Семантический Грид: новые возможности в обработке  информации Згуровский М.З .,   Петренко   А.И.,  ИПСА НТУУ «КПИ» NTUU &...
Содержание <ul><li>Интернет,  Web  ы Грид </li></ul><ul><li>Семантический  Web  и языки его описания  </li></ul><ul><li>Се...
Интернет, Web  и Грид -  технологии, которые  изменили мир <ul><li>Интернет - сеть компьютеров, объединенных каналами и ис...
World Wide Web <ul><li>HTTP (Hyper Text Transport Protocol) </li></ul><ul><li>HTML (Hyper Text Markup Language) </li></ul>...
Взаимодействие с помощью  XML <ul><li>XML (eXtensible Markup Language) </li></ul><ul><li>SOAP (Simple Object Access Protoc...
Особенности Грид <ul><li>Если с помощью Web мы можем извлечь из Интернета  информацию и документы,  то с помощью Грид мы м...
OGSA, OGSI  и  WSRF <ul><li>Открытая Архитектура Грид сервисов   ( OGSA  - Open Grid Services   Architecture)  определяет ...
Набор основных сервисов  OGSA <ul><li>Комп ь ютер пользователя </li></ul>Сервисы доступа Грид   портал Физические ресурсы ...
ППО Грид ( middleware ) <ul><li>●  Используя ПК или рабочую станцию: </li></ul><ul><li>Для входа –  имя  ( account )   и  ...
Наука расширяет применение средств  вычислительного анализа и моделирования  ( e-Science)     Грид обеспечивает решения сл...
Существующие Грид Следующее  поколение Грид Развитие  Web Технологии  знаний   Развитие   HPC Мобильные  сервисы На пути к...
Что такое Семантический Грид ? <ul><li>Семантический Грид  -это развитие существующего Грид, в котором  информации и услуг...
Пользователь Грид своему  Web- агенту: <ul><li>Найди, пожалуйста,  данные о землетрясениях в Украине за прошлый век  и дан...
Что нужно, чтобы осуществить приведенный сценарий? <ul><li>Нереальный подход: </li></ul><ul><li>Разработать МЕГА- язык, на...
Предложение Тима Бернерса-Ли <ul><li>Отдельно  разрабатывать синтаксис и семантику МЕГА- языка описания всех знаний челове...
Базовые составляющие <ul><li>RDF  ( Resource Description Framework ) –  синтаксис документов семантического Webа. Использу...
План Тима Бернерса-Ли <ul><li>Нужно  последовательно разработать :  </li></ul><ul><li>Синтаксис для представления знаний, ...
Пирог Тима Бернерса-Ли
Cемантическая поисковая система
Каталог онтологий
Каталог  RDF  документов
Пример  RDF - документа <ul><li>Computer Science at the University of Southampton. </dc:description>  </li></ul><ul><li>  ...
OWL:  язык описания онтологий <ul><li>OWL :  использует синтаксис  XML </li></ul><ul><li>Команды для задания дерева классо...
Фрагмент Грид онтологии
Слабая семантика Сильная семантика Спектр онтологий Modal Logic Логическая  модель Тезаурус Тахономия Концептуальначя  мод...
Сравнение Грид и семантического  Web <ul><li>Много организационная структура распределенных услуг, выполняемых по запросам...
Что ожидают от семантического Грида? <ul><li>Описание ресурсов, их поставка и повторное использование  </li></ul><ul><li>О...
От OGSA к  S-OGSA
Применения  SGrid <ul><li>В  OntoGrid  для   страховых компаний   для упрощения процесса страховых выплат интегрированием ...
SG   myGrid   для биоинформатики <ul><li>Сервисы  и регистраторы данных  ,   основанные на RDF </li></ul><ul><li>RDF- мета...
MONET: математический сервис    поиска и композиции <ul><li>Решает задачи   в  пользовательском домене  MKMnet  ( Mathemat...
Общая MONET архитектура
Онтологии в МОНЕТ
Тематика  предстоящих исследований   <ul><li>« Р о зраб от ка и внедрение методов эффективного использования существующих ...
Агентная реализация  C Грид
Три уровня программирования в  SG Уровень  2  Программирование с использованием средств виртуализации прикладной семантики...
Заключение <ul><li>Симбио з  грида и семантического Web  достаточно очевиден, перспективы их развития связаны. От семантич...
Вопросы?
Upcoming SlideShare
Loading in …5
×

Hpc Day

819 views
782 views

Published on

Семантический Грид: новые возможности в обработке информации
Згуровский М.З., Петренко А.И., ИПСА НТУУ «КПИ»

Published in: Education
0 Comments
0 Likes
Statistics
Notes
  • Be the first to comment

  • Be the first to like this

No Downloads
Views
Total views
819
On SlideShare
0
From Embeds
0
Number of Embeds
0
Actions
Shares
0
Downloads
17
Comments
0
Likes
0
Embeds 0
No embeds

No notes for slide
  • 1
  • Hpc Day

    1. 1. Семантический Грид: новые возможности в обработке информации Згуровский М.З ., Петренко А.И., ИПСА НТУУ «КПИ» NTUU &quot;KPI&quot; 1898
    2. 2. Содержание <ul><li>Интернет, Web ы Грид </li></ul><ul><li>Семантический Web и языки его описания </li></ul><ul><li>Семантический Грид (SG) </li></ul><ul><ul><li>Архитектура </li></ul></ul><ul><ul><li>Композиции заданий </li></ul></ul><ul><ul><li>SG проекты </li></ul></ul><ul><li>Заключение </li></ul>
    3. 3. Интернет, Web и Грид - технологии, которые изменили мир <ul><li>Интернет - сеть компьютеров, объединенных каналами и использующих протоколы (ТСР І Р) для связи ( изобретатели: Vint Cerf и Robert Kahn) </li></ul><ul><li>Web - сеть сайтов, использующих гиперссылки для переходов от страницы к странице </li></ul><ul><li>( изобретатель: Тim Berners-Lee ) . Web обеспечивает доступ к информации, которая находится в миллионах различных серверов, географически распределённых по всему миру </li></ul><ul><li> Г рид – это новая вычислительная инфраструктура, которая обеспечивает бесперебойный доступ к вычислительным мощностям и ресурсам хранения данных, распределённых по всему миру (изобретатели: Ian Foster, Carl Kesselman) </li></ul>
    4. 4. World Wide Web <ul><li>HTTP (Hyper Text Transport Protocol) </li></ul><ul><li>HTML (Hyper Text Markup Language) </li></ul><ul><li>URL (Uniform Resource Locator) </li></ul>Источник информации Web сервер Приложение Клиент HTTP URL HTML документ <ul><li>Человеко-машинный </li></ul><ul><li>интерфейс </li></ul><ul><li>Использование информации </li></ul>
    5. 5. Взаимодействие с помощью XML <ul><li>XML (eXtensible Markup Language) </li></ul><ul><li>SOAP (Simple Object Access Protocol) </li></ul>Источник информации SOAP сервер Приложение HTTP XML документ <ul><li>Машинно-машинный интерфейс </li></ul><ul><li>Автоматизация сервисов </li></ul>SOAP сервер Приложение Источник информации XML документ
    6. 6. Особенности Грид <ul><li>Если с помощью Web мы можем извлечь из Интернета информацию и документы, то с помощью Грид мы можем получить доступ и к другим ресурсам: вычислительным процессорам, хранилищам данных, программному обеспечению и т.д. …”. </li></ul><ul><li>Грид-компьютинг – это скоординированное разделение ресурсов и решение задач в динамически меняющихся виртуальных организациях со многими участниками </li></ul><ul><li>Он имеет много общего с различными индустриальными приложениями : </li></ul><ul><ul><li>Business-to-business, Peer-to-peer, Application Service Providers, Storage Service Providers, Distributed Computing, Internet Computing </li></ul></ul><ul><li>Виртуальная организация – объединение (коллаборация) специалистов из некоторой прикладной области, которые объединяются для достижения общей цели </li></ul>
    7. 7. OGSA, OGSI и WSRF <ul><li>Открытая Архитектура Грид сервисов ( OGSA - Open Grid Services Architecture) определяет : </li></ul><ul><li>- структуру </li></ul><ul><li>- архитектуру </li></ul><ul><li>- функциональность грид систем </li></ul><ul><li>Открытая Инфраструктура Грид сервисов ( OGSI - Open Grid Services Infrastructure ) определяет: : </li></ul><ul><li>- соглашения и спецификации </li></ul><ul><li>- протоколы и взаимодействие интерфейсов </li></ul><ul><li>- свойства и уровень сервисов </li></ul><ul><li>Структура Ресурсов Сетевых Сервисов (( WSRF - Web Services Resource Framework ) определяет : </li></ul><ul><li>- дальнейший подход спецификации грид сервисов </li></ul>
    8. 8. Набор основных сервисов OGSA <ul><li>Комп ь ютер пользователя </li></ul>Сервисы доступа Грид портал Физические ресурсы Cервисы управления Авторизация клиентов Регистратор запросов Брокер ресурсов Каталог данных Сервисов репликаций Поиск ПО Каталог приложений Адаптер заданий Менеджмент заданий Информа- ционный сервис Доступ к отдаленным данным Сервис данных Менеджмент ресурсов Сервис безопасности « стандарты SOAP, WSDL и UDDI
    9. 9. ППО Грид ( middleware ) <ul><li>● Используя ПК или рабочую станцию: </li></ul><ul><li>Для входа – имя ( account ) и пароль (“ Аутентификация ”) </li></ul><ul><li>Использование прав, разрешенных вам (“ Авторизация ”) </li></ul><ul><li>Запуск заданий </li></ul><ul><li>Управление файлами : создание, чтение / запись, список директорий </li></ul><ul><li>● Один административный домен </li></ul><ul><li>● Компоненты системы связываются по шине </li></ul><ul><li>● Операционная система </li></ul><ul><li>● Используя Грид </li></ul><ul><ul><li>- Для входа – единый цифровой сертификат (“ Аутентификация ”) </li></ul></ul><ul><ul><li>Использование прав, делегированных вам (“ Авторизация ”) </li></ul></ul><ul><ul><li>- Запуск заданий </li></ul></ul><ul><ul><li>Управление файлами : создание, чтение / запись, </li></ul></ul><ul><ul><li>список директорий </li></ul></ul><ul><ul><li>● Множество административных доменов </li></ul></ul><ul><li>● Сервисы связываются </li></ul><ul><li>через Интернет </li></ul><ul><li>● ППО ( m iddleware) </li></ul>
    10. 10. Наука расширяет применение средств вычислительного анализа и моделирования ( e-Science) Грид обеспечивает решения сложных научных, производственных, инженерных и бизнес-задач Наука все больше делается через распределенные глобальные коллективы с использованием internet <ul><ul><ul><li>ГРИД предоставляет доступ к : </li></ul></ul></ul><ul><ul><li>-- Очень большим наборам данных </li></ul></ul><ul><ul><ul><ul><li>Огромным (тера…) вычислительным ресурсам </li></ul></ul></ul></ul><ul><ul><ul><ul><li>Высокопроизводительной визуализации </li></ul></ul></ul></ul><ul><ul><ul><ul><li>Высокоскоростным сетям </li></ul></ul></ul></ul>Применения Грид
    11. 11. Существующие Грид Следующее поколение Грид Развитие Web Технологии знаний Развитие HPC Мобильные сервисы На пути к следующим поколениям Грид Вычислительный Грид Грид данных Data Minig Грид Семантический Грид – 1 -е поколение
    12. 12. Что такое Семантический Грид ? <ul><li>Семантический Грид -это развитие существующего Грид, в котором информации и услугам (сервисам ) приданы четкие значения, позволяющие компьютерам и людям работать в кооперации. </li></ul><ul><li>Семантический Грид определяет, какие ИТ- ресурсы необходимы для решения поставленной задачи, какие ИТ-ресурсы уже имеются, какие внешние ИТ-ресурсы могли бы быть использованы и в какие ИТ- ресурсы необходимо создать. </li></ul><ul><li>Грид технологии координируют собственные и внешние ИТ -ресурсы, уменьшая затраты и увеличивая эффективность Грид систем.. </li></ul><ul><li>Цель Семантического Грида - исследовать возможность использования Семантических Web технологий , чтобы обогатить Грид систему семантикой. </li></ul>
    13. 13. Пользователь Грид своему Web- агенту: <ul><li>Найди, пожалуйста, данные о землетрясениях в Украине за прошлый век и данные о солнечной активности за этот период и оцени связь между ними. </li></ul><ul><li>Проанализируй показатели мировой торговли с начала кризиса и попробуй выявить группу товаров которые занимают первое место в товарообороте развитых стран. </li></ul><ul><li>Сходи на сайты свободного программного обеспечения и загрузи себя программой решения очень больших по размеру систем линейных разреженных уравнений </li></ul><ul><li>Вот текст рукописи. Скажи мне, какие страницы и из каких источников позаимствованы без ссылок. </li></ul>
    14. 14. Что нужно, чтобы осуществить приведенный сценарий? <ul><li>Нереальный подход: </li></ul><ul><li>Разработать МЕГА- язык, на котором можно описать все знания человечества и который был бы понятен компьютерам </li></ul><ul><li>Под угрозой смерти заставить всех Web- мастеров снабжать сайты переводом на этот язык </li></ul><ul><li>Написать программы, работающие со знаниями на этом языке (обработка запросов, логический вывод) </li></ul>
    15. 15. Предложение Тима Бернерса-Ли <ul><li>Отдельно разрабатывать синтаксис и семантику МЕГА- языка описания всех знаний человечества </li></ul><ul><li>Синтаксис - набор правил построения фраз языка, позволяющий определить осмысленные предложения в этом языке </li></ul><ul><li>Семантика - система правил истолкования отдельных языковых конструкций. Семантика определяет смысловое значение предложенного языка </li></ul><ul><li>Синтаксис без семантики: XML </li></ul><ul><li>Семантика без синтаксиса: человеческая речь </li></ul>
    16. 16. Базовые составляющие <ul><li>RDF ( Resource Description Framework ) – синтаксис документов семантического Webа. Использует ссылки на онтологии </li></ul><ul><li>OWL ( Ontology Web Language ) – язык описания онтологий </li></ul><ul><li>Онтология – описание классов объектов, их свойств и взаимоотношений для какой-то предметной области ( например, математики) </li></ul><ul><li>DAML ( DARPA Agent Markup Language ) – язык разметки агентов управления </li></ul><ul><li>OIL ( Ontology Interchange Language ) – язык , оъединенный с DAML ( DAML+OIL) для разработки онтологий </li></ul>
    17. 17. План Тима Бернерса-Ли <ul><li>Нужно последовательно разработать : </li></ul><ul><li>Синтаксис для представления знаний, использующий ссылки на онтологии ( сделано: RDF ) </li></ul><ul><li>Язык описания онтологий (сделано: OWL ) </li></ul><ul><li>Язык описания Web- серверов ( начато: WSDL, OWL-S ) </li></ul><ul><li>Инструментарий разработки / чтения документов семантического Web (начато: Jena, Haystack, Ptotege ) </li></ul><ul><li>Язык запросов к знаниям, записанным в RDF (начато: SPARQL) </li></ul><ul><li>Логический вывод знаний (не сделано) </li></ul><ul><li>Семантическая поисковая система ( начато: SHOE ) </li></ul><ul><li>Агенты семантического Web (не сделано) </li></ul>
    18. 18. Пирог Тима Бернерса-Ли
    19. 19. Cемантическая поисковая система
    20. 20. Каталог онтологий
    21. 21. Каталог RDF документов
    22. 22. Пример RDF - документа <ul><li>Computer Science at the University of Southampton. </dc:description> </li></ul><ul><li>  < dc:creator > AKT Project </dc:creator> </li></ul><ul><li>  < dc:creator> Nick Gibbins </dc:creator> </li></ul><ul><li>  <dct:created> 2004-02-04 </dct:created> </li></ul><ul><li>  <dc:source rdf:resource=&quot; http://research.ecs.soton.ac.uk/ &quot; /> </li></ul><ul><li>  <owl:imports rdf:resource=&quot; http://www.aktors.org/ontology/portal &quot; /> </li></ul><ul><li>  <owl:imports rdf:resource=&quot; http://www.aktors.org/ontology/extension &quot; /> </li></ul><ul><li>  </owl:Ontology> </li></ul><ul><li>- <akt:Project rdf:about =&quot; http://www.6init.org/ &quot;> </li></ul><ul><li>  <support:has-pretty-name> 6INIT </support:has-pretty-name> </li></ul><ul><li>  <akt:has-web-address> http://www.6init.org/ </akt:has-web-address> </li></ul><ul><li>  <akt:involves-organization rdf:resource=&quot; http://194.66.183.26/WEBSITE/GOW/ViewDepartment.aspx?Department=750 &quot; /> </li></ul><ul><li>  </li></ul>
    23. 23. OWL: язык описания онтологий <ul><li>OWL : использует синтаксис XML </li></ul><ul><li>Команды для задания дерева классов </li></ul><ul><li>Команды для задания принадлежности индивидов классам </li></ul><ul><li>Команды описания свойств: область определения, область значений и др. </li></ul><ul><li>Команды описания характеристик свойств: симметричность, транзитивность, функциональность </li></ul><ul><li>Команды для склеивания ( эквивалентности) классов </li></ul>
    24. 24. Фрагмент Грид онтологии
    25. 25. Слабая семантика Сильная семантика Спектр онтологий Modal Logic Логическая модель Тезаурус Тахономия Концептуальначя модель DB схема , XML схема UML Реляционная модель , XML ER Расшир. ER Description Logic DAML+OIL, OWL RDF/S XTM Синтактическвя интероперабильность Структурная интероперабильность Семантическая интероперабильность
    26. 26. Сравнение Грид и семантического Web <ul><li>Много организационная структура распределенных услуг, выполняемых по запросам </li></ul><ul><li>Распределенные вычисления </li></ul><ul><li>Поддержка кооперации </li></ul><ul><li>Виртуализация и интеграция ресурсов </li></ul><ul><li>Динамический пользователь метаданных </li></ul><ul><li>Появляющиеся и исчезающие Грид сервисы </li></ul><ul><li>Автоматически выполняемая, компьютерам понятная сетевая W eb технология </li></ul><ul><li>Распределенный менеджмент знаний и информации </li></ul><ul><li>Поддержка коммуникаций </li></ul><ul><li>Интеграция информации </li></ul><ul><li>Статический поставщик метаданных </li></ul><ul><li>Постоянные Web сервисы </li></ul>Grid Computing Semantic Web
    27. 27. Что ожидают от семантического Грида? <ul><li>Описание ресурсов, их поставка и повторное использование </li></ul><ul><li>Описание процессов и введение шаблонов решения задач </li></ul><ul><li>Автономное поведение </li></ul><ul><li>Аннотирование </li></ul><ul><li>Информационная интеграция различных источников </li></ul><ul><li>Синхронизация информационных потоков </li></ul><ul><li>Дополнение SOA машинно – обрабатываемой семантикой и предоставлением возможности: </li></ul><ul><ul><li>сервисов открытия, адаптации, переговоров </li></ul></ul><ul><ul><li>сервиса композиции задания с помощью свободно связывающихся , повторно используемых программных компонентов </li></ul></ul><ul><ul><li>сервиса мониторинга </li></ul></ul>
    28. 28. От OGSA к S-OGSA
    29. 29. Применения SGrid <ul><li>В OntoGrid для страховых компаний для упрощения процесса страховых выплат интегрированием услуг цепочки партнеров, вовлеченных в процесс </li></ul><ul><li>В caBIG - системе , которая свободно объединяет исследователей, врачей и пациентов для распространения информации о средствах предотвращения и лечения рака. </li></ul><ul><li>В BBC Grid - системе исследования изменения климата путем использования свободных мощностей домашних компьютеров для построения модели изменения климата </li></ul>
    30. 30. SG myGrid для биоинформатики <ul><li>Сервисы и регистраторы данных , основанные на RDF </li></ul><ul><li>RDF- метаданные для экспериментальных компонентов </li></ul><ul><li>Основанные на RDF графы происхождения данных RDF-based </li></ul><ul><li>Управляемые словари на OWL для содержимого базы данных </li></ul><ul><li>Основанная на OWL интеграция данных </li></ul>
    31. 31. MONET: математический сервис поиска и композиции <ul><li>Решает задачи в пользовательском домене MKMnet ( Mathematical Knowledge Management NETwork ) </li></ul><ul><li>Использует описание математических свойств зад а чи на OpenMath ( языке для математики), согласительные словари онтологий ( http://www.openmath. org) ; </li></ul><ul><li>Анализирует задачу в математических терминах сети Calculemus автоматизированными методами доказательств и логических выводов. </li></ul><ul><li>Идентифицирует сервисы , необхо д имые для композиции полного задания из служебных WSIL/UDDI, WSDL и других сервисов; способствует созданию виртуальных организаций </li></ul><ul><li>Размещает программные компоненты на аппаратных ресурсах OGSA/Semantic Grid/Grid computing </li></ul><ul><li>http://monet.nag.co.uk/ </li></ul>
    32. 32. Общая MONET архитектура
    33. 33. Онтологии в МОНЕТ
    34. 34. Тематика предстоящих исследований <ul><li>« Р о зраб от ка и внедрение методов эффективного использования существующих гр и д- ресурсов с помощью интеллектуальной обработки данных ( Data Mining ). Создание пилотного комплекса систем автоматизированного принятия решений» </li></ul><ul><li>Государственная программа на 2009-2013 годы) </li></ul><ul><li>Автоматизация создания и управления ВО ( виртуальными организациями) </li></ul><ul><li>Агентная реализация договоренностей сервисов при их композиции </li></ul><ul><li>Метаданные и аннотации </li></ul><ul><li>Технологии извлечения знаний при обработке контента </li></ul><ul><li>Проектирование и реализация г рид- сервисов </li></ul><ul><li>Обеспечение взаимодействия и сотрудничества </li></ul><ul><li>Построение семантической грид- системы для информационных задач Украинского Центра Мировых Данных </li></ul>
    35. 35. Агентная реализация C Грид
    36. 36. Три уровня программирования в SG Уровень 2 Программирование с использованием средств виртуализации прикладной семантики SG (M e та - данные , онтологии ) Уровень 1 Программирование внутри сервисов Приложения на языках Java Fortran C++ MPI etc. Уровень 3 Грид программирование композиций составных сервисов ( сложных заданий) Инфраструктура сервисов W С 2 W С N-1 Web сервис 1 Web сервис N
    37. 37. Заключение <ul><li>Симбио з грида и семантического Web достаточно очевиден, перспективы их развития связаны. От семантического Web грид заимствует основу и сервисы для работы со своей семантикой. Сам семантический Web стимулируется мощным развитием грид- приложений и имитирует инфраструктуру грида. Базовые сервисы семантического Web - серверы онтологий, генераторы метаданных, согласование онтологий и т.д. – могут быть реализованы как грид- сервисы. </li></ul><ul><li>Суть грида в порождении новых больших возможностей при широкомасштабной интеграции ресурсов . Предоставляемая гридом высочайшая автоматизация с необходимостью требует универсально доступной платформы, позволяющей как автоматизированным средствам, так и людям разделять и обрабатывать данные </li></ul><ul><li>Некоторые стороны деятельности семантического Web могут стать приложениями грид- компьютинга, это относится, например, к поиску, извлечению информации, трансляции, выбору информации мультимедиа. </li></ul><ul><li>. </li></ul>
    38. 38. Вопросы?

    ×