Форум

ИСПОЛЬЗОВАНИЕ ТЕХНОЛОГИЙ СЕМАНТИЧЕСКОГО ВЕБ ПРИ РАЗРАБОТКЕ ГРИД-ПРИЛОЖЕНИЙ
А. В. ЯШКИН
Владимирский государственный университет, г. Владимир, Россия

Данная статья посвящена анализу возможности и актуальности применения семантических веб технологий для создания грид-приложений основанных на сервис-ориентированной архитектуре, а также структуры и этапов разработки подобных приложений.
На стыке различных технологий, как правило, появляются новые интересные возможности для разработки информационных систем. Примером подобного взаимодействия технологий, может стать использование технологий семантического веб при разработке грид-приложений. Как грид, так и семантический веб – это относительно новые направления в IT-индустрии. Грид-парадигма появилась вследствие заинтересованности научного сообщества в объединении различных географически распределённых ресурсов для решения научных задач, требующих значительных вычислительных ресурсов и высокого уровня отказоустойчивости [1, c. 3]. Технология эта уже давно вышла за рамки научных институтов и сейчас набирает всё большую популярность, в том числе и при разработке коммерческих приложений.
Помимо множества плюсов, сделавших грид-парадигму столь популярной у неё есть и свои минусы. Одним из таких недостатков является отсутствие понимания о том, какие ресурсы нам доступны, их возможности и о том, как их использовать. Действительно при разработке приложения в масштабной грид-системе довольно сложно сказать есть ли в ней уже что либо подобное и нельзя ли нам использовать уже существующие наработки, а также на какие конкретно узлы системы послать нашу задачу, чтобы избежать лишних ожиданий и простоя оборудования. Для решения этих задач необходимы знания и средства их обработки. Семантический веб как раз и предоставляет средства для работы со знаниями организованными в так называемые онтологии.
Онтологии получили достаточно широкое распространение в задачах представления знаний и инженерии знаний, семантической интеграции информационных ресурсов, информационного поиска и т.д. В науке об искусственном интеллекте онтология - это "спецификация концептуализации предметной области", или упрощенно, документ или файл, формально задающий отношения между терминами. Это своего рода словарь понятий предметной области и совокупность явным образом выраженных предположений относительно смысла этих понятий [3].
Важно, что знания эти могут одинаково хорошо пониматься как программными средствами, предназначенными для автоматизации работы грид-системы, так и человеком. Архитектура грид-систем, основанная на этих двух технологиях получила название семантического грид.
Семантический грид является расширением существующей грид-инфраструктуры, в которой ресурсы снабжены семантической информацией [4]. Под ресурсами здесь понимаются и данные приложений, и сами эти приложения (например, веб-сервисы) и те программно-аппаратные комплексы на которых они выполняются. Какие плюсы имеет семантический грид по сравнению с обычной грид системой:
1. Более эффективное использование существующих ресурсов.
2. Упрощение процесса встраивания новой подсистемы в уже существующую инфраструктуру.
3. Возможность динамического добавления и конфигурирования служб, а также возможность составления композитных служб из уже существующих.
С точки зрения сервис-ориентированной архитектуры Семантический Грид можно разделить на четыре сервисных уровня:
1. Основные (или базовые) сервисы.
2. Сервисы данных.
3. Информационные сервисы.
4. Сервисы знаний.
Базовые сервисы
На этом уровне организовывается работа с пулом вычислительных ресурсов. Базовые сервисы предназначены для поиска, размещения, мониторинга ресурсов, а также аутентификация пользователя, диспетчеризация и т.п.
Сервисы данных
Сервисы этого уровня обеспечивают анализ различных хранилищ данных и баз данных, с которыми работает Грид, управляют метаданными, дублированием, архивацией, перемещением данных.
Информационные сервисы
Этот уровень предоставляет единый доступ к гетерогенным информационным ресурсам, за счёт метаданных, описывающих информацию и позволяющих интегрировать распределённые ресурсы. Подобные сервисы могут быть реализованы как в виде подпрограммы или метода, так и в виде отдельного приложения. Эти сервисы могут принадлежать отдельным виртуальным организациям и быть специализированными (предназначенными для конкретных приложений), а могут выполнять общие задачи в Семантическом Грид, например, предоставлять информацию и доступ к программным библиотекам.
Сервисы знаний
Этот уровень работает с извлечением и представлением знаний. Сервисы знаний могут быть направлены, например, на поиск образца конфигурации системы в существующих репозиториях баз данных или на управление информационными сервисами [3, с. 91-92].
Процесс создания семантически осведомлённых грид-приложений, таким образом, можем разбить на четыре этапа:
1. Создание онтологии, описывающей предметную область, с которой будет работать приложение.
2. Разработка веб-сервиса (веб-сервисов), предназначенных для доступа к онтологии (это базовые сервисы и сервисы данных). Эти сервисы должны обеспечивать добавление, изменение, удаление, поиск метаданных и знаний.
3. Разработка веб-сервиса, предназначенного для осуществления логического вывода по онтологии, то есть получения знаний представленных в онтологии в неявном виде (информационный сервис).
4. Разработка прикладных веб-сервисов, использующих знания в реализации своей функциональности (сервисы знаний).
В результате получим довольно гибкое приложение, более простое в конфигурировании и более приспособленное для повторного использования и композиции сервисов, чем обычные грид-приложения. Это позволит минимизировать затраты времени на разработку и техническую поддержку грид-приложений. Что касается области применения данного подхода, то выгода от его применения очевидна только для масштабных и сложных грид-проектов, а при разработке и эксплуатации небольших приложений применение семантических технологий в большинстве случаев будет лишь увеличивать время разработки и работы программ, не давая никаких серьезных преимуществ связанных с большей гибкостью созданной системы.

СПИСОК ИСПОЛЬЗОВАННЫХ ИСТОЧНИКОВ И ЛИТЕРАТУРЫ

1. Куссуль Н.Н., Шелестов А.Ю., Лобунец А.Г. Применение методов операционного анализа для оценки производительности GRID-систем// Кибернетика и вычислительная техника. ¬ 2004. ¬ Выпуск 144. ¬ С. 3-19.
2. Ландэ Д. Семантический web: от идеи к технологии [Электронный ресурс] / Д. Ландэ. – Режим доступа: http://dwl.kiev.ua/art/sw/index1.html
3. Ли М., Бейкер М. Основные грид технологии// John Wiley & Sons Ltd, 2005. – 423 с.
4. Петров А. Семантический Грид [Электронный ресурс] / А. Петров. – Режим доступа: http://fsi.math.spbu.ru:8888/Shared Documents/Семантический Грид.ppt