Джио Видерхольд: пионер интеграции данных и искусственного интеллекта в информационных системах

24 июня 1931 года родился Джио Видерхольд (Gio Wiederhold) — один из тех исследователей, чьё имя редко встречается за пределами академической среды, но чьи идеи оказали заметное влияние на развитие баз данных, интеграции информационных систем и поиска информации. Он работал профессором в Стэнфордском университете, руководил исследовательскими проектами в DARPA и занимался проблемами, которые остаются актуальными до сих пор: как объединять разрозненные данные, как заставить компьютер понимать их смысл и как использовать методы искусственного интеллекта для работы с информацией.

DARPA I3

С 1991 по 1994 год Видерхольд работал программным менеджером в DARPA. В этот период он инициировал программу Intelligent Integration of Information (I3), целью которой было решение одной из самых сложных задач информационных систем: поиск и объединение данных из множества независимых источников.

В начале 1990-х годов мир накопил огромное количество данных в базах данных, файловых системах и специализированных приложениях. Однако каждая система существовала отдельно и использовала собственные форматы, структуры и терминологию. Для человека поиск нужной информации требовал работы сразу с несколькими системами, а для компьютера такая задача была практически невыполнимой.

Программа I3 должна была изменить эту ситуацию. Вместо создания одной гигантской базы данных исследователи пытались научить системы автоматически находить нужные источники, извлекать информацию и объединять её в единое представление. Одним из ключевых направлений стали технологии посредников, которые выступали своеобразными переводчиками между различными информационными системами.

Идеи I3 оказались чрезвычайно влиятельными. В рамках связанных программ развивались цифровые библиотеки, системы поиска информации и методы работы с большими коллекциями документов. Позднее именно это направление исследований стало одной из основ для развития современного веб-поиска.

Семантическая интероперабельность

Работая над интеграцией данных, Видерхольд пришёл к выводу, что недостаточно просто соединить две системы технически. Они должны понимать смысл передаваемой информации одинаково.

Представим две компании. В одной базе данных поле «Customer» обозначает конечного покупателя. В другой системе похожее поле может обозначать не покупателя, а компанию-партнёра. С точки зрения компьютера это просто строки текста. Но если системы интерпретируют их по-разному, то результат интеграции окажется ошибочным.

Эту проблему Видерхольд называл проблемой семантической интероперабельности. Системы должны не только знать структуру данных, но и понимать значение используемых понятий.

Для решения этой задачи он активно развивал концепции медиаторов и онтологий. Онтология описывает смысл объектов и отношений между ними. Если две системы используют разные названия и структуры, но обе сопоставлены с общей онтологией, становится возможным корректное преобразование данных между ними.

Сегодня подобные идеи лежат в основе интеграционных платформ, корпоративных сервисов обмена данными, семантических технологий и многих современных API. Когда интернет-магазин автоматически обменивается данными со складом, платёжной системой и службой доставки, он сталкивается с теми же проблемами, которые Видерхольд описывал ещё в 1990-х годах.

KBMS

На более ранних этапах своей карьеры Видерхольд занимался базами данных как таковыми. В 1970-х годах он начал развивать концепцию Knowledge Base Management Systems (KBMS) — систем управления базами знаний.

Традиционные базы данных хорошо справлялись с хранением информации, но практически не могли работать со смыслом этих данных. Видерхольд предложил объединить технологии баз данных с методами искусственного интеллекта.

В рамках KBMS система должна была не только хранить факты, но и использовать знания о предметной области для поиска, анализа и обработки информации. Для этого применялись правила вывода, модели знаний и другие методы, которые в то время относились к области искусственного интеллекта.

По сути, KBMS представляли собой попытку соединить две активно развивавшиеся дисциплины — базы данных и AI. Сегодня эта идея выглядит удивительно современной. Графы знаний, семантические базы данных, системы поиска по знаниям и многие современные AI-системы решают задачи, очень похожие на те, которые Видерхольд ставил перед KBMS несколько десятилетий назад.

Хотя технологии того времени были ограничены вычислительными ресурсами и объёмами доступных данных, сама концепция оказалась заметно впереди своей эпохи.

Учебники по СУБД

Помимо исследовательской работы, Видерхольд внёс большой вклад в образование специалистов по базам данных.

В 1977 году вышла его книга Database Design. В период, когда теория и практика проектирования баз данных только формировались как отдельная дисциплина, она стала одним из первых фундаментальных учебников по этой теме.

Позднее Видерхольд выпустил книгу File Organization for Database Design, посвящённую организации хранения данных и проектированию файловых структур. Эти работы использовались в университетских курсах и помогли сформировать представления о том, как следует проектировать эффективные базы данных.

Многие идеи, которые сегодня считаются базовыми для проектирования информационных систем, активно обсуждались и систематизировались именно в работах Видерхольда. Благодаря своим книгам он оказал влияние не только на исследователей, но и на несколько поколений инженеров, занимавшихся разработкой СУБД и корпоративных информационных систем.