автореферат диссертации по информатике, вычислительной технике и управлению, 05.13.06, диссертация на тему:Разработка и исследование гипертекстовой телеконференционной системы

САНКТ-ПЕТЕРБУРГСКИЙ ГОСУДАРСТВЕННЫЙ ЭЛЕКТРОТЕХНИЧЕСКИЙ УНИВЕРСИТЕТ

•р г - ^ д На правах рукописи

п о ФЛЧ 1004 С. I; шуп I

Раковский Олег Владимирович

РАЗРАБОТКА И ИССЛЕДОВАНИЕ ГИПЕРТЕКСТОВОЙ ТЕЛЕКОНФЕРЕНЦИОЩЮЙ СИСТЕМЫ

Специальность: 05.13.06 - Автоматизированные системы'

управления

АВТ. X) РЕФЕРАТ диссертации на соискание ученой степени кандидата технических наук

Санкт-Петербург - 1994

Работа выполнена в Санкт-Петербургском государственном электротехническом университете

Научный руководитель

кандидат технических наук, доцент Максаков Е.Н

Официальные оппоненты:

доктор технических наук, профессор кугреев о. С. кандидат технических наук, ст. науч: сотр. Свентусов B.C.

Ведущая организация .- Санкт-Петербургский институт информатики и автоматизации Российской Академии Наун- •

Защита диссертации состоится 1994 . г. в

■¿У часов на заседании специализированного собета К 063.36.03 Санкт-Петербургского государственного электротехнического- университета по адресу: • 197376, Санкт-Петербург, ул. Проф. ПоПова, 5

С диссертацией можно ознакомиться в библиотеке.университета

Автореферат разослан U/&L3 1994 г.

Ученый секретарь специализированного совета

Кутузов 0. И.

ОБЩАЯ ХАРАКТЕРИСТИКА РАБОТЫ Актуальность темы. Автоматизированные телекоммуникационные системы (АТКС) позволили избавиться от синхронности коммуникаций. Информационные сети используют технологию АТКС и соединяются друг с другом с помощью шлюзов, тем самым образуя единое информационное пространство. Наблюдается такая закономерность, что информация становится основным предметом труда для•з^аздтельцой части населения Земли. При этом, с ростом- объемов передаваемой . информации, возникает задача оперативности ее обработки. Вопрос обработки поступающей информации становится особенно острым при организации коллективных обсуждений различных вопросов. Следовательно, требуются средства, совершенствующие процессы сортировки, поиска и предварительной обработки информации и ведения архивов. Появляется необходимость структуризации информации.

Попытка такой структуризации была предпринята при создании телеконфереНционных систем Wals и Gopher. Пользователь Таких: систем должен сам определять тематическую принадлежность передаваемого метериала, что опускается системой адресации сообщений, однако сами документы попрежнему хранятся в виде линейного текста. При этом поиск требуемых документов сводится к просмотру всех документов соответствующего раздела,. что является достаточно длительной операцией. ■ особенно учитывая пропускную способность современных линий связи.

Структуризацию документов поддерживает информационная технология, называемая гипертекст (hypertext). В настоящее время представители гипертекстовых систем, такие как Intermedia. NoteCards. Document Examiner, Neptune, We, Electronic Cadaver, Focal Point, Fllevlslon, Guide, HyperCard. Archl-Text, не поддерживают функций АТКС и не используются для проведения телеконференций.

Представляется целесообразным проинтегрировать информационные технологии АТКС и гипертекст с целью.построения новой информационной технологии гипертекстовой телеконференци-онной системы (ГКС).

Целью работы явилось: снижение затрат времени управленческих работников на поиск и подготовку нужной информации, циркулирующей в среде традиционных АТКС. за счет использова-

ния их ассоциативного мышления и.адаптации Структуры информационных архивов к предметной области'пользователей коммуникационной системы.

Поставленная цель достигается »решением следующих задач;.'

- разработан способ снижения затрат времени управленческих работников на поиск и подготовку нужной информации,; циркулирующей в среде традиционных АТКС. за счет интеграции достоинств коммуникационной и гипертекстовой технологий в гипертекстовую, телеконференционную систему;*- разработана методика оценки эффективности гипертекстовой телеконференционной системы;

.- разработана функциональная модель и определены допЬл-нительные к сервису АТКС услуги, предоставляемый; пользователю системы;

- разработано алгоритмическое и программное обеспечение

ГКС;

- разработан способ построения системы поддержки принятия управленческих решений на базе ГКС.

Методы исследования. При решении поставленных задач в работе используются методы теории вероятностей и математической статистики, теории графов, комбинаторики,' формальных языков, теории управленческих решений,, математико-статисти-ческие методы экспертных'оценок.

Научная новизна.

- разработан способ повышения эффективности«коммуникационной деятельности управленческих работников на базе .применения гипертекстовых телеконференционных систем, являющихся развитием традиционных АТКС и позволяющих значительно упростить и ускорить процесс обработки документов, задач и данных пользователем по сравнению с другими коммуникационными технологиями;

- разработана методика оценки. Эффективности/ ПСС' по сравнению с традиционными АТКС, позволяющая учесть дополнительно к существующим коэффициентам оценки АТКС еще и преимущества, получаемые от упорядочивания информации в среде ГКС;

- разработана функциональная модель гипертекстовой телеконференционной системы, охватывающая определение основных объектов ГКС, их отношений и свойств для описания состояний документов и их частей, циркулирующих в среде ГКС. что позволило провести описание ГКС и систем, базирующихся на гипертекстовой телеконференционной технологии. Такая модель, в отличие от существующих моделей АТКС определяет новые функции, связанные со'структуризацией информации, циркулирующей в среде традиционных АТКС. Эти функции добавляются в таком виде, когда каждая из них может быть представлена в виде отдельного программного модуля, что делает такую модель открытой для расширения набора услуг гипертекстовой телеконференционной технологии;

- разработан способ передачи, накопления и извлечения информации из гипертекстовых баз данных коллективного пользования.

ручные положения, выносимые на защиту.

1. Способ повышения эффективности коммуникаций на базе использования гипертекстовой телеконференционной системы, позволивший значительно сократить время поиска необходимой для использования информации,, циркулирующей в среде коммуникационных систем. .

2. Методика оценки эффективности функционирования ГКС. охватывающая качественные и количественные преимущества ги-перконференционной технологии по отношению к уже существующим АТКС. позволяющая производить объективную оценку ГКС.

3. Функциональная модель ГКС. охватывающая определение основных объектов гипертекстовой телеконференционной системы. отношения между ними и их свойства, позволяющая описывать системы, построенные, с использованием гипертекстовой телеконференционной технологии и определяющая функции ГКС. связанные со структуризацией информации и отличающие гипертекстовую телеконференционную систему от традиционных АТКС. На основе модели рассмотрен наиболее характерный для новой информационной технологии базисный набор сервисных услуг, предоставляемых пользователю для обработки и передачи гипертекстовой информации по компьютерной сети с учетом стандарта X. 400.

4. Алгоритмическое и программное обеспечение, являющееся базой для построения различных ГКС, с реализацией элементов функциональной модели в виде отдельных программных модулей. что делает такую модель расширяемой. Открытость системы для новых приложений без перекомпиляции исходных текстов программ значительно упрощает ее дальнейшее развитие. Возможность адаптации к конкретной коммуникационной среде делает такую систему легко переносимой.

Практическая ценность полученных результатов состоит в том, что

- разработан обобщенный показатель эффективности .функционирования гипертекстовой телеконференционной системы (ГКС). характеризующий качественные и количественные преимущества гипертекстовой телеконференционной технологии по отношению к уже существующим АТКС:

- разработана алгоритмическая модель ГКС, опирающаяся на функциональную модель, без привязки к какой-либо конкретной технической базе, что делает ее легко переносимой в произвольную коммуникационную среду. С помощью этой модели разработано базовое программное обеспечение, предназначенное для построения ГКС на основе 1ВМ-совместимых компьютеров.

. Аппробапия работы. Основные результаты исследования докладывались и получили одобрение на Втором Всесоюзном симпозиуме "Проблемы информатизации общества и развития науки" с основной темой ''Взаимодействие общественных, естественных и технических наук" по секции "Современные информационные технологии; искусственный интеллект, экспертные системы: состояние, проблемы, перспективы" ¿г. Обнинск Калужской области. октябрь 1990 г.). Первой Санкт-Петербургской международной конференции "Региональная информатика" РИ-92 (Санкт-Петербург. 13-16 июля 1992 года). Второй Санкт-Петербургской международной конференции "Региональная ■ информатика" РИ-93 (Санкт-Петербург. 11-14 мая 1993 года).

Публикации. По теме диссертации опубликованы 4 печатные работы, в том числе 1 статья и 3 тезисов.

Структура и объем работы. Диссертация состоит из введения, списка основных сокращений, четырех разделов, заключения. списка литературы из 65 наименований и 3 приложений. Основная часть работы изложена на 176 страницах машинописного текста. Работа содержит 67 рисунков и 14 таблиц.

ОСНОВНОЕ СОДЕРЖАНИЕ РАБОТЫ

Во введении обосновывается актуальность исследуемой темы, ставится цель диссертационной работы, приводятся основные решаемые в работе задачи и положения выносимые на защиту.

Первая глава диссертации посвящена общей постановке задачи совершенствования традиционных АТКС, согласно анализу их достоинств и недостатков. Отмечается, что компьютерные коммуникационные технологии поддераивают процесс общения людей посредством организации каналов храпения информации в памяти ЭВМ. Так как в основе систем, реализующих эти технологии лежит концепция базы данных, то они в принципе являются коммуникационнс-информащионншйг и могут бнть лргко интегрированы друг с другом и с различкшй средствами автоматизации. Выделены еуществуЕщх в настоящее^ время АТКС. Определены их основные достоинства и недостатки.

Отмечено, что в ходе разработки ГКС полезными представляются так называемые системы-посредники с интерфейсом, под-дериюащш естественный язык. Выделены требования к таким системам и отмечено что в настоящее время нет системы, которая отвечала бы всем этим требованиям.

Сделан вывод, что для совершенствования существующих коммуникационных систем наиболее эффективным представляется применение систем обработки связного текста,- Для описания знаний, циркулирующих в ГКС, в качестве наиболее универсальной выбрана фреймовая модель, а средством ее реализации -так называемый гипертекст или гиперсреда. Применение экспертных систем для работы со знаниями, содержащимися в узлах гипертекста, и построение экспертекстовой системы рассматривается в качестве перспективного исследования.

Проведена качественная и количественная оценка эффективности ГКС.

С точки зрения качественной оценки эффективности отмечено. что ГКС наследует основные достоинства гипертекстовой технологии: простоту просмотра связей, представление информации от линейного текста до сложной ассоциативной структур ры. возможность глобального и локального рассмотрения гипертекстовой базы данных, возможность индивидуализации структуры представления информации в гипертекстовых архивах пользователей системы, простоту организации ссылок, позволяющую избежать дублирования идей, концепций или описаний, возможность связывания различных документов.

В качестве критерия оценки эффективности выбрано соотношение времен пользования системами поиска.информации в ГКС и АТКС. т.е.

ТАТкс

п - .—:-

Тгкс

где п - коэффициент эффективности ГКС по сравнению -с АТКС;

Татке " время извлечения необходимой информации в АТКС; -Тгкс " время извлечения необходимой информации в ГКС. После подстановки соответствующих значений, данная формула. запишется в следующем виде:

(К - М) * Тпп + М ♦ Тчп +• К * (ТПредст + ТПерех) П - —-;-:-—-;-- .

ТВ|16 + М * Тч„ + М * (Тпредс1 + Тпврвх)

где

К' - количество документов а; гипертекстовой базе данных: * --

М - количество документов удовлетворяющих условиям поиска;

Тпп.Тчп - времена просмотра и чтения документов пользователем соответственно; Тпредет - время считывания и представления документа на

экране дисплея; тпвр«х - время перехода к следующему документу;

Твыв ~ время выбора темы поиска пользователем.

(

)

Согласно этой формуле , наибольший эффект.от.ГКС наблюдается при поиске документов, относящихся к редким темам. Макси-

мальный эффект при М = 0 составляет 1 / Твыв. При этом Твы() определяется временем просмотра названий всех тем или временем применения другой формы определения принадлежности документа искомой теме. Твнб является в некотором роде ограничителем эффективности, подобно тому, как наличие атмосферы вокруг Земли не позволяет создать вечный двигатель. Поэтому эффективность не может быть бесконечной, что подтверждает физическую реальность коэффициента эффективности п. фугой крайностью является случай, когда М = К, т.е. все документы принадлежат области УУП. При этом ГКС' дает только качественные преимущества в виде дополнительных услуг пользователю по сравнению с АТКС.

На основании последнего положения сделан вывод, что в "худшем" случае количественная эффективность ГКС по скорости доступа к'искомой информации сравнивается с эффективностью АТКС, т.е. последняя полностью поглощается первой.

Вторая глава.диссертации посвящена определению основных объектов гипертекстовой телеконференционной системы...отложений между ними.и их свойствг

Отношения между объектами иллюстрируются с исподазова-нием теории .графов, что обеспечивает наглядность математических формулировок. Достоинство такого Описания заключается в возможности добавления и построения более комплексных объ-г, ектов, отношений и свойств. На базе выделеннйх объектов, отношений и свойств строится инвариантная к предметной области функциональная модель ГКС.. Рассмотрен наиболее характерный для новой информационной технологии набор сервисных услуг, предоставляемых пользователю для -обработки и передачи гипертекстовой информации по компьютерной сети. Для опй$вния объектов ГКС вводятся такие предикаты, как ОБОБЩЕНИЕ! ЗНАЧЕНИЕ, ИЙЕЕТЛРЕДКА, ПРЕДКИ.';ИМЕЕТ_Л0Т0МКА. ПОТОМКИ, СБОРКА, СМЕЖНЫЕ. ТЕРМИНАЛЬНЫЙ. •, СТРУКТУРА. ЦЕПОЧКА, ЧАСТЬ .И др. (СМ. рис. 1). На основе, базового сервисного набора гипереконференцион-ной Технологии построены более комплексные услуги, предоставляемые пользователю системы. С использованием трехместного предиката "вес" определяется весовая значимость фрагментов по количеству терминов и частоте их вхождения в гипертекстовую структуру. Рассмотрены проблемы, связанные с подготовкой материалов к публикации (в том числе "электронной"

„ Структура ($): £ПОАСТРУКТУ-РА (г), ПОАСТРУКТУРА (у))

Сборкаю = сбор-\

0

I

I®

V® \\

V

\ч

V

Л1

%ч

Уг)

А"»

/

№

/

\

V Л

з &

о *

III

/

V

/

V

N

\

V

V.

V

Тбрминаашш(£

Предки (г*)- [у^Уг! потамта*^ [у31

— /обобщение(аокщент с)

— значением) г документ

Рис. Объекты и отношения функциональной модели ГКС

- в центральном архиве) и передачи информации по,компьютерной сети и исследованы варианты их решения.

Так. например, единицей информации для ГКС является-структура, в то время как традиционные стандарты, такие как X.400 не ориентированы на такой вид информации, предложено использовать механизм конденсации структуры в блок данных и пересылать его в конверте по стандарту, например, X. 400. Также предложен вариант автоматического присоединения передаваемой структуры к удаленной базе данных с использованием семантического анализатора по тематическому заголовку и тезаурусу (см. рис. 2).

Извлечение документов из телеконференции представляется в несколько этапов (см. рис. 3), по принципу: метапредстав-ление объекта поиска, представление объекта, сам объект. При первичном обращении к телеконференции, представитель пользователя, на основании автоматически формируемого предпочтения пользователя (по тезаурусу), определяет список документов, которые удовлетворяют этому предпочтению. При этом представитель пользователя накапливает информацию о профиле последнего для последующих подборок документов. Дальнейший поиск производится итеративно по структурам ограниченной глубины по выбираемым: связям документов.,

В третьей главе диссертации на основе разработанной функциональной модели ГКС построена алгоритмическая модель системы, на которой анализируются конкретные методы реализации сервисных услуг пользователю, рассмотренные во втором разделе. Для этого использованы нотации Бэкуса-Наура, которые также применяются- и для описания объектов стандарта X. 400.

Определение-информационной базы гипертекстовой телекон-ференционной системы записывается в виде:

гипербаза ::= текстовый_фрагмент ! исполнимый_фрагмент ! данные .

текстовый фрагмент :': = список_строк_символов список_строк_символов :: = строка_символов ! список. строк_символов строка^символов

строка_символов ::= символ ! строка_символов символ .символ терминал ! нетерминал ! зарезервированный-символ :

Структурированный -документ

Рис. 2. Автоматизация процессов передачи и присоединения К архиву структур в среде ГКС

Рис 3. накопление информации' о профиле и обработка запросов пользователя ГКС.с- использованием пользовательского интерфейса'и-представителя пользователя ■

исполнимый_фрагмент ::= список_команд ! бинарный_Фраг-

мент

список_команд ::= команда ! список_команд команда команда ::= терминал ! зарезервированный_символ ! пусто бинарный_фрагмент ::= список_строк_битов ' список_строк_битов ::= строка_битов ! список_строк_битов строка_битов данные ::= любой_тип I пусто Аналогичным образом определены типы "документ", "почто-вый_пакет", "связь" и др. В соответствии с принципом инкапсуляции объектно-ориентированного программирования, для каждого из объектов выделен свойственный для него набор методов обработки. Поставлены и решены задачи редактирования связей и организации информационно-поисковой системы. Проведена оптимизация использования памяти компьютера для нужд ГКС на основе применения комбинаторики и методов представления и обработки графов в ЭВМ.

В четвертой главе на основе разработанной алгоритмической модели создано базовое программное обеспечений, предназначенное для построения ГКС на базе 1ВМ-совместимых компьютеров. Приведены варианты диалога пользователя с разработанной системой. Предложена концептуальная модель системы поддержки принятия управленческих решений. ■ опирающаяся на разработанную гипертекстовую телеконференционную технологию. Так, например, задачи такого типа требуют прохождения этапов ,формироЙания задачи, ограничений, критериев и решений. Эти этапы определяют процессы генерации и последующего выбора альтернатив. В связи с этим показано удобство генерации альтернатив в структурированном виде, на основе которого исполнимый фрагмент выбора решения позволяет представить чакоп-. ленную информацию в привычном для эксперта виде. Определен перечень новых услуг, характерный для систем такого класоа с рекомендациями по их реализации на функциональной базе ГКС.

В приложениях приведены листинги программ, реализующих отдельные функции гипертекстовой телеконференционной системы, концептуальная модель простейшей системы принятия управленческих решений на базе ГКС, пример работы семантического анализатора при определении тематического ве.са документов, акты о внедрении результатов исследований.

13 .. ЗАКЛЮЧЕНИЕ

Основные результаты диссертационной работы заключаются в следующем: "

1. Разработан способ повышения эффективности коммуникационной деятельности управленческих работников на базе применения гипертекстовой телеконференционной системы, являющейся развитием традиционных АТКС и позволяющей значительно упростить и ускорить процесс обработки документов, задач и данных, циркулирующих в среде коммуникационных систем.

2. Разработана методика оценки эффективности функционирования ГКС, охватывающая качественные и количественные преимущества гипертекстовой телеконференционной технологии по отношению к уже существующим АТКС.

\ 3. Разработана функциональная модель ГКС, обеспечивающая Комплексное Представление объектов системы, связей между ними, и позволяющая описывать системы, построенные с использованием гипертекстовой телеконференционной технологии. На базе' разработанной модели определены функции ГКС. связанные со структуризацией информации и отличающие гипертекстовую телеконферен-ционную систему от традиционных АТКС.

4. "Разработано алгоритмическое и программное обеспечение, являющееся базой для построения различных АТКС. с реализацией элементов.разработанного языка в виде отдельных программных модулей, что делает такой язык расширяемым. .Открытость системы для новых приложений без. перекомпиляции исходных программ значительно упрощает ее дальнейшее развитие. Возможность адаптации к конкретной коммуникационной среде делает систему легко4 переносимой.

5. Проведена сравнительная оценка разработанной гипер~_ текстовой телеконференционной системы с существующими в настоящее время телеконференционными системами,- подтвердившая целесообразность развитая технологии ГКС.

6. Разработана концептуальная модель системы поддержки принятия' управленческих решений, опирающаяся на разработанную гипертекстовую телеконференционную технологию, с предложением перечня новых услуг, характерных для систем такого класса и рекомендациями по их реализации на функциональной базе ГКС.

ПУБЛИКАЦИИ ПО ТЕМЕ ДИССЕРТАЦИИ

1. Максаков E.H.. Раковский 0.в. Интеллектуализация процессов извлечения и использования информации в. компьютерных коммуникационных системах // Проблемы информатиз«щии общества и развития науки: Сб. j тр. 2-го Всесоюз. симп.. 10 v 13 OKT. 1990 Г.; Г. Обнинск. -М., 1992-С. 60-63,

2. Максаков E.H.. ' Раковский o.e. Интеллектуализация процессов извлечения и использования информации в- компьютера ных коммуникационных системах // Изв. ЛЭТИ: Сб. науч. тр. / Ленингр: злектротехн. им,;.В.И. Ульянова "(Ленина), г Дг, 1991. - ВЫП. 438— С. 19 - 22.

3. Раковский о,В. Интеллектуализация обработки информации в региональных сетях передачи информации // Региональная информатика: Тез. докл. X С.ррб. Мездунар. конф.. 13-lß июля 1992 г. - Ч. 2. - СПб.. 4992. С. 33 - 34.

4. Раковский O.e. Применение гиперконференционной систему для автоматизации процессов обработки информации в региональных компьютерны* сетях // Региональная информатика: Тез. докл. II-С.-Дб. Меадунар. конф.. 11-14 мад 1993*г., г СПб., 1993. - С.132 - 133.

Подц, к пвч. 20.05.94. Формат 60 х 84 1/16. Офсетная печать. цен. л. 1.0/ уч.-изд. л. 1.0. Тира* 100 экз. Зак. КЖ1. Бесплап

Ротапринт МГЯ "Поликом" 197376, Санкт-Петербург, ул. Преф. Попева, 5