Онтологии и базы данных по теплофизическим свойствам реакторных материалов

25.03.2019 2019 - №01 Актуальные проблемы ядерной энергетики

И.А. Чусов П.Л. Кириллов В.Г. Проняев А.О. Еркимбаев В.Ю. Зицерман Г.А. Кобзев Л.Р. Фокин

https://doi.org/10.26583/npe.2019.1.01

Анализируется информационная технология хранения, систематизации и распространения теплофизических данных для атомной энергетики. Общая тенденция в областях, связанных с широким использованием научных данных, состоит в переходе от традиционных баз данных к созданию единой инфраструктуры, способной преодолеть резкое нарастание объема данных при усложнении их структуры, связанной с постоянным расширением классов материалов. Подобная инфраструктура обеспечивает интероперабельность, включая обмен и распространение данных. Предложен общий принцип управления данными для реакторной теплофизики, основанный на предметно-ориентированной онтологии ReactorThermoOntology (RTO).

Онтология включает в себя единый словарь всех понятий, расширенный за счет логических связей и аксиом. Предложенная в работе онтология объединяет термины, характерные для реакторных материалов, их характеристик, а также информационных сущностей, определяющих текстовые, математические и компьютерные структуры. В закодированном виде онтология становится управляющей надстройкой, способной интегрировать разнородные данные. Важнейшая ее особенность – возможность перманентного расширения, необходимая по мере введения в практику новых материалов. Рассмотрены возможные сценарии ее использования на этапах проектирования, эксплуатации и интеграции автономных ресурсов, преимущественно БД. В качестве эффективного средства интеграции предложено использовать технологию больших данных при многообразных вариациях их логической структуры.

Ссылки

1. Дударев В.А. Интеграция информационных систем в области неорганической химии и материаловедения. – М.: КРАСАНД. – 2016. – 320 с.
2. Bizer C. Interlinking scientific data on a global scale. // Data Science Journal. – 2013. – Vol. 12. – PP. GRDI6-GRDI12.
3. Frenkel M. Global Information Systems in Science. Application to the Field of Thermodynamics. // J. Chem. Engn. Data. – 2009. – Vol. 54. – No 9. – PP. 2411-2428.
4. Uschold M., Gruninger M. Ontologies: principles, methods and applications. // Knowledge Engineering Review. – 1996. – Vol. 11. – No 2. – PP. 93-136.
5. Zhang X., Zhao C., Wang X. A survey on knowledge representation in materials science and engineering: An ontological perspective. // Computers in Industry. – 2015. – Vol. 73. – PP. 8-22.
6. Brodaric B., Gahegan M. Ontology use for semantic e-Science. // Semantic Web. – 2010. – Vol. 1. – PP. 149-153.
7. Knowledge Organization Systems and Semantic Technology. International Atomic Energy Agency. Nuclear Knowledge Management (NKM). Электронный ресурс: www.iaea.org/ nuclearenergy/nuclearknowledge/ (дата доступа 10.08.2018).
8. Еркимбаев А.О., Зицерман В.Ю., Кобзев Г.А., Косинов А.В. Связывание онтологий с базами данных по свойствам веществ и материалов // Научно-техническая информация. Серия 2. – 2015. – № 12. – С. 1-16.
9. Chusov I.A., Kirillov P.L., Bogoslovskaya G.P. et al. Development of the system of reactor thermophysical data on the basis of ontological modeling. // Journal of Physics Conference Series. – 2017. – Vol. 891. – #012172.
10. Портал THERMOPHYSICS.RU. Электронный ресурс: http://www.thermophysics.ru/ RTO/index.html (дата доступа 10.08.2018)
11. Thermophysical Properties of Materials for Nuclear Engineering: Tutorial for students of specialty «Nuclear Power Plants». Ed. by Prof. P.L. Kirillov. – Obninsk: IATE, 2006. – 182 p.
12. Mishra S., Kaity S., Banerjee J., Nandi C., Dey G.K., Khan K.B. U-PuO2, U-PuC, U-PuN cermet fuel for fast reactor. // Journal of Nuclear Materials. – 2018. – Vol. 499. – PP. 272-283.
13. Рисованный В.Д., Захаров А.В., Муралева Е.М. Новые перспективные поглощающие материалы для ядерных реакторов на тепловых нейтронах. // ВАНТ. Серия: Физика радиационных повреждений и радиационное материаловедение. – 2005. – № 3. – С. 87-93.
14. Erkimbaev A.O., Zitserman V.Y., Kobzev G.A, Fokin L.R. The logical structure of physicochemical data: Problems of numerical data standardization and exchange // Russian Journal of Physical Chemistry A. – 2008 – Vol. 82. – No 1. – PP. 15-25.
15. Laallam F.Z., Kherfi M.L., Benslimane S.M. A survey on the complementarity between database and ontologies: principles and research areas. // Int. J. Computer Applications in Technology. – 2014. – Vol. 49. – No 2. – PP. 166-187.
16. Kogalovsky M.R. Ontology-based data access systems. // Programming and Computer Software. – 2012. – Vol. 38. – No 4. – PP. 167-182.
17. Ashino T. Materials ontology: an infrastructure for exchanging materials information and knowledge. // Data Science Journal. – 2010. – Vol. 9. – PP. 54-61.
18. Lin L, Austin T, Ren W. Interoperability of materials database systems in support of nuclear energy development and potential applications for fuel cell material selection. // Materials Performance and Characterization. – 2015 – Vol. 4. – No 1. – PP. 115-130.
19. Erkimbaev A.O., Zitserman V.Yu., Kobzev G.A., Kosinov A.V. Standardization of Storage and Retrieval of Semi-structured Thermophysical Data in JSON-documents Associated with the Ontology. Proceedings of the XIX International Conference «Data Analytics and Management in Data Intensive Domains» (DAMDID/RCDL’2017), Moscow, Russia, October 10–13, 2017. Электронный ресурс: http://ceur-ws.org/Vol-2022/paper36.pdf (дата доступа 10.08.2018).

теплофизические свойства реакторные материалы ядерное топливо онтология база данных интеграция данных JSON-формат

Ссылка для цитирования статьи: Чусов И.А., Кириллов П.Л., Проняев В.Г., Еркимбаев А.О., Зицерман В.Ю., Кобзев Г.А., Фокин Л.Р. Онтологии и базы данных по теплофизическим свойствам реакторных материалов. // Известия вузов. Ядерная энергетика. – 2019. – № 1. – С. 5-18. DOI: https://doi.org/10.26583/npe.2019.1.01 .