Проектирование и разработка предметно-ориентированных композитных приложений в распределенных облачных средах на основе виртуальных моделирующих объектов

• Автор: Смирнов, Павел Андреевич
• Шифр специальности: 05.13.11
• Научная степень: Кандидатская
• Год защиты: 2014
• Место защиты: Санкт-Петербург
• Количество страниц: 124 с. : ил.

Содержание

Основные обозначения и сокращения

Введение

Глава 1. Аналитический обзор и обоснование постановки задачи

1.1. Интерфейсы человеко-компьютерного взаимодействия для разработки и исполнения

композитных приложений

1.2. Методы построения композитных приложений с использованием высокопроизводительных вычислительных ресурсов

1.3. Подходы, методы и технологии интеллектуальной поддержки при построении

композитных приложений в распределенных вычислительных средах

1.4. Подходы, методы и технологии формализации и использования экспертных знаний при построении композитных приложений в распределенных вычислительных средах
1.4.1. Формализация знаний об эксперименте в целом
1.4.2. Формализация абстрактных шаблонов экспериментов
1.4.3. Формализация и анализ профилей исполнения МП
Выводы по главе
Глава 2. Технология виртуальных моделирующих объектов
2.1. Концепция и информационная модель УБО
2.1.1. Описание сущностей структуры УБО
2.1.2. Описание информационных процессов УБО
2.1.3. Интерпретация УБО на основе процесса логического вывода
2.2. Математическая модель виртуального моделирующего объекта
2.2.1. Базовая математическая модель виртуального объекта
2.2.2. Расширенная математическая модель
2.3. Методы интерпретации виртуального моделирующего объекта
2.3.1. Метод агрегации параметров
2.3.2. Метод поиска семантически связных элементов в пределах одного уровня абстракции
2.3.3. Метод трансляции связности на верхние уровни абстракции
2.3.4. Метод сравнения альтернативных конфигураций системы
2.3.5. Метод интерпретации УБО в исполнимое КП
2.4. Формализация и хранение знаний в рамках технологии УБО
Выводы по главе
Глава 3. Проектирование и разработка экспериментального образца программного комплекса для работы с виртуальными моделирующими объектами
3.1. Общая архитектура программного комплекса на основе СЬАУПШ
3.1.1. Программная библиотека структур сущностей виртуальных объектов
3.1.2. Программная библиотека построения графического интерфейса
3.1.3. Программная библиотека конвертации триплетов
3.1.4. Сервис концептуальной интерпретации виртуальных объектов
3.2. Среда разработки образов УБО
3.3. Среда построения КП в форме виртуальных объектов
3.4. Мультиагснтная система планирования исполнения композитных приложений, получаемых из виртуальных моделирующих объектов
Выводы по главе
Глава 4. Виртуальные моделирующие объекты для решения прикладных задач
4.1. Экспериментальная задача моделирования городской транспортной инфраструктуры
4.2. Проектирование виртуальных объектов для моделирования городской транспортной инфраструктуры
4.3. Разработка и использование композитных приложений для моделирования городской транспортной инфраструктуры на основе виртуальных моделирующих объектов
4.4. Разработка и использование композитных приложений для анализа экстремальных гидрометеорологических явлений на основе виртуальных моделирующих объектов
Выводы по главе
Заключение
Список литературы
ПРИЛОЖЕНИЕ А
ПРИЛОЖЕНИЕ Б

Основные обозначения и сокращения
• AaaS — Application as a Service - приложение как услуга
• API - Application Programming Interface - программный интерфейс приложения
• AWF - Abstract Workflow - абстрактный WF
• CWF — Concrete Workflow - конкретный WF
• eScience - Электронная наука
• iPSE - Intelligent PSE - интеллектуальная проблемно-ориентированная среда
• ОРМ - Open Provenance Model - модель публикации provenance
• OWL - Web Ontology Language - язык описания онтологий
• Provenance - журналирование процесса исполнения
• RDF - Resource Description Framework - язык описания ресурсов
• REST - REpresentational State Transfer - «передача состояния представления»
• RO - Research Object - объект исследования
• SaaS - Software as a Service - программное обеспечение как услуга
• SOA - Service-Oriented Architecture — Сервисно-Ориентированная Архитектура
• UML — Unified Modeling Language - унифицированный язык моделирования
• VSO - Virtual Simulation Objects - виртуальный моделирующий объект
• WCF - windows communication foundation - технология обмена данными
• WF - workflow - поток задач
• WFMS - Workflow Management System - система управления исполнением КП
• XML — Extensible Markup Language - расширяемый язык разметки
• БЗ - База Знаний
• ИП - Интеллектуальная Поддержка
• КП - Композитное Приложение
• МОА — Модельно-Ориентированная Архитектура
• ООП - Объекто-Ориентированное Программирование
• ОТ - Общественный Транспорт
• ПО - Программное Обеспечение
• ПОИ - Предметно-Ориентированный Интерфейс
• СЦ - Ситуационный Центр
• ЧКВ - Человеко-Компьютерное Взаимодействие
• ЧС - Чрезвычайная Ситуация

На рис. 2.3 представлены схемы, иллюстрирующие применение логического вывода с использованием упомянутых категорий объектов. Объекты связаны базовым циклом из четырех операций: 1) описание семантических характеристик сервисов; 2) семантическая композиция и построение решения задачи; 3) трансляция семантического описания задачи в форму КП; 4) декомпозиция и интерпретация КП как множества взаимосвязанных сервисов. На рисунке проведена граница, определяющая «зоны ответственности» пользователя и системы (объекты, операции над которыми осуществляют пользователь и система), а также «пограничные объекты» (объекты, посредством которых осуществляется взаимодействие пользователя и системы в процессе построения КП). Рассмотрим более подробно процедуры логического вывода.
Индуктивный логический вывод (рис. 2.3а). Система предоставляет пользователю возможность проанализировать семантические качественные и количественные характеристики доступных вычислительных сервисов и построить КП (выбрать соответствующие сервисы) на основе полученной информации. Семантическое описание решения в данном контексте неявно формируется пользователем в рамках его рассуждения и построения КП, однако с точки зрения системы переход осуществляется непосредственно от семантического описания сервисов к приложению, которое интерпретируется в автоматическом режиме. Такой логический вывод представляет собой интеллектуальную поддержку композиции сервисов, допускающую как семантическое описание функциональных характеристик сервисов (при конструировании КП в форме абстрактных УБ с использованием предметно-ориентированных языков), так и качественную оценку сервисов в рамках решаемой задачи по набору заданных критериев (точность решения, надежность сервисов, время вычислений и пр.). Такой подход хорошо подходит для систем аннотирования сервисов, но не вполне реализуем в УБО.
Дедуктивный логический вывод (рис. 2.36). Позволяет сдвинуть границу ответственности между пользователем и системой в сторону пользователя, изолировав технические объекты, включая КП. При этом взаимодействие между пользователем и системой осуществляется на уровне формализации семантики решения в целом. Семантическое описание сервисов используется как вспомогательный инструмент (для поддержки процесса описания семантики задачи). Более того, КП используется и как вспомогательный инструмент (для интерпретации формализованного описания задачи). При этом обе категории объектов могу присутствовать в неявном виде - как элементы процедуры дедуктивного логического вывода, направленного на интерпретацию семантического описания решаемой задачи в вызовы прикладных сервисов.