Ιδεατοί χώροι πληροφορίας: επέκταση και ενοποίηση ετερογενών συλλογών δεδομένων και συναφών συστημάτων

Abstract

Users anticipate their applications to cope with the expansion of information, as necessitated by the introduction of novel data sources and collections. At the same time, due to the advanced connectivity offered by the expansion of the Internet, users need to use the same information in different contexts, reusing and refining data across applications. In this thesis, we deal with the common challenge underlying the above data expansion, integration and interoperability needs, which is how to automate the inclusion of new data in existing service provisions. To avoid invasive, time-consuming and expensive source-code extensions that frequently break applications, we propose the virtualization of information spaces, introducing the notion of virtual objects. Our proposal seeks to shift the barriers raised by heterogeneous data representations, formats and protocols by ascertaining the following assumption. Should we manage to isolate the ``substance'' of data from any application-specific ``materialized forms'', we can automate the process of detaching the data from one context and attaching the data to another, in a multitude of operational environments. Virtual objects are logically placed between the business-logic and the data-sources of applications to offer a common, reusable and composable runtime interpretation of data that transcends the application-context boundaries. On one hand, proposed virtual objects allow applications to adapt to new information, without changing their business-logic implementation. On the other, virtual objects can inter-connect data spaces to facilitate the integration and interoperability of information. We expect that data-centric applications will benefit from our approach and demonstrate how virtual objects have assisted in (a) the cost-effective development and gradual expansion of a production-quality digital library and (b) the implementation of a real-world data interoperability scenario, allowing the use of digital collections to effectively transcend the application boundaries. Finally, experimentation shows that our approach imposes minimal overheads and virtual object applications scale as well as any underlying data store(s), even when used atop heterogeneous sources.

Οι χρήστες προσδοκούν ότι οι εφαρμογές θα αντεπεξέλθουν στη συνεχή αύξηση της πληροφορίας, υποστηρίζοντας την προσθήκη νέων, συχνά μη αναμενόμενων, πηγών και συλλογών δεδομένων. Ταυτόχρονα, η αυξημένη συνδεσιμότητα που προσφέρει η επέκταση του Διαδικτύου, οδηγεί τους χρήστες να αποζητούν τη χρήση της ίδιας πληροφορίας σε πολλές εφαρμογές. Στην παρούσα διατριβή επιχειρούμε να αντιμετωπίσουμε την κοινή πρόκληση που βρίσκεται πίσω από τις παραπάνω ανάγκες επέκτασης, ενοποίησης και διαλειτουργικότητας της πληροφορίας, το πώς, δηλαδή, θα αυτοματοποιηθεί η προσθήκη νέων δεδομένων στις υπάρχουσες εφαρμογές. Συγκεκριμένα, για την αποφυγή των χρονοβόρων και δαπανηρών αλλαγών που επιφέρουν οι παραπάνω ανάγκες στον πηγαίο κώδικα των εφαρμογών, ακυρώνοντας και καταργώντας πολλές φορές την υφιστάμενη υλοποίηση, προτείνουμε τη θέσπιση ιδεατών χώρων πληροφορίας, εισάγοντας την έννοια του ιδεατού αντικειμένου. Η προσέγγισή μας αποσκοπεί στην άρση των εμποδίων που επιβάλλουν οι ετερογενείς αναπαραστάσεις, μορφές και πρωτόκολλα δεδομένων και βασίζεται στην ακόλουθη επιδίωξη. Αν καταφέρουμε να απομονώσουμε την ``ουσία των δεδομένων'' από τις ``υλοποιημένες μορφές των δεδομένων'' που χρησιμοποιούν οι εφαρμογές, θα αυτοματοποιήσουμε την απόσπαση της πληροφορίας από τη μία εφαρμογή και την επισύναψή της σε μια άλλη. Τα ιδεατά αντικείμενα τοποθετούνται εννοιολογικά μεταξύ της επιχειρησιακής λογικής και των πηγών δεδομένων της εφαρμογής, για να προσφέρουν μια κοινή, επαναχρησιμοποιούμενη και συνθέσιμη ερμηνεία των δεδομένων κατά τον χρόνο εκτέλεσης, η οποία υπερβαίνει το πλαίσιο της εφαρμογής. Από τη μία, τα ιδεατά αντικείμενα διευκολύνουν την αποτελεσματική επέκταση μιας εφαρμογής με την υποστήριξη νέων ειδών πληροφορίας, χωρίς την τροποποίηση του πηγαίου της κώδικα. Από την άλλη, το μοντέλο των ιδεατών αντικειμένων μπορεί να διασυνδέσει διαφορετικούς ιδεατούς χώρους, αυτοματοποιώντας την επαναχρησιμοποίηση της πληροφορίας μεταξύ διαφορετικών εφαρμογών. Αναμένουμε ότι η προσέγγισή μας θα αποδειχθεί χρήσιμη για τις επικεντρωμένες στα δεδομένα εφαρμογές, παρουσιάζοντας πώς τα ιδεατά αντικείμενα συνετέλεσαν (α) στην αποδοτική ανάπτυξη και σταδιακή επέκταση ενός παραγωγικού συστήματος ψηφιακής βιβλιοθήκης και (β) στην αποτελεσματική υλοποίηση ενός πραγματικού σεναρίου διαλειτουργικότητας, επιτρέποντας σε ψηφιακές συλλογές να υπερβούν τα όρια των εφαρμογών. Τέλος, τα πειράματά μας καταδεικνύουν ότι η προσέγγισή μας επιβάλλει ελάχιστες καθυστερήσεις σε θέματα απόδοσης καθώς η κλιμάκωση των ιδεατών αντικειμένων είναι ανάλογη των δυνατοτήτων κλιμάκωσης των υποκείμενων συστημάτων αποθήκευσης, ακόμη και σε περιπτώσεις ετερογενών πηγών δεδομένων.