[论文解读] 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 9

一句话总结

本文介紹了研究與開發工作臺環境（RDWE），這是一種整合雲端、以問題為導向的資訊系統，可支援完整的科學研究與開發生命週期。透過在模組化架構中結合微服務、RESTful Web 服務與開源工具，RDWE 透過自動化本體工程、專利文件編製與任意領域的語義分析，提升研究效率。

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.

研究动机与目标

• 針對科學研究生命週期中的低效率問題，開發一個全面性、以問題為導向的資訊系統。
• 設計一個整合雲端、可擴充的架構，以支援任意領域內多樣化的研究活動。
• 透過自動化知識建模、文件編製與資訊檢索，提升研究生產力。
• 實現智慧服務（如本體工程與專利申請準備）的無縫整合。

提出的方法

• 提出由原子 Web 服務、功能元件與必要服務子集組成的三元組複合 Web 服務模型。
• 採用基於微服務、平台無關的架構，使用 JSON/XML 數據模型與 RESTful Web 服務。
• 整合自由與開源軟體（FLOSS）元件，用於語意分析、本體建構與專利文件生成。
• 採用模組化設計，實現分散式儲存庫之間的資料抽象與同步。
• 應用服務導向原則，以支援研究支援功能的動態組合。
• 建立一個與領域無關的資訊模型用於 RDWE 系統，並在個人研究資訊系統（PRIS）中實作，用於烏克蘭專利流程與本體工程。

实验结果

研究问题

• RQ1 如何透過統一、以問題為導向的資訊系統，簡化整個科學研究與開發生命週期？
• RQ2 哪些架構原則能有效整合雲端環境中多樣的研究支援服務？
• RQ3 如何系統性地將自動化本體建構與專利文件編製嵌入單一研究環境？
• RQ4 模組化、基於服務的設計在多個科學領域中，能在多大程度上提升適應性與重用性？

主要发现

• RDWE 架構透過整合、模組化與基於雲端的服務，實現對科學研究的端對端支援。
• 個人研究資訊系統（PRIS）成功利用複合式 Web 服務，自動化烏克蘭專利申請文件的準備。
• 透過一系列專用、可組合的 Web 服務，有效支援自動化本體工程與語意分析。
• 系統的微服務架構透過 RESTful 接口，確保平台無關性、可擴充性與互操作性。
• 資料抽象與儲存庫同步提升了分散式環境中資料的一致性與可用性。
• 該方法在教育環境中具有強大的整合潛力，可透過雲端學習環境與服務導向學習模式實現。