мероприятий, например, проводимых проектов, конференций, семинаров и пр., а также научных публикаций, технических отчетов, материалов по проводимым и выполненным проектам и т.п.;

■ средства представления информации о сотрудниках и учащихся вуза.

Все ресурсы портала должны быть взаимосвязаны с помощью взаимных ссылок.

Несмотря на то, что подходы к проектированию и реализации порталов достаточно отработаны, на фоне лавинообразного увеличения объема данных в Интернете существует необходимость в их качественном улучшении. К основным недостаткам современных порталов можно отнести:

■ ограниченную поддержку семантики хранимой информации, что затрудняет поддержку средств навигации, поиска и т.д.;

■ сложности обеспечения интеграции и обмена данными с другими системами, поскольку для многих современных порталов невозможно использовать стандартные решения для интеграции информации различных Web-pecypcoB.

Одним из подходов к решению этих проблем является применение технологий Semantic Web, соответствующих стандартов и инструментальных средств при сборе, обработке, хранении, поиске и распространении информации. Суть этого подхода заключается в применении моделей знаний, представленных в форме Web-онтологии, для описания информационных ресурсов. Выделяют различные виды онтологий; среди них прикладная онтология является формальным средством для описания

структуры предметной области, соответствующей содержимому Web-ресурса.

Порталы, использующие для реализации своих функций технологии Semantic Web, получили название семантических порталов. Основные преимущества семантических порталов в том, что возможно реализовать такие сервисы, как:

■ классификация Web-pecypcoB портала на основе онтологии, многомерный поиск и навигация по структуре информации;

■ поддержание ИС портала путем агрегирования децентрализованных источников;

■ возможность интеграции для автоматизированного обмена данными между системами;

■ возможность расширения структуры информации.

В последние годы, как в России, так и за ее пределами, для различных предметных областей были разработаны различные онтологии. Анализ российских и зарубежных разработок в области образования показал, что к настоящему времени:

■ отсутствует готовая онтология, которую можно было бы положить в основу при проектировании информационно-справочного портала вуза, и в которой учитывалась бы не только специфика вуза, но и принятые международным сообществом знания (словари свойств и классификаторы) как основа совместимости знаний в разных предметных областях;

■ отсутствует единый подход к построению информационно-справочных порталов вузов, реализованных на базе технологий Semantic Web.

Цель работы

Цель работы - исследование прикладных онтологии вузов и построение онтологии высшего учебного заведения, а также разработка платформы для построения информационно-справочной системы портала высшего учебного заведения на основе данной онтологии.

Достижение поставленной цели связано с решением следующих задач:

1. постановка требований к ИС вуза и ее абстрактной архитектуре;

2. разработка онтологии предметной области для информационно-справочной системы вуза;

3. разработка платформы для построения информационно-справочных Web-порталов вузов, соответствующей набору выработанных требований;

4. реализация и внедрение портала вуза на основе данной платформы.

Научная новизна

Научная новизна результатов исследования заключается в следующем:

" разработана онтология вуза — аппарат для описания семантики предметной области;

■ разработана платформа информационно-справочного портала вуза, отличительной особенностью которой является применение технологий Semantic Web для гибкого и выразительного описания семантики портала, что является ключевым отличием от подавляющего большинства смежных работ.

Практическая ценность

Использование документированной прикладной онтологии вуза дает возможность заинтересованным сообществам пользователей и разработчикам программного обеспечения повторно использовать и развивать данную онтологию, различным системам - интегрировать данные, обеспечивать обмен данными на основе онтологии.

Реализованная по принципам Semantic Web платформа позволяет создавать информационные системы вузов, обеспечивающие механизмы точного поиска. Возможность интеграции данных поможет активизировать научно-педагогическую деятельность вузов и создать на основе Интернет-технологий единое информационное научно-образовательное пространство.

На защиту выносятся

■ Прикладная онтология для информационно-справочной системы вуза;

■ платформа для создания информационно-справочных порталов вузов, построенных по принципам Semantic Web на базе данной онтологии.

Методы исследования

В ходе диссертационного исследования были использованы логический анализ и обобщение, методы построения онтологий, методы объектно-ориентированного проектирования и программирования, методы построения баз данных.

Реализация и внедрение результатов работы

Результаты работы внедрены в виде информационно-справочного портала Абхазского государственного университета в республике Абхазия.

Апробация работы

Результаты работы докладывались и обсуждались на следующих научных конференциях и семинарах:

■ X научно-практический семинар «Новые технологии в информационном обеспечении науки» (г. Таруса, 2003 г.)

■ Международный российско-абхазский симпозиум «Уравнения смешанного типа и родственные проблемы анализа и информатики» (г. Нальчик, 2009 г.)

■ Научный семинар «Философия-образование-общество» (г. Гагра, 2009)

■ Научные семинары отдела Систем математического обеспечения Вычислительного Центра им. A.A. Дородницына РАН (г. Москва, 2001-2010 гг.)

■ Научный семинар направления "Программирование" им. М.Р. Шура-Бура Института прикладной математики им. Келдыша РАН (г. Москва, 2011 г.)

■ Научный семинар Института системного программирования РАН (г. Москва, 2011 г.).

Публикации

По теме диссертации опубликовано 5 работ, в том числе одна из списка научных изданий, рекомендованных ВАК РФ.

Структура и объем работы

Диссертация состоит из введения, пяти глав, заключения, списка использованных источников. Работа изложена на 96 страницах, в том числе 26 рисунков, 7 таблиц, списка использованных источников на 6 с. (57 наименований).

Краткое содержание работы

Введение

Во введении обоснована актуальность темы исследования - создание прикладной онтологии вуза и реализация на ее основе платформы для построения семантических порталов вузов. Обосновывается важность применения семантически развитых технологий в сфере образования, позволяющих эффективно исполнять запросы на выборку взаимосвязанных данных из различных источников, устанавливать неявные ассоциативные связи между \УеЬ-ресурсами на основе семантического анализа их контента.

Введение дает характеристику основных проблем и задач, возникающих при этом. Дается характеристика научной новизны работы, практической ценности, основных научных и практических результатов, выносимых на защиту.

Глава I. Обзор состояния проблемы

В первой главе указаны технологические причины, по которым возникают сложности поиска данных различных информационных систем вузов. Несмотря на то, что к настоящему времени в России накоплен значительный опыт по внедрению информационных технологий в учебный процесс, по разработке информационных и образовательных порталов, требуется, чтобы разрабатываемые электронные ресурсы были доступными конечному пользователю, т.е. соответствовали некоторым требованиям, позволяющим легко находить их в глобальном информационном пространстве.

Информационные системы, создаваемые на основе традиционных технологий построения сайтов, не обладают развитыми средствами описания их содержимого с целью обнаружения сторонними системами данных Интернет-ресурсов, автоматизированной интеграции данных между ними, обмена данными. Примерами могут служить Единая система виртуальных порталов Санкт-Петербургского государственного университета (http://spbu.ru'). портал Новгородского госуниверситета

(http://wvvvv.novsu.ru/'), образовательный портал Российского государственного гуманитарного университета (http://www.rsuh.ru). В этом смысле наиболее перспективным видом порталов являются семантические порталы.

На основе проведенного анализа российских электронных ресурсов, а также опыта зарубежных информационных систем сформулированы основные требования к содержанию и функциональности информационного семантического портала высшего учебного заведения. Для этого портал должен строиться как открытая система, модель данных которой должна описываться онтологией предметной области.

Опубликованные в Интернете онтологии не могут быть взяты для формирования модели данных портала, поскольку не достаточно полно описывают данную предметную область и не используют для повышения уровня интероперабельности общеупотребляемые в международном сообществе словари и классификаторы.

Глава 2. Онтологическое моделирование предметной области

Во второй главе предложена онтология вуза, которая может служить базисом для формирования модели данных информационно-справочных систем вузов, а также для интеграции и обмена данными между такими системами.

Использование терминов, зафиксированных в международных стандартах, позволяет приложениям обмениваться информацией, понятной им всем. Поэтому при построении онтологии вуза были проанализированы и по возможности использованы элементы из различных российских и международных систем классификации ресурсов: IEEE Standard for Learning Object Metadata (LOM) и его расширение для информационных ресурсов сферы образования России (RUS_LOM), Dublin Core Education Application Profile (DC-Ed AP), Dublin Core Meta-data Element Set, EUN Learning Resource Exchange Meta-data Application Profile (LRE AP), Pedagogy Oriented Educational Model (POEM), Friend of a Friend (FOAF), VCard.

Для формирования словаря сущностей и свойств данной онтологии применены индуктивный и синтетический методы, для синтеза были выбраны структуры и модели данных существующих сайтов вузов, понятия из таких онтологий, как Education Ontology из библиотеки онтологий, построенных в Protégé; словарь для описания внутренней организационной структуры учебного заведения Academic Institution Internal Structure

Ontology; онтологии, найденные с помощью поисковика онтологий Swoogle; онтология института AIFB, положенная в основу семантического образовательного портала SEAL, моделирующая сущности для научных сообществ, такие как персоны, организации, публикации и их отношения; онтология портала «Научный институт» Российской академии наук, как онтология, отражающая научный аспект деятельности вуза.

Для выделения аксиом классов и свойств использована методология построения онтологий MethOntology, реализующая принципы Груббера разработки прикладных онтологий - ясность, совместимость, расширяемость, минимальную зависимость от кодирования, минимальную онтологическую фиксацию.

Уровень детализации и конкретный набор атрибутов и связей для ресурсов в системе подбирался как разумный компромисс между:

■ запросами пользователей системы (детализация должна позволять выполнять наиболее востребованные пользователями запросы к системе);

■ возможностью преобразования данных к другим моделям для обмена с другими системами.

Среди перечисленных выше онтологий для бесшовной интеграции с онтологией вуза была выбрана онтология системы «Научный институт».

Разработка онтологии - это всегда итеративный процесс, поэтому данная онтология вуза может стать базой для дальнейшего индуктивного наращивания глубины детализации, реализации систем вузов с новыми функциональными возможностями.

В результирующей онтологии были выделены следующие основные ресурсы (семь классов): Организация, Подразделение, Персона, Документ, Дисциплина, Проект, Конференция. Эти типы ресурсов можно

выделить при анализе большинства информационно-образовательных сайтов.

■ Ресурс «Организация» включает вуз, его филиалы, научные базы, научные центры и другие организации, с которыми связана деятельность вуза. Отражает организационно-структурное деление организации, позволяет получить информацию об ее структурных подразделениях и обеспечивает доступ к информационным ресурсам этих подразделений.

■ С ресурсом «Подразделение» связана информация о подразделениях организации, о различных объединениях сотрудников и учащихся (советы, союзы).

■ Ресурс «Персона» описывает человека как сотрудника вуза, учащегося, или выпускника.

■ Ресурс «Документ» структурирует данные о разного рода документах и публикациях, как печатных, так и цифровых (статьях, журналах, книгах, нормативных документах и пр.).

■ Ресурс «Дисциплина» обобщает сведения об учебных дисциплинах и курсах. Содержимое учебных курсов (дисциплин) формируется в разрезе специальностей или направлений подготовки.

■ Ресурс «Проект» описывает любые проекты или гранты, в рамках которых осуществляется научная работа.

■ Ресурс «Конференция» описывает любую официальную встречу ученых с целью обмена научной информацией. Например, конференцию или семинар.

Все типы ресурсов кроме ресурса «Дисциплина» имеются в онтологии портала «Научный институт». Расширение модели данных «Научный институт» касается следующих аспектов:

■ представление образовательной деятельности и поддержание

учебно-методического комплекса вуза;

■ расширение набора свойств ресурсов «Дисциплина», «Публика-

ция», «Персона», «Организация», «Подразделение» и отношений между ними.

Информация об онтологии излагается в виде структурированного списка классов и свойств, и наглядно демонстрируется ЧМЬ-диаграммами. На диаграммах представляются как основные классы, так и вспомогательные - словари, классификаторы, представленные как типы

данных (тип enumerated), а также и агрегируемые подструктуры.

Диаграмма 1. Схема образовательной деятельности вуза

Глава 3. Архитектура платформы ИС вуза

В третьей главе предлагается общая архитектура сопоставления моделей данных для семантического портала вуза. Связь онтологии с базой данных хранилища предлагается организовать через прослойку традиционной парадигмы объектно-ориентированного программирования, благодаря которой открывается доступ Semantic Web к хранимой информации системы.

В ходе анализа российских и зарубежных разработок были рассмотрены два подхода создания семантических порталов, реализующие данную архитектуру: подход SEAL (семантический образовательный портал SEmantic portAL) и подход, заложенный в основу платформы «Научный институт РАН». В результате анализа OWL-онтологий, положенных в основу этих платформ, онтология системы «Научный институт» была интегрирована с онтологией вуза. Это повлияло на выбор платформы «Научный институт» в качестве основы для платформы информационного портала вуза.

Подобно Единому научному информационному пространству (ЕНИП), объединяющему данные семантических порталов научных институтов (на платформе «Научный институт»), применение платформы вуза позволит интегрировать ресурсы вузов в рамках единого научно-образовательного пространства.

Глава 4. Программная реализация платформы для порталов вузов

В данной главе были сформулированы и обоснованы общие требования к платформе вуза: открытость архитектуры, блочно-модульный принцип компоновки частей портала, поддержка принципов Semantic Web.

Описана архитектура платформы «Научный институт», включая ее ресурсы и сервисы. Определены этапы процесса расширения платформы до платформы вуза, затрагивающие модернизацию на всех архитектурных уровнях.

Далее подробно рассмотрена организация блоков портала. Изменения касаются уровня объектной модели, \уеЬ-интерфейсов и программных модулей, отвечающих за функциональность сервисов портала. Дополнены состав ресурсов, классификаторов и сервисов системы (сервис редактирования и просмотра страниц ресурсов, службы атрибутного поиска, ввода и редактирования данных).

Глава 5. Внедрение платформы вуза

В последней главе диссертации демонстрируются результаты внедрения платформы вуза на примере портала Абхазского государственного университета. Портал создан в рамках проекта между Институтом системного программирования РАН и Абхазским государственным университетом. Показаны преимущества новой платформы по сравнению с традиционными подходами. В частности, описана логика навигации по страницам портала с примерами, наглядно продемонстрированы новые ресурсы и их функциональность, возможности атрибутного поиска, средств публикации данных.

Заключение

В заключении приведены основные результаты диссертационной работы, которые сводятся к следующему:

Основные результаты работы

■ Создана онтология предметной области типовой информационно-справочной системы вуза, выработанная на основе проведенного анализа российских и зарубежных прикладных онтологий в области высшего образования, которая может служить базисом для формирования моделей данных семантических информационно-справочных систем вузов, а также для интеграции и обмена данными между такими системами.

■ На основе этой онтологии спроектирована и реализована платформа для порталов типовой информационно-справочной системы вуза.

Список публикаций по теме диссертации

1. Бездушный А.Н., Гаврилова Э.А., Серебряков В.А., Шкотин A.B.. Место онтологий в единой интегрированной системе РАН // Сборник научных трудов X научно-практического семинара «Современные технологии в информационном обеспечении науки». М.: Научный Мир, 2003.-с. 97-115.

2. Гаврилова Э.А., Серебряков В.А. Пакет программного обеспечения "Типовой вуз". Возможности технологий в поддержке единого информационного пространства академической науки и высшей школы // Доклады Адыгской (Черкесской) Международной академии наук, -Нальчик, 2009.-т. 11 №2, с. 71-77.

3. Гаврилова Э.А., Серебряков В.А. Проблемы интеграции информационных систем высших учебных заведений // Труды Научного семинара «Философия-образование-общество» / Изд-во научно-технической

ассоциации «Актуальные проблемы фундаментальных наук» — Гагра, 2009-т. 6, с. 57-61.

4. Гаврилова Э.А., Серебряков В.А. Особенности реализации информационной среды вуза по технологии Semantic Web // Материалы Международного Российско-Абхазского симпозиума и VII Школы молодых ученых «Нелокальные краевые задачи и проблемы современного анализа и информатики», Нальчик-Хабез, 2010 г. - с. 62-64.

5. Гаврилова Э.А. Особенности реализации информационной среды вуза по технологии Semantic Web // Программирование, 2011, № 1, с. 6776.

Подписано в печать:

06.04.2011

Заказ № 5275 Тираж - 50 экз. Печать трафаретная. Типография «11-й ФОРМАТ» ИНН 7726330900 115230, Москва, Варшавское иг., 36 (499) 788-78-56 www.autoreferat.ru

ВВЕДЕНИЕ.

Актуальность работы.

Цель работы.

Методы исследования.

Научная новизна.

Практическая ценность. реализация и внедрение результатов работы.

Апробация работы.

Публикации.

Структура и объем работы.

Список публикаций по теме диссертации:.

ГЛАВА 1. ОБЗОР СОСТОЯНИЯ ПРОБЛЕМЫ.

Концепция Semantic Web.

Онтология как форма описания метаданных.

Обзор имеющихся онтологий вузов.

Выводы по главе.

ГЛАВА 2. ОНТОЛОГИЧЕСКОЕ МОДЕЛИРОВАНИЕ ПРЕДМЕТНОЙ ОБЛАСТИ.

Метод онтологического моделирования и уровень детализации описания ресурсов.

Методология Methontology для построения онтологии вуза.

Построение онтологии вуза.

Материалы, используемые при построении онтологии.

Пояснение способа изложения схем метаданных.

Вводная информация об онтологии вуза.

Выводы по главе.

ГЛАВА 3. АРХИТЕКТУРА ПЛАТФОРМЫ ИС ВУЗА.

Архитектура сопоставления моделей данных семантического портала.

Обзор платформ для реализации семантического портала вуза.

Технологии построения семантических Intranet-портолов SEAL.

Университетская информационная система РОССИЯ.

Платформа «Научный институт».

Выводы по главе.

ГЛАВА 4. ПРОГРАММНАЯ РЕАЛИЗАЦИЯ ПЛАТФОРМЫ ДЛЯ ПОРТАЛОВ ВУЗОВ.

Требования к платформе вуза.

Платформа «Научный институт» как основа ИС вуза.

Ресурсы платформы.

Архитектура платформы.

Этапы решения задачи модернизации платформы «Научный институт».

Расширение онтологии платформы «Научный институт».

Технический аспект реализации платформы вуза.

Организация блоков.

Стандартные блоки информационной системы.

Уровень объектной модели блока.

Уровень 1¥ЕВ-интерфейсов блока.

Уровень программных модулей блока. выводы по главе.

ГЛАВА 5. ВНЕДРЕНИЕ ПЛАТФОРМЫ ВУЗА. выводы по главе.

Актуальность работы

В мировом информационно-образовательном пространстве на базе современных информационных технологий созданы и функционируют различные информационные системы, связанные с деятельностью вузов. Для реализации современных задач развития информационной среды образования в наилучшей степени пригодны портальные технологии. Порталы предназначены для объединения разнородного контента и сервисов и организации унифицированного доступа к ресурсам и сервисам.

В целом, специфика информационно-справочного портала вуза состоит в консолидации данных справочного характера о вузе, о его научной и образовательной деятельности, в концептуально одну информационную систему. Информационно-справочный портал вуза, помимо наиболее распространенных сервисов, должен обеспечивать следующие возможности по манипулированию ресурсами: средства представления организационной структуры вуза, включая его подразделения, филиалы, научные базы, институты и другие типы организационных единиц; средства представления образовательной деятельности вуза, включая представление учебно-методического комплекса вуза -учебных курсов и связанных с ними учебных материалов, нормативных документов и т.д.; средства представления научной деятельности вуза — различных мероприятий, например, проводимых проектов, конференций, семинаров и пр., а также научных публикаций, технических отчетов, материалов по проводимым и выполненным проектам и т.п.; средства представления информации о сотрудниках и учащихся вуза [1,2].

Все ресурсы портала должны быть взаимосвязаны с помощью гиперссылок.

Несмотря на то, что подходы к проектированию и реализации порталов достаточно отработаны, на фоне лавинообразного увеличения объема данных в Интернете существует необходимость в их качественном улучшении. К основным недостаткам современных порталов можно отнести: ограниченную поддержку семантики' хранимой информации- что затрудняет поддержку средств навигации, поиска и т.д.; сложности обеспечения интеграции и обмена данными с другими системами, поскольку для многих современных порталов невозможно использовать стандартные решения для интеграции информации различных Web-pecypcoB.

Одним из подходов к решению этих проблем является применение технологий Semantic Web [3], соответствующих стандартов и инструментальных средств при сборе, обработке, хранении, поиске и распространении информации. Суть данного подхода заключается в применении моделей знаний, представленных в форме Web-онтологии, для описания информационных ресурсов [4]. Выделяют различные виды онтологий; среди них прикладная онтология является формальным средством для описания структуры предметной области, соответствующей содержимому Web-pecypca.

Порталы, использующие для реализации своих функций технологии Semantic Web, получили название семантических порталов. Основные преимущества семантических порталов в том, что возможно реализовать такие сервисы, как: классификация Web-ресурсов портала на основе онтологии, многомерный поиск и навигация по структуре информации; поддержание ИС портала путем агрегирования децентрализованных источников; возможность интеграции для автоматизированного обмена данными между системами [5]; возможность расширения структуры информации.

В последние годы, как в России, так и за ее пределами, для различных предметных областей были разработаны различные онтологии. Анализ российских и зарубежных разработок в области образования показал, что к настоящему времени: отсутствует готовая онтология, которую можно было бы положить в основу при проектировании информационно-справочного портала вуза, и в которой учитывалась бы не только специфика вуза, но и принятые международным сообществом знания (словари свойств и классификаторы), как основа совместимости знаний в разных предметных областях; отсутствует единый подход к построению информационно-справочных порталов вузов, реализованных на базе технологий Semantic Web.

Задача разработки онтологии вуза и реализация на ее основе платформы для построения информационно-справочных порталов вузов по принципам Semantic Web, является актуальной, поскольку ее решение будет способствовать как упрощению создания порталов вузов и их интеграции, так и обретению зрелости самими технологиями Semantic Web.

Цель работы

Цель работы — исследование прикладных онтологий вузов и построение онтологии высшего учебного заведения, а также разработка платформы для построения информационно-справочной системы портала высшего учебного заведения на основе данной онтологии.

Достижение поставленной цели связано с решением следующих задач:

1. постановка требований к ИС вуза и ее абстрактной архитектуре;

2. разработка онтологии предметной области для информационно-справочной системы вуза;

3. разработка платформы для построения информационно-справочных Web-порталов вузов, соответствующей набору выработанных требований;

4. реализация и внедрение портала вуза на основе данной платформы. Методы исследования

В ходе диссертационного исследования были использованы логический анализ и обобщение, методы построения онтологий, методы объектно-ориентированного проектирования и программирования, методы построения баз данных.

Научная новизна

Научная новизна результатов исследования заключается в следующем: разработана онтология вуза — аппарат для описания семантики предметной области; разработана платформа информационно-справочного портала вуза, отличительной особенностью которой является применение технологий Semantic Web для гибкого и выразительного описания семантики портала, что является ключевым отличием от подавляющего большинства смежных работ.

Практическая ценность

Использование документированной прикладной онтологии вуза дает возможность заинтересованным сообществам пользователей и разработчикам программного обеспечения повторно использовать и развивать данную онтологию, различным системам — интегрировать данные, обеспечивать обмен данными на основе онтологии.

Реализованная по принципам Semantic Web платформа позволяет создавать информационные системы вузов, обеспечивающие механизмы 7 точного поиска. Возможность интеграции данных поможет активизировать научно-педагогическую деятельность вузов и создать на основе Интернет-технологий единое информационное научно-образовательное пространство.

Реализация и внедрение результатов работы

Результаты работы внедрены в виде информационно-справочного портала Абхазского государственного университета в республике Абхазия.

Апробация работы

Результаты работы докладывались и обсуждались на следующих научных конференциях и семинарах:

X научно-практический семинар «Новые технологии в информационном обеспечении науки» (г. Таруса, 2003 г.)

Международный российско-абхазский симпозиум «Уравнения смешанного типа и родственные проблемы анализа и информатики» (г. Нальчик, 2009 г.)

Научный семинар «Философия-образование-общество» (г. Гагра, 2009)

Научные семинары отдела Систем математического обеспечения Вычислительного Центра им. A.A. Дородницына РАН (г. Москва, 2001-2010 гг.).

Публикации

По теме диссертации опубликовано 5 работ, в том числе одна из списка научных изданий, рекомендованных ВАК РФ.

Структура и объем работы

Диссертация состоит из введения, пяти глав, заключения, списка использованных источников. Работа изложена на 96 страницах, в том числе

Выводы по главе

В последней главе диссертации демонстрируются результаты внедрения платформы вуза на примере портала Абхазского государственного университета. Портал создан в рамках проекта между Институтом системного программирования РАН и Абхазским государственным университетом. Описана логика навигации по страницам портала с примерами, демонстрирующими наглядно новые ресурсы и их функциональность, возможности атрибутного поиска, средств публикации данных.

Информационная система вуза должна, с одной стороны, стать центром научного, образовательного и информационного сервиса сотрудников и учащихся вуза, а с другой — обеспечивать полное представление информации о деятельности вуза для мирового сообщества.

Заключение

Настоящая диссертационная работа посвящена вопросам разработки информационных систем для высших учебных заведений (университетов, академий, институтов, колледжей) на основе онтологической модели и подходов Semantic Web. Основные результаты работы сводятся к следующему:

• на основе проведенного анализа российских и зарубежных прикладных онтологий в области высшего образования разработана онтология предметной области типовой информационной системы вуза;

• на основе этой онтологии была создана платформа для порталов типовой информационно-справочной системы вуза.

Реализация принципов Semantic Web поможет сделать ряд шагов в направлении интеграции Web-pecypcoB отдельных учебных учреждений, предоставлении пользователям более эффективных средств поиска информации (семантического поиска), коммуникации и совместной работы.

Реализованный платформа позволяет представить в структурированном виде основные типы ресурсов вузов — данные о персональном составе, организационной структуре вуза и организациях, входящих в состав или сотрудничающих с вузом, о научной, образовательной, международной деятельности вуза, ее документации и других результатах деятельности.

Портал представляет собой также коммуникационную платформу, на которой обеспечивается обслуживание информационных потребностей заинтересованных сообществ пользователей.

Апробация результатов диссертации произведена в рамках совместного проекта Института системного программирования Российской академии наук и Абхазского государственного университета по разработке портала Абхазского государственного университета.

Основное содержание диссертации опубликовано в следующих работах:

• Гаврилова Э.А., Серебряков В.А. Пакет программного обеспечения "Типовой вуз". Возможности технологий в поддержке единого информационного пространства академической науки и высшей школы // Доклады Адыгской (Черкесской) Международной академии наук, -Нальчик, 2009. - т. 11 № 2, с. 71-77.

• Гаврилова Э.А. Особенности реализации информационной среды вуза по технологии Semantic Web // Программирование, 2011, № 1, с. 67-76.

1. Semantic Web Activity. Mode of access: http://www.w3 .org/2001/sw

2. И.Л. Кафтанников, C.E. Коровин. Перспективы использования web-онтологий в учебном процессе // Educational Technology & Society 6(3), 2003 г.

3. Bemers-Lee, Tim; James Hendler and Ora Lassila. "The Semantic Web". Scientific American Magazine. May 17, 2001. Mode of access: http://www.scientificamerican.com/article.cfin7idHJie-semantic-web

4. Extensible Markup Language (XML) 1.0 (Fifth Edition). W3C Recommendation 26 November 2008. Mode of access: http://www.w3.org/TR/2008/REC-xml-20081126/

5. XML Information Set. W3C Working Draft. Mode of access: http ://www. w3. org/TR/xml-infoset

6. Namespaces in XML. W3C Recommendation. Mode of access: http ://www.w3 .org/TR/REC-xml-names

7. XML Schema Part 1: Structures. W3C Recommendation. Mode of access: http://www.w3 .org/TR/xmlschema-1/

8. XML Schema Part 2: Datatypes. W3C Recommendation. Mode of access: http://www.w3 .org/TR/xmlschema-2/

9. Uniform Resource Identifier. RFC 3986. Mode of access: http://tools.ietf.org/html/rfc3986

10. Namespaces in XML 1.0 (Third Edition). W3C Recommendation 8 December 2009. Mode of access: http://www.w3.org/TR/xml-names/

11. Extensible Stylesheet Language (XSL). W3C Recommendation. -Mode of access: http://www.w3.org/TR/xsl/

12. XSL Transformations (XSLT). W3C Recommendation. Mode of access: http://www.w3.org/TR/xslt

13. RDF Semantics. W3C Recommendation 10 February 2004. Mode of access: http://www.w3.org/TR/rdf-mt/

14. RDF/XML Syntax Specification (Revised). W3C Working Draft. -Mode of access: http://www.w3.org/TR/rdf-syntax-grammar/

15. RDF Concepts and Abstract Data Model. W3C Working Draft. -Mode of access: http://www.w3.org/TR/rdf-concepts/

16. Resource Description Framework (RDF) Schema Specification 1.0. -Mode of access: http://www.w3.org/TR/2000/CR-rdf-schema-20000327

17. Web Ontology Language (OWL) Abstract Syntax and Semantics. W3C Working Draft. Mode of access: http://www.w3.org/TR/owl-semantics/

18. OWL Web Ontology Language Semantics and Abstract Syntax. W3C Recommendation 10 February 2004. Mode of access: http://www.w3 .org/TR/2004/REC-owl-semantics-20040210/

19. T. R. Gruber, "Toward Principles for the Design of Ontologies Used for Knowledge Sharing," presented at International Workshop on Formal Ontology, Padova, Italy, 1993.

20. Swoogle Semantic Web Search Engine Electronic resource. - Mode of access: http://swoogle.umbc.edu/

21. SWEL: Ontologies and Social Semantic Web for Education. Mode of access: http://o4e.iiscs.wssu.edu/drupal/

22. Dublin Core Activity, http://dublincore.org

23. Dublin Core Metadata Element Set, Version 1.1: Reference Description. Mode of access: http://dublincore.org/documents/dces/28. vCard 2.1 specification. Mode of access: http://www.imc.org/pdi/vcard-21 .txt

24. Сайт Рабочей группы Симпозиума «Онтологическое моделирование». Режим доступа: http://ontology.ipi.ac.ru

25. J. Hartmann, P. Spyns, A. Giboin, D. Maynard, R. Cuel, M. C. Suärez-Figueroa, Y. Sure. «Methods for ontology evaluation», Knowledge Web Consortium. Mode of access: http://citeseerx.ist.psu.edU/viewdoc/10.l.l.118.6880.pdf

26. M. Gruninger, Jintae Lee, "Ontology Applications and Design," Communications of the ACM, vol. 45 (2) pp. 39-41, 2002.

27. C.W. Holsapple and K.D. Joshi, "A Collaborative Approach to Ontology Design," Comm. ACM, vol. 45, no. 2, 2002, pp. 42-47.

28. Fernandez M., Gomez-Perez A., Juristo N. METHONTOLOGY: From Ontological Art Towards Ontological Engineering // AAAI-97 Spring Symposium on Ontological Engineering, Stanford University, 1997.

29. De Nicola, M. Missikoff, R. Navigli (2009). "A Software Engineering Approach to Ontology Building". Information Systems, 34(2), Elsevier, 2009, pp. 258-275.f 36. Gruber, Thomas. Toward Principles for the Design of Ontologies

30. Used for Knowledge Sharing. International Journal Human-Computer Studies Vol. 43, Issues 5-6, Novemer 1995, p.907-928

31. DC Education Working Group: Draft Proposal. Режим доступа: http://dublinisir.org/documents/education-namespace/

32. Learning Resource Exchange Metadata Application Profile. Mode of access: http://lre.eun.0rg/n0de/6

33. Protégé ontologies library, Education Ontology. Mode of access: http://www.danmccreary.com/presentations/semweb2006/education.owl

34. Academic Institution Internal Structure Ontology (AIISO), Mode of access: http://purl.0rg/vocab/aiiso/schema#

35. Swoogle: Semantic Web Search. Mode of access: http://swoogle.umbc.edu/

36. SWRC (Semantic Web for Research Communities) Ontology, Mode of access: http://ontoware.org/swrc/

37. Institute of Applied -Informatics and Formai Description Methods, University of Karlsruhe SEmantic PortAL. Режим доступа: http://www.aifb.uni-karlsruhe.de/.

38. Университетская информационная система РОССИЯ. Режим доступа: http://www.cir.ru

39. Бездушный А.А., Бездушный А.Н., Нестеренко А.К., Серебряков В.А., Сысоев Т.М., Теймуразов К.Б., Филиппов В.И. Информационная Web-система «Научный институт» на платформе ЕНИП. — М.: ВЦ им. А.А. До-родницина РАН, 200 248 с.

40. Бездушный А.А., Бездушный А.Н., Серебряков В.А., Филиппов В.И. Интеграция метаданных Единого Научного Информационного Пространства РАН. М.: ВЦ им. А.А. Дородницина РАН, 2006. - 238 с.

41. Портал Российской академии наук. Режим доступа: http://www.ras.ru/

42. Портал «Научное наследие РАН». Режим доступа: http://e-heritage.ru/

43. Портал «Россия: ключевые проблемы и решения». Режим доступа: http://www.rkpr.inion.ru/

44. Общероссийский математический портал MathNET. Режим доступа: http://www.mathnet.ru/

45. Сайт Библиотеки по естественным наукам. Режим доступа: http://www.benran.ru/

46. Портал Интегральной аналитической геоинформационной системы ГеоМета. Режим доступа: http://www.geometa.ru/

47. Единое научное информационное пространство. Режим доступа: http:// enip .ras .ru/