[論文レビュー] Research and Development Workstation Environment: the new class of Current Research Information Systems

Oleksandr Palagin, Vitalii Velychko+2 more|arXiv (Cornell University)|Mar 15, 2018

Statistical and Computational Modeling参考文献 15被引用数 9

ひとこと要約

本稿では、研究開発の全ライフサイクルを支援する、クラウド統合型で問題指向の情報システムである Research and Development Workstation Environment (RDWE) を紹介する。モジュラーなアーキテクチャ内でのマイクロサービス、RESTful Webサービス、およびオープンソースツールの統合により、任意の分野におけるオントロジー工学、特許文書作成、意味解析の自動化を通じて、研究の効率性が向上する。

ABSTRACT

Against the backdrop of the development of modern technologies in the field of scientific research the new class of Current Research Information Systems (CRIS) and related intelligent information technologies has arisen. It was called - Research and Development Workstation Environment (RDWE) - the comprehensive problem-oriented information systems for scientific research and development lifecycle support. The given paper describes design and development fundamentals of the RDWE class systems. The RDWE class system's generalized information model is represented in the article as a three-tuple composite web service that include: a set of atomic web services, each of them can be designed and developed as a microservice or a desktop application, that allows them to be used as an independent software separately; a set of functions, the functional filling-up of the Research and Development Workstation Environment; a subset of atomic web services that are required to implement function of composite web service. In accordance with the fundamental information model of the RDWE class the system for supporting research in the field of ontology engineering - the automated building of applied ontology in an arbitrary domain area, scientific and technical creativity - the automated preparation of application documents for patenting inventions in Ukraine was developed. It was called - Personal Research Information System. A distinctive feature of such systems is the possibility of their problematic orientation to various types of scientific activities by combining on a variety of functional services and adding new ones within the cloud integrated environment. The main results of our work are focused on enhancing the effectiveness of the scientist's research and development lifecycle in the arbitrary domain area.

研究の動機と目的

• 科学的研究ライフサイクルにおける非効率性を解消するため、包括的で問題指向の情報システムを開発すること。
• さまざまな分野に応用可能な、クラウド統合型で拡張性のあるフレームワークを設計し、多様な研究活動を支援すること。
• 知識モデリング、文書作成、情報検索の自動化を通じて、研究生産性を向上させること。
• オントロジー工学や特許出願書類作成などの知的サービスをシームレスに統合できること。

提案手法

• 原子的Webサービス、機能的コンポonent、必要なサービスサブセットから成る三つ組みの複合Webサービスモデルを提案する。
• JSON/XMLデータモデルとRESTful Webサービスを用いた、マイクロサービスベースでプラットフォームに依存しないアーキテクチャを採用する。
• 意味解析、オントロジー構築、特許文書生成のためのフリーでオープンソースのソフトウェア（FLOSS）コンポーネントを統合する。
• 分散リポジトリ間でのデータ抽象化と同期を実現するモジュラー設計を採用する。
• サービス指向の原則を適用し、研究支援機能の動的構成を可能にする。
• ドメインに依存しない情報モデルをRDWEシステムに実装し、ウクライナの特許プロセスおよびオントロジー工学に特化した個人研究情報システム（PRIS）として具体化する。

実験結果

リサーチクエスチョン

• RQ1 統合的で問題指向の情報システムは、科学的研究開発ライフサイクル全体をどのように簡素化できるか？
• RQ2 クラウド環境において、多様な研究支援サービスを効果的に統合するためのアーキテクチャ的原則は何か？
• RQ3 自動化されたオントロジー構築と特許文書作成を、単一の研究環境に体系的に統合する方法は何か？
• RQ4 モジュラーでサービス指向の設計は、異なる科学的分野において、どれほど適応可能性と再利用性を向上させられるか？

主な発見

• RDWEフレームワークは、統合的でモジュラーかつクラウドベースのサービスを通じて、科学的研究のエンドツーエンド支援を可能にする。
• 個人研究情報システム（PRIS）は、複合Webサービスを活用して、ウクライナにおける特許出願書類の作成を効果的に自動化した。
• 自動化されたオントロジー工学と意味解析は、専用で組み合わせ可能なWebサービスのスイートによって効果的に支援される。
• システムのマイクロサービスアーキテクチャは、RESTfulインタフェースを通じて、プラットフォーム独立性、拡張性、相互運用性を確保する。
• データ抽象化とリポジトリ同期は、分散環境におけるデータの一貫性と可用性を向上させる。
• クラウド学習環境およびサービス指向型学習モデルを通じて、教育的文脈への統合の可能性が顕著に示された。