Функціонально-орієнтований підхід до проектування інтелектуальних інформаційно-аналітичних систем

Розглянуто універсальний формалізований підхід до організації процедури проектування спеціалізованих інформаційно-аналітичних систем на базі бібліотек уніфікованих вузькофункціональних програмних модулів....

Повний опис

Збережено в:

Бібліографічні деталі
Дата:	2010
Автори:	Василевич, Л.Ф., Михайлюк, А.Ю., Тарасенко, В.П., Тесленко, О.К.
Формат:	Стаття
Мова:	Ukrainian
Опубліковано:	Інститут проблем реєстрації інформації НАН України 2010
Назва видання:	Реєстрація, зберігання і обробка даних
Теми:	Інформаційно-аналітичні системи обробки даних
Онлайн доступ:	http://dspace.nbuv.gov.ua/handle/123456789/50456
Теги:	Додати тег Немає тегів, Будьте першим, хто поставить тег для цього запису!
Назва журналу:	Digital Library of Periodicals of National Academy of Sciences of Ukraine
Цитувати:	Функціонально-орієнтований підхід до проектування інтелектуальних інформаційно-аналітичних систем. / Л.Ф. Василевич, А.Ю. Михайлюк, В.П. Тарасенко, О.К. Тесленко // Реєстрація, зберігання і обробка даних. — 2010. — Т. 12, № 2. — С. 128-142. — Бібліогр.: 21 назв. — укр.

Репозитарії

Digital Library of Periodicals of National Academy of Sciences of Ukraine

id	irk-123456789-50456
record_format	dspace
spelling	irk-123456789-504562013-10-21T03:08:04Z Функціонально-орієнтований підхід до проектування інтелектуальних інформаційно-аналітичних систем Василевич, Л.Ф. Михайлюк, А.Ю. Тарасенко, В.П. Тесленко, О.К. Інформаційно-аналітичні системи обробки даних Розглянуто універсальний формалізований підхід до організації процедури проектування спеціалізованих інформаційно-аналітичних систем на базі бібліотек уніфікованих вузькофункціональних програмних модулів. Рассмотрен универсальный формализованный подход к организации процедуры проектирования специализированных информационно-аналитических систем на базе библиотек унифицированных узкопрофильных программных модулей. The universal formalized approach to the projecting procedure organization of specialized informationanalytical systems on the basis of libraries of unified functional program modules is considered. 2010 Article Функціонально-орієнтований підхід до проектування інтелектуальних інформаційно-аналітичних систем. / Л.Ф. Василевич, А.Ю. Михайлюк, В.П. Тарасенко, О.К. Тесленко // Реєстрація, зберігання і обробка даних. — 2010. — Т. 12, № 2. — С. 128-142. — Бібліогр.: 21 назв. — укр. 1560-9189 http://dspace.nbuv.gov.ua/handle/123456789/50456 004.415.2 uk Реєстрація, зберігання і обробка даних Інститут проблем реєстрації інформації НАН України
institution	Digital Library of Periodicals of National Academy of Sciences of Ukraine
collection	DSpace DC
language	Ukrainian
topic	Інформаційно-аналітичні системи обробки даних Інформаційно-аналітичні системи обробки даних
spellingShingle	Інформаційно-аналітичні системи обробки даних Інформаційно-аналітичні системи обробки даних Василевич, Л.Ф. Михайлюк, А.Ю. Тарасенко, В.П. Тесленко, О.К. Функціонально-орієнтований підхід до проектування інтелектуальних інформаційно-аналітичних систем Реєстрація, зберігання і обробка даних
description	Розглянуто універсальний формалізований підхід до організації процедури проектування спеціалізованих інформаційно-аналітичних систем на базі бібліотек уніфікованих вузькофункціональних програмних модулів.
format	Article
author	Василевич, Л.Ф. Михайлюк, А.Ю. Тарасенко, В.П. Тесленко, О.К.
author_facet	Василевич, Л.Ф. Михайлюк, А.Ю. Тарасенко, В.П. Тесленко, О.К.
author_sort	Василевич, Л.Ф.
title	Функціонально-орієнтований підхід до проектування інтелектуальних інформаційно-аналітичних систем
title_short	Функціонально-орієнтований підхід до проектування інтелектуальних інформаційно-аналітичних систем
title_full	Функціонально-орієнтований підхід до проектування інтелектуальних інформаційно-аналітичних систем
title_fullStr	Функціонально-орієнтований підхід до проектування інтелектуальних інформаційно-аналітичних систем
title_full_unstemmed	Функціонально-орієнтований підхід до проектування інтелектуальних інформаційно-аналітичних систем
title_sort	функціонально-орієнтований підхід до проектування інтелектуальних інформаційно-аналітичних систем
publisher	Інститут проблем реєстрації інформації НАН України
publishDate	2010
topic_facet	Інформаційно-аналітичні системи обробки даних
url	http://dspace.nbuv.gov.ua/handle/123456789/50456
citation_txt	Функціонально-орієнтований підхід до проектування інтелектуальних інформаційно-аналітичних систем. / Л.Ф. Василевич, А.Ю. Михайлюк, В.П. Тарасенко, О.К. Тесленко // Реєстрація, зберігання і обробка даних. — 2010. — Т. 12, № 2. — С. 128-142. — Бібліогр.: 21 назв. — укр.
series	Реєстрація, зберігання і обробка даних
work_keys_str_mv	AT vasilevičlf funkcíonalʹnooríêntovanijpídhíddoproektuvannâíntelektualʹnihínformacíjnoanalítičnihsistem AT mihajlûkaû funkcíonalʹnooríêntovanijpídhíddoproektuvannâíntelektualʹnihínformacíjnoanalítičnihsistem AT tarasenkovp funkcíonalʹnooríêntovanijpídhíddoproektuvannâíntelektualʹnihínformacíjnoanalítičnihsistem AT teslenkook funkcíonalʹnooríêntovanijpídhíddoproektuvannâíntelektualʹnihínformacíjnoanalítičnihsistem
first_indexed	2025-07-04T12:10:20Z
last_indexed	2025-07-04T12:10:20Z
_version_	1836718248930836480
fulltext	128 УДК 004.415.2 Л. Ф. Василевич1, А. Ю. Михайлюк1, В. П. Тарасенко2, О. К. Тесленко2 1Київський університет імені Бориса Грінченка вул. Маршала Тимошенка, 13-б, 04212 Київ, Україна 2Національний технічний університет України «КПІ» Проспект Перемоги, 37, 03057 Київ, Україна Функціонально-орієнтований підхід до проектування інтелектуальних інформаційно-аналітичних систем Розглянуто універсальний формалізований підхід до організації процедури проектування спеціалізованих інформаційно-аналітичних систем на базі бі- бліотек уніфікованих вузькофункціональних програмних модулів. Ключові слова: інформаційно-аналітичні системи, проектування, станда- ртні функціональні профілі. Постановка задачі Важливим інструментом підвищення ефективності будь-якої професійної діяльно- сті в умовах суспільства, що базується на знаннях, є інтелектуальні інформаційно- аналітичні системи (ІІАС) відповідної спеціалізації [1, 2]. Однак, незважаючи на висо- кий суспільний попит і значний інженерно-науковий ресурс, спрямований вже протя- гом тривалого часу на створення програмних засобів даного класу, їхнє впровадження досі не набуло масового характеру. Аналіз ситуації показує, що одним з головних чин- ників «пробуксовування» у широкому розповсюдженні ІІАС є їхня висока вартість (від десятків до сотень тисяч доларів США), котра, в свою чергу, є наслідком унікальності кожної такої розробки [3]. Дійсно, створення універсальних ІІАС абсолютно нереальне через величезне розмаїття потенційних сфер і форм їхнього впровадження, а реалізація вузькоспеціалізованої системи, незважаючи на наявність достатньо розвиненої теоре- тичної бази (апарат OLTP, OLAP, Data Mining тощо [4–6]) і відповідного програмного інструментарію, щоразу починається практично «з нуля» [7–9], значною мірою спрямо- вується досвідом та інтуїцією розробників і при цьому наперед не гарантує якісного результату через відсутність ефективної спеціальної методології проектування. Таким чином, створення формалізованих підходів до проектування ІІАС, за своєю структурно- алгоритмічною організацією оптимально орієнтованих на конкретне застосування, яв- ляє собою актуальну науково-практичну задачу. Метою даної статті є розробка формалізованого підходу до проектування високо- ефективних функціонально-орієнтованих (тобто, спрямованих на конкретний об’єкт впровадження) інтелектуальних інформаційно-аналітичних систем, спроможного сут- тєво прискорити і знизити вартість процесу їхньої розробки та реалізації. © Л. Ф. Василевич, А. Ю. Михайлюк, В. П. Тарасенко, О. К. Тесленко Функціонально-орієнтований підхід до проектування інтелектуальних інформаційно-аналітичних систем ISSN 1560-9189 Реєстрація, зберігання і обробка даних, 2010, Т. 12, № 2 129 Формування проектів інтелектуальних інформаційно-аналітичних систем на базі бібліотеки уніфікованих програмних модулів Аналіз типових напрямків застосування ІІАС, варіантів їхньої експлуатації корис- тувачами, особливостей архітектури та технологічного виконання, а також інших чин- ників дозволяють сформувати їхню класифікацію [10], подавши її множиною вигляду },1:{ Lll   , де l — деякий l -й клас ІІАС; L — кількість «листків» на дереві кла- сифікації, тобто класів ІІАС. Найбільш вагомою відмінністю між ІІАС різних класів є перелік елементарних технологічних задач, для розв’язання котрих призначені системи відповідного класу. В загальному випадку прикладами таких задач, характерних для ІІАС освітнього спряму- вання, є семантичний пошук електронних текстових інформаційних об’єктів, класифі- кація електронних текстових інформаційних об’єктів за тематикою, машинний пере- клад тощо. Введемо поняття множини характерних для ІІАС технологічних задач },1:{ Ggg   , де g — деяка g -та елементарна технологічна задача; G — загальна кількість техно- логічних задач, для розв’язання котрих призначені ІІАС. Як витікає з попереднього, іс- нує відображення :зf , причому воно багатозначне і неін’єктивне, тобто ІІАС кожного класу, як правило, призначені для розв’язання кількох елементарних техноло- гічних задач, і кожна така задача може бути характерною для систем різних класів. Назвемо функціональною послугою ІІАС набір функцій, що забезпечує системі можливість розв’язання однієї елементарної технологічної задачі [11]. Тоді можна стверджувати, що множина всіх функціональних послуг ІІАС {ψ : 1, }m m G   , де ψm — деяка m -та функціональна послуга, є областю значень деякого відображення :cf , причому сf бієктивне за визначенням. Тоді суперпозиція двох відобра- жень сзд fff  , також є багатозначною і неін’єктивною та :дf . Отже, кож- ному класу ІІАС l з  відповідає певна множина функціональних послуг, які реалі- зуються системами класу l , причому інформаційно-аналітичні системи різних класів можуть використовувати одні й ті самі послуги. Позначимо ( )к д l lf   і назвемо множиною функціональних послуг ІІАС l-го класу, причому ln ln{ψ : 1, ψ }к l ln N     , де lnψ — деяка n -та функціональна послуга, характерна для ІІАС l-го класу, а lN — загальна кількість таких послуг. У загальному випадку відповідність системи деякому класу l з  може бути до- сягнута за рахунок реалізації різних сукупностей функціональних послуг [11–13]. Од- ним з чинників цього явища є, зокрема, взаємозамінність деяких послуг у більшості Л. Ф. Василевич, А. Ю. Михайлюк, В. П. Тарасенко, О. К. Тесленко 130 практичних застосувань, наприклад, взаємозамінність функціональних послуг автома- тичного реферування та автоматичного анотування в тих випадках, коли відповідна ІІАС повинна забезпечити можливість отримання стислої інформації щодо змісту елек- тронного текстового інформаційного об’єкта. Тобто системи, які відносяться до одного класу, в загальному випадку можуть мати різний набір функцій. Таким чином, якщо функціональність деякої p -ї ),1( lPp  системи l-го класу ( lP — загальна кількість сис- тем даного класу) позначити через { : 1, }ч ч ч к lp lpq p lpq lq Q      , то за визначенням ч к lp l   . Отже, якщо назвати ч lp функціональним профілем деякої p -ї системи l-го класу, а ч lpq — послугами, котрі утворюють цей профіль ( pQ — кількість послуг у відповідно- му профілі), то можна стверджувати, що кожен клас ІІАС може мати кілька, в загаль- ному випадку взаємозамінних, функціональних профілів [12, 13] і 1 lP ч к lp l p    . З метою тиражування технічних рішень, уніфікації ІІАС тощо функціональний профіль деякої r -ї ( lRr ,1 , причому ll PR  ) системи l-го класу може бути прийнятим за офіційний стандарт { : 1, }c c c к lr lrs r lrs ls S      (1) для систем відповідного класу. Будемо називати c lr r -м стандартним функціональним профілем l-го класу ІІАС, при цьому c lrs — деяка s -та функціональна послуга у його складі, а rS — кількість послуг у відповідному профілі. Тоді { : 1, }c c l lr lr R    є множиною стандартних функціональних профілів l-го класу, де lR — кількість стан- дартних функціональних профілів відповідного класу. У загальному випадку перелік стандартних функціональних профілів для кожного класу систем повинен формуватися апріорі з метою формалізації процедури проекту- вання. При цьому, здебільшого, розробники мають досягти максимально можливої по- вноти с l . Враховуючи це, а також (1), можна стверджувати, що c к l l   . (2) Функціонально-орієнтований підхід до проектування інтелектуальних інформаційно-аналітичних систем ISSN 1560-9189 Реєстрація, зберігання і обробка даних, 2010, Т. 12, № 2 131 Множиною всіх стандартних функціональних профілів ІІАС назвемо 1 L c l l    . Беручи до уваги (2), можна стверджувати, що ( : ( ))ж ж c ж l lf f f    , (3) причому відображення жf є багатозначним. Це означає, що кожному класу ІІАС від- повідає деяка множина стандартних функціональних профілів. Якщо трактувати функ- ціональний профіль як множину послуг, мінімально достатніх для забезпечення функ- ціональності інформаційно-аналітичних систем певного класу, то це відображення є ін’єктивним, тобто кожен функціональний профіль відповідає тільки одному класу ІІАС. Для потреб програмної реалізації ІІАС може бути розроблено бібліотеку програм- них модулів {θ : 1, }t t T   , де θt — деякий t -й програмний модуль; T — загальний обсяг бібліотеки. Враховуючи наявність у розпорядженні сучасних розробників широ- кого спектра новітніх технологій із забезпечення інтероперабельності та формуванню багатокомпонентного програмного середовища (використання універсальних протоко- лів обміну, створення шару підпрограмного забезпечення, реалізація агентоорієнтова- ного підходу тощо [14, 15]) будемо вважати витрати по формуванню системи на базі уніфікованих модулів (інтегрування, налагодження, компонування інтерфейсу користу- вача тощо) такими, що ними можна знехтувати. Кожен t -й модуль θt має свій функціональний профіль { : 1, }м м м t th th th H      , де м th — деяка h -та функціональна послуга відповідного профілю, а tH — кількість функціональних послуг у профілі. Множиною функціональних профілів програмних модулів бібліотеки  назвемо { : 1, }м м t t T    . При цьому для ідеальної бібліотеки  справедливе твердження, що 1 T м t t    . Це означає, що засобами відповідної бібліотеки може бути реалізовано ІІАС будь-якого класу. Введемо відображення мf : , яке, за визначенням, є бієктивним. У загаль- ному випадку з метою уникнення надлишковості програмного коду і для зменшення Л. Ф. Василевич, А. Ю. Михайлюк, В. П. Тарасенко, О. К. Тесленко 132 ймовірності міжмодульних конфліктів необхідно мінімізувати потужність tH функціо- нального профілю пересічного t -го модуля, тобто в ідеалі кожен модуль бібліотеки  повинен реалізувати тільки одну функціональну послугу. Виняток доцільно зробити лише для тих випадків, коли деяка послуга ψ i для своєї реалізації вимагатиме функці- ональності, котра забезпечується іншою послугою ψ j , де Gi 1 , Gj 1 , ji  (наприклад, реалізація функціональної послуги семантичного пошуку вимагає наявнос- ті засобів морфологічного аналізу словоформ та ряду інших послуг). Послугу ψ i у цьому випадку будемо називати функціонально похідною від послуги ψ j , увівши для подібної ситуації позначення відповідно ψ (ψ )i jF . Однак, якщо через наявність однієї або кількох функціонально похідних послуг потужність відповідного модуля переви- щує одиницю, тоді всі без винятку функціональні послуги, реалізовані у даному модулі, на рівні архітектури доцільно виконувати доступними через його зовнішній інтерфейс з метою максимально повного використання функціональності. Таким чином, можна стверджувати, що θ θ (1 1 (θ ) (θ ) 0)t u t ut T u T u t f f            , (4) тобто функціональні профілі окремих модулів можуть перетинатися. Причиною тому окрім вищезгаданої функціональної взаємозалежності послуг може слугувати версій- ність, пов’язана зі звичайною практикою оновлення програмного забезпечення, а також загалом позитивне явище присутності на відповідному сегменті ринку кількох парале- льних лінійок програмних продуктів від різних розробників та ряд інших чинників. Назвемо v -м проектом p -ї ІІАС 1 { : 1, (1 1 ( ) )} Z c c c p v p vz p vz lr l l p vz lr z z Z l L r R f                    , (5) де vzp — деякий z -й програмний модуль у складі p -ї ІІАС згідно v -го проекту; Z )( rSZ  — кількість програмних модулів у складі p -ї ІІАС за тим же проектом. Доці- льно зауважити, що (5) відображає найбільш типову ситуацію, коли згідно проекту до складу ІІАС, що розробляється, включають набір програмних модулів, який мінімально достатній для реалізації системи відповідного класу згідно одного зі стандартних фун- кціональних профілів. Однак на практиці можливі відхилення від стандартних функці- ональних профілів, як правило, у бік їхнього розширення. Цілком імовірна також роз- робка спеціальних нестандартних функціональних профілів для окремих систем [13]. Отже, враховуючи останнє зауваження можна стверджувати, що (5) дозволяє сформу- вати для довільної p -ї ІІАС, що є об’єктом розробки, деяку множину проектів pA  . При цьому можна ввести відображення :п c l pf A   , для якого ( )п c p v lrf   Відображення пf багатозначне і неін’єктивне, тобто, з огляду на (4), окремий фу- нкціональний профіль можна реалізувати кількома різними проектами і, внаслідок того, що θ (1 θ (θ ) 1)t t tt T f      , цілком імовірний випадок, коли один проект може відповідати кільком функціональ- Функціонально-орієнтований підхід до проектування інтелектуальних інформаційно-аналітичних систем ISSN 1560-9189 Реєстрація, зберігання і обробка даних, 2010, Т. 12, № 2 133 ним профілям. Неважко помітити, що за наявності адекватної класифікації ІІАС, широкого пере- ліку стандартних функціональних профілів ІІАС, достатньо повної бібліотеки уніфіко- ваних програмних модулів, призначених для розв’язку елементарних технологічних задач ІІАС і докладного переліку функціональних профілів уніфікованих програмних модулів вищезгаданої бібліотеки, процедура проектування ІІАС на формальному рівні спрощено може бути зведена до реалізації суперпозиції пжр fff : . (6) З огляду на багатозначність жf і пf можна стверджувати, що відображення рf також є багатозначним. Це означає, що (1 1 ( ) ( ) 1)c c ж п c l lr l lr l lrl L r R f f              , тобто згідно (6) в результаті виконання проектування може бути отримана деяка, ймо- вірно більша за одиницю, кількість проектів, кожен з яких відповідає вимогам щодо наявності необхідних функціональних можливостей. Для завершення процедури проек- тування ІІАС необхідно провести аналіз альтернативних проектів ІІАС та здійснити ос- таточний вибір одного з них. Доречно зазначити, що крім функціонального профілю кожний програмний модуль характеризується також цілим рядом інших параметрів як технічного характеру (наприклад, функціональність, продуктивність, надійність, суміс- ність тощо), так і «нетехнічного» (вартість, рівень підтримки, ергономічність інтерфей- су користувача, характер ліцензії щодо використання, репутація розробника, відгуки попередніх користувачів тощо) [7–9]. Очевидно, що вибір проекту має бути здійснено з врахуванням наведених характеристик. Аналіз альтернатив та остаточний вибір проекту інтелектуальної інформаційно-аналітичної системи Задача аналізу та вибору проектів ІІАС має наступні особливості, які обумовлюють її складність: — багатокритеріальність задачі; — принципова неможливість отримання ні аналітичними, ні статистичними мето- дами функціональної залежності загального показника ефективності системи (надалі будемо називати загальним показником х системи) від часткових показників ефектив- ності системи (надалі будемо називати частковими показниками kw системи, причому Kk ,1 , де K — кількість часткових показників); — неможливість кількісно вимірювати окремі часткові показники, або складність їхнього отримання, що обумовлює неповноту та неточність вихідних даних; — необхідність врахування як інтересів особи, котра приймає рішення (ОПР) про вибір проекту ІІАС, так і рівня інформованості цієї особи; — необхідність оперативно приймати рішення щодо вибору проекту ІІАС. Перелічені особливості роблять практично неможливим кількісний аналіз альтер- нативних проектів ІІАС за допомогою методів теорії ймовірностей та математичної статистики. Більш перспективним для розв’язання цієї задачі вважається апарат теорії Л. Ф. Василевич, А. Ю. Михайлюк, В. П. Тарасенко, О. К. Тесленко 134 нечітких множин [16, 17]. Далі пропонується методика аналізу та вибору проекту ІІАС на основі лінгвістичних змінних [17]. Нехай маємо множину  П vpp NA ,1;    можливих проектів p -ї ІІАС, кожен елемент якої характеризується загальним показником х у вигляді лінгвістичної змінної (ЛЗ), котра визначається кортежем    , , 1,5; 0;1 ; ( ) 0;1 jj EE E j x x     , де E — назва ЛЗ (в даній задачі E — це «Загальний показник»); 5,1, jE j — терми ЛЗ, облас- тю значень якої є множина х ; )(  x jE — функція належності значення загального по- казника v-го проекту до терму jE . Термами ЛЗ «Загальний показник» можуть бути: 1E — дуже низьке значення (ДНЗ); 2E — низьке значення (НЗ); 3E — середнє значення (СЗ); 4E — високе значен- ня (ВЗ); 5E — дуже високе значення (ДВЗ). Оскільки кількісної характеристики загального показника не існує, можна задавати область його значень інтервалом  0; 1 . Використовуючи шкалу Харінгтона і трапеціє- видні функції належності термів [18], ЛЗ «Загальний показник» можна задавати насту- пним чином: 1 0 : 0 : 0,1: 0, 2E  ; 2 0,1: 0, 2 : 0,3 : 0,4E  ; 3 0,3 : 0, 4 : 0,5 : 0,6E  ; 4 0,5 : 0,6 : 0,7 : 0,8E  ; 5 0,7 : 0,8 :1:1E  . Трапецієвидну функцію належності повністю визначають чотири числа dcba ::: [18]. У цій же роботі показано, що подання бокових гілок функцій належ- ності відрізками прямих ліній не знижує загальності задачі оцінки, але суттєво спрощує математичні операції над нечіткими величинами. При цьому ліва та права гілки ліній- ної функції належності мають вигляд відповідно: ab ax x   )( ;  bax ; , (7) cd xd x   )( ;  dcx ; . (8) Аналогічно визначають часткові показники кожного проекту jw . Кількість термів часткових показників повинна дорівнювати кількості термів проекту ІІАС. При цьому можлива ситуація, коли різні показники мають різну вагу для ОПР, що можна врахову- вати за допомогою коефіцієнтів пріоритетності kB , Kk ,1 . Для знаходження усіх ко- ефіцієнтів застосовують методи Фішберна, Уея, Сааті та інші [18]. При розрахунку загального показника проекту спочатку знаходять часткові показ- ники kw , Kk ,1 . Потім для кожного kw визначають за формулами (7) та (8) значення функцій належності за кожним термом відповідних ЛЗ 5,1);( jwkjk . Далі для кож- ного однакового за змістом терму (ДНЗ, НЗ, СЗ, ВЗ, ДВЗ) отримуємо зважену оцінку Функціонально-орієнтований підхід до проектування інтелектуальних інформаційно-аналітичних систем ISSN 1560-9189 Реєстрація, зберігання і обробка даних, 2010, Т. 12, № 2 135  k kjkkj wBx )( . (9) Загальний показник проекту ІІАС знаходять за формулою: j j j k ijiijj EwBExx    )( , (10) де 2    jj j EE E   — середина α-зрізу нечіткого терму jE ЛЗ «Загальний показник» [18]; jE і jE — ліва і права границі α-зрізу терму jE . При симетричних бокових гілках функції належності jE середина α-зрізу терму jE дорівнює середині ядра )1( jE . Для вищенаведених даних маємо: 1 0 0,1 0,05; 2 E    2 0, 2 0,3 0,25; 2 E    3 0,4 0,5 0,45; 2 E    4 0,6 0,6 0,65; 2 E    5 0,8 1 0,9. 2 E    За загальним показником проводять порівняння різних проектів ІІАС. Крім того, зага- льний показник дозволяє встановити, яким термом характеризується відповідний про- ект. Коли оцінка за якимось показником є нечіткою величиною, слід проводити дефа- зифікацію відповідних оцінок. При застосуванні методу дефазифікації по центру ваги маємо: )(3/)( )( )( 2222 bcadabbadccd dxx dxxx x d a d a цв      . (11) Алгоритм проектування ІІАС з вибором варіантів на основі ЛЗ приведений на рисунку. Тут один чи декілька стандартних функціональних профілів вибирають (блок 2 алгори- тму) з числа тих, які відповідають класу, визначеному для ІІАС, що проектується. Мо- жлива розробка спеціального функціонального профілю або модифікація стандартних. У ході задання ЛЗ «Загальний показник проекту ІІАС» (блок 4) утворюють всі терми і відповідні функції належності. При виборі часткових показників для всіх проектів ІІАС (блок 5) задають відповідні ЛЗ та обчислюють коефіцієнти пріоритетності. Оцінки час- ткових показників проектів ІІАС (блок 6) визначають шляхом експертного оцінювання, розрахунків та аналізу виходячи зі значень показників уніфікованих програмних моду- лів, які входять до складу даного проекту. Л. Ф. Василевич, А. Ю. Михайлюк, В. П. Тарасенко, О. К. Тесленко 136 Алгоритм процедури проектування інтелектуальної інформаційно-аналітичної системи Приклад Для ілюстрації запропонованого підходу до проектування ІІАС розглянемо насту- пний приклад. Нехай ведеться розробка ІІАС, плани щодо застосування якої та інші мі- ркування дозволяють віднести її до класу «12. Контекстно-пошукові ІІАС». Припусти- мо, для цього класу систем передбачено два стандартні функціональні профілі: 12 1 7 19 27{ψ , ψ , ψ }c  , 12 2 7 19 31{ψ ,ψ ,ψ }c  , де 7ψ — функціональна послуга «Контекстний пошук»; 19ψ — функціональна послуга «Ранжування пошукового відгуку за релевантністю»; 27ψ — функціональна послуга «Автоматичне реферування тексту»; 31ψ — функціональна послуга «Автоматичне ано- тування тексту». Так НіПроект задовольняє вимогам замовника? 9 Початок Формування для ІІАС, що розробляється, проектів, які відповідають вибраним (розробленим) функціональним профілям 3 Задання лінгвістичної змінної «Загальний показник проекту ІІАС» 4 Вибір функціонального профілю ІІАС, що розробляється 2 Визначення класу ІІАС, що розробляється 1 Вибір часткових показників для всіх проектів ІІАС 5 Визначення оцінок часткових показників для всіх проектів ІІАС 6 Визначення оцінки загального показника для кожного проекту ІІАС 7 Порівняння проектів ІІАС по загальному показнику і вибір проекту для технічної реалізації 8 Кінець Функціонально-орієнтований підхід до проектування інтелектуальних інформаційно-аналітичних систем ISSN 1560-9189 Реєстрація, зберігання і обробка даних, 2010, Т. 12, № 2 137 Нехай розробникам системи доступна бібліотека уніфікованих програмних моду- лів, котра серед інших містить, зокрема, наступні модулі: 4θ з функціональним профі- лем 4 7{ψ }м  ; 9 з функціональним профілем 9 7 16{ψ , ψ }м  ; 41θ з функціональним профілем 41 19{ψ }м  ; 45θ з функціональним профілем 45 27{ }м   ; 68 з функціональ- ним профілем 68 31{ }м   . Тут 16 — функціональна послуга «Автоматична орфокорекція пошукового запи- ту». Тоді згідно запропонованої методики для реалізації системи, що розробляється, може бути сформовано 4 наступних проекти: 1 4 41 45{ , , }     , 2 9 41 45{ , , }     , 3 4 41 68{ , , }     , 4 9 41 68{ , , }     (оскільки даний приклад ілюструє процедуру проектування лише однієї ІІАС, індекс p в умовному позначенні проекту є зайвим, тому тут і далі обмежуватимемося лише індексом  ). Для вибору оптимального проекту слід врахувати часткові показники модулів, на- ведені в табл. 1 (в табл. 1 і далі букву Д після скорочень ДВЗ, ВЗ і т.д. слід читати як «з достовірністю»). Значення деяких часткових показників подано в умовних одиницях, решту, перш за все інтегральні показники, охарактеризовано нечіткими експертними оцінками [18–21] для ЛЗ з п’ятьма термами і діапазоном зміни від 0 до 1. Границі від- повідних функцій належності задані за аналогією із загальним критерієм. Таблиця 1. Параметри уніфікованих програмних модулів Модуль Параметр Значення параметра Швидкість пошуку ДВЗ Д 0.8 . Точність пошуку ДВЗ Д 0.8 . Повнота пошуку ВЗ Д 1 . Надійність ВЗ Д 0.7 і ДВЗ Д 0.3_. Вартість 1800 умовних одиниць 4 Ліцензійні умови СЗ Д 1 Швидкість пошуку ВЗ Д 0.9 . Точність пошуку ВЗ Д 0.9 і ДВЗ Д 0.1_. Повнота пошуку ДВЗ Д 0.6 . Надійність СЗ Д 0.6 і ВЗ Д 0.4 . Вартість 1400 умовних одиниць. 9 Ліцензійні умови НЗ Д 1.0 . Якість ранжування ВЗ Д 0.4 і ДВЗ Д 0.6_. Надійність ВЗ Д 0.6 і ДВЗ Д 0.4_. Вартість 1000 умовних одиниць. 41 Ліцензійні умови НЗ Д 0.4 і СЗ Д 0.6 . Якість реферування, анотування ВЗ Д 0.7 і ДВЗ Д 0.3_. Надійність СЗ Д 0.9 і НЗ Д 0.1 . Вартість 2200 умовних одиниць. 45 Ліцензійні умови ДВЗ Д 0.6 . Якість реферування, анотування ДВЗ Д 0.8 . Надійність СЗ Д 0.9 і НЗ Д 0.1 . Вартість 1800 умовних одиниць. 68 Ліцензійні умови НЗ Д 1 Л. Ф. Василевич, А. Ю. Михайлюк, В. П. Тарасенко, О. К. Тесленко 138 Серед проектів 1 , 2 , 3 , 4 слід вибрати оптимальний, враховуючи, що най- важливішим елементом системи є модуль контекстного пошуку, тобто 4 і 9 для від- повідних проектів. Порівняння проектів проводитимемо, приймаючи, що узагальнений показник якості кожного з них визначатиметься на основі наступних часткових показ- ників (поданих у порядку зниження пріоритету): швидкість пошуку 1w ; точність пошу- ку 2w ; повнота пошуку 3w ; якість реферування/анотування 4w ; якість ранжування 5w ; гарантоздатність 6w (інтегральна характеристика, яка визначається надійністю модулів та якістю їхнього ліцензійного супроводу розробником); вартість проекту 7w . При цьому вартість проекту будемо вважати рівною сумі вартостей модулів, з яких він складається. Для тих проектів, у яких тільки один модуль визначає якийсь показник, значення цього показника для всього проекту співпадає зі значенням показника для мо- дуля. Для інших показників їхньої оцінки для всього проекту також відповідають зна- ченням ЛЗ в діапазоні від 0 до 1, і для їхнього знаходження потрібно застосувати ту ж саму методику, що і для знаходження загального показника проекту. У цьому разі за допомогою коефіцієнтів пріоритетності можна враховувати, що різні модулі вносять різний внесок у цей показник. Таким чином, функції належності термів ЛЗ 1–6 показників задамо наступними ( 6,1i ): 1iw = <0; 0; 0,1; 0,2 >, що відповідає ДНЗ; 2iw = <0,1; 0,2; 0,3; 0,4 >, що відпові- дає НЗ; 3iw = <0,3; 0,4; 0,5; 0,6>, що відповідає СЗ; 4iw = <0,5; 0,6; 0,7; 0,8>, що відпові- дає ВЗ; 5iw = <0,7; 0,8; 1; 1>, що відповідає ДВЗ. Функції належності термів ЛЗ показника 7 дорівнюють: 71w = <0; 0; 2; 3>, що від- повідає ДВЗ; 72w = <2; 3; 3,5; 4>, що відповідає ВЗ; 73w = <4; 4,2; 4,5; 5>, що відповідає СЗ; 74w = <4,5; 5; 5,3; 5,5>, що відповідає НЗ; 75w = <5,3; 5,5; ;  >, що відповідає ДНЗ. Знайдемо значення показника гарантоздатності 6w . З цією метою спочатку для ко- жного проекту потрібно визначити їхню надійність (позначимо як 8w ) та якість ліцен- зійного супроводу розробниками модулів (позначимо як 9w ). Для кожного однакового за змістом (ДНЗ, НЗ, СЗ, ВЗ, ДВЗ) терму одержимо оцінки:  k kjkkj wBx )( . Для прикладу коефіцієнти Вi отримаємо за методом Фішберна:     , 1 12    TT lT B k k (12) де lk — номер k-го модуля в порядку його важливості за відповідним показником для проекту; T — загальна кількість модулів в проекті. Нехай модуль 4 більш важливий для показника 8w ніж модуль 45 , а модуль 45 — ніж модуль 41 . За формулою (12) обчислимо відповідні коефіцієнти пріоритетності для модулів: Функціонально-орієнтований підхід до проектування інтелектуальних інформаційно-аналітичних систем ISSN 1560-9189 Реєстрація, зберігання і обробка даних, 2010, Т. 12, № 2 139   . 3 1 ; 6 1 ; 2 1 43 1132 321     BBB Тоді для проекту 1 маємо наступні дані (табл. 2). Таблиця 2. Дані для розрахунку показника надійності першого проекту Терми показника 8w Модуль ДНЗ НЗ СЗ ВЗ ДВЗ 4θ 11 0  12 0  13 0  14 0,7  15 0,3  41θ 21 0  22 0  23 0  24 0,6  25 0,4  45θ 31 0  32 0,1  33 0,9  34 0  35 0  3 1 j i ij i x B    0 0,0333 0,3 0,45 0,216 Оцінку узагальненого показника надійності 8w для проекту 1 знаходимо за фор- мулою (10): 5 18 1 0 0,05 0,0333 0,25 0,3 0,45 0,45 0,65 0,216 0,9 0,633.j j j w x E              При 18w = 0,633 надійність проекту 1 відповідає терму ВЗ з функцією належності 4 (0,633) = 1, а всім іншим термам — з функцією належності, рівною нулю. У такий же спосіб знаходимо показники надійності для чотирьох інших проектів. Для проекту 2 маємо: 5 28 1 0 0,05 0,0333 0,25 0,6 0,45 0,3 0,65 0,067 0,9 0,533 .j j j w x E              Для проекту 3 — 38w = 0,672, а для проекту 4 — 48w = 0,586. Аналогічно знаходимо значення показників якості ліцензійного супроводу модулів розробниками, а саме: 19w = 0,554; 29w = 0,451; 39w = 0,39; 49w = 0,495. За однакової важливості показників 8w та 9w ( 21 BB  = 0,5) для показника гаран- тоздатності 6w (проект 1 ) обчислимо останній на основі даних, які зведені в табл. 3. Таблиця 3. Дані для розрахунку показника гарантоздатності першого проекту Терми Показник ДНЗ НЗ СЗ ВЗ ДВЗ 8w 11 0  12 0  13 0  14 1  15 0  9w 21 0  22 0  23 0,54  24 0, 46  25 0  2 6 1 j i ij i x B     0 0 0,27 0,73 0 Отже маємо: Л. Ф. Василевич, А. Ю. Михайлюк, В. П. Тарасенко, О. К. Тесленко 140 5 16 1 0 0, 05 0 0, 25 0, 27 0, 45 0, 73 0, 65 0 0, 9 0, 6.j j j w x E              При 16w = 0,6 гарантоздатність проекту 1 , що досліджується, відповідає терму ВЗ з функцією належності 4 (0,6) = 1, а всім іншим термам — з функцією належності, рів- ною нулю. Так само знаходимо показники гарантоздатності для решти трьох проектів. Для проекту 2 відповідно маємо 26w = 0,483, для проекту 3 — 36w = 0,536, а для проекту 4 отримали 46w = 0,537. На основі всіх часткових показників проектів, що зведені в табл. 4, обчислимо оцінки загального показника проектів. Відповідно до порядку ран- жування часткових показників коефіцієнти пріоритетності Вk, які отримані за методом Фішберна, дорівнюють:   1 2 3 4 5 6 7 2 7 1 1 1 6 5 1 3 1 1 ; ; ; ; ; ; . 7 8 4 28 28 7 28 14 28 B B B В В В В            Таблиця 4. Часткові показники проектів Часткові критерії ІІАС Проект 1w 2w 3w 4w 5w 6w 7w 1 ДВЗ Д 0.8_ ДВЗ Д 0.8_ ВЗ Д 1_ ВЗ Д 0.7 і ДВЗ Д 0.3 ВЗ Д 0.4 і ДВЗ Д 0.6_ ВЗ Д 1_ НЗ Д 1_ 2 ВЗ Д 0.9 і ДВЗ Д 0.1_ ВЗ Д 0.7 і ДВЗ Д 0.3 ВЗД 0.4 і ДВЗ Д 0.6_ ВЗ Д 0.7 і ДВЗ Д 0.3 ВЗ Д 0.4 і ДВЗ Д 0.6_ СЗ Д 1 НЗ Д 0.2 і СЗ Д 0.8_ 3 ДВЗ Д 0.8_ ДВЗ Д 0.8_ ВЗ Д 1_ ДВЗ Д 0.8 ВЗ Д 0.4 і ДВЗ Д 0.6_ ВЗ Д 0.36 і CЗ Д 0.64 НЗ Д 0.2 і СЗ Д 0.8. 4 ВЗ Д 0.9 і ДВЗ Д 0.1 ВЗ Д 0.7 і ДВЗ Д 0.3_ ВЗ Д 0.4 і ДВЗ Д 0.6 ДВЗ Д 0.8 ВЗ Д 0.4 і ДВЗ Д 0.6. ВЗ Д 0.36 і СЗ Д 0.64 СЗ Д 1 Результати розрахунку функцій належності для кожного показника проекту 1 на- ведені в табл. 5. Таблиця 5. Функції належності часткових показників першого проекту Терми Показник ДНЗ НЗ СЗ ВЗ ДВЗ 11w = 0,78 11 11( ) 0w  12 11( ) 0w  13 11( ) 0w  14 11( ) 0,2w  15 11( ) 0,8w  12w = 0,78 21 12( ) 0w  22 12( ) 0w  23 12( ) 0w  24 12( ) 0,2w  25 12( ) 0,8w  13w = 0,65 31 13( ) 0w  32 13( ) 0w  33 13( ) 0w  34 13( ) 1w  35 13( ) 0w  14w = 0,73 41 14( ) 0w  42 14( ) 0w  43 14( ) 0w  44 14( ) 0,7w  45 14( ) 0,3w  15w = 0,76 51 15( ) 0w  52 15( ) 0w  53 15( ) 0w  54 15( ) 0, 4w  55 15( ) 0,6w  16w = 0,6 61 16( ) 0w  62 16( ) 0w  63 16( ) 0w  64( 16w )  1 65 16( ) 0w  17w = 5 71 17( ) 0w  72 17( ) 1w  73 17( ) 0w  74 17( ) 0w  75 17( ) 0w  7 1 j i ij i x B    0 0,036 0 0,486 0,478 Функціонально-орієнтований підхід до проектування інтелектуальних інформаційно-аналітичних систем ISSN 1560-9189 Реєстрація, зберігання і обробка даних, 2010, Т. 12, № 2 141 Загальний показник для проекту 1 : 5 1 1 0 0,05 0,036 0, 25 0 0,45 0, 486 0,65 0,478 0,9 0,755.j j j x x E              При 1x = 0,755 загальний показник досліджуваного проекту 1 відповідає терму ВЗ з функцією належності 4 (0,755) = 0,45 та терму ДВЗ з функцією належності 0,55. У та- кий же спосіб знаходимо узагальнені показники для трьох інших проектів. Для проекту 2 маємо 2x = 0,703 (відповідає терму ВЗ з функцією належності 4 (0,703) = 0,97 і терму ДВЗ з функцією належності 5 (0,703) = 0,03). Для проекту 3 отримали 3x = = 0,739 (відповідає терму ВЗ з функцією належності 4 (0,739) = 0,61 і терму ДВЗ з функцією належності 5 (0,739) = 0,39). Для проекту 4 отримаємо 4x = 0,757 (відпо- відає терму ВЗ з функцією належності 4 (0,757) = 0,43 і терму ДВЗ з функцією нале- жності 5 (0,757) = 0,57)). За узагальненим показником найкращим є проект 4 , найгі- ршим — проект 2 . Висновки Розроблено формалізований підхід до проектування функціонально-орієнтованих інтелектуальних інформаційно-аналітичних систем, який базується на реалізації стан- дартних функціональних профілів систем даного типу за допомогою попередньо ство- рених, зокрема при виконанні інших проектів, уніфікованих спеціалізованих програм- них модулів. Для оптимізації результату проектування на основі застосування апарату лінгвіс- тичних змінних запропоновано методику аналізу альтернативних проектів інтелектуа- льної інформаційно-аналітичної системи, котра розробляється, та остаточного вибору кінцевого проекту. Методика на основі лінгвістичних змінних може враховувати суб’єктивність користувача при аналізі та виборі проектів. 1. Жиляєв І.Б. Розвиток інформаційного суспільства в Україні: Правове регулювання у сфері інфор- маційних відносин / І.Б. Жиляєв, М.З. Згуровський, М.К. Родіонов. — К.: НТУУ «КПІ». — 2006. — 542 с. 2. Ландэ Д.В. Поиск знаний в Internet. Профессиональная работа / Д.В. Ландэ. — М.: Издательский дом «Вільямс». — 2005. — 272 с. 3. Баранов А.В. DATA MINING. Теория и практика / А.В. Баранов, И.Н. Брянцев, И.М. Жевлаков. — М.: Издательская группа «БДЦ-пресс». — 2006. — 208 с. 4. Барсегян А.А. Технологи анализа данных: Data Mining, Visual Mining, Text Mining, OLAP / А.А. Барсегян, М.С. Куприянов, В.В. Степаненко, И.И. Холод. — СПб.: БХВ-Петербург. — 2007. — 384 с. 5. Безсуднов И.В. Интернетика: Навигация в сложных сетях: модели и алгоритмы / И.В. Безсуднов, А.А. Снарский, Д.В. Ландэ. — M.: Либроком. — 2009. — 264 с. 6. Волков И. Архитектура современной информационно-аналитической системы / И. Волков И. Га- лахов // Директор информационной службы. — 2002. — № 3. 7. Ларман К. Применение UML 2.0 и шаблонов проектирования. Введение в объектно-ориен- тированный анализ и проектирование / К. Ларман. — М.: Издательский дом «Вільямс». — 2008. — 736 с. 8. Соммервилл И. Инженерия программного обеспечения. — [6-е изд.] / Соммервилл И. — М.: «Вильямс». — 2002. — 642 с. Л. Ф. Василевич, А. Ю. Михайлюк, В. П. Тарасенко, О. К. Тесленко 142 9. Фабрики разработки программ: потоковая сборка типовых приложений, моделирование, структу- ры и инструменты / Д. Гринфилд, К. Шорт, С. Кук [и др.]. — М.: «Диалектика». — 2006. — 592 с. 10. Функціональність та архітектура сучасних інформаційно-аналітичних систем: Матеріали Між- народної науково-практичної конференції «Сучасні проблеми і досягнення в галузі радіотехніки, телеко- мунікацій та інформаційних технологій» / К.С. Бормотова, О.О. Лещенко, А.Ю. Михайлюк [та ін.]. — Запоріжжя. — 2006. — С. 124–125 11. Кебкало О.С. Функціональні профілі спеціалізованих інформаційно-аналітичних систем / О.С. Кебкало, А.Ю. Михайлюк, В.П. Тарасенко // Науковий вісник Чернівецького університету: зб. наук. праць: Фізика. Електроніка / Тематичний випуск «Комп’ютерні системи та компоненти». — Частина І. — Чернівці: ЧНУ. — Вип. 423. — С. 117–123. 12. Критерії оцінювання захищеності інформації в комп’ютерних системах від несанкціонованого доступу: НД ТЗІ 2.5-004-99 / Затверджено наказом ДСТСЗІ СБ України від 28.04.1999. — № 22. 13. Класифікація автоматизованих систем і стандартні функціональні профілі захищеності оброб- люваної інформації від несанкціонованого доступу: НД ТЗІ 2.5-005-99 / Затверджено наказом ДСТСЗІ СБ України від 28.04.1999. — № 22. 14. Филатов В.А. Мультиагентные технологии интеграции гетерогенных информационных систем и распределенных баз данных : Дис. д-ра техн. наук: 05.13.06 / В.А. Филатов. — Х: Харьковский нацио- нальный ун-т радиоэлектроники. — 2004. — 341 с.: ил. ― Библиогр.: С. 313–336. 15. Заболотня Т.М. Спеціалізовані інтелектуальні агенти як засіб інтеграції гетерогенного програмно- го забезпечення / Т.М. Заболотня, В.П. Тарасенко, А.Ю. Михайлик. — Інформаційні технології та комп’ю- терна інженерія. – 2006. — № 3(7). — С. 96–101. 16. Поспелов Б.А. Нечеткие множества в моделях управления и искусственного интеллекта / Под ред. Б.А. Поспелова. — М.: Наука. — 1986. — 32 c. 17. Леоненков А.В. Нечеткое моделирование / А.В. Леоненков. — СПб.: ВНV. — Петербург, 2003. — 736 с. 18. Василевич Л.Ф. Количественные методы принятия решений в условиях риска / Л.Ф. Василевич, К.Н. Маловик, С.Б. Смирнов. — Севастополь: СНУЯЭи П. — 2006. — 232 с. 19. Григорьев В.А. Оценка качества интеллектуальных систем, оперирующих неформальными поня- тиями [Электронный ресурс]/ В.А. Григорьев // Наука и образование. — 2004. — № 10. — Режим досту- па: URL:http://technomag.edu.ru/sdocs/about.html 20. Лахутин Д.Г. О проблеме оценки поисковых систем. Ч. 1. / Д.Г. Лахутин, С.О. Чернявский // НТИ. — 1970. — Сер. 2. — № 1. — С. 24–34. 21. Экспертные оценки в научно-техническом прогнозировании / [Г.М. Добров, Ю.В. Ершов, Е.И. Левин, Л.П. Смирнов]. — К.: Наук. думка, 1974. — 160 с. Надійшла до редакції 22.06.2010

Функціонально-орієнтований підхід до проектування інтелектуальних інформаційно-аналітичних систем

Репозитарії

Схожі ресурси