РАЗРАБОТКА ИНТЕРАКТИВНОЙ ИНФОРМАЦИОННОЙ СИСТЕМЫ «ВОЛОКОННАЯ ОПТИКА»
 
Волоконная оптика является одним из наиболее быстро развивающихся направлений современной науки и техники. Это в первую очередь обусловлено возможностью создания волоконно-оптических систем связи, в которых скорость передачи информации на несколько порядков больше, чем в системах радиосвязи [1]. Объем передаваемой и перерабатываемой информации определяет уровень современной цивилизации [2]. Важнейшими направлениями современной волоконной оптики также являются исследование и разработка волоконных лазеров, усилителей и волоконно-оптических датчиков физических величин [3-5]. Обладая целым рядом уникальных достоинств, волоконно-оптические устройства и системы стали в настоящее время незаменимы в оптической локации, дистанционном контроле, лазерной резке, сварке, закалке, термообработке, контрольно-измерительных системах, сенсорике, научных исследованиях, в хирургии, биомедицине и многих других областях.

С момента возникновения волоконной оптики в середине 50-х годов прошлого века суммарное количество сообщений на эту тему превысило сотни тысяч (данные Google Scholar, июнь 2011), причём наблюдается ежегодный рост количества публикаций. Ряд выводов о научных работах в указанной области позволяет сделать анализ публикаций в естественнонаучных журналах за 1980–2011 гг., выполненный с использованием ISI Web of Knowledge – Web of Science (массив около 60000 статей,  июнь 2011 г.). В таблицах представлены некоторые его результаты. В частности, приведены первые 20 позиций по публикациям стран (табл. 1), отдельным авторам (табл. 2), опубликовавшим наибольшее число работ, и журналам,  в которых публикуются работы по волоконной оптике (табл. 3).

Представленные в таблицах результаты получены путем поиска по ключевым словам, поэтому они в значительной степени зависят от точности и полноты указания авторами ключевых слов в статье. Вместе с тем, даже такой упрощенный взгляд позволяет проанализировать основные закономерности.

Как видно из табл.1, по количеству публикаций лидером по волоконной оптике в целом и важнейшим её направлениям – волоконно-оптической связи и волоконным лазерам - являются США, за ними следуют Япония и Китай. Такая последовательность хорошо коррелирует с затратами этих стран на исследования и разработки (R&D) в процентах от валового национального продукта. Это иллюстрирует рис. 1, опубликованный в работе [6]. Следует отметить, что в области исследований по новому и перспективному направлению волоконной оптики – микроструктурированным световодам - Россия занимает уже шестую позицию. В оценке работ по волоконным лазерам следует упомянуть об успехе В.П. Гапонцева - основателя фирмы IPG, создавшей  новое поколение мощных волоконных лазеров и оптических усилителей различного спектрального диапазона, которые по многим  характеристикам значительно превосходят лазеры других типов [3, 7]. В России работает ООО НТО «ИРЭ-Полюс», которое входит в международную группу компаний IPG Photonics.

Таблица 1
Рейтинговые данные в области волоконной оптики для стран

Рис.1. Карта инвестирования стран в исследования и разработки

Анализ рейтинга по организациям показывает, что среди научных организаций по направлению «Волоконная оптика» Российская академия наук находится на третьем месте и на втором - по направлениям «Волоконные лазеры» и  «Волоконные световоды – фотонные кристаллы».  В этом видится несомненная заслуга инициатора работ по созданию стеклянных волоконных световодов и проведению фундаментальных исследований их свойств лауреата Нобелевской премии акад. А.М. Прохорова. Благодаря трудам школ акад. Дианова Е.М. и Девятых Г.Г.  была заложена основа успешного развития волоконной оптики в России.

В рейтинговом списке авторов (табл.2), публикующихся в области волоконной  оптики, третье место занимает акад. Е.М. Дианов (НЦВО РАН) и пятое - проф. А.М. Желтиков (МГУ им. М.В. Ломоносова). В Научном центре волоконной оптики РАН и Институте общей физики им. А.М. Прохорова (Москва) с участием Института химии высокочистых веществ ИХВВ РАН им. Г.Г. Девятых (Нижний Новгород) сделан ряд приоритетных разработок: световоды с металлическим покрытием, с изменяющейся по длине дисперсией, активные световоды, легированные висмутом, волоконные лазеры на их основе и ряд других. Важнейшие результаты получены также в области фундаментальных исследований. Следует отметить также высокий рейтинг российских учёных (МГУ им. М.В. Ломоносова) в проведении исследований по волоконно-оптическим лазерам и одному из новых направлений - микроструктуриро-ванным световодам (фотонным кристаллам). 

Анализ табл. 3, где представлены журналы, публикующие научные работы в рассматриваемой области, показывает, что российские исследователи в должной мере не обеспечены научными, в том числе электронными ресурсами в этой области. Так, рейтинговый список возглавляют журналы издательства IEEE (табл.3, выделены жирным шрифтом), подписки на полнотекстовые ресурсы которого в России в настоящее время нет. Кроме того для многих исследователей недоступны электронные ресурсы издательства Elsevier (табл. 3, выделены курсивом). Доступ к журналам Freedom Collection этого издательства в настоящее время имеют 268 институтов и центров Российской Академии наук за период всего в пять лет с 2006 по 2011 г.г.  Анализ рейтинга журналов по исследованиям в области материалов для волоконной оптики показывает, что доля журналов издательства Elsevier в списке увеличивается.

Таблица 2
Рейтинговые данные в области волоконной оптики для авторов

Таблица 3
Рейтинговые данные в области волоконной оптики для журналов

Доступ к полным текстам публикаций других важнейших издательств, таких как Optical Society of America, American Institute of Physics, American Physical Society, Wiley, Taylor&Francis, American Chemical Society, Institute of Physics и Springer обеспечен финансированием РАН, РФФИ и Роснауки (через консорциум НЭИКОН), но острой проблемой здесь является отсутствие глубоких архивов. Коллекция НЭБ (eLibrary) в настоящее время никак не соответствует имеющейся потребности в ресурсах. К перечисленным выше пробелам относятся также публикации, представленные в журналах стран Азии, в материалах конференций, на которые у большинства российских академических, учебных и отраслевых институтов нет подписки.

Одним из способов восполнения пробелов в информации и существенного расширения круга исследователей, которым она будет доступна, является создание специализированной базы данных, охватывающей широкий круг ресурсов научного характера в области волоконной оптики. Имеющиеся в настоящее время порталы (сайты) с базами данных по волоконной оптике являются, в большинстве случаев, локальными, и представленная на них информация носит исключительно коммерческий характер. Такова информация на порталах отраслевой Ассоциации – Содружества «Волоконная оптика» [8]; проекты «Вся волоконная Россия» и др. на сайте журнала «Фотон-Экспресс» [9]; Database of Fiber Optic installers and consultants, предлагаемая Fiber Optic Association  [10] и другие. Как правило, цель этих ресурсов - обеспечить любой компании, работающей на рынке телекоммуникаций, маркетинговую и информационную поддержку.

Информационные системы, содержащие научные электронные ресурсы (публикации, материалы конференций, монографии и др.) в области волоконной оптики, до настоящего времени не созданы. Среди российских научно-информационных систем, в той или иной степени подобных предлагаемой по подходу, можно отметить информационную систему Math-Net.Ru - общероссийский математический портал, предоставляющий российским и зарубежным математикам различные возможности в поиске информации в области математики; поддерживаемую Геологическим факультетом МГУ систему «Все о геологии» [11]; Интернет-портал химиков-аналитиков [12]. Следует отметить также коллекцию баз данным по отдельным актуальным научным направлениям («Квазары и нейтронные звезды», «Рассеяние электронов в твердых телах», «Новые полупроводниковые материалы» и др.), которые созданы и размещены на сайте Физико-технического института им. А. И. Иоффе РАН (Санкт-Петербург).

В настоящее время многие мировые ведущие научные центры уже имеют свои репозитории (открытые архивы). Создание репозиториев является составной частью формирующейся европейской онлайновой научной инфраструктуры, оно поддерживается организациями США и других стран. Международная деятельность по обеспечению открытого доступа к результатам исследований представлена на сайте Open Access and Institutional Repositories [14]. В России основные разработки в создании репозиториев созданы и пополняются на базе онлайновых сервисов системы “Соционет”[15].  Список российских организаций с открытыми архивами не превышает тридцати институтов и состоит, в основном, из учреждений, представляющих общественные науки, математику и экономику. В связи с этим создание электронных архивов трудов сотрудников институтов и центрах в области естественных наук является актуальной задачей.

Целью данной работы являлось создание информационной системы «Волоконная оптика», состоящей из электронной библиотеки научной литературы по фундаментальным и прикладным проблемам волоконной оптики и совокупности трудов сотрудников НЦВО РАН.  При наполнении содержательной части системы будут использованы все виды научных электронных ресурсов: полнотекстовые статьи, материалы конференций, электронные книги, справочники и Интернет-ресурсы (сайты компаний, работающих в данной области).
 

Рис.2.  Структура начальной страницы раздела «Электронная библиотека»

Информационная система «Волоконная оптика» состоит из трёх основных разделов (рис.2):
1. Электронная библиотека;
2. Труды НЦВО РАН
3. Производство, применение и инновации. 

Основной целью при создании Электронной библиотеки является максимально возможное формирование её контента из полных текстов научных работ, а не ограничение сведений только библиографической базой данных. Представленные в ней ресурсы в соответствии с принципом доступа к полным текстам состоят из трёх типов источников:
1.    Совокупность публикаций, загруженных на сервер библиотеки и доступных только по локальной сети НЦВО РАН. К ним относятся работы, электронные версии которых были собраны как сотрудниками НЦВО РАН в процессе выполнения научных исследований, так и библиотекой при выполнении запросов читателей библиотеки за  все годы её работы.
2.    Ресурсы удалённого доступа. Доступ к ним подтверждён подпиской на них. Для стороннего пользователя возможность получить полнотекстовые версии публикаций определяется особенностями подписки того учреждения, в котором он работает.
3.    Ресурсы свободного доступа, тематически отобранные с учетом потребностей сотрудников НЦВО РАН.

Из изложенного видно, что вся совокупность материалов доступна только в локальной сети НЦВО РАН; сторонние пользователи смогут получить нужный им материал через систему заказа.

В перспективе данная информационная система может быть дополнена другими видами электронных копий документов, полученными за счёт возможного сотрудничества с такими проектами, как «Национальный библиотечный ресурс» [16] и Национальная электронная библиотека [17].

Разрабатываемая база данных раздела Электронная библиотека не претендует на размещение в ней абсолютно всех публикаций в области волоконной оптики. Она будет

                                                                                                                         Таблица 4
Структура раздела «Электронная библиотека»

составляться на основании предварительного экспертного отбора публикаций и будет в немалой степени ориентирована на тематику проводимых в НЦВО РАН исследований.

В табл.4 показаны основные разделы электронной библиотеки. Особое внимание при создании тематических разделов уделялось информации по новым направлениям волоконной оптики, таким как инновации в создании новых высокоэффективных источников оптического излучения, новых типов световодов, компонентов для волоконно-оптических линий связи и материалов для волоконной оптики, в том числе наноматериалов.

При создании рубрикатора, положенного в основу разбиения материала на разделы и на подразделы внутри каждого раздела, применен анализ многочисленных монографий, рубрикаторов тематических журналов и ведущих конференций (CLEO, OFC и др.)

За основу программного обеспечения информационной системы «Волоконная оптика» принят комплекс «Наука России», разработанный специалистами БЕН РАН [18, 19], используемый для формирования и поддержки различных баз данных на сервере БЕН РАН (http://scirus.benran.ru/scirus), в частности, базы данных публикаций сотрудников академических институтов, технологической БД электронной библиотеки «Научное наследие России» [20], БД диссертаций и др.  Программное обеспечение построено по технологии открытых систем на основе СУБД MySQL с использованием современных языков программирования, таких как PHP и Ruby.

В основу контента электронной библиотеки были положены материалы по волоконной оптике (библиографические описания публикаций), формируемые сотрудниками библиотеки  НЦВО РАН в течение нескольких последних лет.

В настоящее время объем собранного материала, включающего как статьи научных  журналов, так и статьи из трудов конференций, составляет около 3000 документов.

Как указывалось ранее, вторым основным разделом разрабатываемой системы является раздел «Труды сотрудников НЦВО РАН» (рис.3). Раздел содержит публикации сотрудников НЦВО, вышедшие с момента основания центра в 1993 г.  по настоящее время. Поскольку исходная информация для раздела изначально формировалась в виде текстового файла в слабоструктурированном виде, чтобы загрузить ее в структурированную БД с обеспечением развитого поиска по отдельным элементам записей, потребовалась разработка специальных алгоритмов  программного обеспечения. В настоящее время вся ранее накопленная информация обработана и введена в систему.

Пользовательский интерфейс системы «Наука России» был изменен, чтобы соответствовать дизайну и цветовой гамме сайта НЦВО; кроме того, в соответствии с возможностями и идеологией построения системы [21], были настроены шаблоны вывода результатов поиска информации.

 

Рис.3. Начальная страница раздела «Труды сотрудников НЦВО РАН»

Как видно из рис.3, мы сочли важным дополнить этот раздел страницей «Цитируемость публикаций»,  поскольку библиометрические показатели (в частности, индекс Хирша) внедряются для оценки эффективности научных исследований. На данной странице размещены ссылки как на базы данных, по которым пользователи могут самостоятельности провести расчёты индексов цитирования, так и на методические материалы для проведения таких расчётов.

Наконец, раздел системы «Производство, применение и инновации» будет содержать ссылки на сайты и порталы, где содержится информация практического (коммерческого) характера по заявленным в разделе проблемам.

Таким образом, создаваемая информационная интерактивная система «Волоконная оптика» при завершении работы над ней позволит:
- выполнять гибкий поиск информации по широкому набору критериев, получать полные тексты публикаций по волоконной оптике;
- проводить наукометрический анализ динамики публикаций по различным направлениям исследований с целью формирования выводов о перспективности работ в конкретных направлениях;
- получать данные о показателях научно-исследовательской деятельности учёных - проводить статистический анализ обращений к информационным ресурсам с целью выявления наиболее актуальных источников информации (издательства, журналы и др.).

Программно-технические средства системы обеспечат её интеграцию в российские и международные информационные ресурсы.
Работа выполняется в рамках проекта РФФИ 10-07-00142-а (Создание интерактивной информационной системы «Волоконная оптика»).

Литература:
1.    Е.М. Дианов. Волоконная оптика: сорок лет спустя //Квантовая электроника. - 2010. - т.40. - №1. - С. 1-6 [Электронный ресурс] - Режим доступа: 
http://www.physics-online.ru/php/paper.phtml?jrnid=qe&paperid=7901&option_lang=rus.
2.    М. Ефимов, В. Никитин «Перспективы развития волоконно-оптических средств передачи видеоинформации» [Электронный ресурс] - Режим доступа:   http://polyset.ru/article/st177.php.
3.    Gapontsev V.P. Penetration of fiber lasers into industrial market  (англ.) // Fiber Lasers V: Technology, Systems, and Applications, Photonics West. — 2008. — С. presentation 6873-01.
4.    Payne D.N. Fiber lasers: The next generation // Presentation on CLEO/QELS Conference. — 2006.
5.    Beginning of the Laser Era in the USSR [Электронный ресурс] - Режим доступа:   http://www.opticsinfobase.org/laserfest/laserfest-soviet.cfm.
6.    Courtland R. // Nature. - 2008. - V. 451. - Is.3. - P. 378.
7.    [Электронный ресурс] - Режим доступа:  http://www.ntoire-polus.ru/news_article_030611.html.
8.    [Электронный ресурс] - Режим доступа:  http://asvo.ru/index.php?id=4.
9.    http://www.fotonexpress.ru/.
10.    [Электронный ресурс] - Режим доступа:  http://findarticles.com/p/articles/mi_m0NVN/is_50_25/ai_n27862821/.
11.    [Электронный ресурс] - Режим доступа:  http://geo.web.ru/.
12.    [Электронный ресурс] - Режим доступа:  http://www.anchem.ru/.
13.    [Электронный ресурс] - Режим доступа:  http://www.ioffe.ru/index.php?row=15&subrow=0#.
14.    [Электронный ресурс] - Режим доступа:  http://www.eprint.org .
15.    [Электронный ресурс] - Режим доступа:  http://socionet.ru.
      16. [Электронный ресурс] - Режим доступа:  http://www.natlib.ru/ru/about/about/.
17. [Электронный ресурс] - Режим доступа:  http://www.rusneb.ru/index.html.
18. Якшин М.М. WEB-интерфейс системы "Наука России" // Современные технологии в информационном обеспечении науки: Сборник научных трудов / Каленов Н.Е. (ред.). - М.: Научный мир, 2003. – С. 47-52.
19. Сенько А.М., Якшин М.М. Концепция построения типовой системы ввода, учета и выдачи информации // Информационное обеспечение науки: новые технологии: Сборник научных трудов / Н.Е. Каленов (ред.) - М.: БЕН РАН, 2005. – С. 225-232.
20. Каленов Н.Е., Сенько А.М., Якшин М.М. Распределенная технология наполнения электронной библиотеки "Научное наследие России" // XIII Российская конференция с участием иностранных ученых "Распределенные информационные и вычислительные ресурсы" (DICR-2010). Тезисы докладов. - Новосибирск, 2010 – С. 20.


Авторы поздравляют редакцию ИРР с 20-летием журнала. Своим появлением журнал обязан Олегу Валериановичу Кедровскому, вложившему в его создание и руководство свой интеллект и организаторские способности. Благодаря профессионализму редколлегии журнал с первых номеров получил широкое признание информационного сообщества и пользуется заслуженным авторитетом, занимая одно из ведущих мест в стране по своему направлению. Качество публикаций журнала подтверждено включением его в список ВАК. Желаем журналу дальнейшего процветания и выхода на мировой уровень путем включения в базу данных WEB of Science или SCOPUS.