Проектирование систем регистрации и анализа данных

Проектирование систем регистрации и анализа данных (Часть 2)

Наблюдение может быть либо новым, первичным, то есть оно производится над новым, вновь созданным объектом, и тогда объект идентифицируется в силу того, что он создан; либо наблюдение может быть повторным, то есть проводится над объектами, над которыми ранее уже проводились какие-то наблюдения, и тогда объект или объекты выбираются на основе ранее зафиксированных параметров, либо через явное обозначение объекта.

При каждом первичном наблюдении возникает, не менее двух объектов: тот, над которым производится наблюдение и само это наблюдение (его представитель), которое можно рассматривать как объект.

Создание нового наблюдения может инициироваться несколькими способами:

Источником информации для наблюдения могут быть вводимые пользователем данные либо данные, автоматически поступающие в вычислительную систему по каким-либо каналам.

При каждом наблюдении состояние соответствующего объекта изменяется. Исходное состояние определяется указанием наблюдения или нескольких наблюдений, которые соответствуют этому состоянию. Если в качестве исходного указывается не последнее наблюдение (т.е. не текущее состояние), то возникает "расщепление" состояний.

На рис. 3 показано соотношение между наблюдениями и состояниями (si) для одного объекта. Прямоугольники обозначают наблюдения, двойная линия со стрелкой указывает наблюдения, определяющие исходные для наблюдений состояния. Начиная с момента t3 наряду с состоянием s2 возникает s2' и состояние объекта расщепляется.

Чтобы создать новое наблюдение в системе полезно (хотя и не необходимо) заранее описать это наблюдение. Таким образом, возникает понятие типа наблюдения. В типе задаются такие свойства наблюдения, как наиболее характерные параметры объектов, задействованные в наблюдении этого типа, формы представлений для пользователей, формы отчетов и т.п. Некоторые параметры объектов могут не измеряться непосредственно, а выводиться из ранее наблюденных значений. Для таких параметров в типе наблюдения определяются формулы, которые вычисляются при создании нового или повторного наблюдения (после того, как получили значения все параметры, участвующие в формуле).

Тип наблюдения включает в себя задание областей определения параметров, участвующих в нем. Обычно для того, чтобы задавать область определения параметров в моделях данных вводится понятие домена. Например, в модели IDEF1X [3] домен определяется как неизменяемый класс, для которого существует наперед заданное (возможно бесконечное) множество экземпляров. В то же время, на практике понятие домена обычно в чистом виде не реализуется или реализуется только на уровне простых типов данных (домены "целое", "вещественное" и т.п. и их подмножества), т.е. определение домена для какого-либо атрибута эквивалентно определению типа данных для соответствующей переменной включающего языка. Требование неизменности домена возникает из-за того, что если область определения какого-либо атрибута изменяется, то требуется проверить все уже существующие значения этого атрибута на предмет соответствия новой области определения. Более того, если даже это сделано, то непонятно, как быть со значениями, которые больше не принадлежат домену. С другой стороны, возможность ограничения области определения атрибутов изменяющимся во времени множеством сущностей все же поддерживаются через механизмы ограничений целостности, - например, foreign key.

При описании типа наблюдения, для каждого параметра, участвующего в данном наблюдении, может указываться тип значения, которое допустимо для этого параметра. Это означает только то, что, при проведении наблюдения этого типа производится контроль соответствия типа для данного параметра. В других наблюдениях он может принимать значения другого типа. В описании параметра может не определяться его тип - тогда в данном наблюдении он может принимать любые значения, совместимые с глобальным определением типа значения параметра, если таковое имеется.

Для любого наблюдения определены стандартные формы ввода и вывода, которые основываются на стандартных процедурах преобразования значений в изображения для всех параметров. Однако в описании типа наблюдения может присутствовать набор форм ввода (skins) для интерактивной работы и форм вывода (отчетов), определяемый для этого типа наблюдения пользователем. В общем случае могут задаваться процедуры ввода и вывода данных, исполнение которых приводит к присваиванию параметрам значений или их выводу в какой-либо файл.

В типе наблюдения могут описываться ограничения, накладываемые на состояния объекта. Эти ограничения определяют ожидаемое поведение объекта при данном типе наблюдения:

Допустимость состояния определяет соотношение между параметрами объекта, фиксируемыми в данном наблюдении. Например, систолическое артериальное давление никогда не может быть меньше диастолического. Надо отметить, что подобные ограничения являются свойством конкретного типа наблюдения, а не объекта. Так, несмотря на то, что в одном обследовании может присутствовать ограничение на возраст, в другом типе обследования оно может быть снято или изменено.

Для того чтобы описать поведение объекта в динамике, необходимо уметь определять условия перехода из одного состояния в другое. Например, рост здорового взрослого человека не может за короткое время измениться на величину, большую погрешности измерения. Если в анамнезе зафиксирован инфаркт миокарда, то этот факт не может быть изменен. В то же время, эти ограничения в типе наблюдения не означают, что нельзя получить состояние, им противоречащее, при каких-то других наблюдениях.

Одно наблюдение может потребовать проведения предварительно других наблюдений, данные которых должны будут интегрироваться в полученное состояние. В этом случае, в определении типа наблюдения можно указать типы наблюдений, которые обязательно должны быть проведены до данного наблюдения. Для таких наблюдений можно определить, также, что они инициируются перед регистрацией параметров в данном наблюдении.

Помимо наблюдений, которые должны быть проведены предварительно, можно указать совокупность действий, которая должна быть выполнена после окончания данного наблюдения. Эти действия могут, например, быть обусловлены значениями параметров, зарегистрированных при наблюдении.

Итак, при описании типа наблюдения можно указывать такие его характеристики, как

Все параметры должны быть предварительно описаны. Если параметр описан в проекте, то он считается определенным глобально и его можно использовать в любом наблюдении. Параметр может также быть описан только в типе наблюдения. В этом случае он локализован в наблюдениях этого типа и не может использоваться в других.

Хотя значение параметра объекта является в общем случае идентификатором объекта, существует ряд важных частных случаев:

В первом случае существует некоторый эталон, с которым сравнивается характеристика объекта. Таким образом, значения этого типа можно рассматривать как вещественное число вместе с соответствующей размерностью. Иногда подобные параметры (с интервальной или относительной шкалой) характеризуются еще и точностью измерения.

Во втором случае характеристика объекта не может быть точно измерена либо природа этой характеристики не соответствует естественной алгебре вещественных чисел. Такая характеристика принимает значения из специально определенного множества, возможно оснащенного набором каких-либо операций (лингвистическая переменная). Например, для такой характеристики может быть предусмотрено использование булевой алгебры или множеств вида {малый, средний, большой} с соответствующим отношением порядка (ординальная переменная) или набор классов - {мужчина, женщина}, {белый, черный, красный, зеленый} (категориальная переменная).

В третьем случае характеристика объекта может представлять собой сложный объект, который, тем не менее, имеет удобное машинное представление либо представляет собой массив данных, обрабатываемый пользователем. К таким характеристикам можно отнести, например, текстовое описание, видеоизображение, звуковую запись и другие сложные объекты, для обработки которых имеются достаточно удобные и распространенные приложения (стандартные форматы).

Параметры могут задаваться пользователем либо вычисляться автоматически из значений других параметров, если в качестве значения параметра поставляется запрос. Это может быть сделано при проведении наблюдения заранее описанного типа, если в описании параметра ему поставлен в соответствие какой-либо запрос, либо непосредственно в момент проведения наблюдения.

Запрос представляет собой процедуру, которая осуществляет доступ к данным и может поставлять одно значение или множество значений. В простейшем случае запрос представляет собой арифметическое выражение.

Название "вычисляемый" для параметров, с которыми ассоциирован какой-либо запрос, используется по традиции. Такие параметры следует назвать скорее вычислимыми, поскольку при проведении наблюдения такому параметру может быть присвоено любое значение, и тогда формула для его вычисления использоваться не будет.

Вычисляемый параметр может зависеть или не зависеть от других параметров и времени (возможно, транзитивно). В определении формул для вычисляемых параметров запрещены циклические зависимости. В качестве времени для всех вычисляемых параметров в данном наблюдении фиксируется момент начала наблюдения (см. раздел Операции).

Вычисляемый параметр может исполняться только один раз при проведении наблюдения либо каждый раз при обращении к нему. В связи с этим параметры можно разделить на статические и динамические.

Статические параметры вычисляются при проведении наблюдения один раз с использованием некоторого запроса. В дальнейшем их значение не изменяется. Подобные запросы должны поставлять значение и их исполнение не должно вызывать побочных эффектов. Это означает, что процедура вычисления статического параметра не может инициировать проведения других наблюдений либо требовать активности со стороны пользователя. Статический параметр не может также зависеть от динамических параметров.

Если параметр определен как статический, то в системе сохраняется его значение, а не формула, по которой он вычислялся.

Динамический параметр вычисляется каждый раз при обращении к этому параметру. Значением динамического параметра является запрос. В частности, это может быть просто ссылка на текущее значение некоторого параметра другого объекта.

На практике часто встречаются ситуации, когда совокупность объектов и наблюдений над ними разбиваются на группы - по каким-то условиям или произвольно. Эти группы могут различаться природой объектов, значением параметров, ожидаемым поведением. В любом случае, объекты разбиваются на категории, классы, группы. Обычно эта цель достигается либо типизацией объектов, либо дополнительными средствами, такими, как индексные файлы, размещение объектов в разных файлах, объединение объектов в наборы, множества, коллекции и т.д.

Как правило, по условию членства объектов в них различают ручные и автоматические группы. Это связано с тем, что присутствием объектов в группе можно управлять вручную или автоматически. В первом случае членством объекта в группе управляет пользователь с помощью специальных средств. Во втором случае присутствие объекта в группе определяется автоматически на основе условия, определенного через параметры объекта. По существу, автоматическая группа представляет собой запрос, возвращающий не один, а множество объектов.

Для того чтобы далее оперировать с группой объектов как с единым целым, необходимо ввести соответствующий тип данных.

Над значением типа "группа" можно выполнять ряд специфических операций: индексация и выделение подмножества, теоретико-множественные операции, добавление и удаление объектов, перебор, поиск, статистические процедуры и т.д. К группе могут применяться и скалярные операции - в этом случае они применяются к каждому элементу группы.

Эффективность работы с этим типом данных в значительной степени определяется реализацией. Если, например, для каждого нового наблюдения происходит копирование содержимого группы, то это может привести к появлению и быстрому размножению огромных массивов информации. С другой стороны, можно каждый раз сохранять только изменения - тогда массовые операции над группами будут выполняться медленнее, поскольку каждый раз потребуется восстанавливать актуальное состояние группы.

Заметим, что присутствие группового типа данных не является необходимым в модели, поскольку группы объектов могут быть смоделированы многими способами, например, через организацию списков. Однако работать с ним значительно удобнее, чем явным образом перебирать наблюдения и объекты.

Таким образом, в качестве простых типов данных, определенных для значений параметров удобно рассматривать следующие:

Тип значения параметра должен определять область (множество) допустимых значений параметра. Множество может быть задано интенсионально либо экстенсионально на основе множеств, соответствующих другим типам данных. В соответствии с этим возможны следующие определения типа значения параметра:

Предикат может определять принадлежность значения типу не только на основании самого значения. Допустимость того или иного значения может определяться контекстом данного параметра. Например, для женщин и мужчин отличаются интервалы допустимых значений тонуса сосудов головного мозга, содержания гемоглобина в крови в норме и т.п.

В списке допустимых могут присутствовать значения, диапазоны значений разных типов и предикаты. Например, допустимыми значениями для уровня холестерина в крови могут, наряду с действительными числами, быть перечислимые значения {очень низкий, низкий, средний, высокий, очень высокий}.

Как уже говорилось, при описании параметра в типе наблюдения можно указать тип значения. В этом случае при проведении наблюдений будет осуществляться контроль типов.
Тип параметра может быть также задан глобально, при его описании в проекте. Тогда контроль типов также осуществляется и, кроме того, тип параметра в описании типа наблюдения должен соответствовать глобально определенному.

При задании типа параметра кроме типа допустимых значений параметра могут указываться также другие характеристики.

При проведении наблюдения параметр может инициализироваться. Возможны следующие варианты:

В первом варианте может быть задано значение или запрос, поставляющий это значение. Запрос исполняется до того, как параметрам присваиваются значения. При инициализации параметра может происходить обращение к какому-либо источнику данных, если эти данные поставляются в автоматическом режиме от устройств регистрации. Таким образом, с помощью инициализации источник может быть определен в типе параметра.

Для параметра могут быть заданы процедуры, которые исполняются при присвоении параметру какого-либо значения и при запросе значения параметра. Это позволяет вызвать побочный эффект при обращении к параметру, например, при задании даты рождения может автоматически устанавливаться значение параметра "Возраст", а при запросе параметра может быть организован учет обращений к нему. В типичном случае эти процедуры отсутствуют.

Обычно для данных, полученных в каком-либо наблюдении, существует период времени, в течение которого их можно считать верными. По истечении этого периода достоверность данных снижается. Например, дата рождения пациента действительна всегда, номер документа, удостоверяющего личность можно считать действительным на протяжении десятков лет, адрес и телефон - на протяжении лет, вес с большой вероятностью не изменяется в течение одного - двух месяцев. Артериальное давление может изменяться каждый день. Поэтому при описании параметра можно задавать его "срок хранения", т.е. время, после истечения которого требуется повторное наблюдение данного параметра. До этого момента параметр в текущем состоянии определяется данными, полученными в последнем наблюдении. После него значение параметра в текущем состоянии становится неопределенным. Таким образом, истечение указанного в определении параметра периода эквивалентно проведению нового наблюдения, в котором этому параметру (и всем, вычисленным с его использованием) приписывается значение ^.

Параметр может быть объявлен как обязательный или необязательный в каком-либо типе наблюдения. Обязательным параметрам в наблюдении этого типа должно быть присвоено значение, отличное от ^. Если параметр объявлен как обязательный и вычисляется на основании других параметров, то все параметры, от которых он зависит, становятся обязательными. Если вычисляемый параметр объявлен как необязательный, то он вычисляется только в том случае, если определены параметры, от которых он зависит.

Таким образом, при описании параметра определяются следующие его свойства:

Дополнительную информацию Вы можете получить в компании Interface Ltd.

Interface Ltd. Тel/Fax: +7(095) 105-0049 (многоканальный) Отправить E-Mail http://www.interface.ru
	Ваши замечания и предложения отправляйте автору По техническим вопросам обращайтесь к вебмастеру Документ опубликован: 28.03.02