Введение

Современный этап развития индустрии информационных технологий во многом определяется тенденциями к образованию в техносфере семантически гетерогенных распределенных программно-аппаратных сред различного масштаба, функционального назначения, способа внутренней организации и принципа работы. Семантическая гетерогенность (неоднородность) подразумевает использование в рамках единой системы (процесса, технологии) информационных ресурсов (данных и/или знаний) различной информационной природы, содержания, формы представления. При этом не принципиально, какова именно природа и обобщенная архитектура самой системы. Это может быть человекомашинная (эргатическая) система, в которой пользователь ищет информацию в Интернете, корпоративная информационная система, где территориально удаленные подсистемы «общаются» при решении единой задачи, мультиагентная система, состоящая из самостоятельно действующих программ-агентов, обменивающихся «полезными» данными, телекоммуникационная сеть с разнородными абонентами и т. п. Важно лишь то, что организация информационных взаимодействий в среде подобной системы в том или ином виде требует дополнительной информации о семантике обрабатываемых данных, т. е. знаний («данных о данных», метаданных) об их смысловом содержании и форме отображения этого содержания. Наиболее сложной и актуальной проблемой при этом является обслуживание ситуаций, в которых указанные знания должны автоматически формироваться и восприниматься программными средствами без участия человека. Эта проблема часто называется в литературе проблемой обеспечения интероперабельности (приложений, систем, технологий). В настоящем пособии основным объектом исследования является именно класс семантически гетерогенных, распределенных информационных систем, а конкретным предметом исследования – некоторые распространенные, основанные на применении моделей знаний, подходы, используемые при решении задач, связанных с реализацией свойств интероперабельности в таких системах. При этом здесь и далее обеспечение интероперабельности будет рассматриваться как задача, требующая явного использования специфических моделей знаний и методов их обработки.

Следует отметить, что, как правило, в качестве естественной информационно-программной среды коммуникации между компонентами распределенных гетерогенных систем рассматриваются Интернет-каналы передачи данных и соответствующее программное окружение. В связи с этим представляется неслучайным тот факт, что наиболее активные и масштабные разработки и научные исследования в соответствующей сфере ведутся, в частности, в рамках программы Semantic Web консорциума W3C и ряда других подобных комплексных программ национального и международного уровней. Однако сама по себе проблема интероперабельности не связана непосредственно (и однозначно) с тематикой глобальных информационных сетей и технологий и может рассматриваться гораздо шире. Даже локальные программные системы, обрабатывающие гетерогенные источники данных и знаний на автономных пользовательских рабочих местах, могут нуждаться в наличии средств поддержки интероперабельности. Тем не менее, наиболее значимые приложения интероперабельных систем и технологий (Web-системы активного семантического поиска, распределенные базы знаний, онтологические Web-технологии, адаптивные технологии дистанционного обучения, мультиагентные системы, корпоративные хранилища знаний и т. п.) исторически связаны с Интернет/Интранет. Поэтому основной акцент в настоящем пособии будет сделан именно на моделях, методах и средствах реализации интероперабельности применительно к Web-технологиям.

Среди развивающихся общих подходов к организации информационных межсистемных взаимодействий на основе знаний можно выделить подходы, ориентированные на применение онтологий, унифицированных моделей представления данных и знаний, обучающихся агентов, и ряд других. В рамках данного учебного пособия рассматривается один из таких подходов, базирующийся на использовании аппарата концептуальных графов.