Терминология, используемая в нормативных документах по общим вопросам аналитической химии и метрологии: разработка интегрированного электронного тезауруса

материалы научно-практической конференции «измерения. качество. безопасность»

Оргкомитет конференции приносит свои извинения авторам статьи и публикует представленный ниже материал доклада1 в журнале «Стандартные образцы».

УДК 543+006.9

терминология, используемая в нормативных документах по общим вопросам аналитической химии и метрологии:

разработка интегрированного электронного тезауруса

Разработана лексическая онтология в виде многоязычного тезауруса терминов по общим вопросам аналитической химии и метрологии. Особенностью тезауруса является то, что он построен на реляционной модели взаимосвязи сущностей, терминология из разных источников впервые интегрирована на семантической основе. Тезаурус включает наборы синонимов, родо-видовые отношения терминов, симметричную ассоциацию понятий. Включены все значимые официальные нормативные источники терминологии. Для публикации тезауруса в Интернете в системе MS SharePoint Srevices (WSS 3.0) разработана система запросов в реляционной базе данных для компиляции сводной таблицы, способ отображения сводной таблицы в MS WSS 3.0 и набор представлений для визуализации данных. Тезаурус опубликован в Интернете: http://www. wssanalytchem.org/ontology.

Ключевые слова: нормативные документы, аналитическая химия, терминология, тезаурус, онтология, семантика, Интернет, базы данных.

Важность терминологического обеспечения любой отрасли науки очевидна. Особенно это относится к химическому анализу. В отличие от других дисциплин, аналитическая химия занимает особое место. Прежде всего это объясняется значимостью аналитического контроля в жизни современного общества. Аналитическая химия, ставшая уже давно междисциплинарной наукой, часто является основой новых разработок во многих отраслях науки и техники. Терминология - совокупность терминов определенной отрасли знания, а также уче-

ние об образовании, составе и функционировании терминов. Термин - специальное слово или словосочетание, представляющее собой словесное обозначение понятия, входящего в систему понятий определенной области профессиональных знаний. В этом контексте особую важность приобретают вопросы единства

Широкова В.И.

Старший научный сотрудник Института геохимии и аналитической химии им. В.И. Вернандского РАН, канд. хим. наук 119991, Москва в-334, ГСП-1, ул. Косыгина, 19 Тел.: (495) 939-78-04 E-mail: shirokova@geokhi.ru

Колотов В.П.

Заместитель директора Института геохимии и аналитической химии им. В.И. Вернандского РАН

Аленина М.В.

Старший научный сотрудник Института геохимии и аналитической химии им. В.И. Вернандского РАН

Киселева И.Н.

Старший научный сотрудник Института общей и неорганической химии им. Н.С. Курнакова РАН

Садовников А.А.

Специалист Научно-технического центра ИРМ

Доклады, представленные на конференции, рецензированию не подлежат.

терминологии, касающиеся общих вопросов аналитической химии и метрологического обеспечения химического анализа. Каково состояние дел в этой области?

Описание аналитических процедур, представление результатов анализа, а значит, и соответствующая терминология, строго регламентированы уполномоченными органами, как национальными (ГОСТ), так и международными документами (ISO, IUPAC и др.). Поэтому терминологическое обеспечение аналитической химии является заметно более продвинутым по сравнению с другими научными дисциплинами, где часто используется лингвистический анализ реальных текстов для выбора терминологии с последующей экспертизой для снижения информационного шума и формализации данных. В распоряжении аналитиков сейчас имеется множество различных официальных документов как на английском, так и на русском языках. Часто разные источники не согласуются друг с другом, но сравнить источники терминологии между собой в различных аспектах, выявить противоречия между ними весьма непросто. Главные источники терминологии по общим вопросам аналитической химии и метрологии, использованные в работе, приведены в списке литературы [1-12]. Следует отметить изменения источника [4], замененного на версию ГОСТ Р 8.563-2009, а также изменение источника [9], замененного на версию РМГ 61-2010 и введенного в действие с 01.09.2012.

Одним из наиболее глубоких источников терминологии по аналитической химии (по крайней мере, в части метрологии, составляющей основу аналитической химии) является международный словарь по терминологии [1], опубликованный в конце 2007 г. (далее по тексту для обозначения словаря использовано сокращение VIM 2007). Этот документ является результатом международного сотрудничества ряда известных организаций: Международного бюро весов и мер (BIPM), Международного союза по теоретической и прикладной химии - ИЮПАК (IUPAC), Международного союза по теоретической и прикладной физике (IUPAP), Международной федерации клинической химии и лабораторной медицины (IFCC), Международной организации законодательной метрологии (OIML), Международной кооперации по аккредитации лабораторий (ILAC).

Новое руководство отражает эволюцию науки измерения. Руководство 2007 г. - это третье издание VIM. Оно отменяет и заменяет второе издание, 1993 г. (Первое издание VIM - 1984 г.) Выпуск третьего издания был вызван впервые возникшей потребностью охватить измерения в химии и медицинских лабораториях, а также включить те понятия, которые касаются метрологической прослеживаемости, неопределенности измерений

и номинальных свойств. Теперь это издание называется «Международный словарь по метрологии. Основные и общие понятия и связанные с ними термины (VIM)», что подчеркивает первичную роль понятий в разработке словаря. В этом документе считается само собой разумеющимся, что нет никакого фундаментального различия в основных принципах измерений в физике, химии, биологии, технике, медицинских лабораториях.

Ввиду значимости этого источника в апреле 2010 г. вышло русскоязычное издание VIM (СПб., изд-во НПО «Профессионал»), над которым работал коллектив специалистов ВНИИ метрологии им. Д.И. Менделеева совместно с коллегами Белорусского государственного института метрологии [2]. В процессе работы над переводом терминов на русский язык они неоднократно пересматривались для сохранения единства терминологии и адекватности передачи смысла. Одновременно с этим изданием в 2010 г. вышел перевод словаря и в издательстве ФГУП «Стандарт-информ», который на сегодняшний день пока считается официальной русскоязычной версией. В данной работе использован источник [2]. В настоящее время официальное русское издание VIM готовит ИСО МЭК.

Источники терминологии [4-11] основаны на втором издании VIM. Следует отметить, что Национальный стандарт Российской Федерации [3] значительно отличается от всех других источников терминологии [1, 2, 4-12], хотя частично также основан на втором издании VIM.

Данная работа мотивирована следующими моментами: создание предметной онтологии по аналитической химии в связи с активно обсуждаемой концепцией семантического Интернета, подразумевающего размещение информационных ресурсов, содержащих структурированную и формализованную информацию, «понятную» компьютерам; необходимость гармонизации терминологии по аналитической химии, включая электронное обеспечение научного и образовательного сообщества. Концепция семантического Интернета предполагает наличие в Сети предметных онтологий (по сути, словарей дефиниций, понятий и терминов той или иной области знания) и увязывание размещаемых в Интернете материалов с этими онтологиями с помощью содержательных дескрипторов в формате XML. Онтологии, в том числе и по аналитической химии, должны создаваться сообществом специалистов.

В качестве первого шага ранее разработана база данных ключевых понятий этой отрасли науки в виде многоязычного глоссария. Глоссарий - список терминов с их значениями. Значения описываются в виде комментариев на естественном языке. Такой комментарий и позволяет понять смысл термина. Интерпретации терминов могут

быть многозначными, поэтому глоссарии непригодны для автоматической обработки программными агентами.

Тезаурусы несут дополнительную семантику, определяя связи между терминами. Терминологический тезаурус это: иерархия терминов с семантически прослеживаемыми материнско-дочерними отношениями, свободными от противоречий, отражение в терминологии многообразия языковых (грамматических и семантических) форм представления терминов.

Например:

measurement uncertainty = uncertainty of measurement,

неопределенность результата анализа = неопределенность измерений...

Единственно логичной базой для интеграции терминологии является интеграция на понятийной основе. Как уже отмечено выше, главной особенностью словаря VIM третьего издания является то, что первичной терминологической статьей в нем является «понятие» ("concept"), а не тот или иной термин.

Проведен анализ дефиниций и терминов всех источников терминологии [1-12] для присвоения кода понятия (числа) соответствующим статьям (записям) терминологии. На этом принципе нами был разработан лексический тезаурус ключевых терминов по общим вопросам аналитической химии, который позиционируется нами как основа для разработки онтологии по общим вопросам и метрологии аналитической химии. Онтология аналитической химии в общем виде должна представлять иерархию понятий аналитической химии и связей между ними. Главной особенностью разработанного лексического тезауруса является то, что терминология из разных источников впервые интегрирована в ней на семантической основе. Это означает, что основываясь на профессиональном знании предмета аналитической химии, термины из разных источников были сгруппированы по смысловому значению (понятию), опираясь на их дефиниции из офици-

альных документов. Понятие - это абстракция, смысл (семантика) которой передается в виде определенных слов (терминов) и их сочетаний на конкретном языке. Возникает вопрос: как записать понятие в базу данных? Например, «погрешность измерения», «погрешность», «error», «error of measurement», «measurement error» и т.д. - это все словесные представления на русском или английском языках, по сути являющиеся синонимами одного и того же понятия. В итоге было решено представлять каждое понятие в базе данных в виде уникального числового кода - неповторяющегося целого числа в поле IdConcept, которое может быть представлено той или иной дефиницией понятия. Одно и то же число в поле IdConcept означает семантическую идентичность терминов (на сегодняшний день в таблицу ConceptList загружено около 250 понятий). Поле комментария в этой таблице позволяет дать наиболее частотное (или удобное) их словесное обозначение

Электронный тезаурус представлен в виде реляционной многотабличной базы данных в среде СУБД (системы управления базами данных) Access2010, которая позволяет адекватно передать взаимосвязи сущностей. Структура базы данных приведена на рис. 1.

SymmetricalAssociation

FK1.I1 FK2.I2 IdConcept IdConceptAssociated

ConceptList

РК IdConcept

Comment

TermStatus

PK TermStatus

Comment

к L

TerminList

PK IdTerm

FK1.I1 IdConcept

Termin

FK3.I3 TermStatus

FK2,I2 Src

Language

PK Lanquaqe

J k

ï

SrcList

PK Src

FK1.I1 Language SrcBibliography

ConceptDefinition ConceptTerminEntries

PK IdConceptDefinition 4-

FK1,12,11 IdConcept Definition Notes Src ч- CM LL LL IdConceptDefinition IdTermin

FK2,I3

Рис. 1. Структура реляционной базы данных тезауруса: таблицы и поля, РК и FK(n) -

первичные и внешние ключи для обеспечения целостности данных, их каскадного изменения/удаления, подстановки, 1

Термины и их лингвистические формы (на любом языке), соответствующие данному понятию, записаны в связанных записях таблицы TerminList (на сегодняшний день существует более 1100 записей). Таблица ConceptDefinition содержит определения (дефиниции) того или иного понятия (на языке источника), а также около 560 записей на текущий момент. Количество дефиниций определяется количеством источников данных. Анализ данных таблицы TerminList показывает, что при достаточно близких дефинициях одного и того же понятия в различных источниках соответствующие термины сильно разнятся, что приводит к путанице и разночтениям. Особенности терминов (статус термина: рекомендованный термин, синоним и др.) заданы в таблице TermStatus. Структура базы данных такова, что тезаурус может быть легко расширен и на другие языки.

Для каждого источника подготовлены файлы - вложения для поля "Notes", поясняющие и дополняющие дефиниции соответствующего источника. Практическое использование тезауруса потребовало развития разработанной ранее структуры базы данных, некоторые таблицы дополнены новыми полями. Так, например, в основную таблицу TerminList добавлены поля: «язык термина» (TerminLang) и «алфавит» (Alphabet или ABC) для расширения возможностей сортировки, группировки и выборки тех или иных терминов.

Для терминов, относящихся к линейным гра-дуировочным функциям, введена дополнительная метка - после названия соответствующего термина добавлено: Quantities related to the use of linear calibration functions - для предотвращения путаницы с основными терминами.

Кроме того, имеется ряд вспомогательных таблиц, обеспечивающих подстановку данных, например, источник терминологии и статус термина (TermStatus). О последней таблице есть смысл сказать отдельно. Выделены следующие особенности терминов: основной термин (предпочтительный для данного понятия); его полноценный синоним; синоним употребляемый, но устаревающий и/или не совсем точный (рекомендуется избегать использования); синоним, не вошедший в нормативные документы, но, тем не менее, используемый на практике; синоним ошибочный или устаревший (должно избегать использования). Такая иерархия терминов обеспечивает возможность поиска даже нечетко выраженной информации, включая грубую оценку ее соответствия запросу.

Фрагмент таблицы TermStatus представлен в табл. 1. Наибольшую сложность при составлении электронного тезауруса представила работа по интеграции различных

Таблица 1

Фрагмент таблицы TermStatus базы данных

TermStatus

TermStatus Comment

0 1. Рекомендован

1 2. Синоним

2 3. Используется

9 4. Общепринятая аббревиатура

10 5. Ошибочный

100 6. Рекомендован [инояз. экв.]

101 7. Синоним [инояз. экв.]

102 8. Используется [инояз. экв.]

109 9. Общепринятая аббревиатура [инояз. экв.]

110 10. Ошибочный [инояз. экв.]

официальных источников. При этом одни и те же понятия, но представленные довольно различающимися дефинициями должны быть четко идентифицированы, а близкие понятия должны быть помечены как «симметричная ассоциация». Эта работа может быть выполнена только профессионалом-аналитиком, глубоко понимающим предмет. От нас она потребовала больших временных затрат, часто возникала необходимость привлечения к обсуждению коллег.

В табл. 2 приведен фрагмент таблицы TermList для понятия c IdConcept=33 (measurand), в которой даны все термины из разных источников для этого понятия и комментарий к каждому термину с обозначением его статуса. Из таблицы наглядно видно противоречие: если глоссарий ISO (VIM 2007, Eng) не рекомендует использовать термин «analyte» и относит его к категории «ошибочный термин», то российские документы, наоборот, его рекомендуют. На понятии с IdConcept=33 следует остановиться подробнее.

Терминология VIM [1] построена гармонично и последовательно, все понятия логически связаны между собой. В примечании к тексту особо оговаривается метрологическая направленность глоссария для количественного анализа: «измерение не применяется для (характеризации) качественных свойств. Поэтому, определяя "метрологию" как науку об измерениях, предложение термина "measurand" в первичной английской

Таблица 2

Фрагмент таблицы TermList для понятия «measurand»

IdConcept Termin Src Comment

33 measurand VIM 2007 (Eng) 1. Рекомендован

33 quantity subject to measurement VIM 2007 (Eng) 3. Используется

33 name of a compound VIM 2007 (Eng) 5. Ошибочный

33 name of a substance VIM 2007 (Eng) 5. Ошибочный

33 analyte VIM 2007 (Eng) 5. Ошибочный

33 measurand QA-Qc-AChL-2009 1. Рекомендован

33 измеряемая величина VIM-2010 1. Рекомендован

33 величина, являющаяся объектом измерения VIM-2010 3. Используется

33 наименование соединения VIM-2010 5. Ошибочный

33 наименование вещества VIM-2010 5. Ошибочный

33 аналит VIM-2010 5. Ошибочный

33 аналит ГОСТ Р 52361-2005 1. Рекомендован

33 analyte ГОСТ Р 52361-2005 6. Рекомендован [инояз. экв.]

33 аналит НСАХ-2010 1. Рекомендован

33 определяемый компонент НСАХ-2010 2. Синоним

версии смотрится логично. Термин переводится как "измеряемая величина", или "величина, подлежащая измерению". Отсюда понятно, что этот термин не применим для описания "качественных свойств"».

Это объясняет, почему в глоссарии VIM термин «аналит» обозначен как ошибочный. В российских же нормативных документах в дефиниции понятия, выражаемой термином «аналит или определяемый компонент» приписываются как качественные, так и количественные характеристики: это «компонент, искомый или определяемый в пробе вещества или материала объекта аналитического контроля» [5] или «обнаруживаемый или количественно определяемый компонент» [7]. Таким образом, получается, что термин «аналит» или «компонент, имеющий качественные и количественные характеристики» не имеет отношения к понятию «measurand - измеряемая величина». Ближе всего к понятию термин «аналитический сигнал» [5], то есть «сигнал, содержащий количественную информацию о величине, функционально связанной с содержанием аналита и регистрируемой в ходе анализа вещества или

материала объекта аналитического контроля». Можно отметить, что термину «measurand» весьма близко соответствует термин «результат измерения - значение величины, полученное путем ее измерения» из нормативного российского документа РМГ 91-2009 [13], который основан на VIM-2007. Таким образом, термин «аналит», по сути, не соответствует понятию, которое выражается термином «measurand». Адекватное ему понятие в российских документах отсутствует. Из этого примера видно, как важна иерархия терминов с семантически прослеживаемыми материнско-дочерними отношениями, свободными от противоречий.

Для ранжирования данных доработано программное обеспечение ThesaurusAnalysis, написанное на языке программирования С#. Программа обеспечивает выборку терминов из задаваемого источника терминологии, а далее с помощью серии последовательных запросов заполняет таблицу ConceptTerminEntries. Последняя таблица определяет вхождение терминов тезауруса в дефиниции. Таким образом, строятся материнско-дочерние (или родо-видовые) отношения между элементами

терминологии и определяется ее иерархическая структура. Другими словами, определяются базовые понятия и производные понятия более высокого уровня.

Так, например, анализ таблицы ConceptTerminEntries для одного из наиболее удачных (по нашему мнению) источников терминологии VIM 2007 показывает, что количество терминов этого источника равно 308, количество дефиниций - 145, а число вхождений терминов составляет 626. Для сравнения: источник терминологии IUPAC 1994 (Eng) содержит 68 терминов, 49 дефиниций, а число вхождений терминов составляет 105. Сравнение этих данных позволяет сделать заключение, что рекомендации VIM 2007 (Eng) построены логически более гармонично по сравнению с рекомендациями IUPAC 1994 (Eng). Рекомендации VIM 2007 (Eng) отличает гораздо меньшее количество так называемых «висячих» терминов и более ярко выраженная пирамидальная иерархическая основа. Анализ иерархии терминов позволяет выявить некоторые неувязки и неточности терминологии и дать рекомендации по их устранению (например, необходимость уточнения дефиниций терминов). Здесь имеется в виду, что дефиниции терминов, описывающих понятия более высокого порядка, должны включать базовые термины из тезауруса, а не являться произвольным текстом, даже близким по смыслу.

Разработаны методы проведения запросов для генерации списков, представляющих собой различные взаимосвязи между терминами, понятиями, родо-видовыми и ассоциативными связями для размещения их в Интернете. Это является основой для визуализации данных тезауруса в различных аспектах. Например, путем выделения в узлы понятий, дефиниций того или иного понятия, рекомендуемых терминов и соответствующих им синонимов. Разработанный тезаурус опубликован в Интернете (http://www.wssanalytchem. org/ontology) для ознакомления и обсуждения профессиональным сообществом химиков-аналитиков и в образовательных целях. Можно просматривать тезаурус в разных ракурсах: по терминам, понятиям, источникам

и др. Остановимся только на некоторых результатах анализа тезауруса:

Между источниками имеются противоречия по части определений терминов. Например, до сих пор перевод такого ключевого термина аналитической химии, как «accuracy», неоднозначен. Его трактуют и как «точность» результатов анализа (близость к опорному значению), и как «правильность». А «точность» часто приравнивают к термину «precision». В свою очередь, «precision» в ряде рекомендаций переводится как «воспроизводимость», которая также рекомендуется к переводу как «reproducibility»! Не всегда последовательно воспроизводится иерархия системы терминов при формировании определений производных терминов.

Заключение. Создан электронный двуязычный (русско-английский) тезаурус терминологии по общим вопросам аналитической химии. Разработана структура базы данных для тезауруса. Интегрирована терминология из более чем десяти официальных документов. Тезаурус опубликован в Интернете для ознакомления профессиональным сообществом химиков-аналитиков и в образовательных целях. Разработанный ресурс может быть полезным инструментом для работы Комиссии по терминологии Научного совета Российской академии наук по аналитической химии (НСАХ РАН) в направлении гармонизации терминологии.

В настоящее время в связи с изданием новой, третьей, редакции VIM, ИЮПАК начал ревизию и подготовку 4-го издания The Orange Book, публикация которого планируется в 2013-2015 гг. В этом издании, по информации, опубликованной на сайте ИЮПАК, первая глава - Fundamental concepts and terms (metrology), chemometrics (and statistics), quality assurance - будет приведена в соответствие с рекомендациями третьего издания VIM. Такое же изменение в ближайшем будущем должно коснуться и остальных нормативных документов, основанных на второй версии VIM.

Работа выполнена при поддержке гранта РФФИ №11-03-01136-а

ЛИТЕРАТУРА

1. International Vocabulary of Metrology - Basic and General Concepts and Associated Terms. VIM. 3rd edition. Final 2007-05-18 (англ., фр.).

2. Международный словарь по метрологии: основные и общие понятия и соответствующие термины. Пер. с англ. и фр. Всерос. науч.-исслед. ин-т метрологии им. Д.И. Менделеева, Белорус. гос. ин-т метрологии. Изд. 2-е, испр. СПб.: НПО «Профессионал», 2010. 84 с.

3. Национальный стандарт Российской Федерации. ГОСТ Р 52361-2005 «Контроль объекта аналитический. Термины и определения». М.: Стандартинформ, 2005.

4. ГОСТ Р 8.563-96 «Государственная система обеспечения единства измерений. Методики выполнения измерений». М.: Изд-во стандартов

5. Государственный стандарт Российской Федерации. ГОСТ Р ИСО 5725.1-5725.

6. «Точность (правильность и прецизионность) методов и результатов измерений». Ч. 1. Основные положения и определения. М.: Изд-во стандартов.

7. Рекомендации по терминологии аналитической химии НСАХ РАН (утв. решениями Бюро НСАХ РАН от 14 января и 16 марта 2010 г.).

8. Представление результатов химического анализа. Рекомендации ИЮПАК 1994 (Pure and Applied Chem. 1994. V. 66. P. 595). Пер. с англ. М.А. Проскурина // Журн. аналит. химии. 1998. Т. 53, № 9. С. 999-100.

9. РМГ 61-2003 «Показатели точности, правильности, прецизионности методик количественного химического анализа». М.: ИПК Изд-во стандартов, 2004.

10. Nomenclature for the presentation of results of chemical analysis (IUPAC Recommendations 1994). L. A. Currie and G. Svehla. Pure and Applied Chem. 1994. V. 66. P. 595. URL: http://media.iupac.org/publications/pac/1994/pdf/6603x0595.pdf.

11. Compendium of Analytical Nomenclature: Definitive rules 1997. Orange Book. 3rd edition Inczedy, J.; Lengyel, T. and Ure, A.M. Blackwell Science, 1998 [ISBN 0-86542-6155]. On-line version: http://www.iupac.org/publications/analytical_compendium.

12. Quality Assurance and Quality Control in the Analytical Chemical Laboratory. A Practical Approach Piotr Konieczka Jacek Namiesnik. CRC Press 2009. Print ISBN: 978-1-4200-8270-8. eBook ISBN: 978-1-4200-8271-5.

13. РМГ 91-2009 «Совместное использование понятий «погрешность измерения» и неопределенность измерения. Общие принципы». Дата введения 2010-02-01.

terminology, used in normative documents on general issues of analytical chemistry and metrology: development of integrated electronic thesaurus

V.I. Shirokova, V.P. Kolotov, M.V. Alenina, I.N. Kiseleva*, A.A. Sadovnikov

Lexical ontology in the form of a multilingual thesaurus of terms on general issues of analytical chemistry and metrology is developed. Thesaurus is based on the relational model of interrelations of entities; terminology from different sources is for the first time integrated on a semantic basis. Thesaurus includes sets of synonyms, genus-species relations of terms, symmetric association of notions. All significant official standard sources of terminology are included.

To publish thesaurus in Internet in MS SharePoint Services (WSS 3.0), the query system in relational data base for compilation of a summary table, the method of displaying the summary table in WSS 3.0 and a set of views for data visualization are developed. Thesaurus is published in Internet: http://www.wssanalytchem.org/ontology.

Key words: normative documents, analytical chemistry, terminology, thesaurus, ontology, semantics, Internet, data bases.

' . сл.4 о

io> c\b л s

v i *

____ /ч,сиг /ч v - cf

v*i 4 iq,1 4ск0и ^ @ J Л

beUA- c*iг««™. ° r\P