Интеграция автономных источников данных для прогнозирования свойств неорганических веществ

• Автор: Масютин, Виталий Викторович
• Шифр специальности: 05.13.01
• Научная степень: Кандидатская
• Год защиты: 2014
• Место защиты: Москва
• Количество страниц: 133 с. : ил.

СОДЕРЖАНИЕ
ВВЕДЕНИЕ
ГЛАВА 1. СИСТЕМНЫЙ АНАЛИЗ ПРОБЛЕМЫ КОМПЬЮТЕРНОГО ПРОГНОЗИРОВАНИЯ СВОЙСТВ НЕОРГАНИЧЕСКИХ ВЕЩЕСТВ
1.1. Особенности компьютерного прогнозирования свойств неорганических веществ
1.2. Формальная постановка задачи компьютерного прогнозирования свойств неорганических веществ
1.3. Применение основных принципов и методов системного анализа к проблеме компьютерного прогнозирования свойств неорганических веществ
1.4. Информационные системы по свойствам неорганических веществ
1.5. Задача интеграции различных источников данных для обеспечения информационной поддержки компьютерного прогнозирования свойств неорганических веществ
ГЛАВА 2. ИНФОРМАЦИОННОЕ МОДЕЛИРОВАНИЕ ТЕХНОЛОГИЙ ИНТЕГРАЦИИ ДАННЫХ
2.1. Методы интеграции данных
2.2. Построение неформального описания информационных процессов, осуществляемых при интеграции данных
2.3. Моделирование потоков данных
2.4. Функциональное моделирование процессов обработки информации при интеграции данных
ГЛАВА 3. ПРИМЕНЕНИЕ ТЕХНОЛОГИЙ ИНТЕГРАЦИИ ДАННЫХ ДЛЯ КОМПЬЮТЕРНОГО КОНСТРУИРОВАНИЯ НЕОРГАНИЧЕСКИХ СОЕДИНЕНИЙ
3.1. Выбор среды реализации интегрированной ИС
3.2. Состав и схема метабазы, соедржащей описания источников данных
3.3. Назначение, описание и примеры адаптеров извлечения и преобразования данных
3.4. Разрабьотка программы-посредника
3.5. Защита информации при интеграции данных
ГЛАВА 4. ПРИМЕНЕНИЕ ИНТЕГРИРОВАННОЙ ИНФОРМАЦИОННОЙ СИСТЕМЫ ДЛЯ ПРОГНОЗИРОВАНИЯ
СВОЙСТВ НЕОРГАНИЧЕСКИХ ВЕЩЕСТВ
ЗАКЛЮЧЕНИЕ
СПИСОК ЛИТЕРАТУРЫ
СПИСОК ИЛЛЮСТРАЦИЙ
СПИСОК ТАБЛИЦ

Введение
Необходимым условием развития современной электронной промышленности является разработка новых неорганических веществ, обладающих заданными электрическими и магнитными свойствами. Одним из методов, обеспечивающих сокращение времени и затрат на получение новых материалов, является компьютерное конструирование, позволяющее предсказать свойства нового вещества на основе информации об уже известных веществах и их свойствах. В настоящее время качественная информационная поддержка синтеза неорганических веществ с заданными свойствами основана на применении специализированных баз данных (БД), содержащих данные о структуре и свойствах синтезированных ранее соединений. Такие БД разрабатываются во всех промышленно развитых странах. Наибольшего прогресса в этом добились США и Япония, которые на базе NIST (National Institute of Standards and Technology - Национальный институт стандартов и технологий, США) [1] и NIMS (National Institute for Materials Science Technology - Национальный институт материаловедения, Япония) [2] разрабатывают специализированные информационные ресурсы. В России лидером в области создания баз данных по электрическим и магнитным свойствам неорганических веществ является Институт металлургии и материаловедения им. A.A. Байкова РАН (ИМЕТ РАН) [3].
Ни одна из существующих информационных систем по свойствам неорганических соединений не способна предоставить исчерпывающую информацию обо всей совокупности свойств конкретного вещества. Фрагментарность данных является одной из проблем, существенно усложняющей создание новых веществ с требуемыми свойствами. Отметим, что информация в различных информационных системах может храниться не только в форматах распространенных баз данных, но и в других видах, например, в форматах электронных таблиц, текстовых форматах, формате XML, бинарных проприетарных форматах и т.п. Помимо этого, использование различных информационных ресурсов для специалиста-

химика-технолога осложняется различными режимами доступа к данным, полученным из этих ресурсов.
Одним из путей решения проблемы является интеграция
информационных ресурсов. Актуальность интеграции в последние годы была осознана не только на национальном, но и на международном уровне, что вызвало появление специальной международной комиссии (Materials Task Group), целью которой является выработка стандартов для интеграции материаловедческих информационных ресурсов. Однако, несмотря на предпринимаемые усилия, говорить об успехах в этой области преждевременно [4].
Таким образом, интеграция разнородных информационных ресурсов, позволяющая обеспечить химиков-технологов достоверной информацией о свойствах и технологиях получения неорганических веществ, является актуальной научной задачей.
Целью диссертации является обеспечение информационной поддержки синтеза новых неорганических веществ с заданными электрическими и магнитными свойствами на основе интеграции специализированных баз данных.
Для достижения поставленной цели в диссертации поставлены и решены следующие задачи:
• Проведен системный анализ проблемы прогнозирования свойств новых неорганических веществ с заданными электрическими и магнитными свойствами;
• На основе системного анализа технологий интеграции информационных ресурсов разработан комплекс информационных моделей технологий интеграции баз данных, содержащих информацию о составе и свойствах неорганических веществ;
• Обоснован выбор среды реализации интегрированной информационной системы;

1.5. Задача интеграции различных источников данных для обеспечения информационной поддержки компьютерного прогнозирования свойств
неорганических веществ
Компьютерное прогнозирование свойств новых, еще не синтезированных неорганических веществ на основе информации об уже известных веществах и их свойствах, является одним из современных методов, обеспечивающих сокращение времени и затрат на получение новых материалов. Исходные данные для прогнозирования - информация о структуре и свойствах известных неорганических соединений - хранятся в специализированных базах данных. Однако ни одна из существующих информационных систем по свойствам неорганических соединений не способна предоставить исчерпывающую информацию обо всей совокупности свойств конкретного вещества. Фрагментарность данных является одной из проблем, существенно усложняющей создание новых веществ с требуемыми свойствами. Применение различных программно-аппаратных платформ, различие в форматах и режимах доступа к данным существенно осложняют совместное использование различных информационных ресурсов для прогнозирования свойст новых неорганических соединений. Интеграция разнородных информационных ресурсов, позволяющая обеспечить химиков-технологов достоверной информацией о свойствах и технологиях получения неорганических веществ, является актуальной научной задачей.
Выше, в разделе 1.2, задача выявления и анализа взаимосвязей между составом и свойствами соединения формализована как задача распознавания образов. Целью решения этой задачи является формирование классифицирующих правил, которые позволяют разбить множество уже известных соединений, каждое из которых описано с помощью набора признаков, на классы, соответствующие свойствам этих соединений. Полученные правила могут быть применены и к еще не синтезированным соединениям, в результате чего может быть получен прогноз свойств новых соединений. В этом же разделе рассмотрены основные особенности