Реляционные решения: от открытия реляционной модели данных до проблематики фундаментальных основ информационных технологий (К 40-летию реляционной модели данных э. Ф. Кодда)

Вид материала

Содержание

Подобный материал:

В.Э. ВОЛЬФЕНГАГЕН

Национальный исследовательский ядерный университет «МИФИ»

РЕЛЯЦИОННЫЕ РЕШЕНИЯ: ОТ ОТКРЫТИЯ
РЕЛЯЦИОННОЙ МОДЕЛИ ДАННЫХ
ДО ПРОБЛЕМАТИКИ ФУНДАМЕНТАЛЬНЫХ ОСНОВ
ИНФОРМАЦИОННЫХ ТЕХНОЛОГИЙ (К 40-ЛЕТИЮ
РЕЛЯЦИОННОЙ МОДЕЛИ ДАННЫХ Э.Ф. КОДДА)

Рассмотрено влияние реляционной модели данных Э.Ф. Кодда на становление и развитие исследований фундаментального характера в области информационных технологий. Дается анализ эффекта семантического вирусования, которое может проявить себя через провоцирующие подстановки.

В июне 1970 г. Э.Ф. Коддом была опубликована статья “Реляционная модель данных для больших разделенных банков данных”. С того времени стало укореняться неточное и искаженное понимание коддовской реляционной модели данных (РМД) как хранящей данные по строкам и столбцам. Вместе с тем целью введения РМД было освобождение будущих пользователей больших банков данных от конкретики знания, как именно данные организованы внутри машины. Строки и столбцы служат каноническим представлением отношений, но вовсе не рассматриваются как ограничение, накладываемое на физическую структуру данных. Подобное неправильное толкование искажает суть РМД. Более того, ни в одной из коммерческих реляционных СУБД (РСУБД) не было хранения по строкам и столбцам в чистом виде, а производители не добились полной независимости логических и физических данных, как это позволяла сделать теория.

В течение почти двух десятилетий тянулись “войны баз данных”. Реляционным СУБД приходилось вновь и вновь утверждать себя против сетевых, иерархических и объектно-ориентированных СУБД. Они продолжились и со сторонниками XML и Hadoop. При этом забывается, что распределенная файловая система Hadoop является моделью хранения, причем нет никакого подъема до уровня модели данных или языка программирования. Никакого, как ожидалось, легкого добавления ключевых возможностей ООБД к реляционной модели так и не случилось. В лучшем случае изменения были внесены в SQL, но эти дезориентирующие добавления нарушали способ достижения желаемых возможностей реляционной модели, например, поддержание расширенных доменов.

Начиная с 1980 г. получили широкое распространение различные промышленные РСУБД, хотя они и предоставляли лишь частичную реализацию независимости от физических данных. Кроме того, стали возникать сложности выполнения запросов к неоднородным распределенным данным из-за неадекватности метаданных, поскольку базы данных, создаваемые разными организациями, оказались только сходными, но вовсе не одинаковыми. В случае РСУБД масштабируемость всегда касалась числа конкурирующих пользователей, их местоположения, многообразия и управляемости, а не просто объемов данных, как это происходит в имеющихся коммерческих системах.

В целом, реляционная модель данных Э.Ф. Кодда позволяет пользователям рассматривать свои данные через призму обычных таблиц, строк и столбцов. Это проще, чем учитывать указатели и иерархические деревья, используемые в иных моделях данных. По этой причине в свое время реляционные СУБД в результате вытеснили IMS и IDMS, хотя IMS до сих пор используется в некоторых специальных областях. К сожалению, производители СУБД так и не реализовали коддовские правила в их чистом виде.

Оценивая ключевые перспективы и возможности получения прорывных технологических решений в области информационных технологий нужно учесть еще, как минимум, три направления развития РМД. Специального развернутого обсуждения и пристального внимания заслуживают реляционные методы проектирования информационных систем в целом и реляционных систем, в частности. Во многом эволюция этих методов происходит под влиянием статьи Э.Ф. Кодда “Реляционная полнота подъязыков базы данных” (1972 г.). Развитие погруженных вычислительные системы с применением реляционных решений даст возможности интеграции с системами программирования при сохранении коддовских свойств РМД. Наконец, область семантического моделирования явно нуждается в систематическом применении реляционных решений, что позволит начать преодоление возникшего разнобоя в подходах, методах и моделях.

Новизна. Соединением методов аппликативных вычислительных технологий и ранее разработанной конструкции “функтор-как-объект” [1], [6] удается получить новое знание, касающееся возможностей разрушения устойчивого функционирования семантической сети. В частности, рассмотрен эффект семантического вирусования, которое может проявить себя через провоцирующие подстановки. Вместе с тем подход в целом имеет более широкую сферу применения, в частности, позволяя дать вычислительную основу и модели вычислений для анализа динамики понятий, или концептов семантической сети.

Инновации. В результате получается инновационная вычислительная модель семантической сети [1], [6], основанная на методе смещения концептов. Одним из важных новых применений оказывается предоставление средств анализа возможного семантического вирусования семантической сети, что создает новое направление использования и применения информационных технологий.

Релевантность. Представленная вычислительная модель важна, позволяя повысить стабильность работы семантических сетей, одновременно придавая им больше возможностей для отражения динамики предметных областей. Это является полезным качеством как для информационных систем с повышенными выразительными возможностями, так и для развивающихся семантических сетей, к числу которых относится и Web в целом [3].

Моделирование динамики концептов и представленная модель, в частности, отражают имеющиеся на сегодня открытые проблемы и острые необходимость в области информационных технологий [7].

Соответствие. Рассматриваемые решения получены на стыке программирования [4], баз данных[2] и систем представления знаний [5]. Полученные результаты, как ожидается, могу считаться полезными в каждой из этих отдельно взятых областей [8]. Вместе с тем представленный подход иллюстрирует плодотворность вычислительного мышления, расширяя границы компьютинга как направления.

Семантическое вирусование имеет аналогию возникновения и распространения неисправности при функционировании сложного технического устройства или иной сложно структурированной организации объектов искусственного или естественного происхождения.

Значимость. Модели динамики концептов имеют собственную важность в различных отраслях знания, а не только в рамках семантических сетей. Трансформация концептов по мере разворачивания событий имеет фундаментальное значение и является вполне естественной. Представленный сквозной пример иллюстрирует возникающие эффекты внедрения в семантическую сеть через трансформированный концепт “мутировавшего” индивида.

Как показано в Трудах АВС’2010 (см. URL exponenta.ru/ACS2010), при вполне естественных допущениях такой измененный индивид – образ, – можно считать возможным клоном действительного индивида – прообраза. Замещение в таких условиях прообраза на образ, как оказывается, имеет довольно общий характер, выходящий за рамки наводящего сквозного примера.

Анализ возникающих эффектов приводит к рассмотрению провоцирующих подстановок, неограниченное применение которых, в частности, может привести к нарушению работоспособности семантической сети. Подобные идеи подчеркивают нетривиальный характер применения логических методов в области информационных технологий [9].

Список литературы

Вольфенгаген В. Э., Исмаилова Л. Ю., Косиков С. В. Структура компьютинга и конструирование вычисления. / Электронное научно-техническое издание “Наука и образование”, Эл № ФС 77-30569. Государственная регистрация № 0421000025. ISSN 1194-0408, # 08, август 2010. – 21 с. URL: .edu.ru/doc/153062.php (дата обращения: 20.10.2010).
Вольфенгаген В.Э. Коддовское видение реляционных систем управления базами данных (к 40-летию реляционной модели данных Э.Ф. Кодда). -- Труды 2-й международной конференции по аппликативным вычислительным системам (АВС’2010), Москва, 29-31 октября 2010 г. / Под ред. В.Э. Вольфенгагена. – М.: НОУ Институт Актуального образования «ЮрИнфоР-МГУ», 2010. С. 18–19.
Вольфенгаген В.Э. Регулирование сети, ее безопасность и стандартизация. – Труды 2-й международной конференции по аппликативным вычислительным системам (АВС’2010), Москва, 29-31 октября 2010 г. / Под ред. В.Э. Вольфенгагена. – М.: НОУ Институт Актуального образования «ЮрИнфоР-МГУ», 2010, С. 244–256.
Вольфенгаген В. Э. Конструкции языков программирования. Приемы описания. – М.: АО “Центр ЮрИнфоР”, 2001. – 276 с. Издание поддержано грантом РФФИ, проект 01-01-14068-д
Вольфенгаген В. Э. Логика. Конспект лекций: техника рассуждений.– М.: АО “Центр ЮрИнфоР”, 2001. – 137 с.; 2-е изд., дополн. и перераб. – М: АО “Центр ЮрИнфоР”, 2004. – 229 с. -- Книга стала победителем в номинации “Лучшее учебное издание по точным наукам” на III Общероссийском конкурсе учебных изданий для высших учебных заведений “Университетская книга 2006”
Вольфенгаген В. Э. Методы и средства вычислений с объектами. Аппликативные вычислительные системы. – М.: JurInfoR Ltd., АО “Центр ЮрИнфоР”, 2004. – xvi+789 с. Издание поддержано грантом РФФИ, проект 03-01-14055-д. – Книга отмечена дипломом Фонда развития отечественного образования на конкурсе 2005 г.
Исмаилова Л.Ю., Косиков С.В., Вольфенгаген В.Э., Зинченко К.Е. Средства инструментальной поддержки композиции и специализации предметно-ориентированных механизмов наследования для правовых деловых игр. – В мире научных открытий. 2010. № 1–4. С. 32–36.
Сметанин Ю.Г., Дудин Е.Б., Захарова Э.Г. Информатика: новые задачи и перспективные методы (обзор). – Научно-техническая информация. Серия 1: Организация и методика информационной работы. 2007. № 6. С. 1–13.
Wolfengagen V.E. Applicative computing. Its quarks, atoms and molecules. / Ed. Dr. L.Yu. Ismailova. – Moscow: «Center JurInfoR», 2010. – 62 p.

Blog

Содержание