Scientific research digitalization: R&D workstation environment for the telerehabilitation medicine research domain

The digitalization of scientific research has advanced significantly with the use of information and communication technologies, especially in the physical and rehabilitation medicine and its telerehabilitation area. The hybrid cloud platform for telerehabilitation medicine is implemented as a compo...

Повний опис

Збережено в:

Бібліографічні деталі
Дата:	2024
Автори:	Malakhov, K.S., Semykopna, T.V.
Формат:	Стаття
Мова:	Ukrainian
Опубліковано:	PROBLEMS IN PROGRAMMING 2024
Теми:	hybrid cloud platform telerehabilitation medicine telerehabilitation Research and Development Workstation Environment UDC 004.4 004.8 615.8
Онлайн доступ:	https://pp.isofts.kiev.ua/index.php/ojs1/article/view/662
Теги:	Додати тег Немає тегів, Будьте першим, хто поставить тег для цього запису!
Назва журналу:	Problems in programming
Завантажити файл:

Репозитарії

Problems in programming

id	pp_isofts_kiev_ua-article-662
record_format	ojs
resource_txt_mv	ppisoftskievua/3b/6ff21d13291261d72eef71a3ea82d53b.pdf
spelling	pp_isofts_kiev_ua-article-6622025-02-15T15:25:19Z Scientific research digitalization: R&D workstation environment for the telerehabilitation medicine research domain Діджиталізація наукових досліджень: автоматизоване робоче місце у галузі телереабілітаційної медицини Malakhov, K.S. Semykopna, T.V. hybrid cloud platform; telerehabilitation medicine; telerehabilitation; Research and Development Workstation Environment UDC 004.4, 004.8, 615.8 гібридна хмарна платформа; телереабілітаційна медицина; телереабілітація; автоматизоване робоче місце УДК 004.4, 004.8, 615.8 The digitalization of scientific research has advanced significantly with the use of information and communication technologies, especially in the physical and rehabilitation medicine and its telerehabilitation area. The hybrid cloud platform for telerehabilitation medicine is implemented as a component set of services (hospital information system for rehabilitation, dialog information and reference system MedRehabBot, prognostic and analytical system for assessing the effectiveness of the rehabilitation process and services for optimizing rehabilitation process models) that function using an ontology-driven service-oriented architecture. One of the important advantages of this type of architecture is the ability to support research design systems, where the process of designing the target architecture is accompanied by a research process. The paper considers the general functional architecture of the platform (and technical requirements for it) in the form of three interacting subsystems: medical rehabilitation, information and analytical, and telerehabilitation. The architectural and technological organization of the platform was developed using a model that implements the improved concept of the Research and Development Workstation Environment. The main practical achievement is the implementation and introduction of this architectural and technological organization of the platform, which opens up new opportunities for telerehabilitation in medicine.Prombles in programming 2024; 2-3: 400-407 Діджиталізація наукових досліджень значно просунулася вперед із використанням інформаційно-комунікаційних технологій, особливо у сфері фізичної та реабілітаційної медицини і її телереабілітаційного напрямку. Гібридна хмарна платформа телереабілітаційної медицини реалізується у вигляді компонентної сукупності сервісів (медичної інформаційної системи реабілітаційного напрямку, діалогової інформаційно-довідкової системи MedRehabBot, прогнозно-аналітичної системи оцінювання ефективності процесу реабілітації та сервісів оптимізації моделей реабілітаційного процесу), що функціонують відповідно до онтолого-керованої сервіс-орієнтованої архітектури. Однією з важливих переваг такого виду архітектури є можливість підтримки систем дослідного проєктування, де процес проєктування цільової архітектури супроводжується процесом наукових досліджень. У роботі розглядається загальна функціональна архітектура платформи (та технічні вимоги до неї) у вигляді трьох взаємодіючих підсистем: медико-реабілітаційної, інформаційно-аналітичної та телереабілітаційної. Розроблено архітектурно-технологічну організацію платформи з використанням моделі, яка реалізує удосконалену концепцію автоматизованого робочого місця наукових досліджень. Головним практичним досягненням є реалізація та впровадження даної архітектурно-технологічної організації платформи, що відкриває нові можливості для телереабілітації в медицині.Prombles in programming 2024; 2-3: 400-407 PROBLEMS IN PROGRAMMING ПРОБЛЕМЫ ПРОГРАММИРОВАНИЯ ПРОБЛЕМИ ПРОГРАМУВАННЯ 2024-12-17 Article Article application/pdf https://pp.isofts.kiev.ua/index.php/ojs1/article/view/662 10.15407/pp2024.02-03.400 PROBLEMS IN PROGRAMMING; No 2-3 (2024); 400-407 ПРОБЛЕМЫ ПРОГРАММИРОВАНИЯ; No 2-3 (2024); 400-407 ПРОБЛЕМИ ПРОГРАМУВАННЯ; No 2-3 (2024); 400-407 1727-4907 10.15407/pp2024.02-03 uk https://pp.isofts.kiev.ua/index.php/ojs1/article/view/662/714 Copyright (c) 2024 PROBLEMS IN PROGRAMMING
institution	Problems in programming
baseUrl_str	https://pp.isofts.kiev.ua/index.php/ojs1/oai
datestamp_date	2025-02-15T15:25:19Z
collection	OJS
language	Ukrainian
topic	hybrid cloud platform telerehabilitation medicine telerehabilitation Research and Development Workstation Environment UDC 004.4 004.8 615.8
spellingShingle	hybrid cloud platform telerehabilitation medicine telerehabilitation Research and Development Workstation Environment UDC 004.4 004.8 615.8 Malakhov, K.S. Semykopna, T.V. Scientific research digitalization: R&D workstation environment for the telerehabilitation medicine research domain
topic_facet	hybrid cloud platform telerehabilitation medicine telerehabilitation Research and Development Workstation Environment UDC 004.4 004.8 615.8 гібридна хмарна платформа телереабілітаційна медицина телереабілітація автоматизоване робоче місце УДК 004.4 004.8 615.8
format	Article
author	Malakhov, K.S. Semykopna, T.V.
author_facet	Malakhov, K.S. Semykopna, T.V.
author_sort	Malakhov, K.S.
title	Scientific research digitalization: R&D workstation environment for the telerehabilitation medicine research domain
title_short	Scientific research digitalization: R&D workstation environment for the telerehabilitation medicine research domain
title_full	Scientific research digitalization: R&D workstation environment for the telerehabilitation medicine research domain
title_fullStr	Scientific research digitalization: R&D workstation environment for the telerehabilitation medicine research domain
title_full_unstemmed	Scientific research digitalization: R&D workstation environment for the telerehabilitation medicine research domain
title_sort	scientific research digitalization: r&d workstation environment for the telerehabilitation medicine research domain
title_alt	Діджиталізація наукових досліджень: автоматизоване робоче місце у галузі телереабілітаційної медицини
description	The digitalization of scientific research has advanced significantly with the use of information and communication technologies, especially in the physical and rehabilitation medicine and its telerehabilitation area. The hybrid cloud platform for telerehabilitation medicine is implemented as a component set of services (hospital information system for rehabilitation, dialog information and reference system MedRehabBot, prognostic and analytical system for assessing the effectiveness of the rehabilitation process and services for optimizing rehabilitation process models) that function using an ontology-driven service-oriented architecture. One of the important advantages of this type of architecture is the ability to support research design systems, where the process of designing the target architecture is accompanied by a research process. The paper considers the general functional architecture of the platform (and technical requirements for it) in the form of three interacting subsystems: medical rehabilitation, information and analytical, and telerehabilitation. The architectural and technological organization of the platform was developed using a model that implements the improved concept of the Research and Development Workstation Environment. The main practical achievement is the implementation and introduction of this architectural and technological organization of the platform, which opens up new opportunities for telerehabilitation in medicine.Prombles in programming 2024; 2-3: 400-407
publisher	PROBLEMS IN PROGRAMMING
publishDate	2024
url	https://pp.isofts.kiev.ua/index.php/ojs1/article/view/662
work_keys_str_mv	AT malakhovks scientificresearchdigitalizationrdworkstationenvironmentforthetelerehabilitationmedicineresearchdomain AT semykopnatv scientificresearchdigitalizationrdworkstationenvironmentforthetelerehabilitationmedicineresearchdomain AT malakhovks dídžitalízacíânaukovihdoslídženʹavtomatizovanerobočemísceugaluzítelereabílítacíjnoímedicini AT semykopnatv dídžitalízacíânaukovihdoslídženʹavtomatizovanerobočemísceugaluzítelereabílítacíjnoímedicini
first_indexed	2025-07-17T09:52:49Z
last_indexed	2025-07-17T09:52:49Z
_version_	1850410105640583168
fulltext	400 Інформатизація наукових досліджень УДК 004.4, 004.8, 615.8 http://doi.org/10.15407/pp2024.02-03.400 К.С. Малахов, Т.В. Семикопна ДІДЖИТАЛІЗАЦІЯ НАУКОВИХ ДОСЛІДЖЕНЬ: АВТОМАТИЗОВАНЕ РОБОЧЕ МІСЦЕ У ГАЛУЗІ ТЕЛЕРЕАБІЛІТАЦІЙНОЇ МЕДИЦИНИ Діджиталізація наукових досліджень значно просунулася вперед із використанням інформаційно- комунікаційних технологій, особливо у сфері фізичної та реабілітаційної медицини і її телереабіліта- ційного напрямку. Гібридна хмарна платформа телереабілітаційної медицини реалізується у вигляді компонентної сукупності сервісів (медичної інформаційної системи реабілітаційного напрямку, діа- логової інформаційно-довідкової системи MedRehabBot, прогнозно-аналітичної системи оцінювання ефективності процесу реабілітації та сервісів оптимізації моделей реабілітаційного процесу), що фу- нкціонують відповідно до онтолого-керованої сервіс-орієнтованої архітектури. Однією з важливих переваг такого виду архітектури є можливість підтримки систем дослідного проєктування, де процес проєктування цільової архітектури супроводжується процесом наукових досліджень . У роботі розг- лядається загальна функціональна архітектура платформи (та технічні вимоги до неї) у вигляді трьох взаємодіючих підсистем: медико-реабілітаційної, інформаційно-аналітичної та телереабілітаційної. Розроблено архітектурно-технологічну організацію платформи з використанням моделі, яка реалізує удосконалену концепцію автоматизованого робочого місця наукових досліджень. Головним практи- чним досягненням є реалізація та впровадження даної архітектурно-технологічної організації плат- форми, що відкриває нові можливості для телереабілітації в медицині. Ключові слова: гібридна хмарна платформа, телереабілітаційна медицина, телереабілітація, автома- тизоване робоче місце. K.S. Malakhov, T.V. Semykopna SCIENTIFIC RESEARCH DIGITALIZATION: R&D WORKSTATION ENVIRONMENT FOR THE TELEREHA- BILITATION MEDICINE RESEARCH DOMAIN The digitalization of scientific research has advanced significantly with the use of information and commu- nication technologies, especially in the physical and rehabilitation medicine and its telerehabilitation area. The hybrid cloud platform for telerehabilitation medicine is implemented as a component set of services (hospital information system for rehabilitation, dialog information and reference system MedRehabBot, prognostic and analytical system for assessing the effectiveness of the rehabilitation process and services for optimizing rehabilitation process models) that function using an ontology-driven service-oriented architec- ture. One of the important advantages of this type of architecture is the ability to support research design systems, where the process of designing the target architecture is accompanied by a research process. The paper considers the general functional architecture of the platform (and technical requirements for it) in the form of three interacting subsystems: medical rehabilitation, information and analytical, and telerehabilita- tion. The architectural and technological organization of the platform was developed using a model that im- plements the improved concept of the Research and Development Workstation Environment. The main prac- tical achievement is the implementation and introduction of this architectural and technological organization of the platform, which opens up new opportunities for telerehabilitation in medicine. Keywords: hybrid cloud platform, telerehabilitation medicine, telerehabilitation, Research and Development Workstation Environment. Вступ Розвиток сучасних технологій інте- нсивно впливає на сферу інтелектуальної діяльності, особливо на царину наукових досліджень та розробок. У цьому контексті з’явився новий клас інформаційних систем – Research and Development Workstation Environment (RDWE), що реалізують удо- сконалену концепцію автоматизованого © К.С. Малахов, Т.В. Семикопна, 2024 ISSN 1727-4907. Проблеми програмування. 2024. №2-3 401 Інформатизація наукових досліджень робочого місця (АРМ) для поточних дос- ліджень, а також пов'язаних з ними інтеле- ктуальних інформаційних технологій. Ці системи і концепція охоплюють основні етапи життєвого циклу наукових дослі- джень та розробок: від семантичного ана- лізу інформаційного матеріалу різних пре- дметних галузей до розроблення конструк- тивних особливостей інноваційних пропо- зицій. Відмітною особливістю RDWE- систем є їхня здатність адаптуватися (про- блемна орієнтованість) до різних видів на- укової діяльності завдяки інтеграції різно- манітних функціональних сервісів та мож- ливості доповнення новими у межах гібри- дного хмарного середовища (платформи). Детальний аналіз формальної моде- лі, основних принципів та вимог до розроб- ки інформаційних систем класу RDWE на- дано у роботах [1, 2]. Серед найбільш вра- жаючих прикладів сучасних RDWE-систем можна виділити автоматизовану інтеракти- вну систему OntoChatGPT [3], розроблену з використанням передових технологій обчи- слювальної лінгвістики, таких як GPT-4 від OpenAI, сервіси підтримки онтологічного інжинірингу і розуміння природної мови KEn [4] та UkrVectōrēs [5]. Система OntoChatGPT не лише розширює можливо- сті для інтуїтивної взаємодії між людиною та машиною, а й відіграє роль стратегічного інструмента у контексті RDWE, сприяючи розвитку інноваційних інформаційних сис- тем для наукових досліджень. Детальний огляд RDWE-системи OntoChatGPT та дані про її еволюцію можна знайти у [3, 6]. На початку 2022 року дослідницька група Інституту кібернетики (за участі ав- торів статті) на чолі з науковим керівни- ком Петром Стецюком стала одним із пе- реможців конкурсу “Наука заради безпеки та сталого розвитку України”, проведеного Національним фондом досліджень України (НФДУ). Новий проєкт отримав назву “Ро- зробка хмарної платформи пацієнт- центричної телереабілітації онкологічних хворих на основі математичного моделю- вання” [7]. Проєкт присвячено розробці гі- бридної хмарної платформи та створенню на її основі інформаційної технології теле- реабілітації онкологічних хворих, що об- слуговує широке коло спеціалістів із фізи- чної та реабілітаційної медицини (ФРМ) у секторі “Телереабілітація онкологічних хворих”. Мета проєкту полягає у створенні перспективної хмарної платформи телере- абілітації онкологічних хворих на основі застосування математичних методів сис- темного аналізу, моделювання й оптиміза- ції. Вибір саме цього напряму зумовлений прискоренням темпів зростання в Україні кількості онкологічних хворих [8]. Голов- на ідея підходу до створення засобів теле- реабілітації – поєднання методів і засобів штучного інтелекту із математичними ме- тодами розв’язання складних задач у виб- раній галузі застосування. Серед основних завдань проєкту можна виокремити такі: − Розроблення гібридної хмарної платформи телереабілітаційної медицини (ХПТ) (з усіма її складовими, зокрема: сервісами, платформами, інфраструкту- рою) та її архітектурно-технологічної ор- ганізації (з урахуванням усіх особливостей предметної галузі і сучасного підходу до діджиталізації наукових досліджень). − Розроблення інформаційно- аналітичної підсистеми (ІАПс) ХПТ для об- робки даних, що формуються у просторово- розподілених мережевих джерелах у безпе- рервній взаємодії з усіма профільними фахі- вцями, учасниками реабілітаційного проце- су, за допомогою інтерактивних інтелектуа- льних методів і засобів, реалізованих у хма- рній платформі. ІАПс представлено, зокре- ма, АРМ у галузі обчислювальної лінгвісти- ки зі спеціалізованим набором сервісів та проблемно-орієнтованим набором даних. В роботі розглядається загальна функціональна архітектура гібридної ХПТ (та технічні вимоги до неї) у вигляді трьох взаємодіючих підсистем: медико- реабілітаційної (МРПс), інформаційно- аналітичної (ІАПс) та телереабілітаційної (ТРПс). Також розроблено архітектурно- технологічну організацію гібридної ХПТ з використанням моделі RDWE систем. Гібридна хмарна платформа телереабілітаційної медицини Розроблено основні технічні вимоги до створення гібридної ХПТ та на її основі інформаційної технології телереабілітації 402 Інформатизація наукових досліджень онкологічних хворих. Перелік технічних вимог доступний за посиланням [9]. Відмітною рисою пропонованої ін- формаційної технології і відповідної архіте- ктури гібридної ХПТ є поєднання в них ме- тодів штучного інтелекту з точними матема- тичними методами оптимізації методик і всього процесу телереабілітації, орієнтова- них на достовірне оцінювання стану пацієн- та, ефективну стратегію втручання, побудо- ву оптимальної траєкторії процесу реабілі- тації, прогнозування тощо. Телереабіліта- ційна платформа реалізується у вигляді компонентної сукупності сервісів, що функ- ціонують за допомогою онтолого-керованої [10 – 13] сервіс-орієнтованої архітектури. Загальна функціональна архітектура склада- ється з двох базових підсистем: МРПс та ІАПс, інакше когнітивної підсистеми. До складу першої як основні функціональні мо- дулі входять: робоче місце лікаря фізичної та реабілітаційної медицини, електронний кабінет пацієнта, реєстратура та інші модулі, необхідні для забезпечення реабілітаційного процесу. Особливе місце займає підсистема телемедичного супроводження реабіліта- ційних заходів. Основними завданнями дис- танційно-контрольованої реабілітації є вста- новлення і відпрацювання оптимальної тра- єкторії реабілітаційного процесу, прогнозу- вання та оцінювання ефективності за ступе- нем відновлюваних функцій, підтримка вза- ємодії між членами міждисциплінарної реа- білітаційної команди тощо. Когнітивна підсистема забезпечує інформаційно-аналітичну обробку даних, що формуються у просторово-розподілених ме- режевих джерелах у безперервній взаємодії з усіма профільними фахівцями, учасниками реабілітаційного процесу, за допомогою ін- терактивних інтелектуальних методів і засо- бів, реалізованих у гібридній ХПТ. Вона представлена складовою інформаційно- аналітичної підсистеми хмарної платформи пацієнт-центричної телереабілітації онколо- гічних хворих, отримала назву MedRehabBot [6, 14, 15] і побудована на базі спеціалізова- ного набору документів з тематики фізичної та реабілітаційної медицини. До її складу входить набір веб-сервісів контекстно- семантичного аналізу текстових документів, пошуку і класифікації та прогнозування знань, підтримки генерування OWL онтоло- гій, семантичних дерев, а також графових баз знань у предметній галузі. Система MedRehabBot використовує інформаційну модель, що ґрунтується на композиційному сервісі, представленому трикомпонентним кортежем: веб-сервіси та прикладні програ- ми (ПП); функції обслуговування інформа- ційно-технологічних процесів; елементи підтримки формування інтегрованого сере- довища знань. ІАПс із функціями інтелекту- ального інформаційно-аналітичного супро- водження реабілітаційного процесу включає увесь набір інструментів для оцінювання ефективності і вдосконалення реабілітацій- них стратегій. Вона дає змогу медичним фа- хівцям, дослідникам та адміністраторам сис- тематично вдосконалювати процес телереа- білітації, гарантувати якість надання послуг та забезпечувати найкращі результати для пацієнтів, які перебувають у реабілітації. Робота інформаційно-аналітичної підсистеми ґрунтується на побудові об’єднаної загальної моделі, її точному ма- тематичному обґрунтуванні, вирішенні комплексу оптимізаційних задач на всьому просторі поставленої проблеми. З позицій проєктного менеджменту, розподілу завдань і функціональних особ- ливостей використання архітектури, гібри- дну ХПТ можна представити у вигляді трьох взаємодіючих підсистем: МРПс; ІАПс та ТРПс (Рис. 1). Рис. 1. Загальна функціональна структура гібридної ХПТ ІАПс РМ лікаря ФРМ ЕКП БД ЕМЗ Адм. Реєстр. MRB ММ ОРП МРПс ТРПс 403 Інформатизація наукових досліджень У поданій схемі: МРПс – медико- реабілітаційна підсистема; РМ – робоче місце; ФРМ – фізична та реабілітаційна медицина; ЕКП – електронний кабінет па- цієнта; БД ЕМЗ – база даних медичних за- писів; Адм. – адміністратор; Реєстр. – реєстратура; ІАПс – інформаційно- аналітична підсистема; MRB – Інтерактивна інформаційно-довідкова си- стема MedRehabBot; ММ ОРП – математичні моделі організації реабіліта- ційного процесу; ТРПс – телереабілітаційна підсистема. Наведена конфігурація гібридної ХТП забезпечує виконання таких функцій: супроводження реабілітаційного процесу (оцінювання стану пацієнта і формування реабілітаційного діагнозу, прогнозування показників реабілітаційного процесу), по- будова оптимального реабілітаційного ма- ршруту пацієнта; розробка методичних за- сад супроводження процесу реабілітації; підтримка інтерактивних функцій (лікар – пацієнт – система) у діалоговому режимі; накопичення й інтелектуальне оброблення інформації з різних джерел; розробка ком- плексу методів моделювання та оптиміза- ції у проєктуванні та застосуванні гібрид- ної ХПТ; аналітичне оброблення анкетних даних, статистичне оброблення інформа- ції; формування матриці «домени – шкали»; формування пацієнт-центричних наборів процедур та їх супроводження в реальному часі; розробка діагностичних гаджетів визначення фізіологічного та психологічного стану пацієнтів, відео- та аудіосеансів телереабілітації. Трирівнева модель гібридної ХПТ Гібридна ХПТ побудована з вико- ристанням адаптованої трирівневої моделі надання сервісів у хмарі та хмарних обчи- слень [16]. Адаптована трирівнева модель на- дання сервісів у хмарі та хмарних обчис- лень складається з: − Рівня Інфраструктура (за осно- ву взято модель Інфраструктура як Сервіс, англ. Infrastructure as a Service, IaaS) – це рівень обслуговування, в межах якого на- дається можливість керувати засобами об- робки та збереження, комунікаційними мережами та іншими фундаментальними обчислювальними ресурсами, на базі яких можливе розгортання та виконання дові- льного програмного забезпечення, до складу якого можуть входити операційні системи (ОС), прикладне програмне забез- печення (ПЗ) та системні утиліти. Інфра- структура складається з трьох основних компонентів: апаратні засоби (сервери, си- стеми зберігання даних, клієнтські систе- ми, мережеве обладнання); операційні сис- теми та системне ПЗ (засоби віртуалізації, автоматизації, основні засоби управління ресурсами). Сполучне ПЗ (наприклад, для управління віртуальними ОС). − Рівня Платформа (основою є модель Платформа як Сервіс, англ. Platform as a Service, PaaS) – на цьо- му рівні надається доступ до використання інформаційно-технологічних платформ – операційних систем, систем управління ба- зами даних, сполучного програмного за- безпечення, засобів розробки і тестування розміщених у хмарі. Вся інформаційно- технологічна інфраструктура, включаючи обчислювальні мережі, системи зберіган- ня, цілком керується провайдером, ним же визначається набір доступних для розроб- ників видів платформ та набір керованих параметрів платформ, а розробникам нада- ється можливість використовувати плат- форми, створювати їхні віртуальні екземп- ляри, встановлювати, розробляти, тестува- ти, експлуатувати на них прикладне ПЗ, при цьому динамічно змінюючи кількість споживаних обчислювальних ресурсів. − Рівня Сервіси (основу становить модель Програма як Сервіс, англ. Software as а Service, SaaS) – на цьому рівні кінце- вому споживачеві (клієнту) надається дос- туп за допомогою тонкого клієнта (через веб-браузер) або прикладного програмного інтерфейсу API до розроблених сервісів та ПЗ. Загальна діаграма архітектурно- структурної організації гібридної ХПТ та її компонентів доступна за посиланням [17] (діаграму наведено окремо через великий розмір, наявність дрібних позначок та ін- ших деталей рисунку). Вона містить такі компоненти (апаратне та програмне забез- 404 Інформатизація наукових досліджень печення, зовнішні сервіси, інтерфейсну та мережеву складові): − Сервер HP ProLiant DL380p Generation8 (Gen8). Цей високопродуктив- ний сервер є ключовим компонентом рівня Інфраструктура гібридної ХПТ. Розташо- ваний у спеціалізованому приміщенні Ін- ституту кібернетики, він гарантує надій- ність та високу доступність служб і ресур- сів платформи. Технічні характеристики сервера включають: CPU – два процесори Intel® Xeon® Processor E5-2695 v2, що за- безпечують високу швидкодію та багато- задачність; RAM – 400 Гб Advanced ECC memory, що дозволяє ефективно обробляти великі обсяги даних; Сховище даних – два SSD 400 Гб у RAID 1 для додаткової на- дійності та вісім SSD 400 Гб у RAID 10 для оптимізації швидкості і довговічності дискового простору; Мережеве підклю- чення – 100 Мбіт/с, що забезпечує швид- кий доступ до ресурсів і даних; Блок жив- лення – два блоки живлення по 460 Ват, що гарантують безперебійну роботу серве- ра; Джерело безперервного живлення – Eaton 5Cs 1500VA, що захищає електроме- режу від перебоїв та забезпечує роботу об- ладнання у випадку відключення електро- енергії. − Базова ОС. Ubuntu 22.04.3 LTS Jammy Jellyfish є базовою ОС для сервера. Ця версія Ubuntu відома своєю стабільніс- тю, надійністю та широким спектром підт- римуваних застосунків для робочих стан- цій та серверів. Вона входить до складу рі- вня Інфраструктура гібридної ХПТ, забез- печуючи надійне функціонування та взає- модію всіх компонентів платформи. − Модуль Віртуалізації на базі Kernel-based Virtual Machine (KVM). ПЗ KVM – це високопродуктивне програмне рішення для віртуалізації, яке інтегроване безпосередньо в ядро Linux. Розроблене специфічно для архітектури x86, KVM ви- користовує можливості сучасних процесо- рів Intel та AMD, що підтримують апарат- ну віртуалізацію, відповідно через техно- логії Intel VT (Virtualization Technology) та AMD SVM (Secure Virtual Machine). Одні- єю з ключових особливостей KVM є те, що цей модуль дозволяє запускати численні віртуальні машини з різними операційни- ми системами на одному фізичному хості, водночас кожна віртуальна машина вико- ристовує власне ядро Linux, а ресурси роз- поділяються ефективно та гнучко завдяки інтеграції з ядром операційної системи. Рі- вень Інфраструктура гібридної ХПТ. − Модуль керування віртуальними оточеннями LibVirt. Цей модуль разом із комплектом відповідних інструментів на- дає можливість уніфікованого керування віртуальними оточеннями, незалежно від їхнього розташування — локально чи від- далено. Ключовими особливостями LibVirt є універсальність та гнучкість: ця бібліоте- ка підтримує широкий спектр систем вір- туалізації, зокрема Xen, QEMU, KVM, LXC, Virtuozzo, VirtualBox, Microsoft Hyper-V та інші. Це робить LibVirt ідеаль- ним вибором для адміністраторів та розро- бників, які шукають гнучке та ефективне рішення для управління віртуалізацією в різноманітних оточеннях. Рівень Інфрастру- ктура гібридної ХПТ. − Віртуальні ОС. На рівні Плат- форма ХП використовуються різноманітні спеціалізовані ОС. Ці системи відіграють ключову роль у забезпеченні стабільної та ефективної роботи всіх компонентів плат- форми, включаючи сервіси, модулі та під- системи. До списку віртуальних ОС, що застосовуються на цьому рівні, входять: Ubuntu 22.04.3 LTS Jammy Jellyfish, яка ві- дома своєю надійністю та підтримкою спі- льноти розробників; Alpine Linux 3.18 – легка та безпечна операційна система, іде- ально підходить для контейнерів; Microsoft Windows Server 2022 – надійна платформа для розгортання корпоративних застосун- ків; та Microsoft Windows 10 Pro, яка за- безпечує широкий набір інструментів і функцій для професійних користувачів. − Проксі-сервер / VPN-сервер. Зо- внішній віртуальний виділений сервер (англ. virtual private server, VPS), який за- безпечує функціонування віртуальної при- ватної мережі (англ. virtual private network, VPN) за сучасним протоколом безпеки WireGuard. WireGuard відрізняється висо- ким рівнем захисту даних та оптимізова- ною продуктивністю. Разом з тим, на цьо- 405 Інформатизація наукових досліджень му сервері діє проксі-сервер Nginx Proxy Manager, що відповідає за керування до- менами, SSL-сертифікатами, перенаправ- леннями і потоками. Цей набір інструмен- тів дозволяє забезпечити надійний, безпе- чний та гнучкий доступ до ресурсів мере- жі, а також оптимізувати й автоматизувати процеси управління веб-трафіком. Рівень Сервіси гібридної ХПТ. − Реєстратор доменних імен. Сервіс NIC.UA відповідає за реєстрацію та управління доменним іменем Хмарної пла- тформи – e-rehab.pp.ua. Додатково, NIC.UA забезпечує стабільність та безпеку субдоменів, що використовуються для різ- номанітних сервісів, модулів і компонентів платформи. Вибір такого реєстратора га- рантує не тільки надійність, а й простоту управління доменними ресурсами, а також можливість швидкого розширення й адап- тації до нових вимог і потреб користувачів платформи. Слід зауважити, що доменні імена в зоні pp.ua надаються в Україні без- коштовно. Рівень Сервіси гібридної ХПТ. − Мережева складова гібридної ХПТ. В основі мережевої структури ле- жить внутрішня мережа Інституту кіберне- тики, яка характеризується високим рівнем ізоляції. Ця закрита мережа інтегрована із зовнішнім проксі-сервером/VPN-сервером через надійний VPN-тунель, базований на технології WireGuard. Така конфігурація дозволяє ефективно і надійно здійснювати обмін даними між інтернальною мережею Інституту кібернетики та зовнішнім інтер- нет-простором, водночас гарантуючи кон- фіденційність, цілісність і доступність ін- формації. Висновки У роботі розглянуто сучасні техно- логічні підходи до телереабілітаційної ме- дицини та її інформаційно- комунікаційного забезпечення. Застосу- вання гібридної хмарної платформи з он- толого-керованою сервіс-орієнтованою ар- хітектурою дозволяє створити ефективне середовище для взаємодії між медичним персоналом та пацієнтами у віддаленому режимі. Розроблено архітектурно- технологічну концепцію платформи, що ґрунтується на принципах удосконаленої моделі автоматизованого робочого місця наукових досліджень. Ця концепція вияви- лася успішною у практичному впрова- дженні, що свідчить про її значний потен- ціал у сфері телереабілітаційної медицини. Перехід від традиційних методів до діджиталізації наукових досліджень відк- риває нові можливості для покращення якості медичної допомоги та забезпечення доступу до неї в будь-який час та в будь- якому місці. Подальші дослідження у цьо- му напрямку сприятимуть розвитку теле- реабілітації та забезпеченню її широкого застосування у медичній практиці. Подяки Дослідження виконано за підтримки гранту НФДУ (Open Funder Registry: 10.13039/100018227) за проєктом № 2021.01/0136 (2022–2024, проєкт у про- цесі реалізації) “Розробка хмарної платфо- рми пацієнт-центричної телереабілітації онкологічних хворих на основі математич- ного моделювання” [7] на базі Інституту кібернетики ім. В.М. Глушкова НАН України. Література 1. O.V. Palagin, V.Yu. Velychko, K.S. Malakhov, O.S. Shchurov, Research and development workstation environment: The new class of current research information sys- tems. УкрПрог-2018, С. 255–269. 2. O.V. Palagin, K.S. Malakhov, V.Yu. Vel- ychko, T.V. Semykopna, O.S. Shchurov, Hospital Information Smart-System for Hy- brid E-Rehabilitation. УкрПрог-2022 С. 140– 157. 3. O.V. Palagin, V.V. Kaverinskiy, A.A. Litvin, K.S. Malakhov. OntoChatGPT Information System: Ontology-Driven Structured Prompts for ChatGPT Meta-Learning. IJC, 2023. 22(2). С. 170–183. 4. GitHub. (2023). malakhovks/ken. [online]. Available at: https://github.com/malakhovks/ken [Accessed 20 Mar. 2024]. 5. GitHub. (2023). malakhovks/docsim. [online]. Available at: https://github.com/malakhovks/docsim [Accessed 20 Mar. 2024]. 6. O.V. Palagin, V.V. Kaverinskiy, K.S. Malakhov. Fundamentals of the Integrat- 406 Інформатизація наукових досліджень ed Use of Neural Network and Ontolinguistic Paradigms: A Comprehensive Approach. Cy- bern Syst Anal, 2024. 60(1). С. 111–123. 7. K.S. Malakhov. Letter to the Editor – Update from Ukraine: Development of the Cloud- based Platform for Patient-centered Telereha- bilitation of Oncology Patients with Mathe- matical-related Modeling. Int J Telerehab, 2023. 15(1). С. 1–3. 8. Рак в Україні, 2021 – 2022 Захворюваність, смертність, показники діяльності онколо- гічної служби. Бюлетень національного канцер-реєстру України № 24. 9. Технічні вимоги до гібридної хмарної пла- тформи телереабілітаційної медицини. [cited 21 Mar 2024]. https://cdn.e- rehab.pp.ua/u/Technical-requirements-hybrid- cloud-platform.pdf. 10. O.V. Palagin. An Ontological Conception of Informatization of Scientific Investigations. Cybern Syst Anal. 2016. 52, C. 1–7. 11. O.V. Palagin. Architecture of ontology- controlled computer systems. Cybern Syst Anal. 2016. 42, C. 254–264. 12. S. Kryvyi, O. Grinenko, V. Opanasenko, Logical Approach to the Research of Properties of Software Engineering Ecosystem. IEEE 11th International Conference DESSERT 2020, 2020, С. 456– 464. 13. A.A. Litvin, V.Yu. Velychko, V.V. Kaverynskyi, Method of information obtaining from ontology on the basis of a natural language phrase analysis. УкрПрог- 2020, С. 323–330. 14. A.A. Litvin, V.Yu. Velychko, V.V. Kaverynskyi, A New Approach to Automatic Ontology Generation from the Natural Lan- guage Texts with Complex Inflection Struc- tures in the Dialogue Systems Development. УкрПрог-2022, С. 172–185. 15. GitHub. (2023). knowledge- ukraine/MedRehabBot. [online] Available at: https://github.com/knowledge- ukraine/MedRehabBot [Accessed 21 Mar. 2024]. 16. S. Bhowmik, Cloud computing. Cambridge University Press, Cambridge, United Kingdom, 2017. 17. Діаграма архітектурно-структурної органі- зації гібридної хмарної платформи телере- абілітаційної медицини. [cited 21 Mar 2024]. https://cdn.e-rehab.pp.ua/u/rdwe- architecture-ukrprog-2024.pdf References 1. Palagin, O.V., Velychko, V.Yu., Malakhov, K.S., Shchurov, O.S., 2018. Research and development workstation environment: The new class of current research information systems, in: CEUR Workshop Proceedings. Presented at the 11th International Confer- ence UkrPROG 2018, CEUR-WS, Kyiv, Ukraine, pp. 255–269. 2. Palagin, O.V., Malakhov, K.S., Velychko, V.Yu., Semykopna, T.V., Shchurov, O.S., 2023. Hospital Information Smart-System for Hybrid E-Rehabilitation, in: CEUR Work- shop Proceedings. Presented at the 13th In- ternational Scientific and Practical Confer- ence UkrPROG 2022, CEUR-WS, Kyiv, Ukraine, pp. 140–157. 3. Palagin, O.V., Kaverinskiy, V.V., Litvin, A.A., Malakhov, K.S., 2023. OntoChatGPT Information System: Ontology-Driven Struc- tured Prompts for ChatGPT Meta-Learning. IJC 22, 170–183. doi: 10.47839/ijc.22.2.3086. 4. GitHub. (2023). malakhovks/ken. [online]. Available at: https://github.com/malakhovks/ken [Ac- cessed 20 Mar. 2024]. 5. GitHub. (2023). malakhovks/docsim. [online]. Available at: https://github.com/malakhovks/docsim [Ac- cessed 20 Mar. 2024]. 6. Palagin, O. V., Kaverinskiy, V.V., Malakhov, K.S., Petrenko, M.G., 2024. Fundamentals of the Integrated Use of Neural Network and Ontolinguistic Paradigms: A Comprehensive Approach. Cybern Syst Anal 60, 111–123. doi: 10.1007/s10559-024-00652-z. 7. Malakhov, K.S., 2023. Letter to the Editor – Update from Ukraine: Development of the Cloud-based Platform for Patient-centered Telerehabilitation of Oncology Patients with Mathematical-related Modeling. Int J Telere- hab 15, 1–3. doi: 10.5195/ijt.2023.6562. 8. Cancer in Ukraine, 2021-2022 Incidence, mortality, indicators of the oncology service. Bulletin of the National Cancer Registry of Ukraine No. 24. [cited 20 Mar 2024]. http://www.ncru.inf.ua/publications/BULL_2 4/PDF/BULL_24.pdf. 9. Technical requirements for hybrid cloud plat- form for telerehabilitation medicine. [cited 21 Mar 2024]. https://cdn.e- rehab.pp.ua/u/Technical-requirements- hybrid-cloud-platform.pdf. 10. Palagin, O.V., 2016. An Ontological Conception of Informatization of Scientific 407 Інформатизація наукових досліджень Investigations. Cybern Syst Anal 52, 1–7. doi: 10.1007/s10559-016-9793-6. 11. Palagin, O.V., 2006. Architecture of ontology-controlled computer systems. Cybern Syst Anal 42, 254–264. doi: 10.1007/s10559-006-0061-z. 12. Kryvyi, S., Grinenko, O., Opanasenko, V., 2020. Logical Approach to the Research of Properties of Software Engineering Ecosystem. Presented at the Proceedings - 2020 IEEE 11th International Conference DESSERT 2020, pp. 456–464. doi: 10.1109/DESSERT50317.2020.9125033. 13. Litvin, A.A., Velychko, V.Yu., Kaverynskyi, V.V., 2020. Method of information obtaining from ontology on the basis of a natural language phrase analysis, in: CEUR Workshop Proceedings. Presented at the 12th International Scientific and Practical Conference UkrPROG 2020, CEUR-WS, Kyiv, Ukraine, pp. 323–330. 14. Litvin, A.A., Velychko, V.Yu., Kaverynskyi, V.V., 2023. A New Approach to Automatic Ontology Generation from the Natural Lan- guage Texts with Complex Inflection Struc- tures in the Dialogue Systems Development, in: CEUR Workshop Proceedings. Presented at the 13th International Scientific and Practical Conference UkrPROG 2022, CEUR-WS, Kyiv, Ukraine, pp. 172–185. 15. GitHub. (2023). knowledge- ukraine/MedRehabBot. [online] Available at: https://github.com/knowledge- ukraine/MedRehabBot [Accessed 21 Mar. 2024]. 16. Bhowmik, S., 2017. Cloud computing. Cambridge University Press, Cambridge, United Kingdom. 17. Diagram of the architectural and structural organization of the hybrid cloud platform for telerehabilitation medicine. [cited 21 Mar 2024]. https://cdn.e-rehab.pp.ua/u/rdwe- architecture-ukrprog-2024.pdf. Одержано: 12.02.2024 Внутрішня рецензія отримана: 19.02.2024 Зовнішня рецензія отримана: 08.03.2024 Про авторів: 1Малахов Кирило Сергійович, науковий співробітник. https://orcid.org/0000-0003-3223-9844. 2Семикопна Тетяна Вікторівна, кандидат медичних наук, старший науковий співробітник. https://orcid.org/0000-0002-4116-0567. Місце роботи авторів: Інститут кібернетики ім. В.М. Глушкова НАН України, тел. +38-044-526-33-48 Email: 1malakhovks@nas.gov.ua, 2semtv@ukr.net. https://linktr.ee/malakhovks

Scientific research digitalization: R&D workstation environment for the telerehabilitation medicine research domain

Репозитарії

Схожі ресурси