Б.И. Покровский, В.В. Лунин, В.Л. Кузнецов, М.Я. Мельников

Химический факультет МГУ, Институт катализа СО РАН

Химия и химическая технология являются одними из крупнейших производителей информации и по своему информационному ресурсу значительно опережают большинство других естественно-научных направлений. Среди зарубежных информационных систем химические являются самыми большими, а информация в них наиболее дорогостоящая.

Использование накопленного справочного материала в сочетании с возможностями "новых информационных технологий" делает реальным решение принципиально новых задач в области химического образования. Существенно упрощается написание и обновление учебной литературы, а также демонстрационных материалов (в том числе уникальных). Предельно упрощается доступ к ним студентов и аспирантов. С другой стороны оказывается возможным приблизить к реальной жизни чисто учебные ситуации. Возможен переход от учебных, простейших, постоянно используемых в преподавательской практике примеров к существенно более сложным научным или технологическим исследованиям. Наличие необходимого и легко доступного по сети объема информации (базы данных и др.) позволяет провести компьютерное моделирование сложных химических объектов (в том числе и трехмерных) и систем, а также освоить методы осознанного принятия решений в условиях информационной насыщенности. Другими словами информационные технологии создают условия для качественного улучшения химического образования. Создаются предпосылки для подготовки высококлассных специалистов, адаптированных к использованию технологий информационного общества.

Надо сказать, что химики одни из первых оценили возможности сетевых технологий и это наглядно следует из зарубежного опыта. Все крупнейшие международные справочные издания и журналы доступны через Интернет, хотя далеко не бесплатно (для университетов во многих случаях предусмотрены значительные скидки). Интересно, что и среди молодых ученых химики также выделяются своей активностью в использовании телекоммуникаций в поиске партнеров для совместной работы над научными проектами (газета "Поиск" N.45, 2000 год)

К сожалению, российская информация по химии только в малой степени объединена в базы данных и очень разрознена. В сравнении с общемировым уровнем информационный фундамент отечественной химической науки крайне ненадежен и требует серьезного упрочнения. Приходится затрачивать много времени на поиск информации или обращаться к дорогостоящим зарубежным источникам. В этой связи появляется необходимость научиться интегрировать информацию, сделать ее доступной по всей территории России и эффективно использовать в образовании и науке.

Сейчас основные усилия должны быть направлены на информационное наполнение компьютерных сетей и эффективное использование информации.

Как показала практика, даже наиболее крупные отечественные информационные центры типа ВИНИТИ пока не могут обеспечить необходимый сервис в области химической информации. Эту задачу химики России должны решать самостоятельно, используя прогрессивные информационные технологии. Одним из путей решения проблемы является концентрация компьютерных баз данных химической информации в крупных научных центрах или университетах и организация к ним эффективного сетевого доступа. Это естественно, так как трудно рассчитывать, что кто-либо лучше самих химиков сможет профессионально провести анализ и обработку огромного объема химических публикаций. К примеру, в США, крупнейшее реферативное издание по химии "Chemical Abstracts" создается специализированной информационной службой при Американском химическом обществ. Работу по созданию интегрированной информационной системы химического образования химикам следует проводить объединившись со специалистами в области компьютерных и сетевых технологий.

Для решения этой задачи сделаны первые шаги. При поддержке РФФИ создаются информационные сервера, содержащие информационные ресурсы и сведения о наличии таковых в организациях химического профиля. Примерами являются сервер Московского университета и сервер Сибирского отделения РАН по химическим наукам (поддерживается Институтом катализа СО РАН им. Г.К.Борескова).

В Институте катализа создается Интегрированная Информационная Система "Катализ и физические методы исследования". В системе содержится информация, охватывающая широкий спектр сведений о катализе:

• сырье и аппаратное обеспечение производства катализаторов,
• физико-химические характеристики конкретных промышленных катализаторов, носителей и каталитических процессов,
• библиографические данные,
• данные об организациях, производящих и использующих катализаторы и каталитические технологии.

В настоящее время в систему "Катализ" входит 10 реляционных баз данных объемом около 18 Мб с общим количеством записей 7900. Создание проблемно-ориентированной информационной системы данных по катализу является первым шагом в разработке интеллектуальных систем по подбору катализаторов. В ИК СО РАН имеется уникальный парк приборов (РФЭС спектрометр; ИК- Фурье спектрометры, сканирующий электронный микроскоп и другие). Благодаря современной приборной базе накоплен большой объем экспериментального материала, который используется в качестве основы при формировании баз данных по физико-химическим свойствам веществ. Созданы макеты баз данных по ряду физических методов: инфракрасной спектроскопии, ядерного магнитного резонанса, электронного парамагнитного резонанса, рентгеновской дифракции, рентгеновской фотоэлектронной спектроскопии, тонкой структуры рентгеновских линий, данных электронной микроскопии. Для пополнения Банка данных проводится систематический анализ научной, технической, документальной и рекламной информации. Собранные материалы обобщаются и классифицируются. Осуществляется их ввод, проводится корректировка данных, введенных в базы ранее.

Очевидно, что вся совокупность баз, реализованных на разных платформах и в различных операционных средах и сочетающая в себе разнородные сведения (фактографические, библиографические и др.), а также программные средства, должна быть интегрирована в общую систему. При ее построении следует придерживаться сложившихся в мировой практике стандартов и подходов. Конкретно в данном случае для организации сетевого доступа использована информационно-поисковая система SRS. Описание структуры и синтаксиса данных в системе SRS выполняется с использованием объектно-ориентированного языка Icarus. Интерпретатор языка Icarus дает возможность создавать единое для многих баз данных описание предметной области.

С одной стороны развитие сетевых технологий и их привлекательность для распространения учебных материалов, а с другой - высокая стоимость печатной продукции стали причиной появления на сайтах учебных заведений различных учебных материалов. Анализ таких электронных изданий вещь достаточно трудная, так как они ориентированы в основном на потребности конкретных ВУЗов. Наиболее полно коллекция таких изданий в области химического образования представлена на сайте Химического факультета МГУ:

Учебные материалы по курсам
(программы, лекции, семинары)

Неорганическая химия
Органическая химия
Физическая химия
Кристаллохимия
Химическая технология
Химическая кинетика
Химия нефти и органического катализа
История и методология химии
Общая химия (для нехимических факультетов)
Программирование и решение задач на ЭВМ
Химический факультет МГУ и его кафедры (история и современное состояние)
Социология

Ниже, к примеру, приводится наполнение раздела по курсу "Органическая химия".

• Программа курса "Теоретические проблемы органической химии"
• Учебное пособие "Основы стереохимии" Н.В.Зык, Н.К.Белоглазкина, В.Н.Тиханушкина
• "Методы синтеза ароматических гетероциклических соединений" Лекции д.х.н. М.А.Юровской (Издание 2-е, исправленное и дополненное)
• Задачи и упражнения по органической химии И.Г. Болесов, Г.С. Зайцева
• Нуклеофильное замещение и элиминирование (Методические материалы по общему курсу органической химии) И.Г. Болесов, Г.С. Зайцева
• Методическое пособие "Практикум по органической химии" С.В.Пономарев, А.С.Золотарева, Л.Г.Сагинова, В.И.Теренин
• Методическое пособие "Техника эксперимента в органической химии" С.В.Пономарев, А.С.Золотарева, Л.Г.Сагинова, В.И.Теренин
• Методическое пособие "Нитро- и диазосоединения" Курц А.Л., Грандберг К.И., Сагинова Л.Г.
• "Карбонильные соединения"(выпуск 4) (методические материалы по общему курсу органической химии) И.Г.Болесов, Г.С.Зайцева
• Ароматические соединения (выпуск 6) (методические материалы по общему курсу органической химии) И. Г. Болесов, Г.С.Зайцева
• Органические азотсодержащие соединения (выпуск 7) (методические материалы по общему курсу органической химии) И. Г. Болесов, Г.С.Зайцева
• Теоретическая стереохимия К.П.Бутин (глава из книги О.А.Реутов, А.Л.Курц, К.П.Бутин "Органическая химия. Углубленный курс")
• Алкены (часть 1) Курц А.Л., Ливанцов М.В., Ливанцова Л.И.
• Алкены (часть 2) Курц А.Л., Ливанцов М.В., Ливанцова Л.И.
• Электрофильное замещение в ароматическом ряду Курц А.Л., Ливанцов М.В., Ливанцова Л.И.
• Фенолы и хиноны Курц А.Л., Ливанцов М.В., Ливанцова Л.И.
• Одно- и двухатомные спирты, простые эфиры и их сернистые аналоги Курц А.Л., Брусова Г.П., Демьянович В.М.
• Материалы к курсу лекций проф.Петросяна "Спектроскопия ЯМР высокого разрешения в органической и металлорганической химии "
• Ароматичность и ароматические углеводороды (методическая разработка для студентов медицинских факультетов) Зык Н.В., Белоглазкина Е.К
• Cборник задач и упражнений по биоорганической химии Зык Н.В., Белоглазкина Е.К., Подругина Т.А., Середа Г.А. Б.

Эти материалы были востребованы не только в МГУ. Так лекции проф. М.А.Юровской "Методы синтеза ароматических гетероциклических соединений" использовались в Дальневосточном университете. Есть и другие примеры.

Крупнейшим российским ресурсом научно-технической информации являются базы Всероссийского института научной и технической информации (ВИНИТИ). К большинству из них возможен сетевой доступ по протоколам HTTP и Telnet. Базы данных (БД) ВИНИТИ - это материалы Реферативного Журнала ВИНИТИ (с 1981 г), представленные в машиночитаемом виде. Общий объем БД более 18 млн. документов, ежемесячное пополнение - порядка 50 тыс. документов. БД, как и РЖ ВИНИТИ формируется по материалам периодических изданий, книг, фирменных изданий, материалов конференций, тезисов, патентов, нормативных документов, депонированных научных работ. За год ВИНИТИ обрабатывает около миллиона публикаций, 30% которых составляют российские источники. База ВИНИТИ "Химия" формируется с 1981 года, содержит около 4 млн. документов и ежегодно пополняется примерно на 150 тысяч). В настоящее время теледоступ возможен к массиву за 1995-2000 годы. Доступ к Базам данных ВИНИТИ платный. Для институтов РАН и учебных заведений регистрация стоит 50 рублей, абонентская плата за месяц 40 рублей, час машинного времени работы с базой 45 руб., а стоимость выдачи на экран компьютера одного документа 24 коп.

Доступ к базе ВИНИТИ возможен не только через компьютер головной организации. Фрагменты базы поставляются в региональные центры научной информации и другие организации машиночитаемом виде (на магнитных лентах и CD-ROM дисках). Так своя система доступа к базам ВИНИТИ функционирует в Сибирском отделении РАН, в Воронежском университете и так далее. В ВИНИТИ создана и скоро будет доступна через Интернет исключительно важная для химиков База Структурных Данных, в которой содержится более 5 млн. химических структур, 3 млн. химических реакций и 12 млн. свойств химических соединений. Система обеспечивает доступ к массивам структурных, библиографических и реферативных данных на основе поиска информации о классах химических веществ по фрагментам структур и физико-химическим свойствам. Работы по апробации базы и ее использованию в образовательных и научных целях проводятся совместно ВИНИТИ и Химическим факультетом МГУ.

Медицинские ресурсы в ВИНИТИ сосредоточены в электронной библиотеке "МЕДИЦИНА". База формируется более чем из 1500 отечественных и зарубежных источников информации (из них 25-30% отечественных) практически по все направлениям исследований в области экспериментальной и клинической медицины. Объем пополнения около 6000 документов в месяц. В Базе данных присутствует библиографическое описание документа, текст реферата и ключевые слова на русском языке. Можно провести поиск (бесплатно) информации по журналам или по рубрикатору (поля для поиска: заглавие статьи на языке оригинала, авторы, краткое резюме статьи и ключевые слова), а также можно заказать ксерокопию статьи на бумаге (около 25руб./1 статья) или в электронной форме (около 43 руб./1 статья). База включает документы с 1997 года. Система включает также материалы системы ADONIS

В 1986 году в оксидах, содержащих ионы меди, было открыто явление высокотемпературной сверхпроводимости (ВТСП). Количество публикаций на эту тему росло исключительно быстро. Одновременно появились печатные и компьютерные реферативные издания, в которых публиковалась библиография о работах по ВТСП. Наиболее удачную базу о ВТСП создала сотрудница Института физики твердого тела РАН С.Т. Корецкая совместно с сотрудниками РНЦ "Курчатовскеий институт", МГУ и других институтов. База завоевала признание научной общественности. В дальнейшем тематика базы несколько расширилась, а доступ к ней стал возможен через Интернет. В данное время этот информационный ресурс пользуется большой популярностью в научной среде и часто используется в образовательных целях.

База данных "Сверхпроводимость" содержит публикации по высокотемпературным (с 1987г.) и низкотемпературным (с 1995г) сверхпроводникам, а также сверхпроводящим фуллеренам. Объем базы приближается к 60000 статей. Публикации для базы отбираются экспертами из 600 наименований периодических изданий (в том числе из 100 изданий на русском языке). Публикации описаны на русском и английском языках по следующим параметрам (полям): Номер, Фирма, Год, Источник, Автор, Ключевое слово, Название, Состав. Поисковая система позволяет проводить библиографический и тематический поиск.

На виртуальных "полках" академических и университетских библиотек обязательно должна присутствовать отечественная и зарубежная научная периодика. Только через технологию электронной библиотеки можно будет обеспечить полностью все научные и образовательные организации России этими информационными материалами. И здесь в России есть первые успехи. Так по сети стали доступны электронные копии ряда отечественных журналов, как-то:

"Вестник Московского университета (химия)"
"Журнал Российского химического общества им. Д.И.Менделеева"
"Журнал структурной химии"
"Физика твердого тела" и "Физика и техника полупроводников"
"Вопросы медицинской химии"

Кроме того стали выходить специализированные электронные журналы по химии и медицине:

"Известия челябинского научного центра, Высокотемпературные расплавы"
"Каталитический бюллетень"
"Химия растительного сырья"
"Biochemistry (Moscow) on-line"

Учитывая большие трудности в обеспечении ВУЗов и научных институтов зарубежной периодикой, Российский фонд фундаментальных исследований создал электронную научную библиотеку, доступ к фондам которой возможен по сети. Ресурсы библиотеки на сегодня составляют полные тексты около 400 журналов за последние 2-3 года и эта деятельность очень быстро прогрессирует.

Информационные ресурсы на многих сайтах научных и образовательных учреждений, часто содержат электронные каталоги о книгах и журналах, поступивших в библиотеку за последние несколько лет. К сожалению, даже крупнейший из таких каталогов, созданный в МГУ, содержит всего 160 тысяч наименований, что составляет небольшой процент от общего фонда. Каталоги других ВУЗов имеют более скромные объемы. Среди этих ресурсов следует выделить каталоги журнальной периодики Библиотеки естественных наук РАН и Химического факультета МГУ. Обе эти библиотеки получали многие годы большое число зарубежных журналов и эти данные отражены в каталогах. Так что всегда можно установить наличие журнала в этих библиотеках и запросить копию статьи.

В библиотеке Химического факультета МГУ имеется сетевой доступ к ряду зарубежных баз в области химии. Определенные ограничения в доступе к этим источникам связаны с условиями лицензионного соглашения. Полностью сетевая версия без ограничения числа пользователей стоит чрезвычайно дорого. Однако, учитывая, что комплекты зарубежных баз данных имеются в очень ограниченном числе научных библиотек, библиотека МГУ оказывает помощь в поиске информации, получая и отправляя запросы по электронной почте или приглашая сотрудников и аспирантов других ВУЗов поработать с базами в МГУ.

В связи с ограниченностью наличия в России сетевых версий зарубежных баз данных, которые могут распространяться в режиме on-line (по причине их высокой стоимости), важное значение приобретает распространение информации о наличии тех или иных ресурсов, имеющихся в различных организациях, а также организация служб, обеспечивающих выполнение запросов по этим ресурсам. В первую очередь здесь следует упомянуть недавно организованную службу "Русский курьер" при Российской государственной библиотеке.

В докладе фрагментарно намечены некоторые аспекты информационного обеспечения химического образования (и, в конечном итоге, науки и производства), которые появляются благодаря развитию компьютерных и сетевых технологий. Техническая сторона вопроса принципиально решена. В практическом плане ясно, что надо делать, чтобы передавать и получать информацию. Другое дело как сконцентрировать информацию, как сделать ее доступной в смысловом плане? Это очень сложный вопрос. Сегодня в России нет практически ни одной научной или образовательной организации, в которой только за счет собственных интеллектуальных и финансовых ресурсов могут быть созданы полноценные базы данных в области химии. Решение может быть одно - это осуществление коллективных проектов. В ходе их выполнения предстоит освоить и внедрить в образовательную практику технологию создания распределенных баз химической информации (фактографической, полнотекстовой, библиографической), образующейся, в частности, непосредственно в процессе научного эксперимента (рентгеновская дифракция, ЯМР, ЭПР ИК, экологический мониторинг и др).

В задачу проекта также входит работа по разъяснению в преподавательской и студенческой среде возможностей информационных технологий для повышения эффективности и качества процесса обучения химическим дисциплинам.

Решать поставленную задачу можно только коллективными усилиями. В реализацию должны быть включены ВУЗы и институты РАН. Необходима интеграция информационных возможностей всех заинтересованных сторон. В данном случае весьма эффективной может быть координирующая роль Министерства образования, например, в лице Учебно-методического объединения университетов. Через УМО можно организовать и последовательно осуществлять общий (включая университеты, технологические ВУЗы, институты РАН) проект по созданию отечественных образовательных химических баз данных. При этом будет накапливаться опыт коллективной работы ВУЗов над совместным проектом с общим конечным результатом. Осуществление проекта позволит приблизить к международному уровню обеспечение отечественных химиков научной информацией, а также внесет вклад в информационную базу перехода в России к открытому образовательному пространству.

Авторы доклада рассчитывают на заинтересованное обсуждение данной проблемы со стороны участников конференции и с благодарностью примут все предложения, которые могут способствовать развитию российских сетевых ресурсов в области химии.