Программные технологии визуальной реконструкции и анализа сетевых моделей генетических, экологических и социальных систем

• Автор: Тимонов, Владимир Сергеевич
• Шифр специальности: 05.13.11
• Научная степень: Кандидатская
• Год защиты: 2011
• Место защиты: Новосибирск
• Количество страниц: 173 с. : ил.

Введение .

Глава 1. Методы и средства сетевого моделирования

1.1. Сетевое моделирование и понятие семантической сети

1.2. Онтологическое описание.

1.3. Задачи моделирования на уровнях организации живого

1.4. Моделирование генетических систем .

1.5. Моделирование экологических систем

1.6. Моделирование социальных систем.

1.7. Сравнение представленных сетевых моделей

1.8. Описание общего процесса сетевого моделирования.

1.9. Обзор программных решений в области сетевого моделирования

1.9.1. Система моделирования генных сетей СепеКе
1.9.2. Специализированные среды сетевого моделирования . .
1.9.3. Платформы для разработки сред предметноориентированного моделирования.
1 Проблемы при разработке ПС для сетевого моделирования . .
1 Выводы к первой главе.
Глава 2. Унификация разработки сред сетевого моделирования
2.1. Направление проводимых исследований .
2.2. Подход к разработке сетевого редактора
2.3. Схема устройства инструментального каркаса
2.4. Списание предметной области.
2.5. Подход к организации модели данных
2.6. Процесс разработки средства моделирования .
2.7. Обработка сетевых моделей
2.7.1. Приведение сетевых моделей в двудольный вид.
2.7.2. Поиск регуляторных контуров.
2.7.3. Преобразование сетевых моделей
2.8. Взаимодействие с другими программными пакетами
2.9. Выводы ко второй главе . . .
Глава 3. Средства инструментальной поддержки
3.1. Средства программной реализации.
3.2. Блок пользовательских подсистем.
3.3. Блок управления
3.4. Блок расширения функциональных возможностей
3.5. Блок анализа
3.5.1. Подсистема приведения в двудольное представление . .
3.5.2. Подсистема поиска регуляторных контуров.
3.5.3. Подсистема преобразования сетевых моделей.
3.6. Язык описания предметной области
3.7. Средство описания предметной области
3.8. Создание и расширение среды визуального сетевого моделирования
3.9. Блок ресурсов.
3 Анализ средств инструментальной поддержки.
. Анализ визуальных интерфейсов
. Анализ но методу вОМБ
. Анализ эффективности разработки
3 Выводы к третьей главе
Глава 4. Анализ и описание прикладных систем.
4.1. Методы реконструкции и анализа генных сетей.
4.1.1. Анализ структуры базы данных СепеК.
4.1.2. Филогенетическая декомпозиция генных сетей
4.2. Методы реконструкции экологических сетей.
4.3. Методика идентификации конфликтных ситуаций.
4.3.1. Процесс реконструкции и анализа сетевой модели . . .
4.3.2. Алгоритм получения данных о личности человека . . .
4.3.3. Методы анализа с целью идентификации конфликтов .
4.3.4. Особенности применения методики
4.4. Выводы к четвертой главе
Глава 5. Предметноориентированные среды визуального сетевого моделирования
5.1. ПС для визуальной реконструкции и анализа генных сетей . .
5.1.1. Среда моделирования i .
5.1.2. Подсистема приведения генных сетей в двудольное представление .
5.1.3. Подсистема поиска регуляторных контуров в генных
5.1.4. Подсистема проведения филогенетической декомпозиции
5.1.5. Подсистема преобразования ассоциативных семантических сетей молекулярногенетических взаимодействий
в генные сети
5.2. ПС для реконструкции экологических сетей
5.2.1. Подсистема поиска регуляторных контуров в экологических сетях.
5.3. Клиент для методики моделирования эволюции бактерий . . .
5.4. 1ШП для анализа личности и коллектива
5.4.1. Сетевой редактор ii
5.4.2. Подсистема построения тестов.
5.4.3. Подсистема тестирования
5.4.4. Подсистема ассоциативного анализа.
5.4.5. Подсистема кластерного анализа
5.4.6. Подсистема многомерного шкалирования .
5.5. Выводы к пятой главе.
Заключение
Литература


Глава 2 содержит описание исследования, приведшего к разработке подхода для сокращения сроков создания предметиоориентируемых сред визуального сетевого моделирования. В главе 3 обоснован выбор технологической базы для инженерной реализации предложенного подхода. Представлено описание основных программных решений и их функциональных возможностей. Приведено описание методов получения первичной информации и дальнейшего анализа сетевых моделей. В последней главе огшсаио практическое применение представленного подхода и средств инструментальной поддержки в рамках разработки предметноориентированных сред визуального сетевого моделирования молекулярногенетических, экологических и социальных систем. В заключении обсуждаются и обобщаются основные результаты и выводы проведенного исследования. Автор выражает признательность своему научному руководителю академику РАН Колчанову за предложенную тематику и предоставление всех условий для е выполнения к. Акбердииу И. Р., к. Ананько Е. А, к. Гунбину К. В., к. Деменкову П. С., д. Ефимову В. М., д. Завьялову В. Ю к. Иванисенко В. Д., к. Лашину С. А д. Легалову А. И., к. Матушкину Ю. Г к. Меньшанову II, к. Мигинскому Д. С., зав. Подколодному Н. Л., Рассказову Д. А., к. Ситияковской Е. И., Суслову В. В., м. Турнаеву И. И. за помощь на этапах исследовательской деятельности, консультировании по сложным вопросам, а также помощь в освоении теоретических положений и методов. Автор также выражает благодарность своим родным и близким за моральную поддержку на протяжении работы над тематикой диссертации. В главе приведен краткий обзор области сетевого моделирования. Рассмотрены способы визуального представления и методы описания моделей в нескольких направлениях сетевого моделирования на примере трех модельных объектов. Проанализирован ряд существующих программных продуктов для сетевого моделирования и программных библиотек, применяемых для разработки таких средств. Рассмотрены проблемы, с которыми сталкиваются 1Тспециалисты при разработке средств визуальной реконструкции и анализа сетевых моделей. Сначала необходимо ознакомиться с областью сетевого моделирования и понятием сетевой модели. Сетевая модель является одним из гибких II наглядных способов представления информации, позволяющих с существенной долой достоверности, с учетом формулировки задачи, описать структурнофункциональную организацию СФО процессов и явлений окружающего мира для получения новых знаний. За прошедшее десятилетие разработан ряд методов, подходов п ПС. В работе сетевое моделирование рассмотрено на примере трех модельных объектов, описывающих процессы, протекающие в молекулярногенетических, экологических и социальных системах. С точки зрения математики, сетевая модель является графом. Сетевая модель это больше чем просто граф, поскольку является осмысленным представлением и описанием реально существующей системы с точки зрения конкретного исследователя и поставленной задачи исследования. Вершины и дуги такого графа характеризуются определенными величинами и свойствами, зависящими от предметной области. Сетевые модели преимущественно создают для дальнейшего применения в качестве объекта наблюдения и получения новых знаний. Описание СФО реальной системы является трудоемким процессом и подразумевает большое количество отношений между ее элементами. В исследование было введено понятие семантической сети, что позволило раскрыть понятие сетевой модели. Семантическая сеть является информационной моделью предметной области, имеющей вид ориентированного графа, вершины которого соответствуют объектам предметной области, а дуги задают отношения между ними 5. Это определение уточняет п расширяет определение сетевой модели применительно к данной работе. Я,Оь. Оп , 1. Элементами семантической сети могут быть понятия, события, свойства либо отдельные процессы. Семантику такой сети определяют применительно к конкретной области исследований. Далее, иод понятием сетевой модели мы будем подразумевать семантическую сеть применительно к объекту исследования. Возможность создания неоднородных сетевых моделей т.