Σημασιολογική Διαλειτουργικότητα στην Ηλεκτρονική Διακυβέρνηση μέσω Πρότυπων Δομών Πληροφορίας

Abstract

Σήμερα, μια από τις μεγαλύτερες προκλήσεις για την επίτευξη σημασιολογικής διαλειτουργικότητας σε επίπεδο δεδομένων εντοπίζεται στην έλλειψη κοινής κατανόησης που δημιουργείται λόγω της απόδοσης διαφορετικής ερμηνείας και της χρήσης διαφορετικής σύνταξης, διαφορετικών προτύπων και διαφορετικών προσεγγίσεων μοντελοποίησης σε κάθε οργανισμό. Αντικείμενο της παρούσας διδακτορικής διατριβής είναι η ανάπτυξη μιας ολοκληρωμένης μεθοδολογίας για τη διαχείριση του κύκλου ζωής Σημασιολογικά Εμπλουτισμένων, Διασυνδεδεμένων Πρότυπων Δομών Πληροφορίας (ΠΔΠ) με τη βοήθεια επιχειρηματικών κανόνων. Η καινοτομική συμβολή της διατριβής εντοπίζεται στους εξής άξονες: Α. Ενιαία και ολοκληρωμένη αντιμετώπιση των διαφόρων καταστάσεων στις οποίες μπορεί να περιέλθει μια Πρότυπη Δομή Δεδομένων κατά τον κύκλο ζωής της, Β. Ευέλικτος σημασιολογικός εμπλουτισμός των Πρότυπων Δομών Πληροφορίας, Γ. Ενσωμάτωση της λογικής των διασυνδεμένων δεδομένων (linked data) στις Πρότυπες Δομές Πληροφορίας, Δ. Αξιοποίηση της λογικής των επιχειρηματικών κανόνων στη διαχείριση των Πρότυπων Δομών Πληροφορίας, Ε. Εμβάθυνση στην ποιότητα των Πρότυπων Δομών Πληροφορίας, ΣΤ. Πρόβλεψη για τη θεωρητική τεκμηρίωση των Πρότυπων Δομών Πληροφορίας και των Επιχειρηματικών Κανόνων, που διέπουν τη διαχείρισή τους, Ζ. Δημιουργία επαναχρησιμοποιήσιμης γνώσης και μιας πρακτικά βιώσιμης λύσης για οργανισμούς σε εθνικό και διακρατικό (παν-Ευρωπαϊκό) επίπεδο. Ουσιαστικά, η έννοια της Σημασιολογικά Εμπλουτισμένης, Διασυνδεδεμένης Πρότυπης Δομής Πληροφορίας υιοθετείται σε διαφορετικά επίπεδα αφαίρεσης για να αντικατοπτρίσει τα επαναχρησιμοποιήσιμα σχήματα και τα μοντέλα, στα οποία συμμορφώνονται τα πραγματικά δεδομένα που ανταλλάσσονται ηλεκτρονικά κατά την παροχή υπηρεσιών. Η Μεθοδολογία Διαχείρισης Κύκλου Ζωής ΠΔΠ που προτείνει η διατριβή προβλέπει ότι μια Πρότυπη Δομή Πληροφορίας δημιουργείται, αποθηκεύεται, προτυποποιείται, επαναχρησιμοποιείται για τη δημιουργία σύνθετων δομών σε διαφορετικά περιβάλλοντα, εναρμονίζεται και ομογενοποιείται με τις δομές πληροφορίας που σχεδιάστηκαν για τις ανάγκες συγκεκριμένων χωρών για να προκύψουν Γενικευμένες Δομές Δεδομένων, μετασχηματίζεται σε συγκεκριμένη σύνταξη, εξελίσσεται με το πέρασμα του χρόνου και απενεργοποιείται, με τρόπο που διασφαλίζει ότι ανταποκρίνεται στις ανάγκες και τις προσδοκίες όλων των εμπλεκομένων μέσα από το Πλαίσιο Διασφάλισης Ποιότητας που έχει υιοθετηθεί. Με στόχο την κατά το δυνατόν ανεξαρτησία των Δομών Πληροφορίας από την επιχειρηματική λογική που κρύβεται πίσω από κάθε στάδιο του κύκλου ζωής τους, διατυπώνεται μια σειρά από επαναχρησιμοποιήσιμους κανόνες που διέπουν τη διαχείριση τους με δηλωτικό τρόπο. Παράλληλα, η θεωρητική τεκμηρίωση των Πρότυπων Δομών Πληροφορίας με βάση τις αρχές της Θεωρίας Γράφων, αλλά και η τυπική διατύπωση των επιχειρηματικών κανόνων, σύμφωνα με την Κατηγορηματική Λογική, προσθέτουν στη βασιμότητα και τη δυνατότητα ενιαίας εφαρμογής της προτεινόμενης μεθοδολογίας. Σε αρχιτεκτονικό επίπεδο, προδιαγράφονται οι απαιτήσεις και η αρχιτεκτονική σχεδίαση ενός προηγμένου Συστήματος Διαχείρισης Πρότυπων Δομών Πληροφορίας, επαληθεύεται η δυνατότητα υλοποίησής του σε συγκεκριμένα εργαλεία που επιλέχθηκαν λόγω της καινοτομίας και της εναρμόνισής τους με τη φιλοσοφία της διατριβής, και αναδεικνύεται η σύμπλευση με την Προσανατολισμένη σε Μοντέλα Αρχιτεκτονική (MDA). Από μια περισσότερο πρακτική σκοπιά, πρωταρχικός στόχος της διατριβής είναι να συμβάλλει στην επίτευξη Σημασιολογικής Διαλειτουργικότητας στην Ηλεκτρονική Διακυβέρνηση σε εθνικό και παν-Ευρωπαϊκό (δια-κρατικό) επίπεδο. Στην κατεύθυνση αυτή, δημιουργείται μια σειρά από επαναχρησιμοποιήσιμες Βιβλιοθήκες που αποδεικνύουν την εφαρμοσιμότητα της μεθοδολογίας και προσαρμόζουν ένα μέρος των διαθέσιμων XML Σχημάτων από το Ελληνικό Πλαίσιο Ηλεκτρονικής Διακυβέρνησης και το ερευνητικό έργο GENESIS (στις B2G συναλλαγές) στη φιλοσοφία και τους κανόνες της παρούσας διατριβής.

The lack of a unique, common understanding at data level that emerges due to different interpretations, different syntax, different standards and different modelling approaches, adopted according to the specific needs of each and every organization, can be listed among the critical remaining challenges that hinder seamless semantic interoperability. The objective of the present PhD dissertation is to propose an integrated methodology for managing the life-cycle of Semantically-enriched, Linked Standardized Information Components (SELSICs) with the help of business rules. The innovative contribution of this thesis can be identified along the following axes: A. Integrated and unique confrontation of the various situations which a SELSIC may be face during its life-cycle; B. Flexible semantic enrichment of the concepts expressed in SELSICs; C. Application of the logic that accompanies the “Linked Data” initiatives to the SELSICs; D. Exploitation of concise business rules for managing SELSICs; E. Study of the quality repercussions on SELSICs; F. Provision for the theoretical documentation of SELSICs and the business rules on the basis of well-established theories; G. Creation of reusable knowledge and of a sustainable solution in a long term horizon for organizations at national and international (pan-European) level. To this end, the concept of the Semantically-enriched, Linked Standardized Information Component (SELSIC) has been adopted at multiple abstraction levels to signify the reusable schemas and the models with which the actual data, which are electronically exchanged during the services’ provision, comply. The proposed methodology for managing the SELSICs’ life-cycle foresees that a SELSIC is created, stored, standardized, reused to create more complex structures or to get adapted to a specific context, harmonized with the components designed for the needs of specific countries (specific-country models) to produce generic models, transformed to a specific syntax and disposed, in a way that ensures that the needs and requirements of its stakeholders are addressed, through the Quality Management Framework it has adopted. In order to achieve decoupling among the SELSICs and the business logic laying behind each stage in their life-cycle, a set of reusable rules that control their management in a declarative way has been described. The theoretical foundations of the SELSICs based on the principles of the Graph Theory, as well as the formal definition of the business rules on the basis of the Predicate Logic, also add to the validity and the homogenized application of the proposed methodology. In implementation terms, the requirements and the architectural design of an advanced system for managing SELSICs is outlined, the potential for its development on top of existing innovative tools (that have been selected due to their alignment to the philosophy of this thesis) is confirmed and the consistency with the Model-driven Architecture (MDA) is underlined. From a more practical perspective, a critical goal of this dissertation has been to contribute to the resolution of semantic interoperability issues in Electronic Government at national and pan-European level. In this direction, a set of reusable libraries has been created in order to prove the applicability of the proposed methodology and adapt a part of the available XML Schemas (from the Greek Interoperability Framework and the FP6 research project GENESIS, with regard to B2G transactions) to the philosophy and the directions of this thesis.