Copyright © СО РАН

СИБИРСКОЕ ОТДЕЛЕНИЕ
РОССИЙСКОЙ АКАДЕМИИ НАУК

Междисциплинарный интеграционный проект №34
СОЗДАНИЕ РАСПРЕДЕЛЕННОЙ ИНФОРМАЦИОННО-АНАЛИТИЧЕСКОЙ СРЕДЫ ДЛЯ ИССЛЕДОВАНИЙ ЭКОЛОГИЧЕСКИХ СИСТЕМ

Аннотация

Цель проекта - создание информационных технологий, предназначенных для интеграции распределенных баз данных наблюдений, мониторинга, анализа и моделирования состояния экосистем, с целью изучения и прогнозирования природных, социальных и экономических последствий, вызванных как естественными, так и антропогенными изменениями в экосистемах и разработки рекомендаций и подходов к оптимальному управлению функционированием экосистем.

Задачи проекта

Основными задачами проекта являются:

1. интеграция накопленных и новых данных в единую информационную среду, обобщение существующего массива знаний о физико-химических, ландшафтно-географических и биологических и эпидемиологических компонентах основных экосистем Сибири, а также об их пространственно-временной изменчивости;
2. разработка информационно-аналитических подходов для быстрой обработки больших и сверхбольших массивов данных, в том числе пространственно распределенных, а также разработка методов интеграции междисциплинарных (географических, биологических, эпидемиологических, климатологических) данных полевых наблюдений и дешифрирования аэро- и космического зондирования;
3. построение онтологий и разработка методов интерактивного/автоматического построения моделей экосистем по данным полевых наблюдений и дистанционного зондирования и теоретический анализ с помощью этих моделей как фундаментальных процессов эволюции и динамики экосистем, так и прикладных задач прогн

1.1 CЛОЖИВШИЕСЯ ТЕНДЕНЦИИ И, СОВРЕМЕННЫЙ УРОВЕНЬ В СТРАНЕ И ЗА РУБЕЖОМ.

Глобальный вызов XXI века - сохранение биоразнообразия, обеспечивающего естественную стабильность биосферы, как на фоне роста численности населения и техногенного загрязнения так и на фоне окружающей среды. Накопленные в настоящее время массивы экспериментальных данных столь велики, а организация и динамика экосистем так сложна, что без современных информационных технологий, методов анализа данных и моделирования осмысление их займет слишком много времени. Создание распределенных информационно-аналитических сред для описания биоразнообразия и его пространственно-временной динамики, накопления в базах данных информации об экосистемах, моделирования и прогноза их динамики на основе аналитических методов приобретают особую актуальность. При решении этих задач исключительно перспективной представляется тесная кооперация исследователей, работающих в области информационных технологий, наук о Земле, наук об окружающей среде (геофизика, гидрология, атмосферные науки) и биологических наук, изучающих организацию экосистем и различные аспекты биоразнообразия. В настоящее время в мировом сообществе информационные технологии играют все более значимую и критическую роль, формируя базовую инфраструктуру исследований, обеспечивающую эффективный междисциплинарный диалог представителей различных научных областей, решающих проблемы изучения биоразнообразия и исследований состояния и динамики экосистем.

Информатика в приложении к окружающей среде (Environmental Informatics, геоинформатика) в течение последних лет интенсивно развивается в Европе, США, Японии, что подтверждается большими объемами финансирования, выделяемыми на эти исследования, огромным потоком публикаций, регулярно проходящими научными конференциями, а также включением информатики окружающей среды в учебные планы различных отделений ВУЗов. NSF (США) включила создание геоинформационных платформ и разработку информационной инфраструктуры для них в список приоритетно финансируемых НИР. Разработка механизма, обеспечивающего как функционирование общей рабочей среды, так и доступ к научным ресурсам и их сохранность, является также значимым приоритетом европейской программы FP6. Особо важны подобные разработки для исследований окружающей среды в масштабе всей Земли и на региональных уровнях, когда мультидисциплинарные группы исследователей, разделенные географически, должны осуществлять совместную работу, обмен данными и знаниями, а также (что особенно актуально для России) координировать свои действия для оптимизации использования ограниченных информационно-вычислительных ресурсов.

Обострение проблем сохранения таксономического разнообразия, а также возможности современных вычислительных устройств вызвали мировой рост интереса к проблемам микро- и макроэволюции. Роль моделирования здесь особенно велика, так как макро- и микроэволюция, протекающие на интервалах от тысяч до миллионов лет, принципиально не могут быть исследованы экспериментально. Разработка реалистичных многопараметрических моделей эволюции и видообразования, учитывающих влияние условий окружающей среды, трофических взаимодействий, географических факторов, генетической структуры организмов, и др. - другой вызов для биологии и математики XXI века. Кроме значимости для фундаментальной науки он может иметь вполне конкретные практические приложения: процессы видообразования и функционирования экосистем, по данным палеонтологов, прямо связаны друг с другом. Как вымирание, так и всплеск биоразнообразия провоцируются нарушением функционирования экосистем и, в свою очередь, могут способствовать как дальнейшей их деградации, так и стабилизации.

В настоящее время к древнейшему источнику информации о состоянии экосистем - полевым наблюдениям и экспериментам, добавилось дистанционное аэро- и космическое зондирование больших участков поверхности Земли. Актуальная задача - разработка методов комплексного анализа и интеграции данных многозональных космических съемок с результатами полевых исследований для создания карт экосистем и биоразнообразия. Создание единого информационного пространства для этого даст качественно новые возможности анализа состояния экосистем. В настоящее время в мире отсутствуют технологии обработки пространственно-распределенных данных (ГИС), решающие такую задачу, что служит важнейшей мотивацией проведения исследований по этому направлению. Наконец, развитие технологий для пространственного моделирования взаимодействия человека и биосферы позволит решать задачи прогноза развития деструктивных процессов в экосистемах, эпидемий, эпизоотий и эпифитотий.

Следует отметить, что в настоящее время сбор данных об окружающей среде и эффективное использование полученной информации приобретают все большее значение. Данные об окружающей среде всегда уникальны, их сбор часто обходится дорого. Пространственно-временная динамика экосистем требует регулярного выполнения серий наблюдений, их накопления в базах данных с максимально полным описанием условий получения данных и возможностью их использования для решения широкого круга как фундаментальных, так и прикладных задач оценки динамики биоразнообразия и состояния экосистем. В связи с этим, для СО РАН исключительно актуально создание собственной универсальной многопараметрической распределенной информационной системы, обеспечивающей информационную поддержку сбора, накопления и анализа экспериментальных данных, а также прогноза на этой основе динамики экосистем.

В настоящее время существуют технологические решения для обмена данными между различными географически удаленными организациями и управления процессами их анализа. Это - использование специализированных веб-сайтов и порталов. Такие информационно-вычислительные среды достаточно хорошо решают проблему хранения данных при распределенных междисциплинарных исследованиях окружающей среды и экосистем. Они позволяют сильно уменьшать объемы передаваемой информации. Пользователь работает с массивами данных, моделями и инструментами для их использования, сосредоточенными в порталах, забирая лишь результаты выполненных работ. Оценки объемов информации, ожидаемых при развертывании "системы систем наблюдения Земли" (Strategic plan for the US Integrated Earth Observation System, CENR/IWGEO, 2005) показывают, что при объеме потоков необработанных данных в пентабайтах, потоки обработанных данных будут измеряться терабайтами, результаты анализа - гигабайтами, а объемы информации, описывающей полученные на их основе знания - гигабайтами и килобайтами. Такая оценка справедлива для первичных данных, получаемых средствами дистанционного наблюдения, и для данных, получаемых при помощи моделирования.

При экспериментальном исследовании экосистем мировая тенденция заключается в их комплексном анализе, исследовании иерархической организации экосистем, трофических связей между организмами; путей передачи сигналов, обеспечивающих коммуникации между элементами экосистем и их связь с окружением; регуляторных контуров в экосистемах, потоков вещества, энергии и информации, которыми экосистемы обмениваются с окружающей средой. Появление эффективных методов экспериментального изучения экосистем привело к стремительному накоплению экспериментальных данных, сделав невозможным комплексную интеграцию в рамках частных подходов. Существенным затруднением для междисциплинарного подхода стала исторически сложившаяся в рамках каждого направления, исследующего экосистемы и окружающую среду, система понятий и терминов, описывающих элементарные структуры и события в экосистемах. Построение системы гибких расширяемых онтологий понятий для интеграции, поиска и оперирования разнородных экспериментальных данных, в сочетании с созданием сред для интерактивного/автоматического построения моделей экосистем, является сложнейшей и до конца нерешенной проблемой. Камнем преткновения для такой технологии является требование универсальности, то есть возможности в рамках единого, унифицированного информационного подхода описывать самые различные типы экосистем вне зависимости от того, какие элементарные объекты и структуры обеспечивают их организацию и функционирование. Например, неоднократные попытки создания информационных систем в области биоразнообразия, обычно ограничивались либо созданием списков видов всех групп живых существ, либо формированием многоуровневой информационной системы для какого-то таксона или региона. Что же касается технологий описания и моделирования экосистем, в этой области существует большое количество подходов, однако, они не имеют универсального характера и ориентированы на моделирование конкретных экосистем.

1.2 ОЦЕНКА УРОВНЯ ПРОДЕЛАННОЙ РАБОТЫ В ЭТОМ НАПРАВЛЕНИИ В ИНСТИТУТАХ СО РАН.

ИВТ СО РАН, ЦСБС СО РАН, ИБФ СО РАН, ИЦиГ СО РАН и НГУ, работая на протяжении 2000 - 2005 гг. в рамках интеграционных проектов СО РАН №66 "Фундаментальные основы биоразнообразия и динамики экосистем" и №145 "Биоразнообразие и динамика экосистем: информационные технологии и моделирование", а так же в рамках ряда проектов РФФИ, накопили большой опыт междисциплинарных исследований в области информационных технологий биоразнообразия и моделирования динамики экосистем. Так, в ИБФ СО РАН развит уникальный теоретико-экспериментальный подход в изучении формирования, поддержания и оптимального управления биотическим круговоротом вещества в надорганизменных системах. Подход сочетает теоретическое моделирование процессов гомеостаза систем разной степени замкнутости с верификацией полученных данных путем изучения лабораторных (хемостат) и природных (меромиктические озера Шира и Шунет) экосистем. Показана принципиальная роль регулирующих факторов в поддержании устойчивой вертикальной зональности в таких экосистемах. Исследованы устойчивые режимы функционирования элементарных схем взаимодействия биологических компонентов водных экосистем в зависимости от длины трофической цепи и степени замкнутости биотического круговорота. На базе созданных алгоритмов выявления параметров оптимального регулирования озерных экосистем предложены конкретные практические методики (борьба с "цветением" воды). В ИЦиГ СО РАН путем модификации обобщенного химико-кинетического подхода разработан метод моделирования структурно-функциональных схем экосетей, основанный на описании элементарных структур и событий в экосистемах, что позволяет строить расширяемые математические модели экосистем. Метод позволяет включать в модель процессы и объекты с желаемой степенью деталировки, спускаясь при необходимости на нижележащие уровни организации биосистем, например, включая в модель данные по физиологии организма или молекулярной биологии клетки.

В рамках сотрудничества между ИВТ СО РАН, ЦСБС СО РАН и ИЦиГ СО РАН разрабатываются ГИС-технологии для описания пространственно-временной динамики экосистем. Методологической основой ГИС выступает система связанных понятий, описывающих все уровни организации биоразнообразия. Разработаны методы применения ГИС технологий для изучения сукцессионных смен лесных фитоценозов, оценки типов лесорастительных условий, ресурсной значимости лесного покрова. Разработаны подходы к интеграции в рамках ГИС-систем всех типов данных о растительности, почве и животном населении как компонентах экосистемы, а также данных об экосистемах, получаемых при дистанционном зондировании Земли. По результатам работ в 2005 году подготовлена и сдана в печать коллективная монография "Биологическое разнообразие и динамика экосистем: информационные технологии и моделирование".

ИМКЭС СО РАН является одним из организаторов мультидисциплинарного Сибирского центра климато-экологических исследований, ведущего широкий спектр работ в области применения информационных технологий и достижений точных наук к мониторингу и моделированию изменений регионального климата и изучения вызванных ими природных, социальных и экономических последствий. Как пример можно привести двуязычный научный веб-портал ATMOS, разработанный в рамках гранта INTAS 00-189 (http://atmos.scert.ru/ and http://atmos.iao.ru/). ATMOS был разработан как интегрированное множество распределенных, но согласованных тематических веб-сайтов, комбинирующих стандартную мультимедийную информацию с исследовательскими базами данных, моделями и аналитическими инструментами для использования и визуализации онлайн. Основной темой является физика и химия атмосферы, включая спектроскопию атмосферы, аэрозоли, радиацию, а также прикладные области оценки и управления качеством воздуха, моделирования и оценки воздействия на окружающую среду.

Основной темой информационно-вычислительного атласа представленного на сайте ИВТ СО РАН (http://web.ict.nsc..ru/aerosol/) являются атмосферные аэрозоли Западной Сибири. Разработанные сервисы позволяют пользователю заносить данные измерений на сервер ИВТ СО РАН, предоставлять результаты обработки в виде документов, не загружая вычислениями его персональный компьютер. Важной компонентой являются предметные модули, в основу которых положены данные, характеризующие предметную область и математические модели оперирования с ними. Информация и эмпирические данные хранятся, преимущественно, в файловых системах или в базе данных. Алгоритмы формируют базис для моделей, используемых в вычислениях. Инструментарий для представления данных включает в себя аппаратное и программное обеспечение для передачи и отображения информации. Реализованы интерфейсы доступа к данным космических наблюдений на основе ГИС-технологии. Усовершенствована и формализована схема данных, с тем, чтобы максимально облегчить подключение гетерогенных информационно-вычислительных компонентов. Выработана стратегия перехода на сервисную архитектуру на базе Web-сервисов и Grid-сервисов с возможностью интеграции с другими информационно-вычислительными системами из области физики атмосферы.

Среди других разработок можно отметить

• создание информационной инфраструктуры, предназначенной для изучения, моделирования и прогнозирования эволюции и динамики географии климатов;
• создание базовых и прикладных Интернет-доступных информационно-вычислительных систем городского, регионального и глобального масштабов, в т.ч. для географии антропогенных факторов;
• исследования по применениям нелинейной динамики к решению задач атмосферной фотохимии и моделирования климата, по квантовой теории нелинейных систем, по разработке автодинных лидаров и другой техники для дистанционного аэрокосмического зондирования различных компонент земной оболочки (атмосферы, гидросферы и деятельного слоя литосферы).

В ИМКЭС СО РАН ведется разработка прототипа информационно-управляющей системы для осмысленного экологического мониторинга окружающей среды на городском и региональном уровне. Накопленный опыт и полученные научные результаты используются для решения прикладной задачи экологии - уменьшения уровня загрязнения в городе Томске и регионе. Основой подхода здесь является объединение моделирования и широкого набора технологий мониторинга (локальные и дистанционные измерения, включая лидарные, снимки из космоса) для полного использования всех доступных информационных ресурсов и доступного управленцам и населению отображения результатов мониторинга и прогнозов развития экологических ситуаций.

2. ЦЕЛИ И ПРЕДПОЛАГАЕМЫЕ РЕЗУЛЬТАТЫ ЗАЯВЛЕННЫХ ИССЛЕДОВАНИЙ.

Блок 1. Создание ГИС-технологии для описания пространственно-распределенных экосистем (ИВТ СО РАН, ИЦИГ СО РАН, ИМКЭС СО РАН, ИОА СО РАН, ЦСБС СО РАН)

1.1 Создание коллективной экспертно-аналитической системы "Пространственно-временная динамика экосистем Сибири", обеспечивающей на базе современных вычислительных технологий единое информационное пространство для междисциплинарных исследований окружающей среды в условиях удаленного доступа к ней представителей различных наук и организаций СО РАН (с возможностью предоставления в объединенное пользование вычислительных ресурсов, поддерживающего оборудования и программного обеспечения, необходимых для накопления, хранения и анализа данных. Такая ГИС-платформа должна обеспечивать максимально глубокое понимание особенностей пространственной организации компонентов экосистем и их динамики, обеспечивая при этом совместимость разнородных данных, что требует разработки единых универсальных классификаторов для описания объектов растительного и животного мира, почвенного покрова, ландшафта и климата. Разработка таких классификаторов позволит создать связанные базы данных атрибутивной информации по различным аспектам геоботаники, лесоведения и почвоведения, биогеографии, географии почв, ландшафтоведения, климатологии и географии климата, таксономии растений и животных Сибири и обеспечить интеграцию этих и им подобных информационных ресурсов с разрабатываемой ГИС. Специалистами различных дисциплин и организаций СО РАН на примере эталонных территорий в различных природных зонах Сибири будут отработаны методы анализа разнообразия, пространственной организации и динамики животного, растительного мира, почв, ландшафта и климата на региональном, субрегиональном и локальном уровнях. При этом планируется также использование наборов данных реанализа NCEP/NCAR и ECMWF, а также результаты моделирования, полученные на нескольких климатических моделях, разработанных в России и за рубежом.

1.2 Создание инструментов и аналитических методов для предварительной обработки, дешифрирования и визуализации данных полевых наблюдений и дистанционного аэрокосмического зондирования. Разработка и/или адаптация уже существующих современных методов дешифрирования аэрокосмической информации на эталонных территориях позволит отработать методологию создания тематических электронных карт ландшафтов и экосистем субрегионального, регионального и глобального уровня. Анализ таких карт в режиме удаленного доступа позволит разработать принципы оптимального управления динамикой экосистем и ландшафтов с помощью ГИС-технологий, а также экстраполяцию и прогноз полученных знаний на территории Сибирского региона. Кроме задач практического природопользования и управления, такая технология позволит решать фундаментальные проблемы био- и геногеографии, такие как генерация электронных карт ареалов по данным гербарных этикеток растений и музейных коллекций животных, исследование процессов фауногенеза и филогении таксонов на базе сгенерированных карт ареалов видов-эдификаторов, анализа эволюции ландшафтов и климата в Евразии в плейстоцене и голоцене, генерация электронных карт ареалов мутаций, кариотипов, хромосомных рас и видов-близнецов и прогноза динамики таких ареалов и т.д.. При этом визуализацию и динамическое генерирование отчетов предполагается реализовать в онлайн-режиме, то есть не загружая достаточно большие по объему данные по Интернет, а производя их обработку локально на сервере. Таким же образом, если потребуется, можно проводить интеграцию данных полевого мониторинга и дистанционного зондирования. Исследование будет базироваться на современных масштабируемых инструментальных средствах ГИС и обработки данных дистанционного зондирования Земли ведущих мировых разработчиков: ArcGIS, ArcSDE, ArcIMS, MapInfo, ENVI, которые обеспечивают использование широкого спектра моделей данных для описания плоских и трехмерных пространственных объектов, эффективные методы манипулирования данными и огромный арсенал функций обработки и анализа. Разработанные технологии обеспечат как защищенное коллективное использование геобаз, так и открытый интернет-доступ к свободно распространяемым данным и публикуемым материалам.

Блок 2. Разработка универсальной компьютерной технологии для анализа и математического моделирования экосистем (ИЦиГ СО РАН, ИБФ СО РАН, ЦСБС СО РАН, ИВТ СО РАН).

Будет разработан модуль сетевого иерархического онтологически обоснованного описания и формализованного представления (в виде графов и математических моделей) структурно-функциональной организации и динамики экосистем, включающий:

1. онтологию структурно-функциональной организации и динамики экосистем (с представлением ключевых понятий, значимых для описания макро- и микродинамики экосистем, иерархической подчиненности и взаимосвязей между этими понятиями в виде системы контролируемых словарей); будет проведена разработка стандартов понятий, классификаторов и форматов данных, с целью создания онтологий, обеспечивающих единое информационное пространство между тематическими областями ботаники, зоологии, почвоведения и географии на экосистемном уровне. Разработанные онтологии будут также использованы при создании распределенных взаимосвязанных информационно-аналитических вычислительных систем для междисциплинарных исследований окружающей среды;
2. универсальный интерфейс - систему ввода информации в базы данных рассматриваемого модуля, предназначенную для описания экосистем и реконструкции их структурно-функциональной организации на основе использования первичных экспериментальных данных, а также информации получаемой путем аннотации экспериментальных данных, представленных в научных статьях и лабораторных журналах исследователей. Исследователь, получит возможность настраивать инерефейс на конкретную предметную область, задавая характерные для изучаемой экосистемы классы объектов, отношения между ними, специфику их иерархической организации в привычном семантическом описании, представленном в онтологии предметной области и системе контролируемых словарей. (см. блок 2.2).

Универсальный интерфейс позволит давать описание структурно-функциональной организации экосистем в графической и текстовой форме. Для графического представления элементарных структур и событий, значимых для организации и функционирования конкретных экосистем, будут использоваться графические образы, набор которых может расширяться по желанию пользователя. Универсальный интерфейс позволит строить графы структурно-функциональной организации экосистем с возможностью накопления информации в большом количестве скрытых слоев, а также осуществлять их визуализацию; накапливать данные о количественных характеристиках функционирования экосистем и их динамике, в том числе - на основе интеграции данных первичных наблюдений и информации из внешних источников.

Блок 3. Формирование баз данных и баз знаний по структурно-функциональной организации и динамике экосистем (ИЦГ СО РАН, ИБФ СО РАН, НГУ).

С использованием компьютерной технологии, описанной в блоке 2, будут созданы базы данных по структурно-функциональной организации различных типов экосистем: паразитарных жизненных циклов и паразитарных систем с большим числом сосуществующих видов; сообществ свободноживущих организмов (на примере сообщества саранчевых злаково-белополынной степи); многокомпонентных водных микробных сообществ и растительных сообществ сложной пространственной и иерархической структуры.

Блок 4. Создание информационно-программных средств для анализа структурно-функциональной организации и математического моделирования динамики экосистем (ИЦиГ СО РАН, ИБФ СО РАН, ЦСБС СО РАН, ИВТ СО РАН, НГУ).

Будут созданы методы интерактивного/автоматического построения моделей экосистем на основе схем их структурно-функциональной организации, реконструированных в рамках блока 2. Пользователь сможет по желанию выбрать один из способов модельного описания изучаемой экосистемы:

1. системы обыкновенных дифференциальных уравнений;
2. ранговые модели;
3. автоматные и/или логические схемы;
4. сети Петри.

Будет создана универсальная объектно-ориентированная среда для моделирования пространственно-распределенных водных экосистем на примере озер с вертикальной стратификацией, где круговорот биогенной органики и косных элементов (кислорода, серы, фосфора и сероводорода), осуществляется синтрофным микробиальным сообществом (цианобактерии, серные (тионовые) бактерии, бактерии-бродильщики и т.д.) и трофически связанным с ним зоопланктоном, микро- и макронектоном. Модель позволит прогнозировать сценарии развития таких экосистем в ответ на естественное или антропогенное воздействие, выявлять минимальное число плотностно-зависимых факторов, нужное для поддержания данного уровня биоразнообразия или продуктивности.

С помощью вышеуказанных программных разработок будут промоделированы сценарии процессов адаптивной эволюции, видообразования и филоценогенеза (эволюции сообществ) в указанных экосистемах в ответ на критические изменения основных и второстепенных управляющих параметров экосистем. Также будет проведен компьютерный анализ и имитационное моделирование модульной эволюции генов с учетом видоспецифичности мутационного и рекомбинационного процессов при адаптивной и нейтральной эволюции у ключевых видов указанных экосистем с верификацией полученных результатов на реальных данных.

(B) 3. Имеющаяся материально-техническая база, ее соответствие поставленным задачам.

Авторский коллектив имеет достаточный для выполнения проекта парк персональных компьютеров c выходом в сеть передачи данных СО РАН, через которую обеспечивается доступ к мощным серверам баз данных (с базовой емкостью в десятки терабайт) и к высокопроизводительным ресурсам СО РАН (а так же МСЦ). Исследования в области ГИС-технологий обеспечены программными средствами и картографическим материалом. Создан межинститутский центр коллективного пользования по экоинформатике, ресурсы которого также будут использованы в проекте.

(C) 4. Качественный и количественный состав предполагаемых исполнителей.

Всего в выполнении предлагаемого проекта будет участвовать 71 исполнитель - сотрудников институтов, из них 33 молодых ученых, в том числе:
(1)ИBT СО РАН - 11 человек, включая: 1 доктора наук; 4 с.н.с. (к.ф.-м.н.); 2 м.н.с. (к.т.н.); и 6 молодых сотрудников;
(2)ИЦиГ СО РАН - 10 человек, включая: 2 докторов наук; 3 к.б.н.; 5 молодых сотрудников;
(3) ИМКЭС СО РАН - 18 человек, включая: 3 докторов наук; 8 кандидатов наук; 10 молодых сотрудников; (4) ИБФ СО РАН - 10 человек, включая: 2 докторов наук; 3 с.н.с. (к.б.н.); 5 молодых сотрудников;
(5) ИОА СО РАН - 6 человек, включая: 1 к.ф.м.н.; 5 молодых сотрудников
(6) НГУ Министерство образования РФ - 10 человек, включая: 1 профессора; 1 д.б.н.; 5 к.б.н.; 2 ст.преп.; 2 молодых сотрудников
(7)ЦСБС СО РАН - 6 человек, включая: 4 докторов наук; 2 кандидатов наук.

(D) 5. Научные координаторы проекта (curriculum vitae) с приложением перечня важнейших работ, опубликованных за последние 5 лет.

Федотов Анатолий Михайлович - 1948 года рождения, д.ф.-м.н., профессор, чл.-корр. РАН, зам. дир. Института вычислительных технологий СО РАН, проректор по информатизации НГУ. Зав. отделом информационных технологий, зав. лабораторией математических задач обработки данных ИВТ СО РАН. Профессор Новосибирского государственного университета, профессор Сибирской государственной академии телекоммуникаций и информатики.Ответственный исполнитель работ СО РАН по информационно - телекоммуникационным технологиям. Федотов А.М. - специалист в области информационно-телекоммуникационных технологий, создания распределенных информационных систем, автоматизации программирования, теоретического обоснования вычислительных алгоритмов, автор и соавтор более 200 научных работ, в том числе трех монографий.

Колчанов Николай Александрович - д.б.н., профессор, чл.-корр. РАН, зам.директора института цитологии и генетики СО РАН, заведующий кафедрой информационной биологии НГУ, автор более 300 научных работ в Российских и зарубежных журналах. Зам. координатора Подпрограммы II Программы фундаментальных исследований Президиума РАН "Происхождение и эволюция биосферы", член Объединенного Ученого Совета СО РАН по биологическим наукам, Вице-президент и член Президиума ВОГИС.

Гордов Евгений Петрович - д.ф.-м.н., профессор, директор Сибирского центра климато-экологических исследований и образования, главный научный сотрудник Института мониторинга климатических и экологических систем СО РАН (г. Томск), специалист в области теоретической физики, оптики, информатики и их применений в экологическом мониторинге окружающей среды, автор и соавтор 134 научных работ, в том числе трех монографий. Основные результаты работ:
1) разработка информационно-вычислительных систем, ГИС и вычислительно-информационного окружения для наук об окружающей среде;
2) создание базовых и прикладных Интернет-доступных информационно-вычислительных систем городского и регионального масштаба (международный проект ISIREMM, http://isiremm.iao.ru/));
3) исследования по применениям нелинейной динамики к решению задач атмосферной фотохимии и моделирования климата, созданию лазерных и информационных систем для дистанционного зондирования (гибридные автодинные лидары).

(E) 6. ОСНОВНЫЕ БЛОКИ ПРОЕКТА, СРОКИ ИХ РЕАЛИЗАЦИИ

Программа включает 4 основных блока, описанных в разделе "Цели и предполагаемые результаты предлагаемых исследований":

1. Создание коллективной экспертно-аналитической системы "Пространственно-временная динамика экосистем Сибири";
2. Разработка универсальной компьютерной технологии для описания структурно-функциональной организации и динамики экосистем;
3. Формирование баз данных и баз знаний по структурно-функциональной организации и динамике экосистем;
4. Создание информационно-программных средств для анализа структурно-функциональной организации и математического моделирования динамики экосистем.

(F) 7. Ответственные исполнители в блоках и разделах проекта

Блок 1.1 - Федотов А.М., Гордов Е.П., Ермаков Н.Б.;
Блок 2 - Колчанов Н.А.;
Блок 3 - Ермаков Н.Б.., Колчанов Н.А., Дегерменджи А.Г.,
Блок 4 - Дегерменджи А.Г., Колчанов Н.А.

(H) 9. Форма отчетности

1. ежегодные промежуточные отчеты с предоставлением важнейших научных, экспедиционных и лабораторных результатов;
2. предложения и рекомендации по природоохранным мерам (с рассылкой администрации Сибирского федерального округа);
3. публикации в российских и зарубежных научных изданиях, выступления на конференциях;
4. представление разработанных программных и информационных ресурсов на Интернет-серверах институтов-участников проекта и на специализированных Интернет-серверах проекта; 5) итоговый за три года отчет.

(I) 10. Адресные данные научного руководителя и ответственных исполнителей.

Федотов А.М., чл.-корр. РАН, директор ИВТ СО РАН, д.ф.-м.н., тел. (383)3307351, факс (383)3306342, fedotov@sbras.ru, web page http://www.ict.nsc.ru/fedotov; Колчанов Н.А., чл.-корр. РАН, зам. директора ИЦиГ СО РАН - тел. (3832) 3333468, факс (3832) 3331278, kol@bionet.nsc.ru, web page http://wwwmgs.bionet.nsc.ru/mgs/info/kol/; Гордов Е.П., д.ф.-м.н., проф., ИМКЭС СО РАН - тел. (3822) 492187 (off.); (3822) 260099 (res.), факс : (3822) 492537, gordov@scert.ru (CC to egordov@yahoo.com), web page http://scert.ru

АДРЕСА ОТВЕТСТВЕННЫХ ИСПОЛНИТЕЛЕЙ

Федотов А.М., Гордов Е.П. Колчанов Н.А. - см. выше;
Ермаков Н.Б.-д.б.н., Тел.:(3832)30-41-01 Fax: (3832)34-44-33 E-mail: root@botgard.nsk.su;
Дегерменджи А.Г., чл.-корр. РАН, директор ИБФ СО РАН. Тел. (3912) 43-15-79, факс (3912) 43-34-00, e-mail: ibp@ibp.ru

(J) 11. Список основных публикаций координаторов проекта (по теме проекта)

Федотов А.М.
1. Федотов А.М., Колчанов Н.А., Коваль В.С., Ермаков Н.Б. и др. Информационные технологии формирования электронных библиотек и баз данных в области биоразнообразия // Шокин Ю.И., Шумный В.К. (ред.) Биоразнообразие и динамики экосистем: информационные технологии и моделирование. Изд-во СО РАН, Новосибирск, 2005.
2. Гордов Е.П., Ковалев С.П., Молородов Ю.И., Федотов А.М. WEB-система управления знаниями об окружающей среде. // Вычислительные технологии. Том 10, часть 2, Специальный выпуск 2005.-С. 12-19.
3. Жижимов О.Л., Мазов Н.А., Федотов A.M., Шокин Ю.И // Сервер ZooPARK как сервер для построения распределённых информационных систем. Информационные технологии в высшем образовании. Т.2 №1- Алма-Ата, респ. Казахстан, Университет им. Аль-Фараби. - 2005. - Т.2. - № 1. - С. 53-67
4. Молородов Ю.И., Федотов A.M. Научные и технологические основы разработки распределенной информационной среды по охране окружающей среды Сибирского региона // Тр. X Байкальской Всероссийской конференции "Информационные и математические технологии в науке, технике и образовании", Часть 1. Иркутск-2005, С. 19-27
5. Жижимов О.Л., Федотов А.М., Чубаров Л.Б., Шокин Ю.И.Технология создания распределённых информационно-вычислительных ресурсов СО РАН.- // Тр. Первой международной конференции САИТ-2005.- 12-16 сентября 2005 г., Переславль-Залесский. "Системный анализ и информационные технологии" Т. 2, Москва.-С.161-165.
6. Ю.И. Шокин, А.М. Федотов, А.Е. Гуськов, О.Л. Жижимов, С.В. Столяров Электронные библиотеки - путь интеграции информационных ресурсов Сибирского отделения РАН // Вестник КазНУ, специальный выпуск. - г. Алматы, Р. Казахстан, Казахский национальный университет им. аль-Фараби. - 2005 г., № 2. - С. 115-127.

Колчанов Н.А.
1) Сергеев М.Г., Суслов В.В., Мигинский Д.С., Юрлова Н.И., Колчанов Н.А.. Опыт создания базы данных для описания экосистем с использованием сетевых технологий - коллективная монография "Биологическое разнообразие и динамика экосистем: информационные технологии и моделирование " (в печати).
2) Колчанов Н.А., Подколодная О.А., Игнатьева Е.В., Суслов В.В., Хлебодарова Т.М., Проскура А.Л., Воронич Е.С., Дубовенко Е.А. Интеграция генных сетей, контролирующих физиологические функции организма. Вестник ВОГиС, 2005, т.9, N2, с.179-198.
3) Суслов В.В., Гунбин К.В., Колчанов Н.А. Генетические механизмы кодирования биологической сложности // Экологическая генетика 2004, т.2, выпуск1, C. 13-26;
4) Гунбин К.В., Суслов В.В., Омельянчук Н.А., Колчанов Н.А. Генетические механизмы морфологической эволюции, ч.1 // Сибирский экологический журнал, 2004, т.11, №5, C. 599-610;
5) Гунбин К.В., Суслов В.В., Омельянчук Н.А., Колчанов Н.А. Генетические механизмы морфологической эволюции, ч.2 // Сибирский экологический журнал, 2004, т.11, №5, C. 611-621;
6) Колчанов Н.А., Суслов В.В., Шумный В.К.. Молекулярная эволюция генетических систем. // Палеонтологический журнал, 2003, №6, С. 58-71;
7) Omelyanchuk N.A., Mironova V.V., Poplavsky A.S., Podkoldny N.L., Kolchanov N.A., Mjolsness E., Meyerowitz E. AGNS-A DATABASE ON EXPRESSION OF ARABIDOPSIS GENES. In: Bioinformatics of Genome Regulation and Structure II. (Eds. N.Kolchanov and R. Hofestaedt) Springer Science+Business Media, Inc. 2005, pp. 433-442 (in press).
8)Bioinformatics of genome regulation and structure. Ed. by N.Kolchanov and R. Hofestaedt, Kluwer Academic Publishers, Boston/Dordrecht/London, 2004, 373 p..

Гордов Е.П.
1. Gordov E.P., De Rudder A., Lykosov V.N., Fazliev A.Z., Fedra K. Web-portal ATMOS as basis for integrated investigations of Siberia environment. Computational Technologies, 2004, V. 9, Special Issue, Part 2, pp.3-13.
2. Begni, et al. Distributed databases for environmental information. Computational Technologies, 2004, V. 9, Special Issue, Part 1, pp.22-44. Begni G., Makhmara H. Distributed data access services developed at MEDIAS France. Geography and Natural Resources, 2004, Special Issue, pp.80-85.
3. Environmental Information Systems and the Concept of Environmental Informatics, K. Karatzas, A. Masouras, A. Kaprara, A. Bassoukos, ?. Papaioannou, Th. Slini and N. Moussiopoulos (2004). Chapter of the book Environmental Online Communication (pages 3-10), Advanced Information and Knowledge Processing Series (A. Scharl, ed.), Springer, London.
4. Kutsenogii K.P., Kutsenogii P.P., Molorodov Yu.I., Fedotov A.M/ Development of structure metadata on atmospheric aerosol on basis of information model. Computational Technologies, 2004, V. 9, Special Issue, Part 2, pp.25-33.
5. Dymnikov, V.P., V.N. Lykosov, E.M. Volodin, V.Ya. Galin, A.V. Glazunov, A.S. Gritsoun, N.A. Dianskii, M.A. Tolstykh, and A.I. Chavro (2005). Modelling of climate and climate change. In: Modern problems of numerical mathematics and mathematical modeling. Moscow, Nauka, v. 2, pp. 36-173.