Базы данных и информационные технологии в фитоценологии



Скачать 35.44 Kb.
Дата10.02.2018
Размер35.44 Kb.
ТипРеферат

Саратовский Государственный Университет им. Н.Г.Чернышевского

Реферат по предмету

Современные проблемы биологии

на тему:


«Базы данных и информационные технологии в фитоценологии»
Выполнила:

студентка II курса 211 группы

биологического факультета

заочного отделения

Зотова С.Е.

Проверила:

Давиденко О.Н.

2015 год


Содержание
Введение……………………………………………………………………3

  1. Значение базы данных и информационных технологии в фитоценологии………………………………………………………………….…4

  1. Типы базы данных в фитоценологии………………………………….5

  2. Развитие информационных технологий в фитоценологии…..………8

Заключение…………………………………………………………..……11

Список литературы……………………………………………………. 12

Введение
Базы данных и информационные технологии в фитоценологии, связанная с информатикой, существует лишь около 50 лет. Однако с момента своего возникновения она оказывала радикальное и все более возрастающее влияние на все области знаний, включая фитоценологию. Анализируя историю развития науки, можно сделать вывод, что подавляющее большинство революционных достижений фитоценологии последних десятилетий было бы невозможно без использования базы данных и информационных технологий.

Вот почему в последнее десятилетие исследования в области базы данных и информационной фитоценологии проводятся широким фронтом в ведущих научно-исследовательских организациях и университетах США, Англии, Германии, Японии, Франции, Италии, где этим работам придается ранг национальных программ.

Современная фитоценология стала производителем беспрецедентно огромных объемов экспериментальных данных, осмысливание которых невозможно без привлечения современных информационных технологий и эффективных математических методов анализа данных и моделирования ботаники и геоботаники систем и процессов.

Прогресс человечества в 21 веке будет неразрывно связан с фитоценологей и информатикой. Ответы на многие глобальные вызовы, стоящие перед современной цивилизацией, критическим образом зависят от развития этих наук, их взаимодействия и использования их достижений.

Цель реферата: охарактеризовать базу данных и информационные технологии в фитоценологии (ботанике, геоботанике)


  1. Значение базы данных и информационных технологии в фитоценологии

Технология при переводе с греческого (techne) означает искусство, мастерство, умение, а это не что иное, как процессы.

Информационная технология (ИТ) - совокупность средств и методов сбора, обработки и передачи данных (первичной информации) для получения информации нового качества о состоянии объекта, процесса или явления (информационного продукта).

Цель информационной технологии - производство информации для ее анализа человеком и принятия на его основе решения по выполнению какого-либо действия.

Практическое приложение методов и средств обработки данных может быть различным, поэтому целесообразно выделить глобальную базовые и конкретные информационные технологии.

Конкретные информационные технологии реализуют обработку данных при решении функциональных задач пользователей (например, задачи учета, планирования, анализа).

Как и все технологии, информационные технологии находятся в постоянном развитии и совершенствовании. Этому способствуют появление новых технических средств, разработка новых концепции, методов организации данных, их передачи, хранения и обработки, форм взаимодействия пользователей с техническими и другими компонентами информационно-вычислительных систем.

Базы данных связанные с фитоценологией – это архивы согласованных данных, хранящихся в единой форме. Эти базы содержат данные широкого спектра разных областей ботаники и геоботаники. Очень важно, что они, как правило, доступны через интернет и оснащены интуитивно понятно интерфейсом для поиска информации [1].

Все больше данных в фитоценологии, которые не публикуются обычным путем, а помещаются в базы данных с присвоением уникального идентификатора для ссылки при публикации. Данные от проектов по сиквенированию геномов могут даже и не иметь ссылок в журнальных публикациях. Тем не менее, такие базы данных являются очень важным инструментов для исследований в фитоценологии.


  1. Типы базы данных в фитоценологии

Выделяют следующие типы базы данных:

Библиографические (MEDLINE)

- Таксономические

- Нуклеотидные

- Нуклеотидные последовательности

- Геномные

- Microarray Databases

- Белковые

- Аминокислотные последовательности

- «Вторичные» базы

- Пространственных структур макромолекул. [11].

Разберем некоторые из них.

Первичные или архивные базы данных содержат аннотированные первичные структуры ДНК и белков в изучении фитоценологии, пространственные структуры нуклеиновых кислот и белков, а также protein expression profiles – профили экспрессии генов белков клеток. Вторичные (derived) базы данных содержат результаты анализов первичных источников, включая информацию о специфичных мотивах в последовательностях (sequence patterns and motifs), вариантах и мутациях, а также эволюционных связях. К этим же базам данных можно причислить и библиографические базы данных, такие как Medline. Существуют интегрированные системы для получения всей необходимой информации относительно объекта исследования в изучении фитоценологии.



Таксономическая база – классификация всех организмов на основе изх родства. Самая популярная база данных. Расположена при NCBI. Может быть использована для определения положения исследуемого организма в иерархии или для получения последовательностей генов данного организма или группы организмов в фитоценологии. [10].
3.Развитие информационных технологий в фитоценологии
В ближайшее время в фитоценологии планируется создать поисковую систему по спискам растений, уже размещенных на различных сайтах. В настоящее время проводится сбор информации о таких списках. Такая поисковая система будет изначально международной, т. к. формат списков растений практически идеально отработан за многовековую историю ботанических садов. Появится возможность осуществлять поиск и заказ нужного таксона с высокой эффективностью, причем определяя оптимальный источник материала для интродукции [3]. Для функционирования ИПС необходимы ряд программ уже разработанных и находящихся на стадии разработки и проектирования. К уже функционирующим программам можно отнести программу “Калипсо” для учета коллекционных фондов ботанических садов, написанную на FOXPRO 2.6 для операционных систем Windows 3.1x и Windows 95/98. Это программа для локальной базы данных записей о растениях ботанического сада. “Калипсо” имеет удобный интерфейс, обширные разделы помощи. Применение “Калипсо” при работе с ИПС заключается в том, что “Калипсо” может подключать таксоны из текстового файла в определенном формате. Поступающие от ботанических садов списки таксонов могут несколько отличаться от входного формата “Калипсо”. Так что первая задача, это привести поступающие каталоги в стандартный формат и прочитать программой “Калипсо”. Если в ботаническом саду уже используется наша программа, то это значительно упрощает дело. Файлы могут быть присланы в электронном виде и быстро подключены к общей базе. Когда информация собирается в общей базе, то становится возможной полная проверка информации на непротиворечивость, слияние повторяющихся высших таксонов, корректировка таксономии. Затем информация выводится в выходную форму “каталог”, которая содержит информацию о таксонах и ботанических садах, эта форма является входной формой для программы на языке Perl, которая загружает информацию в набор данных сервера MySQL. Решение всех вопросов связанных с развитием ИПС приведет к созданию информационной сети ботанических садов СНГ, что улучшит их взаимодействие и будет способствовать преодолению ряда возникших в последние годы проблем. Однако остается решить наиболее сложную проблему — это сомнения в целесообразности передачи информации о собственных коллекционных фондах в ИПС. Для меня существует одна система аргументации. Во-первых, пока информация не доведена до пользователей, она не имеет никакой ценности. Во- вторых, если каждый сад или каждая страна будут создавать свои ИПС и при этом игнорировать единую ИПС, то произойдет вырождение информации. Такие системы, как и прекрасные печатные каталоги отдельных садов, будут неудобны для работы в связи с недостаточной широтой информационного охвата. Представьте, что необходимо получить сведения о наличии в коллекциях ботанических садов культиваров Picea abies, а вместо единой системы охватывающей Восточную Европу и Северную Азию вы вынуждены просматривать десятки каталогов, списков семян, сайтов в Интернете. Уверены, что в таком случае многие коллекции просто выпадут из внимания специалистов [8].
4. Характеристики Информационно-поисковой системы
Интернет позволяет создавать сетевые базы данных различной мощности. Наиболее привлекательным, с точки зрения организации широкого доступа к базам данных, является использование для этой цели стандартных HTML-браузеров [4]. Для разработки этого проекта был выбран HTTPD-сервер Apache, MySql-сервер, язык PERL на платформе UNIX. Такая схема была выбрана по нескольким причинам, они приведены ниже в порядке убывающего приоритета. С точки зрения пользователя, HTML-интерфейс к базе данных весьма привлекателен, так как нет необходимости в установке специальных программ- клиентов доступа к удаленной базе данных, а можно пользоваться обычным браузером типа Internet Explorer или Netscape Communicator. SQL- сервер привлекателен для хранения информации, во первых, гибкостью доступа к информации, во вторых, возможностью хранения больших объемов информации с сохранением приемлемой скорости доступа. Последнее особенно характерно для MySQL- сервера, так как язык SQL был в нем несколько урезан в пользу большего быстродействия сервера, что делает MySQL незаменимым инструментом для создания баз данных в Интернете. SQL-сервер позволяет быстро менять выходные формы, которые по сути являются результатом SQL-запросов, оформленных с помощью языка PERL в виде HTML-страниц. Также быстро и безболезненно можно менять структуру баз данных. Стоимость сервера и программного обеспечения для него (типа Oracle) намного бы превысило финансирование данного проекта. На данном этапе такие расходы были бы неоправданны, так как степень популярности и объем данных нашей поисковой системы было трудно оценить заранее и путь от меньшего к большему на наш взгляд вполне оправдан. Распространенность языка Perl обеспечивает быстрый перенос базы с сервера на сервер, что бывает иногда необходимо по техническим причинам. Текстовая ориентация языка Perl, а также наличие в нем библиотек, облегчающих создание html-страниц, позволяет быстро работать с данными текстового типа, а именно, такая специфика баз данных представленных нами также делает ненужными специальные программы-клиенты к базе данных. Пользователю достаточно любого html-браузера для доступа к базе. Для примера, в случае применения ява-скрипта или ява-апплетов, многие обладатели старых версий браузеров не имели бы возможности посещать нашу поисковую систему. Была разработана методика кодирования таксономической информации, несколько программ на языке Perl, позволяющие быстро заполнять базы данных из предоставленного в определенном формате материала. При размере базы до 1 000 000 таксонов время поиска будет сопоставимо со временем передачи информации в сети Интернет. Был разработан HTML-интерфейс к поисковой системе на 2-х языках. Это HTML-страницы и программы на языке PERL, генерирующие таблицы с информацией о растениях и ботанических садах. Программы на языке PERL являются посредниками между браузером посетителя и сервером MySQL. Как сопутствующая база появилась база ботанических садов России и сопредельных государств. Был написан HTML-интерфейс к этой базе на 2 -х языках и проведена реклама, которая привлекла много посетителей на сайт10. Была разработана система сбора статистики. Она также выполнена на языке Perl и на MySQL-сервере. Статистика собирается как для страниц ИПС по коллекциям, так и по базам адресов ботанических садов России и сопредельных государств. Интерфейс ИПС разрабатывался на двух языках: на английском и русском. Это коснулось всех уровней ИПС: два набора html-страниц; два набора Perl-программ; английские поля в базах данных. Html-интерфейс ИПС максимально доступен для неподготовленных пользователей. Поиск ведется по ключевому слову, но оно может стоять в произвольных местах названия растения. Кроме того, планируется подключить приблизительный поиск (поиск с учетом незначительных погрешностей при вводе ключевого слова). В настоящий момент реализованы и представлены посетителям сайта системы поиска для основной части ИПС: первая — по ключевому слову, вторая — по таблице. Первая система поиска работает по одному введенному образцу, причем можно начать с любой ступеньки таксономической иерархии. Поиск является иерархическим, то есть вы, последовательно проходите все ступени иерархии до вида, и только затем попадаете в ботанические сады, где культивируются эти виды. Поиск по таблице позволяет ввести сразу несколько ключевых слов для каждого вида, причем можно сразу искать несколько таксонов. Но при этом вы лишаетесь иерархического поиска. Для обеих систем поиска можно задать параметры: искать с начала слов или по совпадению образца с любой частью искомого слова, а также можно установить возможность поиска независимо от регистра, точнее она уже установлена по умолчанию, когда вы входите на страницу. Посмотреть все это в работе можно по адресу в Интернете. Для системы поиска редких видов растений используется иной принцип. Заданы списки редких растений и списки ботанических садов, используя которые пользователь может по выбору либо осуществить поиск конкретного растения во всех коллекциях, либо получить список редких растений, культивируемых в одном конкретном саду. Для каждого растения определена категория IUCN. В ходе дальнейшего развития ИПС, html-интерфейс будет создаваться свой для каждой новой базы данных, это связано со спецификой баз. В ходе дальнейшей работы, когда количество баз станет трудно обозримым, возникнет необходимость создать общий поисковый интерфейс по всем базам. Русские названия культиваров транслитерируются латинскими буквами специальной программой, была проведена работа по правильной транслитерации русских названий. Создание баз данных сразу породило проблему актуализации информации в этих базах данных. Начата соответствующая работа, которая ведется в двух направлениях: во первых, анкетирование ботанических садов России и сопредельных государств, во вторых, поиск нужной информации в Интернете [6].

Заключение


Базы данных связанные с фитоценологией – это архивы согласованных данных, хранящихся в единой форме. Эти базы содержат данные широкого спектра разных областей ботаники и геоботаники. Очень важно, что они, как правило, доступны через интернет и оснащены интуитивно понятно интерфейсом для поиска информации

Проект по созданию информационно-поисковой системы по коллекционным фондам ботанических садов России и сопредельных государств является создание доступного источника информации по коллекциям ботанических садов и дендрологических парков России. Проект выполняется путем последовательного накопления и обобщения данных по разным коллекциям: по коллекциям арборетумов, многолетних травянистых растений, по охраняемым растениям (в первую очередь, культивируемым ex situ) и по растениям оранжерейных коллекций. Полученные данные обрабатывались с помощь программы для регистрации коллекций “Калипсо”, использовавшейся в качестве инструмента подготовки данных для Информационно-поисковой системы (ИПС). Подготавливается список растений оранжерей на основе данных по крупнейшим оранжереям. На более поздних этапах планируется перейти к актуализации информации по отдельным ботаническим садам. Более детальные данные по конкретным образцам можно получить в ботанических садах — владельцах конкретных растений. ИПС предоставляет данные об адресе, телефонах, электронных почтах и сайтах ботанических садов.



Список литературы


  1. Карписонова. Минск, 2009. Смирнов И. А., Антипова Е. А. Ботанические сады и системы регистрации данных // Информационный бюллетень СБСР и ОМСБСОР. 2009. Вып. 6. С. 45—48.

  2. Кузьмин З. Е., Зайцев Г. Н., Сорокин С. В. Методические указания по учету коллекционных растений ботанических садов СССР с помощью ЭВМ. М., 1979. Каталог культивируемых древесных растений России / ред. Карпун Ю. Н. Сочи—Петрозаводск, 2010. 173 с.

  3. Нестеренко М. И., Прохоров А. А., Груздева Е. А., Холодкова Е. Ю. “Калипсо” — база данных коллекционных фондов для ботанических садов // Информационный бюллетень СБСР и ОМСБСОР. 2009. Вып. 6. С. 53—57.

  4. Нестеренко М. И., Прохоров А. А. Информационно-поисковая система “Ботанические коллекции в Интернете” // Проблемы создания ботанических баз данных: Материалы совещ. М.: Отделение по выпуску официальных изданий ФИПС, 2000. С. 53— 55. Красная книга СССР. М.: Лесн. пром-ть, 1984. Т. 2. Красная Книга РСФСР: Растения. М.: Росагропромиздат, 2012. 592 с.

  5. Прохоров А. А., Нестеренко М. И. Деятельность ботанического сада ПетрГУ по внедрению новых информационных технологий в ботанических садах // Университеты в образовательном пространстве региона: опыт, традиции и инновации: Материалы междун. конфер. Петрозаводск, 2010. С. 41—42.

  6. Прохоров А. А., Нестеренко М. И. Российские дендрологические коллекции в Интернете // Проблемы дендрологии на рубеже XXI века: Материалы Междун. совещания по проблемам интродукции хвойных растений в России. М., 2010, С. 279—280. Каталог цветочно декоративных травянистых растений ботанических садов СНГ и стран Балтии / ред. Р. А.

  7. Тахтаджян А. Л. Высшие таксоны сосудистых растений, исключая цветковые // Проблемы палеоботаники, Л.: Наука, 2011. С. 137—142.

  8. Черепанов С. К. Сосудистые растения России и сопредельных государств. СПб: Мир и семья-95, 2013. 991 с




Поделитесь с Вашими друзьями:


База данных защищена авторским правом ©zodorov.ru 2017
обратиться к администрации

    Главная страница