XXI Autumn Meeting of Polish Information Processing Society Conference Proceedings pp. 243–254 ISBN 83-922646-0-6 c  2005 PIPS Deterministyczna metoda przetwarzania ciągów danych Michał Widera ⋆ Instytut Techniki i Aparatury Medycznej ITAM, ul. Roosevelta 118, 41-800 Zabrze, Polska michal@widera.int.pl, strona WWW: http://widera.int.pl Streszczenie W typowych systemach przetwarzania informacji system zarządzania danymi może zostać wydzielony. Niestety, relacyjne systemy zarządzania bazą danych nie są na tyle wydajne, aby podołać zadaniu bieżącego przetwarzania sygnałów w systemie monitorującym. Główny nurt badań nad stworzeniem modelowego systemu zarządzania danymi dla potrzeb systemów monito- rujących jest związany ze strumieniowym modelem danych. W większości systemy te funkcjonują jednak niedeterministycznie. W artykule przedstawiono opracowane w ramach prac badawczych deterministyczne metody przetwarzania strumieni danych dla potrzeb zadań przetwarzania sy- gnałów w medycznych systemach zarządzania danymi. Przedstawiono opracowane w ramach prac badawczych twierdzenia opracowanej algebry ciągów danych (strumieni) wraz z wyprowadzony- mi formalnymi dowodami. Udowodniono bezpośredni związek niektórych operatorów z odkrytymi w połowie zeszłego wieku twierdzeniami Beatty oraz Fraenkela. 1 Wstęp Obecnie dostępne systemy zarządzania danymi przetwarzają informacje w oparciu o reguły rachunku relacji. Ten sposób przetwarzania informacji umożliwia opis dowolnych obiektów (Encji) oraz związku pomiędzy nimi (Relacji). Opis struktur danych przy pomocy diagramów Encji-Relacji [1] stał się obo- wiązującym standardem w dziedzinie projektowania systemów zarządzania danymi. W typowych systemach przetwarzania informacji system zarządzania danymi może zostać wydzielony. W przypadku systemów, do których dane napływają z zewnętrznych źródeł (np. system monitorujący) relacyjne systemy zarządzania danymi okazały się niedostatecznie wydajne [2]. Poszukiwania aktywnych lub sekwencyjnych [3] rozszerzeń poszerzyły dziedzinę wiedzy nie zapewniając jednak dostatecznie efek- tywnego rozwiązania problemu. Na przeszkodzie w podniesieniu wydajności stoi utrwalony paradygmat relacyjny [1]. Obecnie główny nurt badań nad stworzeniem modelowego systemu zarządzania danymi dla potrzeb systemów monitorujących jest związany ze strumieniowym modelem danych oraz systemami zarządzania strumieniami danych [4]. Oczekuje się, że zastosowanie go w zadaniu monitorowania pozwoli na prost- sze i bardziej eleganckie wyrażenie algorytmów oraz dzięki uproszczeniu konstrukcji uzyskany zostanie znaczący wzrost efektywności przetwarzania informacji. Podstawową różnicą pomiędzy systemem relacyjnym a strumieniowym jest istnienie w systemie stru- mieniowym tzw. Ciągłych zapytań [5]. Przez ciągłe zapytanie rozumiemy zapytanie, którego plan re- alizacji zamknięty jest w martwej pętli. W systemie relacyjnym tego typu funkcjonalność osiąga się poprzez stosunkowo skomplikowany i mało efektywny proces odpytywania bazy danych przez aplika- cję lub zastosowanie wielu wyzwalaczy. Kolejną różnicą jest sposób wprowadzania danych do systemu. W systemie relacyjnym dane są wprowadzane i zatwierdzane przez użytkownika, natomiast w systemie strumieniowym dane wprowadzane są z zewnętrznych, zazwyczaj autonomicznych podsystemów. Do- datkowo strumień danych ma charakter nieskończony. Tradycyjne systemy zarządzania danymi operują z reguły na danych, dla których oszacowano górną granicę koniecznych zasobów. Operowanie na zbiorach nieskończonych wymaga więc modyfikacji niektórych operatorów. 1.1 System zarządzania danymi Informatyczne systemy monitorujące stosowane w medycynie na bieżąco rejestrują, analizują i prezentu- ją informacje dostarczane przez aparaturę [6]. Celem prowadzonych w prac badawczych było opracowa- nie systemu zarządzania danymi oraz języka zapytań umożliwiającego formułowanie i realizację zadań ⋆ Praca finansowana ze środków Ministerstwa Nauki i Informatyzacji w latach 2003-2005 jako projekt badawczy 4 T11F 002 25 243