نظام سير العمل العلمي

📅 آخر تحديث: ١ أغسطس ٢٠٢٦
✍️ نُشر في: ١ أغسطس ٢٠٢٦
الموسوعة الحرة

نظام سير العمل العلمي هو شكل متخصص من أنظمة إدارة سير العمل، مصمم خصيصًا لتكوين وتنفيذ سلسلة من خطوات الحوسبة أو معالجة البيانات، أو ما يُعرف بسير العمل ، في تطبيق علمي. [ 1 ] تُطوَّر أنظمة سير العمل العلمي عادةً لاستخدامها من قِبل علماء من تخصصات مختلفة، مثل علم الفلك وعلوم الأرض والمعلوماتية الحيوية . تعتمد جميع هذه الأنظمة على تمثيل مجرد لكيفية سير العملية الحسابية في شكل رسم بياني موجه، حيث تمثل كل عقدة مهمةً يجب تنفيذها، وتمثل الحواف إما تدفق البيانات أو تبعيات التنفيذ بين المهام المختلفة. يوفر كل نظام عادةً واجهة أمامية مرئية، مما يسمح للمستخدم بإنشاء وتعديل تطبيقات معقدة بخبرة برمجية قليلة أو معدومة. [ 2 ] [ 3 ] [ 4 ]

التطبيقات

يستطيع العلماء الموزعون التعاون في إجراء تجارب علمية واسعة النطاق وتطبيقات اكتشاف المعرفة باستخدام أنظمة موزعة من موارد الحوسبة ومجموعات البيانات والأجهزة. وتلعب أنظمة سير العمل العلمي دورًا هامًا في تمكين هذه الرؤية.

توفر أنظمة سير العمل العلمية الأكثر تخصصًا واجهة برمجة مرئية تُمكّن المستخدمين من إنشاء تطبيقاتهم بسهولة على شكل رسم بياني مرئي عن طريق ربط العقد ببعضها، كما طُوّرت أدوات لبناء هذه التطبيقات بطريقة مستقلة عن المنصة. [ 5 ] يُمثل كل ضلع موجه في الرسم البياني لسير العمل عادةً اتصالًا من مخرجات تطبيق إلى مدخلات التطبيق التالي. ويُطلق على سلسلة هذه الأضلاع اسم " خط أنابيب" .

سير العمل العلمي

أبسط سير العمل العلمي المحوسب عبارة عن نصوص برمجية تستدعي البيانات والبرامج وغيرها من المدخلات، وتنتج مخرجات قد تشمل الرسوم البيانية والنتائج التحليلية. ويمكن تنفيذ هذه النصوص باستخدام برامج مثل R أو MATLAB ، أو لغة برمجة نصية مثل Python مع واجهة سطر أوامر ، أو مؤخرًا باستخدام تطبيقات ويب مفتوحة المصدر مثل Jupyter Notebook .

هناك العديد من الدوافع لتمييز سير العمل العلمي عن سير العمل التقليدي في مجال الأعمال. وتشمل هذه الدوافع ما يلي:

  • توفير بيئة سهلة الاستخدام لعلماء التطبيقات الأفراد أنفسهم لإنشاء سير العمل الخاص بهم.
  • توفير أدوات تفاعلية للعلماء تمكنهم من تنفيذ سير عملهم وعرض نتائجهم في الوقت الفعلي.
  • تبسيط عملية مشاركة وإعادة استخدام سير العمل بين العلماء.
  • تمكين العلماء من تتبع مصدر نتائج تنفيذ سير العمل وخطوات إنشاء سير العمل.

من خلال التركيز على العلماء، يتحول تركيز تصميم نظام سير العمل العلمي بعيدًا عن أنشطة جدولة سير العمل ، التي تعتبرها بيئات الحوسبة الشبكية عادةً لتحسين تنفيذ العمليات الحسابية المعقدة على موارد محددة مسبقًا، إلى رؤية خاصة بالمجال لأنواع البيانات والأدوات والموارد الموزعة التي ينبغي توفيرها للعلماء وكيف يمكن جعلها سهلة الوصول إليها مع متطلبات جودة الخدمة المحددة [ 6 ].

أصبحت سير العمل العلمي عنصرًا أساسيًا في البنية التحتية الإلكترونية ، مما يُسهّل العلوم الإلكترونية. وتُعدّ هذه السير، التي تعمل عادةً فوق طبقة برمجية وسيطة ، وسيلةً تمكّن العلماء من نمذجة وتصميم وتنفيذ وتصحيح وإعادة تهيئة وإعادة تشغيل مسارات التحليل والتصوير الخاصة بهم . ومن المنهج العلمي المُعتمد توثيق أصول النتائج، وكيفية الحصول عليها، والأساليب التجريبية المُستخدمة، ومعايرات الأجهزة ومعاييرها، وما إلى ذلك. وينطبق الأمر نفسه على العلوم الإلكترونية، باستثناء أن بيانات المصدر تُسجّل أنشطة سير العمل المُستدعاة، والخدمات وقواعد البيانات التي تم الوصول إليها، ومجموعات البيانات المُستخدمة، وما إلى ذلك. وتُفيد هذه المعلومات العلماء في تفسير نتائج سير عملهم، كما تُفيد العلماء الآخرين في بناء الثقة في نتائج التجارب. [ 7 ]

مشاركة سير العمل

تم تطوير مجتمعات التواصل الاجتماعي مثل myExperiment لتسهيل مشاركة وتطوير سير العمل العلمي بشكل تعاوني. يوفر نظام Galaxy آليات تعاونية لتحرير ونشر تعريفات سير العمل ونتائجه مباشرةً على منصة Galaxy.

تحليل

ينطلق نظام سير العمل العلمي من فرضية أساسية مفادها أن العلماء أنفسهم قادرون على استخدام هذا النظام لتطوير تطبيقاتهم بالاعتماد على مخططات التدفق المرئية، أو مخططات المنطق، أو، كحل أخير، كتابة شفرة برمجية لوصف منطق سير العمل. تُسهّل أنظمة سير العمل الفعّالة على غير المبرمجين رسم خطوات سير العمل باستخدام أدوات بسيطة لرسم المخططات، ثم ربطها بأدوات متنوعة لجمع البيانات وتحليلها وإعداد التقارير. ولتحقيق أقصى إنتاجية، يُفضّل إخفاء تفاصيل الشفرة البرمجية الأساسية.

يمكن استخدام تقنيات تحليل سير العمل لتحليل خصائص هذه السير والتحقق من بعض الخصائص قبل تنفيذها. ويُقدّم بحث " تصميم وتنفيذ أداة تحليل سير العمل" الذي أعدّه كورسين وآخرون [8] مثالاً على إطار تحليلي رسمي نظري للتحقق من جوانب تدفق التحكم في سير العمل العلمي وجوانب تدفق البيانات الخاصة بها، وتحديد خصائصها، وذلك لنظام ديسكفري نت .

يشير المؤلفون إلى أن إدخال تحليل البرامج والتحقق منها في بيئة سير العمل يتطلب فهمًا دقيقًا لدلالات تنفيذ لغة سير العمل، بما في ذلك خصائص تنفيذ العقد والأقواس في مخطط سير العمل، وفهم التكافؤات الوظيفية بين أنماط سير العمل، والعديد من المسائل الأخرى. يُعدّ إجراء مثل هذا التحليل أمرًا صعبًا، ويتطلب معالجة هذه المسائل البناء على الأساليب الرسمية المستخدمة في أبحاث علوم الحاسوب (مثل شبكات بتري )، والبناء على هذه الأساليب الرسمية لتطوير أدوات على مستوى المستخدم للاستدلال حول خصائص كل من سير العمل وأنظمة سير العمل. وقد حال غياب هذه الأدوات في الماضي دون نضوج حلول إدارة سير العمل الآلية من مجرد أدوات أكاديمية مرغوبة إلى أدوات إنتاجية تُستخدم خارج نطاق دائرة المستخدمين الأوائل والمتحمسين لسير العمل.

أنظمة بارزة

تشمل أنظمة سير العمل العلمي البارزة ما يلي: [ 9 ]

تم تحديد أكثر من 280 نظامًا لسير عمل تحليل البيانات الحاسوبية، [ 21 ] على الرغم من أن التمييز بين سير عمل تحليل البيانات وسير العمل العلمي غير واضح، حيث لا يتم استخدام جميع أنظمة سير عمل التحليل لأغراض علمية.

مقارنات بين أنظمة سير العمل في المعلوماتية الحيوية

مع وجود عدد كبير من أنظمة سير العمل في المعلوماتية الحيوية للاختيار من بينها، [ 22 ] يصبح من الصعب فهم ومقارنة خصائص هذه الأنظمة المختلفة. وقد أُجريت دراسات قليلة لتقييم ومقارنة هذه الأنظمة من منظور متخصصي المعلوماتية الحيوية، لا سيما فيما يتعلق بمقارنة أنواع البيانات التي يمكنها التعامل معها، والوظائف المدمجة المتاحة للمستخدم، أو حتى أدائها وسهولة استخدامها. ومن أمثلة المقارنات الموجودة:

  • تُقدّم الورقة البحثية "أنظمة سير العمل العلمي - هل يُمكن لحلّ واحد أن يُناسب الجميع؟" [ 4 ] إطارًا عامًا لمقارنة أنظمة سير العمل بناءً على خصائص تدفق التحكم وتدفق البيانات. وتشمل الأنظمة التي تمت مقارنتها: Discovery Net و Taverna وTriana و Kepler ، بالإضافة إلى Yawl و BPEL .
  • الورقة البحثية "Meta-workflows: pattern-based interoperability between Galaxy and Taverna" [ 23 ] والتي تقدم مقارنة أكثر توجهاً نحو المستخدم بين Taverna و Galaxy في سياق تمكين قابلية التشغيل البيني بين النظامين.
  • تقارن ورقة البنية التحتية "تقديم البنية التحتية لتكنولوجيا المعلومات والاتصالات للبحوث الطبية الحيوية" [ 24 ] بين نظامي سير العمل، Anduril و Chipster، [ 25 ] من حيث متطلبات البنية التحتية في نموذج تقديم السحابة.
  • تحاول الورقة البحثية "مراجعة لأطر عمل خطوط الأنابيب المعلوماتية الحيوية" [ 26 ] تصنيف أنظمة إدارة سير العمل بناءً على ثلاثة أبعاد: "استخدام بناء جملة ضمني أو صريح، واستخدام نموذج تصميم قائم على التكوين أو الاتفاقية أو الفئة، وتقديم واجهة سطر أوامر أو واجهة بيئة عمل".

انظر أيضاً

مراجع

  1. ↑ صن، ليو تشي؛ بي، أتكينسون مالكولم؛ غاليا ميشيل؛ فونغ، أنغ تان؛ مارتن بول؛ فان، هيمرت جانو آي. (12-12-2016). "سير العمل العلمي" . مجلة ACM Computing Surveys . 49 (4): 1–39 . doi : 10.1145/3012429 . hdl : 20.500.11820/774ef69e-a499-4bd2-a609-09f050e682ae . S2CID 9408644 . 
  2. ↑ أوين، ت.؛ غرينوود، م.؛ أديس، م.؛ ألبديمير، م.ن.؛ فيريس، ج.؛ غلوفر، ك.؛ غوبل، س .؛ غوديريس، أ.؛ هول، د.؛ مارفن، د.؛ لي، ب.؛ لورد، ب.؛ بوكوك، م.ر.؛ سينغر، م.؛ ستيفنز، ر.؛ ويبات، أ.؛ ورو، س. (2006). "تافيرنا: دروس في إنشاء بيئة سير عمل لعلوم الحياة" (ملف PDF) . التزامن والحوسبة: الممارسة والتجربة . 18 (10): 1067-1100 . doi : 10.1002/cpe.993 . S2CID 10219281 . 
  3. ↑ يو، ج.؛ بويا، ر. (2005). "تصنيف أنظمة سير العمل العلمي للحوسبة الشبكية". سجل ACM SIGMOD . 34 (3): 44. CiteSeerX 10.1.1.63.3176 . doi : 10.1145/1084805.1084814 . S2CID 538714 .  
  4. 1 2 كورسين، ف.؛ غانم، م. (2008). "أنظمة سير العمل العلمي - هل يمكن لمقاس واحد أن يناسب الجميع؟". مؤتمر القاهرة الدولي للهندسة الطبية الحيوية 2008. ص 1-9 . doi : 10.1109/CIBEC.2008.4786077 . ISBN  978-1-4244-2694-2. S2CID 1885579 . 
  5. ↑ د. جونسون وآخرون (ديسمبر 2009). "أداة بناء سير عمل شبكي مستقلة عن البرمجيات الوسيطة للتطبيقات العلمية" (ملف PDF) . ورش عمل المؤتمر الدولي الخامس للعلوم الإلكترونية IEEE لعام 2009. الصفحات 86-91 . doi : 10.1109/ESCIW.2009.5407993 . ISBN   978-1-4244-5946-9. S2CID 3339794 . 
  6. ↑ كيريازيس، ديموستينيس؛ تسيربس، كونستانتينوس؛ مينيشتاس، أندرياس؛ ليتكه، أنتونيس؛ فارفاريجو، ثيودورا (2008). "آلية مبتكرة لرسم خرائط سير العمل للشبكات في إطار جودة الخدمة". أنظمة حاسوب الجيل القادم . 24 (6): 498-511 . doi : 10.1016/j.future.2007.07.009 .
  7. ↑ الالتقاط التلقائي والتخزين الفعال لبيانات تجارب العلوم الإلكترونية. الحوسبة المتزامنة: الممارسة والتجربة 2008؛ 20: 419-429
  8. ↑ كورسين، ف.؛ غانم، م.؛ غو، ي. (2010). "تصميم وتنفيذ أداة لتحليل سير العمل" . المعاملات الفلسفية للجمعية الملكية أ: العلوم الرياضية والفيزيائية والهندسية . 368 (1926): 4193-4208 . Bibcode : 2010RSPTA.368.4193C . doi : 10.1098/rsta.2010.0157 . PMID 20679131 . 
  9. ↑ باركر، آدم؛ فان هيمرت، جانو (2008)، "سير العمل العلمي: دراسة استقصائية واتجاهات بحثية"، المعالجة المتوازية والرياضيات التطبيقية، المؤتمر الدولي السابع، PPAM 2007، أوراق مختارة منقحة ، سلسلة محاضرات في علوم الحاسوب، المجلد 4967، غدانسك، بولندا: سبرينغر برلين / هايدلبرغ، الصفحات 746-753 ، CiteSeerX 10.1.1.105.4605 ، doi : 10.1007/978-3-540-68111-3_78 ، ISBN    978-3-540-68105-2
  10. ↑ "موقع أندوريل لسير العمل" .
  11. ^ أوفاسكا، كريستيان؛ لاكسو، ماركو؛ هابا بانانين، سايجا؛ لوهيمو، ريكو؛ تشن، بينغ. أيتوماكي، فيلجامي؛ فالو، إركا؛ نونيز فونتارناو، خافيير؛ رانتانين ، فيل (2010/09/07). "يوفر إطار تكامل البيانات واسع النطاق رؤية شاملة للورم الأرومي الدبقي متعدد الأشكال" . طب الجينوم . 2 (9): 65. دوى : 10.1186/gm186 . ISSN 1756-994X . بمك 3092116 . بميد 20822536 .   
  12. ^ مارو، سوريش. جاردلر، روس. سلومينسكي، الكسندر. دوما، ات؛ بيريرا، سريناث؛ ويراوارانا، سانجيفا؛ جوناثيليك، لاهيرو؛ هيراث، تشاثورا؛ تانغشايسين، باتاناشاي؛ بيرس، مارلون. ماتمان، كريس. سينغ، راميندر؛ غوناراثني، ثيلينا؛ تشينتاكا ، إيران (2011/11/18). وقائع ورشة عمل ACM لعام 2011 حول بيئات حوسبة البوابة - الحملة العالمية للتعليم '11 . ص. 21. دوى : 10.1145/2110486.2110490 . رقم ISBN  9781450311236. S2CID 18341808 . 
  13. ↑ براندت، يورغن؛ بوكس، مارك ن.؛ ليسر، أولف (2015). "الكتابة المسمارية: لغة وظيفية لتحليل البيانات العلمية واسعة النطاق" (ملف PDF) . وقائع ورش عمل EDBT/ICDT . 1330 : 17-26 .
  14. ↑ جوكس، ج.؛ نيكروتينكو، أ.؛ تايلور، ج.؛ فريق جالاكسي، ت. (2010). "جالاكسي: منهج شامل لدعم البحوث الحاسوبية المتاحة والقابلة للتكرار والشفافة في علوم الحياة" . علم الأحياء الجينومي . 11 (8): R86. doi : 10.1186 / gb-2010-11-8-r86 . PMC 2945788. PMID 20738864 .  
  15. ↑ رايش، مايكل؛ ليفيلد، تيد؛ غولد، جوشوا؛ ليرنر، جيم؛ تامايو، بابلو؛ ميسيروف، جيل ب (2006). "GenePattern 2.0". Nature Genetics . 38 (5): 500–501 . doi : 10.1038 / ng0506-500 . PMID 16642009. S2CID 5503897 .  
  16. ↑ تيواري، أبهيشيك؛ سيكار، أرفيند كيه تي (2007). "إطار عمل قائم على سير العمل لمعلوماتية علوم الحياة". علم الأحياء الحاسوبي والكيمياء . 31 ( 5-6 ): 305-319 . doi : 10.1016/j.compbiolchem.2007.08.009 . PMID 17931570 . 
  17. ↑ ديلمان، إيفا ؛ فاهي، كاران؛ جوف، جيديون؛ رينج، ماتس؛ كالاغان، سكوت؛ ماشلينغ، فيليب جيه؛ ماياني، راجيف؛ تشين، ويوي؛ فيريرا دا سيلفا، رافائيل؛ ليفني، ميرون؛ وينغر، كينت (مايو 2015). "بيغاسوس، نظام لإدارة سير العمل لأتمتة العلوم" . أنظمة حاسوب الجيل القادم . 46 : 17-35 . doi : 10.1016/j.future.2014.10.008 .
  18. ↑ "BIOVIA Pipeline Pilot | تطبيق تأليف سير العمل العلمي لتحليل البيانات" . Accelrys.com . تم الاطلاع عليه بتاريخ 4 ديسمبر 2016 .
  19. ^ أوكونيشنيكوف، ك. جولوسوفا، أو. فورسوف، م؛ يوجين، فريق (2012). "Unipro UGENE: مجموعة أدوات موحدة للمعلوماتية الحيوية" . المعلوماتية الحيوية . 28 (8): 1166– 7. دوى : 10.1093/المعلوماتية الحيوية/bts091 . بميد 22368248 . 
  20. ↑ بافوي، ل.؛ كالهان، س.ب.؛ كروسنو، ب.ج.؛ فريري، ج.؛ شيدجر، س.إ.؛ سيلفا، س.ت.؛ فو، هـ.ت. (2005). "VisTrails: تمكين التصورات التفاعلية متعددة العرض". VIS 05. مؤتمر IEEE للتصور، 2005. الصفحات 135-142 . doi : 10.1109/VISUAL.2005.1532788 . ISBN  978-0-7803-9462-9.
  21. ↑ "أنظمة سير العمل الحالية" . ويكي لغة سير العمل المشتركة . مؤرشف من الأصل بتاريخ 17-10-2019.
  22. ↑ "أنظمة سير العمل الحالية" . ويكي لغة سير العمل المشتركة . مؤرشف من الأصل بتاريخ 17-10-2019 . تم الاطلاع عليه بتاريخ 17-10-2019 .
  23. ↑ أبو الهدى، م.؛ علاء، س.؛ غانم، م. (2010). "سير العمل الفائق". وقائع ورشة العمل الدولية الأولى حول مناهج سير العمل للعلوم الجديدة المرتكزة على البيانات - Wands '10 . ص 1. doi : 10.1145/1833398.1833400 . ISBN  9781450301886. S2CID 17343728 . 
  24. ^ نيرونين، ث؛ ليتينين، J؛ وآخرون . (2012)، تقديم البنية التحتية لتكنولوجيا المعلومات والاتصالات للبحوث الطبية الحيوية ، Proceedings of the WICSA/ECSA 2012 Companion Volume (WICSA/ECSA '12)، ACM، الصفحات من 37 إلى 44، دوى : 10.1145/2361999.2362006 ، ISBN   9781450315685، S2CID 18199745 
  25. ^ كاليو، ماساتشوستس. تويمالا، جي تي؛ هوبونين، تي؛ كليميلا ، ف. غير اليهود، م؛ شينين، أنا؛ كوسكي، م؛ كاكي ، ج. كوربيلاينن، EI (2011). "Chipster: برنامج تحليل سهل الاستخدام للمصفوفات الدقيقة وغيرها من البيانات عالية الإنتاجية" . بي إم سي الجينوم . 12 : 507. دوى : 10.1186/1471-2164-12-507 . بمك 3215701 . بميد 21999641 .  
  26. ↑ لايبزيغ ، ج. (2016). "مراجعة لأطر عمل خطوط أنابيب المعلوماتية الحيوية" . موجزات في المعلوماتية الحيوية . 18 (3): 530-536 . doi : 10.1093/bib/bbw020 . PMC 5429012. PMID 27013646 .