Автор:Л.Ф. Ноженкова
Источник: Учреждение Российской академии наук Институт вычислительного моделирования СО РАН, Красноярск, Россия e–mail: expert@icm.krasn.ru
Аннотация: Представлены результаты научно–исследовательских и прикладных работ Института вычислительного моделирования СО РАН в области информационных технологий и систем. Важнейшим направлением исследований является развитие гибридных методов анализа данных и технологий комплексной поддержки сложных задач регионального управления. Новые технологии и инструментальные программные средства позволяют в короткие сроки создавать информационно-аналитические системы разного назначения.
Информационные и телекоммуникационные технологии в современных условиях становятся основой территориального управления. Расширение и углубление процессов региональной информатизации создает необходимость решения все более сложных задач, требующих комплексных технологических подходов. В Институте вычислительного моделирования СО РАН активно развиваются гибридные информационно–аналитические технологии, интегрирующие эффективные методы проектирования хранилищ данных, оперативную аналитическую обработку и OLAP–моделирование, геоинформационное моделирование, базы знаний и экспертные системы [1]. Созданы оригинальные модели, методы, алгоритмы и инструментальные средства, позволяющие в короткий срок создавать интегрированные прикладные системы для комплексной поддержки сложных задач организационного управления.
Как и другие научные организации Российской академии наук, ИВМ СО РАН принимает активное участие в процессах региональной информатизации. Только за последние пять лет в институте выполнено более 30 крупных проектов, внедрены в эксплуатацию десятки программных комплексов и систем, при этом число оснащенных рабочих мест приближается к десяти тысячам. В органах здравоохранения и социальной защиты населения широкое внедрение нашла OLAP–система СтатЭкспресс. Система используется для сбора и обработки статистической отчетности, с ее помощью решается задача планирования медицинской помощи. На основе инструментальной OLAP–системы АНАЛИТИК построен ряд приложений: система анализа медико-демографических процессов, система информационно-аналитической поддержки задач охраны материнства и детства и др. В региональных органах МЧС РФ планируется внедрение системы комплексной поддержки управления в кризисных ситуациях ЭСПЛА–ПРО. Эта система представляет собой современную версию системы ЭСПЛА, получившей широкую известность и признание, – в 2000 г. ей присуждена Премия МЧС России. Для органов государственного и муниципального управления создана система для комплексной поддержки процессов подготовки и размещения государственного и муниципального заказа. Введена в эксплуатацию система электронных аукционов.
Для решения задач территориального управления разработаны новые технологические решения, созданы средства автоматизации сбора, хранения и оперативной аналитической обработки многомерных данных. Так, разработан новый подход в технологии OLAP (On–Line Analytical Processing), ориентированный на обработку больших объемов информации и решение сложных аналитических задач. Реализован программный инструментарий, позволяющий выполнять связные многошаговые расчеты с множеством информационных объектов, представленных многомерными кубами данных. Разработанная инструментальная система АНАЛИТИК содержит языковые, алгоритмические и программные средства, обеспечивающие реализацию сложных аналитических расчетов путем создания комплексов OLAP–моделей, наследующих данные. Реализована возможность быстрого построения специализированных OLAP–ориентированных приложений. Ядро системы АНАЛИТИК представляет оригинальная OLAP–машина, включающая средства построения витрин данных, выполнения произвольных аналитических запросов, представления и обработки многомерных данных, обладающие уникальными функциями: в качестве измерений могут использоваться составные иерархии со сложными оглавлениями. OLAP–машина может встраиваться в разные приложения и работать с базами данных разных форматов [3].
На основе оригинальной технологии разработаны OLAP–приложения для решения задач оперативного анализа данных в разных прикладных областях. Выполнено OLAP–моделирование в задачах анализа медико–демографических данных [4], информационно-аналитической поддержки задач охраны материнства и детства [5], планирования медицинской помощи [6], моделирования сети медицинских учреждений и др.
Предложенные методические и алгоритмические средства позволили по–новому реализовать процесс формирования территориальных программ медицинской помощи за счет интеллектуальных средств управления OLAP–моделированием [7].
OLAP–система СтатЭкспресс предназначена для сбора и оперативной аналитической обработки статистических данных. Внедрение системы позволяет систематизировать обмен данными для решения задач организационного управления. Для поддержки внутриведомственного взаимодействия обеспечивается сквозной многоуровневый сбор данных в соответствии с организационной структурой подчиненности с агрегацией данных по мере повышения уровня. Полученные данные обрабатываются путем выполнения операций построения сводов с применением технологии оперативной аналитической обработки данных OLAP. Применение OLAP дает возможность формирования и быстрого выполнения произвольных информационных запросов. Оригинальные средства OLAP–моделирования позволяют осуществлять многошаговые процедуры анализа данных с сохранением промежуточных результатов. Реализованы функции наглядного представления результатов аналитической обработки в форме графиков, диаграмм, аналитических отчетов, подготовки документов в печатной форме. Встроенные средства оперативного геоинформационного моделирования выполняют наглядную картографическую визуализацию результатов OLAP–анализа. Преимуществом системы СтатЭкспресс является сохранение преемственности данных и моделей при изменении классификационно-справочных требований.
Разработан оригинальный инструментарий интеграции средств оперативного геоинформационного моделирования с OLAP и экспертными системами [8]. Предложен метод картографической привязки многомерных данных OLAP–системы к пространственной информации ГИС, позволяющий устанавливать соответствие между результатами оперативного аналитического моделирования и географическими объектами. Динамически сформированные слои могут применяться в качестве тематических слоев для геомоделирования результатов OLAP–анализа или результатов вывода экспертной системы. Для решения задачи динамического формирования новых картографических слоев разработаны алгоритмы получения пространственной информации, позволяющие найти координаты точек для построения объектов нового точечного, линейного и площадного слоя на основе значений координат таблицы из базы данных или соответствия объектам топографической основы карты либо расчетным путем. Можно динамически сформировать и визуализировать одновременно несколько виртуальных картографических слоев. ГИС позволяет производить с динамически формированными слоями те же операции, что и со слоями топографической основы карты, включая применение методов тематического картографирования. Возможность использования таблиц агрегатов для динамического формирования картографических слоев является отличительной особенностью средств оперативного географического моделирования по сравнению с традиционными геоинформационными системами.
Разработаны новые инструменты ГИС–технологии для отображения результатов OLAP-анализа, выполняющие специальные функции: управление показателями, по которым осуществляется тематическое картографирование; фильтрацию многомерных данных, принятых из OLAP–системы; построение тематической карты, соответствующей полученному срезу гиперкуба данных; построение общей или уникальной легенды для динамически сформированных слоев. Создано программное обеспечение для оперативного тематического геомоделирования в информационно–аналитических системах на основе интеграции функциональных элементов геоинформационной технологии с технологией оперативной аналитической обработки данных OLAP и экспертными системами.
Выполнено проектирование и создание распределенных информационных ресурсов и сводных каталогов библиотек. Для создания распределенных ресурсов применена технология объединения баз данных, заложенная в сетевые протоколы Z39.50. Использовались возможности сервера ZooPARK, позволяющего объединять различные базы данных (в том числе находящиеся на разных серверах) в логические группы и выполнять операции с этими логическими группами как с физическими базами данных. Эта технология дает возможность выполнять параллельный поиск в базах данных, организуя отдельный поток для каждой базы.
Внедрение новой технологии позволило включить все информационные ресурсы г. Красноярска, публикуемые с помощью Z39.50, в единое информационное пространство. Объединены каталоги крупнейших вузов Красноярска – СФУ, СибГТУ, СибГАУ, ГУНБ Красноярского края, пяти библиотек КНЦ СО РАН, СибНИИ охотничьего хозяйства, а также каталоги московской, новосибирской, томской и омской корпоративных библиотечных систем. Ведутся работы по обеспечению доступа к зарубежным и отечественным полнотекстовым ресурсам. Институт вычислительного моделирования СО РАН вступил в Консорциум НЭИКОН, который работает с Научной электронной библиотекой (НЭБ) (e–library). Выполнено исследование проблем комплексной информационной безопасности в научно–образовательных компьютерных сетях [10].
В области информационных технологий и систем в ИВМ СО РАН разработаны информационно–аналитические технологии, направленные на комплексную поддержку регионального управления. Новые технологии и инструментальные программные средства позволяют в короткие сроки создавать интегрированные системы в разных прикладных областях.
Исследования доведены до конкретных разработок и внедрения. Опыт показывает, что реализация технологий комплексной автоматизированной поддержки составляет основу повышения эффективности и качества управленческих решений. Результаты внедрения систем комплексной автоматизации деятельности органов регионального управления подтверждают целесообразность развития представленных технологий и построения на их основе систем менеджмента качества.
Перспективы исследований в рассматриваемом направлении связаны с созданием новых гибридных информационно–аналитических методов и технологий комплексной поддержки сложных задач организационного управления. Необходимо развитие веб–технологий и других средств электронного взаимодействия. Дальнейшая интеллектуализация программного обеспечения позволит упростить пользовательский интерфейс и соответственно расширить круг пользователей. Тенденции развития функциональности OLAP–технологий в настоящее время охватывают области создания средств интеллектуального управления и постобработки данных, развития методов картографической и трехмерной визуализации данных, создания веб–сервисов для OLAP–приложений, а также других инструментов, позволяющих расширить применение информационно-аналитических технологий за счет новых подходов к решению сложных прикладных задач.
1. Карасев А.В., Ноженкова Л.Ф. Перспективы муниципальной информатизации // Федеральный справочник Информационные технологии и связь в Российской Федерации. 2005–2006 годы
. М.: Центр стратегических программ, 2006. С. 291–298.
2. Виноградов К.А., Корчагин Е.Е., Никитина М.И., Ноженкова Л.Ф. Информационные технологии в управлении региональным здравоохранением. Красноярск: КМИАЦ, 2004. 312 с.
3. Ишенин П.П. Инструментальные средства построения комплексов моделей и аналитических приложений в OLAP–технологии: Дис. ... канд. тех. наук. Красноярск, 2006. 128 с.
4. Исаева О.С. Методы оперативного анализа медико-демографических данных // Вы- числ. технологии. 2009. Т. 14, № 1. С. 85–93.
5. Виноградов К.А., Коробко А.В. Построение информационно–аналитической системы Охрана материнства и детства
на базе OLAP-компонентов // IX Всерос. конф. Проблемы информатизации региона
. Красноярск, 2005. Т. 2. С. 55–61.
6. Ноженков А.И. Формирование территориальных программ медицинской помощи на основе интеллектуальных средств управления OLAP-моделированием: Дис. ... канд. тех. наук. Красноярск, 2007. 132 с.
7. Ноженкова Л.Ф., Евсюков А.А., Ноженков А.И. Методы управления и геоинформационного моделирования в технологии OLAP // J. Siberian Federal Univ. Eng. & Technolog. 2009. Vol. 2, N 1. P. 49–58.
8. Евсюков А.А. Средства оперативного геомоделирования в информационно-аналитических системах: Дис. ... канд. тех. наук. Красноярск, 2007. 127 с.
9. Ковязина Е.В. Проектирование электронной библиотеки крупного вузовского объединения [Электронный ресурс] // Библиотеки и информационные ресурсы в современном мире науки, культуры, образования и бизнеса: Материалы конф. М.: ГПНТБ России, 2009. 1 электрон. опт. диск (CD–ROM). ISBN 978–5–85638–132–9. № гос. регистрации 0320900806.
10. Исаев С.В., Малышев А.В. Проблемы обеспечения безопасности интернет–сервисов Корпоративной сети Красноярского научного центра СО РАН // Вестник Томского государственного ун-та. 2007. № 23. С. 174–179.