Петренко А.И., Булах Б.В., Хондарь В.С. Семантические грид-технологии для науки и образования

Petrenko. Grid

Петренко А.И., Булах Б.В., Хондарь В.С. Семантические грид- технологии для науки и образования: раздаточный материал. -// К.: НТУУ «КПИ», 2010.- 178 c.

Гриф предоставлен Ученым советом  ННК «ИПСА» НТУУ «КПИ» (Протокол 11 от 21.12.2010 г.)

Исследована эволюция Грид-систем на пути к семантическим (или "умных") Грид, в которых  информация и услуги имеют четкое определение, которое предоставляет возможность компьютерам и людям работать в кооперации со знанием, а не с информацией, как это делается сейчас, и которые базируются на семантическом Веб, основанных на метаданных, онтологии и программных агентах. Рассмотрены подходы к описанию и формированию онтологии данных и  веб- и грид - сервисов, их взаимодействия, а также архитектуры, и существующие реализации семантических Грид- систем.  Сочетание  веб- и грид- технологий позволяет упростить механизм поиска, отбора и обработки информации, особенно в свете недавно начатых в Веб- среде проектов построения семантических энциклопедий, баз знаний, лексических баз разговорных языков и других.

Для магистерской подготовки по новой специальности "Системное проектирование", но может быть полезным  и для других специальностей направлений "Компьютерные науки"  и "Компьютерная инженерия".

СОДЕРЖАНИЕ

Раздел 1.Е-наука в условиях  семантического Грид и Веб

Раздел пытается всесторонне осветить место Е-науки в условиях активного развития Веб, Грид и семантических технологий. Речь идет, фактически, о Грид четвертого поколения, которое происходит от развитых сервисно-ориентированных систем и семантического Веб. В связи с этим особенное внимание обращается на ключевое понятие семантических технологий - онтологию, а также - многочисленные средства разработки онтологии и методику такой разработки. Отражена и другая сторона семантических технологий - внедрение семантики в существующие стандарты Веб-разметки (HTML 5, микроформаты). Наконец, детально анализируется проблема семантического поиска, рассматриваются базовые алгоритмы и реальные реализации поисковых систем.

1.1    Поколение Грид-сред    
1.2    Семантический Веб как информационная основа Грид    
1.3    Онтология    
1.3.1    Методика разработки онтологии    
1.3.2    Способы представления метаданных    
1.3.3    Инструменты разработки    
1.4. Получение новых знаний
1.5    Встроенная семантика в HTML    
1.5.1    Семантика в HTML 5    
1.5.2    Микроформаты    
1.6    Поиск в семантическом Веб    
1.6.1    Общие подходы и принципы поиска    
1.6.2    Семантические поисковые системы    

Раздел 2. Web - и Grid- сервисы

Семантический Грид является продуктом сочетания двух составляющих - семантики и сервисно-ориентированной архитектуры (инфраструктуры Грид-сервисов). Второй раздел сосредоточивается на освещении путей интеграции Веб- и Грид-сервисов. Проанализированы особенности Грид-среды, которые противоречат принципам сервисно-ориентированной архитектуры и, таким образом, выдвигают дополнительные требования к Веб-сервисам в Грид (базовых и прикладных). Предоставляется короткий анализ стандартов технологии Веб-сервисов с точки зрения их пригодности к реализации Грид-сервисов, в т.ч. семантических. Рассмотрены основные подходы к созданию семантических Веб-сервисов. Исследуется едва ли не единственный пример сочетания Веб-сервисов и Грид-функционала - Открытая архитектура грид-сервисов (OGSA) и ее реализации - OGSI/WSRF. Предоставляются некоторые обобщенные рекомендации относительно интеграции грид-сервисов в национальную Грид-инфраструктуру.

2.1    Грид-сервисы и их специфика    
2.1.1    Грид как путь к Веб нового поколения    
2.1.2    Грид-сервисы и их особенности    
2.1.3    Жизненный цикл грид-сервисов    
2.1.4    Веб-сервисы: проверенное решение для SOA    
2.1.5    Грид-сервисы и веб-сервисы : возможность интеграции    
2.2    Веб-сервисы как способ реализации грид-сервисов    
2.2.1    Базовые элементы технологии веб-сервисов    
2.2.2    WS-* Стандарты    
2.2.3    RESTful- веб-сервисы и Грид    
2.2.4    Компоновка веб-сервисов    
2.2.5    Семантические расширения веб-сервисов    
2.3    Открытая архитектура грид-сервисов    
2.3.1    Главные принципы OGSA    
2.3.2    Реализация концепции грид-сервисов : от OGSI к WSRF    
2.4    Примеры реализации грид-сервисных архитектур    
2.5. Интеграция грид-сервисов в национальную грид-инфраструктуру

Раздел 3. Семантический Грид

Третий раздел полностью посвящен семантическому Грид. Семантические технологии способны усовершенствовать разные аспекты работы Грид-систем: от выбора вычислительных ресурсов и хранилищ, работы планировщика до улучшенного пользовательского интерфейса. Значительное внимание отводится вопросам общей многоуровневой архитектуры семантического Грид. Приведены примеры пилотных проектов из семантического Грид.

3.1    Приложение семантических технологий в Грид    
3.1.1    Организация алгоритмов вычислений    
3.1.2    Семантический выбор вычислительных ресурсов
3.1.3    Поиск ресурсов хранения    
3.1.4    Происхождение данных    
3.1.5    Семантические портлеты    
3.2    Архитектура семантического Грид    
3.3    Обзор существующих Семантических Грид    

Раздел 4. Семантический Грид-портал    

Данный раздел посвящен реализации функционирующего семантического Грид-портала. Его основу составляет семантическая информационная система Грид, которая базируется на разработанной онтологии Грид-ресурсов и использует семантическую базу знаний для предоставления высокоуровневого сервиса. Показаны теоретические пути конвертации данных информационных подсистем программного обеспечения Грид промежуточного слоя в семантическую базу знаний портала и предложены и прокомментированы детали их практической реализации. Предоставлены обобщенные рекомендации по расширению функциональности данного портала.

4.1    Мотивация    
4.2    В направлении создания портала    
4.3    Разработка семантической информационной системы ресурсов Грид    
4.3.1    Постановка задачи    
4.3.2    Информационная система Грид    
4.3.3    Онтология информационных ресурсов Грид    
4.3.4    Генерация семантической базы знаний    
4.3.5    Интеграция онтологии    
4.3.6    Организация поиска семантическими данными    
4.3.7    Детали практической реализации    
4.4    Семантическое представление информации портала
4.4.1    Внешний сервис доступа к семантическим данным    
4.4.2    Навигация по семантическим данным портала    
4.5    Рекомендации относительно функциональности портала

ВЫВОДЫ    
Литература    
Учебный материал  размещен на  http://moodle.kpi.ua

Ukrainian (UA)Russian (CIS)English (United Kingdom)