СПОСОБ СОЗДАНИЯ ТОПОЛОГИИ МЕТАМОДЕЛИ ИНФОРМАЦИОННОГО ПРОСТРАНСТВА ПРЕДМЕТНОЙ ОБЛАСТИ И СИСТЕМА ДЛЯ ЕГО РЕАЛИЗАЦИИ Российский патент 2019 года по МПК G06F16/903 G06F16/907 

ОБЛАСТЬ ТЕХНИКИ

Изобретение относится к области информационных технологий и предназначено для создания метамодели предметной области, в частности моделирования топологии информационного пространства предметной области.

УРОВЕНЬ ТЕХНИКИ

Из уровня техники известно, что основными компонентами информационного пространства информационных систем являются метамодели объектов предметной области, а также функциональные и структурные связи между ними. Каждый информационный объект строится как отдельная независимая от других структурная единица, относящаяся к какой-либо категории или группе объектов предметной области, например, группы: «люди», «транспортные единицы», «здания», «станки» и т.п. Каждому объекту присваивается группа свойств, которые его однозначно определяют в информационной системе. Например, для человека, такими свойствами являются имя человека, отчество человека, фамилия человека, ИНН человека, дата рождения человека, его пол и т.д. Для станков – это модель станка, потребляемая мощность станка, производительность станка, габаритные размеры станка, масса станка и т.д.

Традиционные способы декомпозиции и синтеза структур информационных объектов, описывающие объекты предметной области, изложены в работах Дейта К.Дж. [Дейт К. Дж. Введение в системы баз данных = IntroductiontoDatabaseSystems. — 8-е изд. — М.: Вильямс, 2005. — 1328 с. — ISBN 5-8459-0788-8 (рус.) 0-321-19784-4 (англ.).], Когаловского М.Р. [Когаловский М.Р. Энциклопедия технологий баз данных. — М.: Финансы и статистика, 2002. — 800 с. — ISBN 5-279-02276-4], Кузнецова С.Д. [Кузнецов С.Д. Базы данных: учебник для студ. учреждений высшего проф. образования / С.Д. Кузнецов. – М.: Издательский центр «Академия», 2012. – 496 с. – (Университетский учебник. Сер. Прикладная математика и информатика). – ISBN 978-5-7695-8430-5] и др.

Недостатком данных способов является наличие устойчивых реляционных или объектных связей, что приводит к созданию монолитных конструкций информационных объектов, не позволяющих оперативно модифицировать топологию информационного пространства информационных систем.

Предложенный способ позволяет строить топологию метамодели предметной области без разделения ее на категории, классы, подгруппы и т.д.,только указывая связи между отдельными свойствами рассматриваемых сущностей предметной области. Структура информационного объекта получается автоматически. Для этого необходимо в топологии информационного пространства выбрать ее элемент, который становится корневой вершиной информационного объекта. Корневая вершина информационного объекта однозначно определяет его структуру на текущий момент времени. Глубина и количество связей информационного объекта определяются из условия, будет ли информационный объект анализироваться в человеко-машинной системе или станет обрабатываться средствами интеллектуальной обработки данных.

Эта особенность позволяет:

- упростить процедуры формирования структур информационных объектов;

- расширять количество учитываемых параметров топологии информационного пространства предметной области;

- упростить процедуру извлечения данных об информационных объектах и их связях для анализа текущего состояния предметной области;

- осуществлять анализ взаимосвязанных данных через связь между свойствами объектов топологии информационного пространства предметной области;

- осуществлять быструю перенастройку запросов к данным информационных ресурсов информационных систем в зависимости от меняющейся потребности в информации при изменении целевых установок их потребителей;

- устранять аномалии работы с данными.

Из уровня техники также известна заявка US 20090049422 A1 (https://patents.google.com/patent/US20090049422A1/), в которой описывается способ создания программных приложений на основе объектно-ориентированного программирования без написания программных кодов, путем выбора нужных объектов, сервисов и т.д., а также извлечения данных на основании формирования корневой вершины родительского объекта, которая, однако, не является производной от любого другого типа сущности кроме заранее заданной.

РАСКРЫТИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ

Технической задачей, на решение которой направлено заявленное решение, является создание сетевой структуры топологии информационного пространства предметной области, корневыми вершинами которой могут выступать любые элементы сетевой структуры топологии информационного пространства предметной области, что позволяет осуществлять:

- поиск информации в локальных и распределенных базах данных, ресурсах Internet и других источниках данных;

- извлечение структур информационных объектов;

- объединение структур информационных объектов в группы и их проекции в виде множества древовидных структур.

Техническим результатом является создание топологии метамодели информационного пространства предметной области, отличительной особенностью которой является возможность извлечения данных из информационного пространства информационной системы с учетом многомерности связей сетевой структуры топологии информационного пространства предметной области, которые ограничиваются лишь вычислительными возможностями компьютерной техники, микропроцессоров, устройств памяти, пропускной способности каналов локальной сети и сети Internet с установлением новых (скрытых) закономерностей формализованных и/или неформализованных связей объектов предметной области.

Предлагаемый способ позволяет заранее не определять корневую вершину запроса, а устанавливать ее в зависимости от возникающей информационной потребности.

Корневая вершина запроса представляет собой:

- любое именованное свойство сущности;

- любую установленную ранее связь между свойствами сущностей;

- любую устанавливаемую связь между связями свойств сущностей, относительно которых формируется проекция топологии информационного пространства предметной области и создается ее метамодель.

Выбранная корневая вершина становится родительской, а все остальные элементы структуры становятся дочерними. Если в качестве корневой вершины информационного запроса выбирается другое свойство сущности, или другая связь между свойствами сущности, или другая связь между связями свойств сущности, то корневая вершина, которая была родительской – становится дочерней.

КРАТКОЕ ОПИСАНИЕ ЧЕРТЕЖЕЙ

Для лучшего понимания сущности изобретения, и чтобы более ясно показать, каким образом оно может быть осуществлено, далее будет сделана ссылка, лишь в качестве примера, на прилагаемые чертежи, на которых:

фиг.1 –Пример проектирования структуры информационного объекта;

фиг.2 – Пример схемы связей свойств сущностей;

фиг.3 – Пример схемы извлечения данных по корневым вершинам о свойствах сущностей на основе установленных связей между ними;

фиг.4 – Пример схемы формирования корневой вершины запроса данных на основе установки связей между связями свойств сущностей;

фиг.5 – Пример организации доступа к информационным ресурсам информационной системы согласно выбранной корневой вершины запроса данных;

фиг.6 –Алгоритм формирования элементов топологии информационного пространства предметной области: сущностей, свойств сущностей, связей между свойствами сущностей;

фиг.7 – Алгоритм формирования топологии информационного пространства предметной области в соответствии с заданным деревом достижения целей.

ОСУЩЕСТВЛЕНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ

Топология информационного пространства предметной области представляет собой совокупность структурированной и слабоструктурированной информации, хранящейся в соответствующих базах данных и базах знаний, включающих в себя:

- объекты предметной области, их метамодели, функциональные и структурные связи между ними;

- набор структурированных и слабоструктурированных данных, описывающих свойства объектов предметной области и связей между ними;

- целевые установки управления объектами предметной области;

- методы обработки данных и достижения целевых установок управления объектами предметной области;

- а также любые другие элементы, которые осуществляют создание, хранение, модификацию, обработку, передачу и удаление данных в пределах заданного информационного пространства.

Метамодель информационного пространства предметной области состоит из элементарных свойств объектов предметной области, объектов предметной области (проекций сущностей) и связей между ними.

Базовыми элементами метамодели информационного пространства предметной области являются элементарные свойства объектов предметной области (проекций сущностей) и связи между элементарными свойствами сущностей.

Элементарным свойством объекта предметной области (проекции сущности) называется неделимый на настоящий момент времени атрибут объекта предметной области, который имеет свое собственное значение и у которого есть собственная мера, единица измерения и тип данных. Пример элементарного свойства сущности – имя человека или наименование населенного пункта места проживания человека.

Связь между элементарными свойствами объекта предметной области обеспечивает условия соединения элементарных свойств объекта/объектов предметной области, и является именованной частью топологии информационного пространства, которая имеет свой идентификационный номер (id), а также адресацию к двум элементарным свойствам сущности, где адресами выступают их идентификационные коды (id элементарных свойств сущности). Пример: принадлежность паспорта человеку.

Мера – это средство формирования измерительной оси для оценки качественных и количественных элементарных свойств объекта предметной области (проекции сущности), которая описывается разными единицами измерения и типами данных. Так же система мер позволяет соотносить одну сущность предметной области с другой и оценивать связь между отдельными элементами предметной области. Пример: мера времени, единицами измерения которой являются секунды, минуты, часы, сутки, и т.д.

Сущность – именованная категория объекта или объектов предметной области, объединенных по одному или группе признаков, представляющая собой устойчивую самостоятельную структуру. Сущности может соответствовать одна или несколько ее проекций – объектов предметной области, каждый из которых может включать в себя один или несколько других объектов предметной области, набор элементарных свойств и связей между ними.

Проекция сущности соответствует определенной роли, которую она выполняет в предметной области. Пример: сущность - автомобиль, проекция сущности – спортивный автомобиль, автомобиль для перевозки пассажиров, автомобиль для перевозки грузов, и т.п.

Множество свойств сущности есть множество всех свойств объектов, которые являются проекциями этой сущности. Например, сущность «Человек» может быть представлена такими проекциями сущности (объектами) как «Персональные данные человека», «Образование человека», «Семья и дерево родственных отношений человека», «Профессиональная деятельность человека» и т.д., при этом каждая проекция сущности имеет свой набор свойств, ее характеризующих.

Чем полнее метамодель топологии информационного пространства предметной области, тем более сложные задачи, могут быть решены. По мере детализации предметной области и расширения спектра решаемых задач формальное описание информационного пространства предметной области будет принимать новую конфигурацию, изменяя его топологию посредством включения в нее:

- новых сущностей;

- новых объектов предметной области (проекций сущностей);

- новых элементарных свойств;

- новых связей между элементарными свойствами объектов предметной области (проекций сущностей);

- модернизации ранее созданных структур и связей между ними;

- включения в нее обращений (ссылок и ключей доступа) к другим информационным ресурсам, расположенных за пределами рассматриваемой ранее предметной области (информационным системам, базам данных, базам знаний, ресурсам глобальной сети Internet).

Пример представления структуры информационного объекта (информационной модели проекции сущности) показан на фигуре 1.

Производной структурой метамодели топологии информационного пространства предметной области является набор информационных объектов, рассматриваемых в виде взаимосвязанных между собой древовидных структур, корневой вершиной которого может быть любая связь, установленная в метамодели топологии информационного пространства предметной области. Выбор корневой вершины зависит от вида решаемых задач. Устанавливаемой корневой вершиной объекта может быть:

любое именованное свойство объекта предметной области (свойство сущности),

- любая установленная ранее связь между свойствами объектов предметной области (связей между свойствами сущностей),

- любая устанавливаемая связь между связями свойств объектов предметной области (связь между связями свойств сущностей).

На основе этой корневой вершины можно сформировать любую структуру информационного запроса на основе свойств, доступных в пределах заданного множества свойств и связей сущностей проекции метамодели топологии информационного пространства (см. фигуры 2-5).

Рассмотрим пример схемы связей свойств сущностей (см. фигура 2). Пусть А, В, С – сущности предметной области. Каждая сущность описывается набором элементарных свойств. Количество рассматриваемых свойств, а также их виды зависят от типа поставленной задачи.

В представленном примере:

- сущность А описывается набором свойств а₁, а₂, а₃, а₄

- сущность В описывается набором свойств b₁, b₂, b₃, b₄, b₅

- сущность С описывается набором свойств с₁, с₂, с₃, с₄, с₅, с₆

В пределах каждой отдельной сущности все ее свойства связаны между собой, образуя граф с двунаправленными связями.

Между некоторыми свойствами разных сущностей могут быть установлены однонаправленные или двунаправленные связи. При этом каждое свойство сущности может иметь одну или несколько однонаправленных или двунаправленных связей с другим свойством другой сущности /другими свойствами других сущностей.

В представленном примере установлены двунаправленные связи между следующими свойствами сущностей:

- свойство b₅ сущности B и свойство а₂ сущности А;

- свойство b₂ сущности B и свойство а₃ сущности А;

- свойство b₄ сущности B и свойство с₆ сущности С;

- свойство а₃ сущности А и свойство с₂ сущности С;

- свойство а₃ сущности А и свойство с₄ сущности С.

Пример:

Сущность А – ШКОЛЬНЫЙ САРАФАН.

Рассматриваемые свойства сущности А:

- а₁ – рост

- а₂ – размер

- а₃ – цвет ткани

- а₄ – артикул ткани

Сущность В – ДЕВОЧКА.

Рассматриваемые свойства сущности В:

- b₁ – дата и место рождения

- b₂ – цвет волос

- b₃ – цвет глаз

- b₄ – острота зрения

- b₅ – обхват в талии

Сущность С – ОБУЧАЕМЫЙ.

Рассматриваемые свойства сущности С:

- с₁ – год зачисления в первый класс

- с₂ – номер класса (1, 2, 3, …)

- с₃ – номер подкласса (А, Б, В, Г, Д)

- с₄ – номер школы

- с₅ – номер парты в классе

- с₆ – город, в котором расположена школа

Рассматриваемые связи свойств сущностей:

- обхват в талии ДЕВОЧКИ (b₅) – размер ШКОЛЬНОГО САРАФАНА (а₂)

- цвет волос ДЕВОЧКИ (b₂) – цвет ткани ШКОЛЬНОГО САРАФАНА (а₃)

- острота зрения ДЕВОЧКИ (b₄) – номер парты в классе ОБУЧАЕМОГО (с₅)

- дата и место рождения ДЕВОЧКИ (b₁) – город, в котором расположена школа ОБУЧАЕМОГО (с₆)

- цвет ткани ШКОЛЬНОГО САРАФАНА (а₃) – номер класса ОБУЧАЕМОГО (с₂)

- цвет ткани ШКОЛЬНОГО САРАФАНА (а₃) – номер школы ОБУЧАЕМОГО (с₄)

Информационный запрос, и, следовательно, извлекаемые из информационной системы данные могут относиться к:

- одному или нескольким свойствам одной сущности;

- одному или нескольким свойствам нескольких сущностей.

Если делается запрос об одном свойстве или нескольких свойствах одной сущности, то используем существующие или спроектированные в момент формирования структуры сущности связи (см. фигура 2).

Пример информационного запроса: Номер класса, номер школы, город, в которой располагается школа ОБУЧАЕМОГО.

Каждому свойству сущности может соответствовать свой информационный ресурс, доступ к которому осуществляется либо через информационный запрос к реляционной базе данных, либо нормативно-справочной информации, либо к текстовой или табличной форме записи информации, иным структурированным или слабоструктурированным данным. При этом заранее не ставятся ограничения на способ хранения, алгоритмы извлечения данных из ресурса, или формата его представления. Таким образом, свойство сущности помимо его наименования, идентификационного кода, меры, единицы и типа данных, включает в себя адрес обращения (точку доступа) к данным, которыми могут быть адрес DNS, IP-адрес, адрес страницы web-ресурса, путь доступа к таблице/таблицам или текстовому файлу/текстовым файлам, а также к любой другой информации, записанной в соответствующем формате, в локальной компьютерной системе или глобальной сети Internet.

Если делается запрос об одном или нескольких свойствах нескольких сущностей, то формируется корневая вершина запроса, представляющая собой связь между свойствами сущностей (см. фигуру 3).

Пример запроса:

(b₄ –c₅) Какие места на партах занимают ДЕВОЧКИ в зависимости от остроты зрения в школе ОБУЧАЕМОГО?

(b₁–c₆) Учатся ли в школе ОБУЧАЕМОГО ДЕВОЧКИ, родившиеся в 2000 году в г.Москве или в г.Санкт-Петербурге?

Выбирая связь между свойствами сущностей в качестве корневой вершины определяется родительская вершина анализируемого фрагмента топологии информационного пространства, включающая в себя установленные связи между свойствами сущностей, входящими в состав фрагмента топологии информационного пространства и связи свойств сущности внутри каждой из них (см. фигуру 4).Таким образом, при обозначении корневой вершины запроса, устанавливается новая (или выбирается из числа установленных ранее) связь между свойствами сущностей, позволяющая получить доступ к данным всех свойств анализируемых сущностей.

В зависимости от выбранной корневой вершины информационного запроса (см. фигура 3) определяется траектория доступа к данным свойств анализируемых сущностей, которая может быть представлена в виде графа с однонаправленными и двунаправленными связями.

Накладывая ограничения на запрашиваемые данные и условия обращения к ним, а также используя известные методы определения кратчайшего пути построения цепочки связей для извлечения данных (например, метод расчета кратчайшего расстояния и т.д.), производится процесс формирования, обработки информационного запроса и извлечения данных из информационных ресурсов фрагмента топологии информационного пространства информационной системы.

Алгоритм формирования запроса для извлечения данных состоит в накладывании ограничений на экземпляры данных каждого свойства каждой сущности, с учетом наличия связей между экземплярами свойств сущностей.

Результат накладывания ограничений дает выборку экземпляров данных, которые удовлетворяют сформулированному запросу. При назначении корневой вершины определяется точка и направленность поиска экземпляров данных на основании установленных связей между свойствами сущностей.

Корневая вершина информационного запроса может представлять одноуровневую или многоуровневые системы связей между свойствами сущностей.

Различают (см. фигуру 5):

- связь свойств сущностей (например, (b₁–c₆), (f₁–e₄));

- связь свойства сущности и связи свойств сущностей (например, (f₂ – (b₁–c₆));

- связь связей свойств сущностей (например, (b₁–c₆) – (f₁–e₄).

Для демонстрации примера устанавливаемых связей, дополним набор сущностей рассмотренных в предыдущем примере дополнительными сущностями:

- сущность D – АДРЕС

- сущность Е – СЕМЬЯ

- сущность F – МЕДИЦИНСКАЯ КАРТА

Рассматриваемые свойства сущности D:

- d₁ – название и код населенного пункта

- d₂ – индекс почтового отделения населенного пункта

- d₃ – название улицы, номер дома и квартиры

Рассматриваемые свойства сущности E:

- e₁ – ФИО матери, ИНН, год и место рождения

- e₂ – ФИО отца, ИНН, год и место рождения

- e₃ – ФИО братьев, ИНН, год и место рождения

- e₄ – ФИО сестер, ИНН, год и место рождения

Рассматриваемые свойства сущности F:

- f₁ – ФИО, год и место рождения, № свидетельства о рождении

- f₂ – ФИО лечащего врача

- f₃ – место хранения медицинской карты

Рассматриваемые связи свойств сущностей:

- (f₁ – d₃) – (ФИО, год и место рождения, № свидетельства о рождении) МЕДИЦИНСКАЯ КАРТА – (название улицы, номер дома и квартиры) АДРЕС

- f₃ – d₂ – (место хранения медицинской карты) МЕДИЦИНСКАЯ КАРТА – (индекс почтового отделения населенного пункта) АДРЕС

- f₁ – e₄ – (ФИО, год и место рождения, № свидетельства о рождении) МЕДИЦИНСКАЯ КАРТА – (ФИО сестер, ИНН, год и место рождения) СЕМЬЯ

Примеры формирования корневой вершины запроса данных:

от связи (f₁ – e₄) – Количество сестер, рожденных после 2010 года у владельца МЕДИЦИНСКОЙ КАРТЫ Петровой Валентины Ивановны, 2000 г.рождения, рожденной в г.Пермь.

от связи свойства сущности и связи свойств сущностей (f₂ – (b₁ – c₆)) – ФИО лечащих врачей девочек, учащихся в школе ОБУЧАЕМОГО ДЕВОЧКИ, родившиеся в 2000 году в г.Москве или в г.Санкт-Петербурге

от связей свойств сущностей ((b₁- c₆) – (f₁ – e₄)) – ФИО лечащих врачей ДЕВОЧЕК ОБУЧАЮЩИХСЯ в школах №5 и №7

Классификация извлечения данных по корневым вершинам представлена в таблице 1.

Таблица 1 – Классификация корневых вершин запроса

Вид корневой вершины Обозначение корневой вершины Корневая вершина – свойство сущности (связь нулевого уровня) X_i Корневая вершина – связь между свойствами сущностей (связь первого уровня) X_i -Y_j Корневая вершина – связь между cвойством сущности и связью между свойствами сущностей (связь второго уровня) Z_k - (X_i - Y_j) Корневая вершина – связь между связями свойств сущностей (связь третьего уровня) (X_i- Y_j) - (Z_k -V_m) Корневая вершина – связь между связями связей свойств сущностей – связи четвертого, пятого и далее уровней. Применяются для построения связей между свойствами объектов (проекций сущностей) разных предметных областей на основе математических, логических или интуитивно назначаемых зависимостей структурированных и/или слабоструктурированных данных.

Пример, корневая вершина (свойство сущности) – «принадлежность человека к числу одноклассников»:

связь

(свойства сущности = свойства объекта)- ФИО, ИНН

(проекция сущности = объект) - ПЕРСОНАЛЬНЫЕ ДАННЫЕ

(сущность) - ЧЕЛОВЕК

и

(свойства сущности) - НОМЕР КЛАССА, ГОД ВЫПУСКА, НОМЕР ШКОЛЫ, ГОРОД, ПЕРЕЧЕНЬ УЧАЩИХСЯ

(проекция сущности = объект)– ОБРАЗОВАНИЕ

(сущность) - ЧЕЛОВЕК

Назначив в качестве корневой вершины информационного запроса связь связи «принадлежность человека к числу одноклассников» и свойства «место работы» проекции сущности «профессиональная деятельность» сущности «человек», можно получить данные по истории профессиональной деятельности всех одноклассников рассматриваемого человека.

Установленная корневая вершина (свойство сущности, связь свойств сущности, связь связи свойств сущности и свойства сущности, связь связей свойств сущностей) выступает в качестве родительского элемента древовидной структуры фрагмента топологии информационного пространства, глубина построения и степень детализации которой определяется способом представления и обработки данных: автоматизированным (человеко-машинной системой) или автоматическим (средствами интеллектуальной обработки данных).

При реализации человеко-машинной обработки данных фрагмент топологии информационного пространства должен быть представлен на плоскости (экранной форме) в виде набора взаимосвязанных свойств сущностей, мер, единиц измерения и типов представления данных в компьютерной системе для удобства восприятия человеком.

При автоматической обработке данных методами искусственного интеллекта, таких как искусственные нейронные сети, генетические алгоритмы и т.п., мерность представления информационного объекта ограничивается вычислительными возможностями информационной системы. Так, например, регрессионный анализ позволяет получать прогнозные значения в плоских и линейных системах при глубине связи не более одной. А при использовании искусственных нейронных сетей многомерность ограничивается, например, количеством слоев нейронной сети, точностью прогноза) и тому подобное.

Полученным информационным структурам фрагмента топологии информационного пространства присущи следующие свойства:

- свойство полиморфизма (многообразие форм) структур связей;

- свойство коллинеарности структур (возможность использования сформированной структуры запроса данных в разных предметных областях);

- свойство накопления связей между свойствами сущностей и связей связей свойств сущностей, для последующего обращения к ранее накопленному опыту, при вновь формируемых информационных запросах.

Способ формирования сущностей, свойств сущностей, связей свойств сущностей топологии информационного пространства предметной области может быть описан следующей последовательностью действий (см. фиг.6). В качестве технических средств, обеспечивающих формирования сущностей, свойств сущностей, связей свойств сущностей топологии информационного пространства предметной области может быть использовано, например, устройство обработки данных, реализованное на базе по меньшей мере одного процессора или микроконтроллера, выполненных в программно-аппаратной части таким образом, чтобы выполнять приписанные им ниже функции.

1. Соответственно, на первом этапе осуществляется формирование первоначальной структуры топологии информационного пространства предметной области. На данном этапе на устройство обработки данных поступает информация о предметной области, в частности, информация о совокупности реальных процессов и объектов (сущностей). Информация о предметной области может поступать напрямую от датчиков, регистрирующих данную информацию, либо из соответствующих баз данных, предназначенных для хранения данной информации.

1.1 На основе поступившей информации о предметной области устройство обработки данных осуществляет формирование набора сущностей, описывающих предметную область, и каждой сущности присваивает наименование сущности, уникальный код (id) (см. блок 1.1 фигуры 6). Наименование сущностей и их id могут быть получены из соответствующих контейнеров сущностей, расположенных в БД сущностей, посредством формирования соответствующих запросов.

1.2 Далее устройство обработки данных осуществляет формирование набора элементарных свойств сущности, где каждому элементарному свойству присваивается наименование и уникальный код (id) после проверки наличия данного свойства в базе данных элементарных свойств сущностей (см. блок 1.2 фигуры 6). Перед тем как начать формирование набора элементарных свойств сущности, устройство обработки данных выполняет запрос к базе данных свойств сущностей (контейнерам свойств БД свойств), содержащий указание на наименование и/или код сущности. Устройство обработки данных также выполнено с возможностью выдачи информация о присвоенных сущности элементарных свойствах по запросу пользователя. По каждому свойству сущности дается информация о наименовании свойства, его идентификационном коде, мере, единице измерения, типе данных, ссылке на размещенный информационный ресурс.

Если сущность в топологии информационного пространства только формируется и не была представлена ранее, то по запросу выдается сообщение об отсутствии сформированных ранее свойств данной сущности. После этого в базу данных свойств сущностей вводится информация о характеристиках свойств, присваиваемых сущности. Если необходимо, производится корректировка структуры свойств сущности.

После завершения ввода или корректировки данных идет подтверждение о том, что свойства сущности отражены в информационной системе, и осуществляется переход на следующий этап (см. блок 1.3 фигуры 6).

1.3 Далее устройство обработки данных в автоматическом режиме осуществляет формирование связей между элементарными свойствами сущностей, где каждой связи присваивается наименование связи и код связи (id) после проверки наличия данной связи в базе данных связей элементарных свойств сущностей (см. блок 1.3 фигуры 6). Информация об упомянутых связях в БД связей может храниться в соответствующих контейнерах связей.

Если связь между свойствами сущностей только устанавливается, то устройство обработки данных делает запрос к базе данных связей свойств сущностей на предмет наличия уже имеющихся (установленных ранее) связей, а затем формируются новые связи. При этом для каждой связи указываются наименования и идентификационные коды свойств сущностей, соединяемых между собой, направленность соединения (от свойства 1 к свойству 2; от свойства 2 к свойству 1; двунаправленные связи); условия функционирования связи; промежуток начала и завершения функционирования связи). Если необходимо, производится корректировка структуры связей свойств сущностей.

После завершения ввода или корректировки данных устройство обработки данных дополнительно осуществляет проверку на то, чтобы все связи свойств сущностей были отражены для формирования информационной системы, и осуществляется переход на следующий этап (см. блок 1.4 фигуры 6).

1.4 На следующем этапе устройство обработки данных осуществляет автоматическое формирование структур информационных объектов на основании данных, полученных на предыдущих этапах (пункты 1.1 - 1.3) и присваивает информационному объекту уникальный код (id) (см. блок 1.4 фигуры 6).

1.5. В соответствии с полученной структурой информационных объектов далее устройство обработки данных осуществляет автоматическое формирование контейнеров сущностей, контейнеров свойств и контейнеров связей (см. блок 1.5 фигуры 6).

Каждому контейнеру сущности, имеющему оригинальный id-код, соответствует два типа контейнера: группы контейнеров свойств сущности и группы контейнеров связей свойств сущности. Каждому свойству сущности соответствует свой контейнер данных, имеющий оригинальный id-код. Каждой связи свойств сущности также соответствует свой контейнер, имеющий оригинальный id-код и ряд других параметров.

Дескриптор контейнера сущности содержит id сущности, процедуру формирования суррогатного ключа (названия экземпляра сущности), процедуры записи, корректировки и удаления записей. Структура данных контейнера сущности является инвариантной и состоит из id записи в контейнере, названия экземпляра сущности, даты ее создания, даты ее корректировки, даты удаления, а также набора данных, характеризующих историю изменения экземпляра сущности и ряд других параметров.

Дескриптор контейнера проекции сущности (объекта предметной области) содержит id проекции сущности (объекта предметной области), процедуру формирования суррогатного ключа (названия экземпляра проекции сущности), процедуры записи, корректировки и удаления записей. Структура данных контейнера проекции сущности (объекта предметной области) является инвариантной и состоит из id записи в контейнере, названия экземпляра проекции сущности (объекта предметной области), даты ее создания, даты ее корректировки, даты удаления, а также набора данных, характеризующих историю изменения экземпляра проекции сущности (объекта предметной области) и ряд других параметров.

Дескриптор контейнера свойств сущности содержит код свойства сущности (id), название свойства сущности, меру, единицу измерения, тип данных. Контейнер свойств сущностей также содержит типовые процедуры (методы работы с данными), находящихся в контейнере: создание записи, корректировка записи, удаление записи и ряд других параметров.

Структура записи данных, находящихся в контейнере свойств сущностей, является инвариантной и содержит код (id) экземпляра данных в контейнере свойств сущности, значение экземпляра данных в контейнере свойств сущности, время его записи в контейнер свойств сущности, время корректировки данных в контейнере свойств сущности, время удаления записи из контейнера свойств сущности, а также историю изменения значения свойства сущности и ряд других параметров.

Контейнер связи свойств сущностей содержит информацию о связях между свойствами сущностей. Дескриптор контейнера связи свойств сущностей содержит код связи (id), название связи, и два кода id соединяемых свойств. Также в нем содержатся типовые процедуры установления связи между свойствами сущностей и условий извлечения данных по соответствующим запросам (ограничения на выборку данных из контейнеров свойств сущностей). Сам контейнер связи свойств сущностей является инвариантной структурой и содержит внутренний код id связи свойств сущностей, id свойств сущностей из контейнеров свойств сущностей, время установления связи, время удаления связи и ряд других параметров.

Контейнер связи экземпляров данных содержит информацию о связях между свойствами экземпляров информационных объектов. Дескриптор контейнера связи экземпляров данных содержит код связи экземпляров данных (id), название связи экземпляров данных, и два кода id соединяемых свойств экземпляров данных сущностей, в том числе адреса сети Internet. Также в нем содержатся типовые процедуры установления связи между экземплярами свойств сущностей и условий извлечения данных по соответствующим информационным запросам (ограничения на выборку данных). Сам контейнер связи экземпляров данных является инвариантной структурой и содержит внутренний код id связи экземпляров данных, код id или адреса данных в сети Internet, время установления связи, время удаления связи и ряд других параметров.

1.6. Далее устройство обработки данных осуществляет автоматическую запись в структуру каждого информационного объекта id–кодов контейнеров сущности, проекций сущности, свойств и связей между свойствами сущностей (см. блок 1.6 фигуры 6) и наполнение информационных ресурсов данными (см. блок 1.7 фигуры 6), образуя таким образом структуру топологии метамодели информационного пространства предметной области. Поскольку в образованной упомянутой структуре корневые вершины не определены, топология метамодели информационного пространства предметной области является однородной.

Этап 2. Расширение структуры топологии информационного пространства предметной области:

2.1. Устройство обработки данных также может быть запрограммировано на выполнение автоматического анализа и определения необходимости усложнения метамодели топологии информационного пространства методами интеллектуальной обработки данных, которые выявляют новые связи и свойства сущностей (см. блок 2.1 фигуры 6). Выбор методов интеллектуальной обработки данных зависит от постановки задач исследования сущностей, проекций сущностей, свойств сущностей и связей предметной области, а также выбранных информационных ресурсов для ее реализации. Загрузка метода интеллектуальной обработки данных осуществляется из соответствующей базы знаний информационной системы.

Если необходимость усложнения метамодели топологии информационного пространства установлена, то устройство обработки данных осуществляет переход к п.1.1. Если нет, то устройство обработки данных переходит к п.2.2.

На этапе 2.2 устройство обработки данных осуществляет уточнение необходимости усложнения структуры информационных объектов (проекций сущностей) путем добавления новых свойств и связей в метамодель топологии информационного пространства, после чего переходит к п.1.1. При формировании новой сущности или нового свойства сущности автоматически происходит обработка данных на предмет возможности установления новых связей в метамодели топологии информационного пространства предметной области, и записи их в соответствующие контейнеры связей.

На этапе 2.3 устройство обработки данных осуществляет наполнение информационных ресурсов данными.

Алгоритм последовательности действий устройства обработки данных для формирования топологии информационного пространства предметной области в соответствии с заданным деревом достижения целей представлен на фиг.7.

Этап 1 заключается в формировании дерева достижения целей или его корректировки, если оно было ранее создано и структура его сохранена в соответствующей базе данных (блок 1 фигуры 7).

Этап 2. В соответствии с заложенными в топологию информационного пространства методами достижения цели и условиями ее выбора, в автоматизированном или автоматическом режиме осуществляется построение дерева бизнес-процессов достижения целей. При этом каждый бизнес-процесс включает в себя как минимум один этап бизнес-процесса. На каждом этапе бизнес-процесса осуществляется работа с данными. Данные записываются в базу данных в соответствии со структурой информационных объектов, которые подразделяются на три группы по признаку отношения к данным: объекты управления, объекты-ресурсы, субъекты управления (блок 2 фигуры 7).

Этап 3.В соответствии с заложенными методами детализации структуры объектов и отождествления свойства с процессом, каждый информационный объект представляется в виде набора значений свойств. При этом каждой проекции информационного объекта соответствует свой набор свойств, который может отличаться или частично совпадать с другой проекцией данного информационного объекта (блок 3 фигуры 7).

Этап 4. В соответствии с заложенными методами оценки свойства объекта, каждое свойство информационного объекта может быть представлено хотя бы одним показателем, имеющим одну или несколько единиц измерения (блок 4 фигуры 7).

Этап 5. Запись данных в базу данных (блок 5 фигуры 7).

Этап 6. Формирование запросов данных к информационным ресурсам и извлечение данных (блок 6 фигуры 7) из соответствующих контейнеров сущностей, контейнеров проекций сущностей (объектов предметной области) и контейнеров свойств сущностей, используя контейнеры связи сущностей и контейнеры связи экземпляров данных с учетом ограничений, накладываемых на выборку данных.

Формирование запросов устройство обработки данных осуществляет следующим образом. Запрос на поиск данных от пользователя поступает на устройство обработки данных, которое определяет по меньшей мере одно свойство по меньшей мере в двух сущностях (например, свойство b1 сущности B и свойство с6 сущности С, см. фиг. 5), информацию о которых необходимо направить в ответ на полученный запрос. Устройство обработки данных обращается, например, к базе данных с информационными ресурсами, сохраненными в соответствии с определенной ранее структурой топологии информационного пространства предметной области, и определяет сохраненную в ней связь (например, связь b1-c6) между свойством первой сущности и свойством второй сущности. Если информация о связи между свойством первой сущности и свойством второй сущности отсутствует, то устройство обработки данных формирует такую связь известными из уровня техники методами. Полученная связь может быть сохранена в базе данных с информационными ресурсами.

Далее устройство обработки данных формирует древовидную структуру запроса к информационным ресурсам, в которой в качестве корневой вершины выбирается связь между свойством первой сущности и свойством второй сущности, а в качестве узлов - свойства первой и второй сущности, на основе которых была определена упомянутая связь, первая и вторая сущности, все свойства сущностей и их связи. Сформированную древовидную структуру запроса устройство обработки данных наполняет данными и/или ссылками на эти данные об объектах предметной области для создания топологии метамодели информационного пространства предметной области и направляет пользователю полученные данные для отображения в виде набора данных в соответствии со структурой информационного запроса. Количество узлов древовидной структуры запроса к информационным ресурсам устройство обработки данных определяет на основе анализа формализованных связей между свойствами сущностей и связей связей свойств сущностей в соответствии с топологией метамодели информационного пространства, сохраненной в базе данных.

В процессе работы с отображенными данными у пользователя может возникнуть потребность в запросе дополнительной информации из базы данных с информационными ресурсами. Соответственно уточненный или дополнительный запрос данных также поступает на устройство обработки данных, которое определяет по меньшей мере одно дополнительное свойство по меньшей мере в двух сущностях (например, свойство e4 сущности E и свойство f1 сущности F), информацию о которых необходимо направить в ответ на полученный запрос. Аналогичным ранее способом устройство обработки данных извлекает из базы данных с информационными ресурсами сохраненную информацию о связи (связь f1-d3) между дополнительным свойством первой сущности и дополнительным свойством второй сущности, либо формирует такую связь известными из уровня техники методами.

Далее устройство обработки данных формирует связь (например, связь (b1 – c6) - (f1 – e4)) между связью (b1 – c6), выбранной в качестве корневой вершины, и извлеченной на предыдущем этапе связью (f1 – e4) между дополнительными свойствами сущностей. Сформированная связь ((b1 – c6) - (f1 – e4)) между упомянутыми связями выбирается в качестве корневой вершины, а связь (b1 – c6), выбранная ранее в качестве корневой вершины, и извлеченная на предыдущем этапе связь (f1 – e4) назначаются дочерними вершинами.

На следующем этапе устройство обработки данных уточняет древовидную структуру запроса к информационным ресурсам в соответствии с выбранной корневой (родительской) вершиной и дочерними вершинами. Дополнительно древовидная структура запроса может быть уточнена узлами о сущностях и свойствах сущностей, связанных с дополнительным свойством, определенном в уточняющем запросе пользователя. Уточненную древовидную структуру запроса устройство обработки данных наполняет данными и/или ссылками на данные об объектах предметной области, образуя, таким образом преобразованную топологию метамодели информационного пространства предметной области за счет появления новых связей между свойствами сущностей и свойствами свойств сущностей, и направляет пользователю данные в ответ на уточненный запрос пользователя для отображения в соответствии с уточненной древовидной структурой информационного запроса.

Дополнительно в запросе пользователя или в уточненном запросе пользователя может содержаться информация о размере древовидной структуры данных запроса к информационным ресурсам, которую формирует или уточняет устройство обработки данных. На основе информации о размере древовидной структуры устройство обработки данных определяет количество узлов древовидной структуры и с учетом определенного количества узлов формирует или уточняет описанным ранее способом древовидную структуру запроса к информационным ресурсам, которая в дальнейшем наполняется данными предметной области.

Имеющиеся методы работы позволяют создавать новые экземпляры, формировать суррогатные ключи, настраивать связи между суррогатными ключами и свойствами сущностей (объектов предметной области), формировать исторические записи по каждому свойству и суррогатным ключам сущностей, а также осуществлять поиск в пределах заданной структуры метамодели топологии информационного пространства предметной области.

Запросы к информационным ресурсам согласно предложенного способа организации топологии информационного пространства предметной области позволяют формировать многомерные структуры данных, мерность которых ограничивается только вычислительными возможностями компьютерной техники.

Изобретение относится к области информационных технологий. Техническим результатом является обеспечение возможности осуществления поиска информации в разнородных информационных средах. Раскрыт способ поиска информации в разнородных информационных средах, содержащий этапы, на которых: формируют метамодель предметной области в виде топологии информационного пространства, которая по своей природе однородна и в которой заранее не определяются корневые вершины информационных объектов, причем корневые вершины информационных объектов назначаются или автоматически определяются в момент формирования запроса к информационным ресурсам; получают запрос пользователя к информационным ресурсам; определяют по меньшей мере одно свойство по меньшей мере в двух сущностях, информацию о которых необходимо направить в ответ на полученный запрос пользователя; определяют связь между свойством первой сущности и свойством второй сущности, формируют древовидную структуру запроса к информационным ресурсам, в которой в качестве корневой вершины выбирается связь между свойством первой сущности и свойством второй сущности; наполняют древовидную структуру запроса к информационным ресурсам данными и/или ссылками на эти данные об объектах предметной области; отображают результаты информационного запроса пользователю в ответ на запрос пользователя в виде набора данных в соответствии со структурой информационного запроса. 2 н. и 2 з.п. ф-лы, 7 ил., 1 табл.

1. Способ поиска информации в разнородных информационных средах, содержащий этапы, на которых:

формируют метамодель предметной области в виде топологии информационного пространства, которая по своей природе однородна и в которой заранее не определяются корневые вершины информационных объектов, причем корневые вершины информационных объектов назначаются или автоматически определяются в момент формирования запроса к информационным ресурсам;

получают запрос пользователя к информационным ресурсам;

определяют по меньшей мере одно свойство по меньшей мере в двух сущностях, информацию о которых необходимо направить в ответ на полученный запрос пользователя;

определяют связь между свойством первой сущности и свойством второй сущности, формируют древовидную структуру запроса к информационным ресурсам, в которой в качестве корневой вершины выбирается связь между свойством первой сущности и свойством второй сущности;

наполняют древовидную структуру запроса к информационным ресурсам данными и/или ссылками на эти данные об объектах предметной области;

отображают результаты информационного запроса пользователю в ответ на запрос пользователя в виде набора данных в соответствии со структурой информационного запроса.

2. Способ по п. 1, отличающийся тем, что количество узлов древовидной структуры запроса к информационным ресурсам определяется на основе анализа формализованных связей между свойствами сущностей и связей свойств сущностей в соответствии с топологией метамодели информационного пространства.

3. Способ по п. 1, отличающийся тем, что дополнительно содержит этапы, на которых: получают уточненный запрос данных к информационным ресурсам;

определяют по меньшей мере одно дополнительное свойство по меньшей мере в двух сущностях, информацию о которых необходимо направить в ответ на полученный уточняющий запрос;

определяют связь между дополнительным свойством сущностей;

формируют связь между связью, выбранной ранее в качестве корневой вершины, и связью между дополнительными свойствами сущностей, и выбирают сформированную связь между упомянутыми связями в качестве корневой вершины, а связь, выбранная ранее в качестве корневой вершины, и связь между дополнительным свойством сущностей становятся дочерними вершинами;

уточняют древовидную структуру запроса к информационным ресурсам с учетом назначенной корневой вершины;

наполняют уточненную древовидную структуру запроса к информационным ресурсам данными и/или ссылками на данные об объектах предметной области для создания преобразованной топологии метамодели информационного пространства предметной области за счет появления новых связей между свойствами сущностей и свойствами свойств сущностей и направляют пользователю полученные данные, отображаемые в соответствии с уточненной структурой информационного запроса.

4. Система поиска информации в разнородных информационных средах, содержащая по меньшей мере одно устройство обработки данных, выполненное с возможностью осуществлять способ по любому из пп. 1-3.