Qu’est-ce qu’une bibliothèque numérique, au juste?

"Au-delà des fonctions recherche et accès dans la National Science Digital Library"

Carl LAGOZE(1)
lagoze@cs.cornell.edu
Dean B. KRAFFT(1)
dean@cs.cornell.edu
Sandy PAYETTE(1)
payette@cs.cornell.edu
Susan JESUROGA(2)
jesuroga@ucar.edu
(1) Computing and Information Science, Cornell University, Ithaca, NY
(2) UCAR-NSDL, Boulder, CO

Article en cours de réécriture technique, merci de bien vouloir nous excuser pour les imperfections résiduelles.

Mots-clés (indexation Pascal) : Sciences de l'information, Projet, Bibliothèque électronique, Entrepôt donnée, Gestion contenu, Système information, Description système, Architecture système, Modèle donnée, Métadonnée, Orienté service, Interopérabilité, Logiciel libre, Etats-Unis, NSDL (National Science Digital Library), Fedora

Keywords: Information Science, Project, Digital library, Data warehouse, Content management, Information system, System description, System architecture, Data model, Metadata, Interoperability, Open source software, USA, NSDL (National Science Digital Library), Fedora

Avertissement : Cet article est la traduction par Frédéric MARTIN (BnF) d’un article publié dans le numéro de novembre de la revue D-lib Magazine. Il a été révisé par Catherine GUNET (INIST-CNRS), mis en ligne par l’équipe ARTIST et a bénéficié du soutien du RTP-DOC.

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Les bibliothèques numériques, bien que de tailles différentes1, vivent à présent leur adolescence. Comme pour toute adolescence, il y a de quoi s'enthousiasmer et se préoccuper. Based on a variety of calibrations1, we are now in the adolescence of digital libraries. Like any adolescence, there is reason for optimism and concern.
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Les succès rencontrés pendant une décennie de recherche, de développement, de déploiement sont source d'enthousiasme. Toute liste en serait nécessairement incomplète, mais inclurait sans nul doute Google2, le Handle System®3, le Dublin Core4, l'OAI-PMH5 (protocole pour la collecte des métadonnées créé par l'Initiative des Archives Ouvertes), l'Open URL [40] , arXiv6, DSpace [53] et LOCKSS [50] . Ces réalisations, parmi d'autres, sont à mettre en relation avec l'explosion généralisée du web lui-même, durant les quinze dernières années7. Elles tendent vers cette vision de la bibliothèque numérique comme « accès universel au savoir humain » exprimée dans le rapport du President information technology Advisory Committee en 2001 [45]. The optimism comes from the successes resulting from a decade of research, development, and deployment. Any list of these is inevitably incomplete, but certainly includes Google2, the Handle System® 3, Dublin Core4, OAI-PMH5 (Open Archives Initiative Protocol for Metadata Harvesting), OpenURL [40], arXiv6, Dspace [53], and LOCKSS [50]. These and other accomplishments, in combination with the general explosion of the Web itself over the last decade and a half7, approach the digital library vision of "Universal Access to Human Knowledge" articulated in the 2001 report of the President's Information Technology Advisory Committee [45].
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Les préoccupations proviennent en partie de problèmes soulevés lors des premiers ateliers de bibliothèque numérique [8, 34] et pour lesquels des solutions pratiques restent à mettre en oeuvre. Quelques exemples le montrent. Tandis que Handle et DOI 8 ont été déployés avec succès dans les communautés des bibliothèques et de l'édition, l'objectif visant à disposer d'identifiants universels et pérennes n'est toujours pas atteint L'adoption largement répandue du Dublin Core et de l'OAI-PMH semble répondre aux objectifs initiaux d'une description des ressources qui soit interopérable. Pourtant, des problèmes liés à la qualité des métadonnées [58] compromettent l'utilité des standards. Les logiciels médiateurs d'identité fédérée comme Shibboleth 9 commencent à répondre aux questions d'autorisation et d'identification, mais l'infrastructure à clé publique, considérée comme « essentielle à l'émergence des bibliothèques numériques » [34] , n'est pas encore développée. En dépit des efforts produits par l'initiative pour le Web sémantique du W3C [13] , le Saint Graal de l'intéropérabilité sémantique [42] reste hors de portée. Enfin, face aux volumes croissants d'information sous forme numérique native et stockée dans des entrepôts institutionnels, il nous manque toujours des techniques extensibles et normalisées pour préserver pleinement cette information. The concern originates in part from the vexing problems that were addressed in early digital library workshops [8, 34] for which practical solutions have yet to be fully deployed. A few examples are illustrative. While Handles and DOIs8 have been successfully deployed in the library and publishing communities, the goal of ubiquitous, persistent identifiers remains unmet. Widespread acceptance of Dublin Core and OAI-PMH appears to address initial goals for interoperable resource description. However, problems with the quality of metadata [58] compromise the utility of the standards. Federated identity middleware such as Shibboleth9 begins to address authorization and authentication issues, but the underlying public key infrastructure that was seen as "essential to the emergence of digital libraries" [34] remains undeveloped. Despite efforts of the W3C's Semantic Web initiative [13], the holy grail of semantic interoperability [42] remains elusive. Finally, with increasing amounts of rich information born in digital form and stored in institutional repositories, we still lack standard, scalable techniques for fully preserving that information.
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Ces inconvénients techniques se situent dans un contexte institutionnel plus large et plus inquiétant, que certains 10 ont caractérisé comme la « google-isation » des bibliothèques numériques et de l'information en général. Comme tout néologisme, « google-isation » a plusieurs sens. Ici, il réfère à l'idée fausse et agaçante selon laquelle Google représente l'apothéose de l'information numérique et que les problèmes restant dans ce domaine ont déjà été résolus - ou vont l'être (peut-être même par Yahoo !, MSN etc.). Suite à des discussions informelles avec des collègues de la communauté des bibliothèques numériques de recherche, il ressort que la google-isation a contaminé les organismes de financement, à la fois publics et privés. Si l'absence de financement important pour un programme de bibliothèque numérique au sein de la National Science Foundation est imputable à de nombreuses causes, l'idée que « Google a résolu le problème » y est certainement pour quelque chose. These technical snags exist in a broader and perhaps more worrisome institutional dilemma, which has been characterized by many10 as the "googlization" of digital libraries and information in general. Like any neologism, googlization is used in a variety of ways. Here, it refers to the troublesome misconception that Google represents the apotheosis of digital information and that the remaining problems in this domain have either been solved or will be solved by Google (or perhaps by Yahoo!, MSN, etc.). Informal discussions with colleagues in the digital library research community indicate that googlization has infected funding agencies, both public and private. While the absence of a well-funded digital library research program within the National Science Foundation can be attributed to a number of causes, the notion that "Google has solved the problem" is contributory.
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Les réalisations de Google sont certes frappantes. Mais cette vision réductrice d'une « Fin de l'Histoire » 11 apparaît comme le résultat d'une confusion sur « ce qu'est une bibliothèque (numérique) ». Peut-être sous l'influence de visions utopiques et trompeuses, comme les commentaires d'Al Gore sur « l'écolier de Carthage, Tenessee » [9] , il existe semble-t-il une croyance selon laquelle une bibliothèque numérique ne concerne que la recherche d'information (« est-ce que je peux la trouver ? ») et l'accès (« est-ce que je peux l'obtenir ? »). Certes, ces fonctions sont essentielles (et demeurent des défis), mais elles ne sont que la partie d'un environnement informationnel. Les bibliothèques traditionnelles sont bien plus que des entrepôts bien organisés de livres, de cartes, de périodiques, etc. Elles sont par nature des lieux où des personnes se rencontrent pour accéder à un savoir qu'ils partagent et qu'ils échangent. Les ressources que les bibliothèques sélectionnent et les services qu'elles offrent devraient refléter l'identité des communautés qu'elles servent [31]. Google's accomplishments are indeed striking. But this "End of History"11 myopia appears to be the result of confusion about "what is a (digital) library?". Perhaps driven by early misguided utopian visions like Al Gore's "schoolchild in Carthage, Tennessee" [9] comment, there seems to be a belief that a digital library is just about search ("can I find it?") and access ("can I get it?"). These functions are indeed essential (and remain challenging), but they are just part of an information environment. Traditional libraries are much more than well-organized warehouses of books, maps, serials, etc. In their full expression, they are places where people meet to access, share, and exchange knowledge. The resources they select and services they offer should reflect the character of the communities they serve [31].
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Comme le suggère Borgman [14- 16] , les bibliothèques numériques devraient non seulement ressembler aux bibliothèques traditionnelles mais encore aller beaucoup plus loin qu'elles. Elles ne doivent pas se limiter à de simples moteurs de recherche. Comme toutes les bibliothèques, il faut qu'elles procèdent à un haut niveau de sélection des ressources qui répondent aux critères de leur mission. Il est également nécessaire qu'elles fournissent des services, comme la recherche, qui facilitent l'utilisation des ressources par la communauté ciblée. Mais, libérées des contraintes physiques d'espace et de support, les bibliothèques numériques peuvent mieux s'adapter aux communautés qu'elles servent et mieux les refléter. Elles doivent être collaboratives, en permettant aux utilisateurs de contribuer et d'apporter du savoir, soit de façon active par des annotations, des comptes rendus de lecture etc., soit de façon passive au travers de leurs profils d'utilisateurs. En outre, il faudrait qu'elles soient contextuelles, illustrant ainsi le réseau extensible des relations et des couches de savoir qui se tisse autour des ressources sélectionnées. De la sorte, le noyau de la bibliothèque numérique devrait être une base d'information évolutive, en entrelaçant ainsi dans un même tissu sélection professionnelle et « sagesse des peuples » [54]. As suggested by Borgman [14-16], digital libraries should match and indeed dramatically extend traditional libraries. As such, they should be much more than search engine portals. Like any library they should feature a high degree of selection of resources that meet criteria relevant to their mission, and they should provide services, including search, that facilitate use of the resources by their target community. But, freed of the constraints of physical space and media, digital libraries can be more adaptive and reflective of the communities they serve. They should be collaborative, allowing users to contribute knowledge to the library, either actively through annotations, reviews, and the like, or passively through their patterns of resource use. In addition, they should be contextual, expressing the expanding web of inter-relationships and layers of knowledge that extend among selected primary resources. In this manner, the core of the digital library should be an evolving information base, weaving together professional selection and the "wisdom of crowds" [54].
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Cette vision élargie du rôle des bibliothèques numériques implique de repenser les modèles informationnels sur lesquels elles reposent. Le poids de l'héritage légué par le catalogue collectif dans les bibliothèques traditionnelles, ajouté parfois à la disproportion prise par la fonction recherche, a conduit à l'utilisation répandue d'un modèle informationnel bâti sur un entrepôt de métadonnées. Même si souvent les bibliothèques numériques sont implémentées différemment, on constate généralement qu'à la base elles compilent, indexent et fournissent des requêtes sur un catalogue composé de notices de métadonnées. Comme nous le montrerons plus tard, ce modèle de catalogue simpliste est nettement insuffisant dans le cadre d'une vision plus étendue de ce qu'est une bibliothèque numérique. This expanded view of a digital library requires new thinking about the information models on which they are based. The legacy of the union catalog in the traditional library and the sometimes myopic emphasis on search in the digital library has led to widespread use of an information model built around a metadata repository. Although many digital libraries are implemented differently, we often find that at their core they collect, index, and provide queries over a catalog of metadata records. As we describe later, this simple catalog model breaks down in the face of a more expansive view of a digital library.
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Le présent article décrit un modèle informationnel pour les bibliothèques numériques qui va délibérément "au-delà de la recherche et de l'accès", sans pour autant ignorer ces fonctions de base, et qui facilite la création d'environnements de savoir collaboratifs et contextuels. Ce modèle est un réseau d'information superposé ( information network overlay) qui représente la bibliothèque numérique sous la forme d'un graphe. Ce graphe comporte des nÅ“uds typés, qui correspondent aux unités d'information (documents, données, services, acteurs) au sein de la bibliothèque et des arêtes représentant les relations contextuelles qui se nouent entre ces unités. Ce modèle informationnel incorpore de l'information locale et distribuée intégrée aux web services, autorisant la création de documents enrichis (par ex., des objets d'apprentissage, des publications pour l'e-science, etc.). Il exprime les relations complexes entre les objets d'information, les acteurs, les services et la méta-information (comme les ontologies), et représente ainsi les ressources dans leur contexte, plutôt que comme le résultat d'un accès web isolé. Il facilite les pratiques collaboratives, fermant ainsi la boucle entre les utilisateurs-consommateurs et les utilisateurs-contributeurs. This paper describes an information model for digital libraries that intentionally moves "beyond search and access", without ignoring those basic functions, and facilitates the creation of collaborative and contextual knowledge environments. This model is an information network overlay that represents a digital library as a graph of typed nodes, corresponding to the information units (documents, data, services, agents) within the library, and semantic edges representing the contextual relationships among those units. The information model integrates local and distributed information integrated with web services, allowing the creation of rich documents (e.g., learning objects, publications for e-science, etc.). It expresses the complex relationships among information objects, agents, services, and meta-information (such as ontologies), and thereby represents information resources in context, rather than as the result of stand-alone web access. It facilitates collaborative activities, closing the loop between users as consumers and users as contributors.
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Nous nous proposons de décrire comment ce modèle de données est implémenté dans Fedora, [27] logiciel libre de gestion d'entrepôt. Fedora est particulièrement adapté à cette tâche, grâce à sa manière unique de combiner un modèle d'objet flexible, l'intégration des web services, une gestion de l'accès permettant une fine granularité et l'incorporation de l'expressivité du web sémantique. We describe how this data model is implemented in the Fedora open source repository software [27]. Fedora is particularly well-suited for this task, due to its unique combination of a flexible object model, web service integration, fine granularity access management, and incorporation of semantic web expressivity.
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Ces travaux se situent dans le cadre du projet de la National Science DigitalLibrary (NDSL) [61] . Les conditions posées par la NDSL, en termes d'échelle et de contraintes, nécessitent une approche aussi poussée. Franck Wattenberg en a décrit la vision originelle comme suit : The backdrop for this work is the National Science Digital Library (NSDL) project [61]. The demands of the NSDL, both in scale and requirement set, mandate such a sophisticated approach. Its original vision, articulated by Frank Wattenberg, stated:
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« A bien des égards, la NDSL pourrait aller bien plus loin que l'image traditionnelle de la bibliothèque. En plus de fournir un accès large et actualisé à des ressources à jour et de grande qualité destinées à la formation scientifique, la NSDL pourrait profiter de la connnectivité apportée par Internet et du potentiel des technologies interactives pour créer un lieu de travail riche et asynchrone : une salle de séminaire, une salle de lecture et un laboratoire où partager et construire la connaissance. Ainsi , la NDSL pourrait fournir un cadre qui, au travers d'un ensemble de ressources diversifié et puissant, faciliterait le travail des utilisateurs dans des environnements différents » [59]. "In many respects, NSDL could move well beyond the image of a library. In addition to providing timely and wide access to up-to-date, high quality resources for SMET education, NSDL could exploit the connectivity provided by the Internet and the potential of interactive technologies to create a rich, asynchronous workplace -- a seminar room, a reading room, and laboratory for sharing and building knowledge. Consequently, it could provide a framework for facilitating the work of people in different settings through a diverse and powerful set of resources." [59].
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Nous pensons que cette vision élargie de la bibliothèque numérique n'est pas propre à la NSDL. Bien que les communautés qui recherchent et partagent de l'information aient besoin de trouver des aiguilles dans des bottes de foin [28] - un créneau occupé par Google et ses concurrents - elles ont aussi besoin de fonctionnalité « au-delà des fonctions recherche et accès » , où les bibliothèques numériques « créent un lieu de travail riche et asynchrone » dans lequel l'information est partagée, agrégée, manipulée et affinée. We believe that this expanded vision of a digital library is not unique to the NSDL. Although all information seeking and sharing communities need to find needles in haystacks [28] : a niche met by Google and its competitors : they also need functionality "beyond search and access", where digital libraries "create a rich, asynchronous workplace" in which information is shared, aggregated, manipulated, and refined.
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Construire une bibliothèque numérique avec un entrepôt de métadonnées : phase I de la NSDL

Building a digital library with a metadata repository: NSDL Phase I

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Les lecteurs de D-Lib Magazine et la communauté des bibliothèques numériques connaissent sans doute le projet de la NSDL. Aussi , cette section ne présente-t-elle que brièvement le contexte dans lequel s'inscrit le travail que nous décrirons dans le reste de l'article. Nous suggérons donc à ceux qui souhaitent davantage d'information de lire les articles déjà rédigés à ce sujet [6, 7, 25, 61] et de consulter la page « about NSDL » à l'adresse < http://nsdl.org/about>. Readers of D-Lib Magazine and the digital library community are probably quite familiar with the NSDL project. Thus, this section provides only brief background for the work described in the remainder of the paper. Those seeking more information are encouraged to read earlier papers [6, 7, 25, 61] and scan through the "about NSDL" page at <http://nsdl.org/about>.
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L'idée d'une NSDL est née en 1998 au cours d'un atelier [3] financé par la National Science Foundation (NSF). Cet atelier devait étudier les problèmes concernant l'état de l'enseignement en science, technologie, ingénierie et mathématiques (STEM en anglais) aux Etats-Unis et a mis en lumière les opportunités offertes par Internet et les technologies du web pour l'améliorer. En s'appuyant sur les résultats de cet atelier, la NSF commença en 2000 à subventionner des projets NSDL et à ce jour, elle a accordé plus de 180 bourses. Ces aides couvrent un grand nombre de domaines comme le développement des collections, les services et la recherche fondamentale. Les travaux décrits dans le présent article ont bénéficié de subventions de la part des universités Cornell et Columbia ainsi que l'université Corporation for Atmospheric Research (UCAR), pour la partie « noyau intégré », qui comporte la coordination de l'architecture, de l'organisation et de la stratégie pour la NSDL. The notion of an NSDL developed from a 1998 NSF-sponsored workshop [3]. This workshop addressed concerns about the state of science, technology, engineering, and mathematics (STEM) education in the U.S. and articulated the opportunities to use the Internet and Web-based technologies to improve it. Building on the results of this workshop, the NSF began funding NSDL projects in 2000, and to date it has awarded over 180 grants. These awards cover a number of areas including collection development, services, and basic research. The specific work described in this paper is funded under grants to Cornell University, Columbia University, and the University Corporation for Atmospheric Research (UCAR) for "Core Integration" (CI), which includes coordinating the architectural, organizational, and policy infrastructure for the NSDL.
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Les premiers travaux techniques de l'équipe « noyau intégré » (NI) ont abouti à une architecture et à un modèle de données ayant ces trois fonctions de base : sélectionner des ressources web en STEM, les interroger transversalement et en faciliter l'accès. Le paradigme architectural pour réaliser ces trois fonctions est essentiellement le catalogue collectif et un entrepôt de métadonnées [EM] en Dublin Core. Ce dernier correspond aux ressources développées et gérées par les projets de collections de la NSDL et par d'autres organismes participants. L'EM est implémenté sous la forme d'une base de données relationnelle Oracleâ„¢, dans laquelle les notices de métadonnées individuelles sont stockées dans des séries de tables. The initial technical work by the CI team led to an architecture and data model motivated by three basic functions: selecting web-based STEM resources, searching across them, and facilitating access to them. The architectural paradigm to do this is essentially a union catalog; a metadata repository (MR) of Dublin Core records corresponding to resources developed and curated by NSDL collection projects and other contributing organizations. The MR is implemented as an Oracle&#nb153; relational database, in which individual metadata records are stored in a series of tables.
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Les notices de métadonnées en Dublin Core, qui contiennent des URL pointant vers les ressources numériques correspondantes, sont absorbées dans l'EM via l'OAI-PMH [29] . Au cours de ce processus d'alimentation, les dates et différents éléments de vocabulaire contrôlé dans ces notices sont normalisées. D'autres services, comme la recherche gérée par le "noyau intégré" et l'archivage des ressources, utilisent un serveur OAI-PMH 12 pour collecter ces notices normalisées et obtenir ainsi l'information nécessaire (par ex., pour construire des index de recherche à partir des métadonnées). Dublin Core metadata records, which include URLs to the corresponding digital resources, are ingested into the MR via OAI-PMH [29]. As part of the ingest process, these records are processed to normalize dates and various controlled vocabulary elements. Other services, including CI-managed search and resource archiving, use an OAI-PMH server12 to harvest these normalized records and thereby obtain information they need (e.g., to build search indexes from metadata).
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La fonction « recherche » utilise le système d'indexation en texte intégral Lucene 13 pour indexer à la fois les métadonnées collectées décrivant la ressource et le contenu textuel de la première page HTML ainsi référencée. La fonction « archivage » utilise le Storage Resource Broker[10] développé par le San Diego Supercomputing Center. Elle parcourt chaque mois le web à la recherche de toutes les ressources numériques identifiées dans les notices de métadonnées collectées à partir des EM. La fonction « archivage » identifie une collection de pages reliées entre elles, considérée comme la plus représentative de la ressource elle-même et effectue une capture d'archive de ces pages. The search service uses the Lucene13 full-text indexing system to index both the harvested metadata records describing the resource and the text content of the first HTML page referenced by the metadata record. The archive service uses the Storage Resource Broker [10] developed the San Diego Supercomputing Center. It does monthly web crawls of all the digital resources identified in metadata records harvested from the MR. The archiving service identifies a collection of linked pages that it considers most representative of the actual resource, and it creates a snapshot archive of these pages.
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Du point de vue de l'utilisateur, les ressources dans le catalogue de la NSDL et les services sous-jacents sont disponibles par le biais d'un portail central disponible à < http://www.nsdl.org>. Celui-ci sera bientôt complété par des portails spécifiques à des communautés éducatives et soutenus par le programme NSDL Pathways [2]. From the user perspective, resources in the NSDL catalog and underlying services are available through a central portal at href="http://www.nsdl.org">http://www.nsdl.org>. This central portal will soon be supplemented by portals for specific learning communities, funded through the NSDL Pathways program [2].
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Le portail central de la NSDL et son architecture fondée sur des entrepôts de métadonnées ont été déployés pour la première fois en décembre 2003. En deux ans, la collection s'est enrichie jusqu'à atteindre plus de 1,1 millions de ressources, avec des notices de métadonnées collectées à partir de plus de 80 fournisseurs de données OAI-PMH. The NSDL central portal and underlying metadata repository-based architecture was first deployed in December 2003. Over the past two years the size of the collection has grown to over 1.1 million resources, with metadata records harvested from over eighty OAI-PMH data providers.
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Utilité de l'entrepôt de métadonnées en tant qu'architecture de bibliothèque numérique

Utility of a metadata repository as a digital library architecture

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En règle générale, l'usage à grande échelle du Dublin Core et de l'OAI-PMH dans l'EM de la NSDL a prouvé son utilité pour fournir les services de base d'une bibliothèque numérique, mais il a également révélé de nombreux problèmes d'implémentation. Le plus sérieux concerne la qualité des métadonnées [6] et la validité au regard de l'OAI-PMH, en particulier la conformité au schéma XML. Les coûts administratifs de maintenance de l'EM ont atteint ainsi des niveaux auxquels on ne s'attendait pas. Ces difficultés techniques feront l'objet d'un prochain article. In general, the large-scale use of Dublin Core and OAI-PMH in the NSDL MR has proven their utility for providing basic digital library services, but has also revealed a number of implementation problems. The most outstanding of these relate to metadata quality [6] and OAI-PMH validity, especially XML-schema compliance. As a result, the administrative costs of maintaining the MR have been unexpectedly high. These technical issues will be described in a future paper.
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Cependant, notre sujet ici est d'examiner d'un point de vue plus large l'architecture de la NSDL existante et les bibliothèques numériques en général. Dans cette partie, nous passons en revue des travaux de recherche émanant de la communauté de l'enseignement qui étudient les conditions que doit remplir une bibliothèque numérique axée sur l'enseignement et les fonctionnalités nécessaires pour y répondre. However, our focus in this paper is to examine the existing NSDL architecture, and digital libraries in general, from a broader perspective. This section reviews scholarship from the education community that examines requirements for education-oriented digital libraries and the functionality needed to meet those requirements.
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Les bibliothèques numériques ont une réelle valeur pour le monde de l'enseignement car elles offrent l'accès en ligne à des ressources primaires et des moyens de les utiliser. Mais, pour être vraiment efficaces en tant qu'outils didactiques, elles ne doivent pas se limiter au seul accès à des ressources de qualité. Selon Reeves, « les médias et les technologies ne réaliseront pleinement leur véritable pouvoir d'améliorer l'enseignement que lorsque les étudiants les utiliseront de façon active comme des outils cognitifs au lieu de ne voir en eux que de simples tuteurs ou stocks d'information avec lesquels ils peuvent interagir » [49] . Marshall constate aussi que les bibliothèques numériques doivent être plus que des entrepôts et accompagner la totalité du cycle de vie des données, de l'information, du savoir et de la construction du savoir en général [36]. Digital libraries are valuable for education because they offer access to and opportunities for use of online primary resources. But, in order to be truly effective as educational tools, they need to do more than provide access to quality resources. Reeves wrote "The real power of media and technology to improve education may only be realized when students actively use them as cognitive tools rather than simply perceive and interact with them as tutors or repositories of information." [49]. Marshall also noted that digital libraries need to be more than repositories and must support the full life cycle of data, information, and knowledge, and knowledge construction in general [36].
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Cette fonctionnalité plus large requiert un modèle informationnel pour les bibliothèques numériques qui soit plus riche qu'une collection de simples pages web ou de documents statiques. Wiley [60] , entre autres, utilise la notion d' objets d'apprentissage pour indiquer une collection d'informations, qui comprend non seulement une ou plusieurs ressources primaires, mais aussi le contexte pédagogique dynamique de cette information. Ce contexte inclut des informations culturelles et sociales, les profils d'utilisation, les objectifs pédagogiques, la nature des systèmes éducatifs des apprenants, les capacités des apprenants, leurs profils individuels et leurs connaissances antérieures [37] . Le contexte informationnel peut être vraiment complexe, reflétant la diversité des publics desservis et les différences dans la façon qu'ont ces publics d'utiliser et de manipuler l'information. This broader functionality mandates an information model for digital libraries that is richer than a collection of simple web pages or static documents. Wiley [60] and others use the notion of learning objects to indicate a collection of information, which includes not only one or more primary resources, but also the dynamic educational context for the information. Context includes social and cultural information; patterns of use; pedagogical goals, the nature of learners' educational systems; and the learners' abilities, preferences and prior knowledge [37]. Information context can be quite complex, reflecting the breadth of audiences served by a digital library and the differences in how audiences use and manipulate information.
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Certains chercheurs ont examiné les différentes facettes de cette information contextuelle. Elles consistent notamment à :
  • Recueillir des opinions, des commentaires, des comptes rendus portant sur les ressources de la bibliothèque [39] et l'historique de leur utilisation [43],
  • Décrire la communauté des utilisateurs impliqués dans la création d'un objet d'apprentissage [48],
  • Cerner les interactions des utilisateurs et mettre en relation leurs profils avec les objets d'apprentissage [38],
  • Intégrer les recommandations des enseignants et les corrélations qui existent avec les programmes éducatifs [47],
  • Repérer et stocker des mots-clés utilisés pour l'interrogation qui conduisent à une utilisation éventuelle de la ressource [4].
A number of researchers have examined the many facets of this contextual information. These include:
  • Capturing opinions, comments, and reviews about library resources [39] and their history of use [43].
  • Describing the community of users involved in the creation of a learning object [48].
  • Capturing learner interactions and connecting their profiles to learning objects [38].
  • Associating teacher recommendations and correlations to state education standards [47].
  • Tracking and storing the search keywords that led to eventual use of the resource [4].
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Le modèle primaire de données et de métadonnées, orienté « notices », qu'utilisent la plupart des bibliothèques numériques (et traditionnelles), possède une capacité limitée à modéliser pleinement ce contexte informationnel multidimensionnel. The basic record-oriented data and metadata model employed by most digital (and traditional) libraries has a limited ability to fully model this multi-dimensional information context.
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Premièrement, les notices de métadonnées et les entrepôts de métadonnées représentent principalement les propriétés d'un item individuel. Elles ne permettent souvent pas de modéliser complètement les relations contextuelles [43] qui entourent les ressources et n'opèrent aucune distinction entre les multiples entités - ressources, métadonnées, acteurs, ontologies - qui font partie de cette structure relationnelle. De plus, parce qu'elles reposent fréquemment sur des schémas ou des modèles figés, elles sont difficiles à adapter à des besoins en information évolutifs. L'entrepôt de métadonnées de la NSDL, par exemple, ne reconnaît que les collections et les items et ne représente que leur relation d'appartenance. Parce que l'EM est stocké dans une base de données relationnelle, chaque relation nouvelle nécessite une redéfinition du schéma. Ce manque de souplesse s'est avéré problématique à cause de l'évolution des contraintes au cours des activités de la NSDL. First, metadata records, and metadata repositories, primarily represent individual item properties. They often fail to completely model contextual relationships [43] that surround resources and do not distinguish among the multiple entities : resources, metadata, agents, ontologies : that are part of that relationship structure. Furthermore, because they are frequently based on fixed schema or models, they are difficult to adapt to evolving information needs. The NSDL metadata repository, for example, only distinguishes between collections and items and represents only the membership relationship between them. Because the MR is stored in a relational database, each new relationship requires schema redefinition. This lack of flexibility has proven problematic due to the changing requirements over the span of the NSDL activity.
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Deuxièmement, la nature statique des notices de métadonnées, qui sont en général créées une fois pour toutes par les créateurs de ressources ou les catalogueurs, pose problème. Le contexte des ressources est dynamique, car il exprime les changements de profils d'utilisation, de préférences individuelles, et d'environnement culturel. Selon Recker et Wiley, « un objet d'apprentissage appartient à un réseau complexe de relations sociales et de valeurs touchant l'apprentissage et la pratique. Ainsi la question se pose-telle de savoir si de telles notions contextuelles et mouvantes peuvent être représentées et regroupées dans une notice de métadonnées unique et figée » [48]. Second, the static nature of metadata records, which are generally created once by resource creators or catalogers, is also problematic. Resource context is dynamic, expressing changing patterns of use, preference, and the shifting cultural environment. Recker and Wiley write "a learning object is part of a complex web of social relations and values regarding learning and practice. We thus question whether such contextual and fluid notions can be represented and bundled up within one, unchanging metadata record" [48].
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Troisièmement, un modèle informationnel centré sur les métadonnées se heurte inévitablement à la distinction floue entre « données et métadonnées »14[19] . Par exemple, nous avons remarqué plus haut que les annotations sont une des formes utiles de l'information contextuelle. Les annotations sont-elles des métadonnées (portant sur quelque chose) ou des données à part entière ? Il n'y a pas de réponse univoque, mais une architecture qui marque nettement la distinction entre données et métadonnées rend difficile le traitement de telles ambiguïtés. Third, an information model that is metadata-centric inevitably runs against the problematic fuzziness of the "data or metadata" distinction14 [19]. For example, we have noted above that one of the useful forms of contextual information is annotations. Are these metadata (about something) or data in their own right? There is no one answer, but an architecture that imprints the distinction between data and metadata makes it difficult to deal with such ambiguities.
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Enfin, nous avons aussi remarqué l'importance de la réutilisation de l'information - c'est-à-dire la capacité de prendre des ressources primaires et de les combiner dans des objets d'apprentissage agrégés ou des plans de cours [46] , puis de les réutiliser pour fabriquer de nouveaux objets. Parce que les unités d'information sous forme physique, dans les bibliothèques traditionnelles, ne peuvent faire l'objet d'un tel réemploi, une approche centrée sur les métadonnées, avec des notices descriptives, était possible. Mais une bibliothèque numérique doit être centrée sur les ressources, et fournir un cadre pour gérer, manipuler, et traiter le contenu et les métadonnées tout comme la ligne continue qui les sépare. Finally, we have also noted the importance of information reuse : the ability to take primary resources and combine them into aggregate learning objects or lesson plans [46] and recursively reuse and re-factor new objects. Because the physically-bound information units in the traditional library were not amenable to such reuse, a metadata : centric approach : managing descriptive records : was possible. However, a digital library needs to be resource-centric, providing the framework for managing, manipulating, and processing content and metadata and the seamless line between them.
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Modélisation informationnelle pour gérer la complexité et le contexte

Information modeling for complexity and context

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Quel est donc le modèle informationnel approprié pour dépasser les limites de l'approche "métadonnées" ? En cherchant une réponse à cette question, il faut veiller à ne pas se débarrasser trop vite des notices catalographiques ni ignorer la valeur des métadonnées uniformes, qui mettent de l'ordre dans une information hétérogène [10] . Il est nécessaire pourtant d'incorporer ces notices de catalogue dans une fondation plus riche, de nature à représenter des descriptions structurées et non-structurées, l'hétérogénéité et l'homogénéité, les métadonnées et le contenu, l'information statique et l'information dynamique, les relations complexes et toute une multitude d'autres complexités. What is the proper information model that overcomes the limitations of the metadata-centric approach? In searching for an answer to this question, we should be wary of throwing out collection of cataloging records, and ignoring the value that uniform metadata has for "order making" over heterogeneous information [30]. However, we need to incorporate these catalog records into a richer foundation that represents structured and unstructured descriptions, heterogeneity and homogeneity, metadata and content, static and dynamic information, complex relationships, and a host of other complexities.
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Cette partie décrit le cadre d'un modèle informationnel plus riche qui concilie la complexité et le contexte. Nous développons ce modèle en décrivant « le problème de l'item » 15, avec comme point de départ les fonctions basiques de recherche et d'accès à des éléments homogènes (ressources), auxquelles nous ajoutons progressivement de la complexité. Nous soutenons que, bien que le contexte de cette description soit la NSDL, le problème envisagé ici peut être généralisé à toute une variété de bibliothèques numériques et d'environnements d'information. This section describes the framework of a richer information model that accommodates complexity and context. We develop this model by describing the "item problem"15, building from the basics of providing search and access to homogeneous items (resources) in a digital library and progressively adding complexity. We argue that, although the context of this description is the NSDL, the problem described here generalizes over a variety of digital libraries and information environments.
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Représenter des matériaux numériques16

Representing stuff16

Image montrant des representations de matériaux numériques

Figure 1

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Comme évoqué plus haut, le but initial de la NSDL était de proposer des fonctions de sélection, de recherche et d'accès portant sur des ressources en STEM accessibles par URL. Cet objectif limité était atteint par le modèle bien connu du catalogue collectif, où la bibliothèque est représentée comme un ensemble de métadonnées uniformes (Dublin Core) qui référencent les ressources via leurs URL. Il faut noter que dans ce modèle la représentation des ressources passe au second plan - elles ne sont pas représentées elles-mêmes mais n'existent qu'indirectement, par le biais de références (URLs) issues des métadonnées. As noted earlier, the initial goal of the NSDL was to provide selection, search, and access over URL-accessible STEM resources. This limited goal was met by the well-known union catalog model, where the library is represented as a set of uniform (Dublin Core) metadata records that reference resources via their URLs. Note that in this model the representation of resources is second class : they are not represented themselves but only exist indirectly via references (URLs) from metadata.
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Décrire des matériaux numériques de plusieurs manières, structurées ou non-structurées

Describing stuff in multiple structured and unstructured ways

Figure 2

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Si le Dublin Core permet une interopérabilité descriptive minimale, il lui faudra coexister avec d'autres formats, plus riches, spécifiques aux disciplines ou aux objectifs visés [24] . Par ailleurs, comme nous l'avons vu précédemment, des descriptions non structurées telles que des commentaires ou des annotations sont souvent aussi utiles que des notices de métadonnées structurées. Sans compter que ces descriptions, structurées ou non, proviennent de multiples contributeurs. Cette complexité supplémentaire met à mal les fondements du modèle de catalogue collectif, qui repose sur un ensemble unique de producteurs (les catalogueurs) qui créent et gèrent un ensemble uniforme de descriptions. Deux nouvelles difficultés de modélisation apparaissent. Tout d'abord, les ressources doivent être modélisées parallèlement aux notices descriptives, puisque les ressources constituent le point d'ancrage pour relier entre elles de multiples descriptions 17 . Ensuite, la modélisation des agents et des producteurs se révèle importante pour représenter le marquage (branding) des ressources (qui a sélectionné ou créé la ressource ?) et le distinguer du marquage des métadonnées (qui a fourni les métadonnées ?). Le marquage est un outil utile pour aider les utilisateurs à connaître la qualité des ressources numériques. While Dublin Core provides minimal descriptive interoperability, it should co-exist with other richer domain-specific and purpose-specific formats [24]. In addition, as noted in the previous section, unstructured descriptions such as comments and annotations are often as useful as structured metadata records. Furthermore, these descriptions, both structured and unstructured, originate from multiple contributors. This additional complexity stresses the foundations of the union catalog model, that is based on one set of providers (the library catalogers) creating and managing a uniform set of descriptions. Two new modeling issues arise. First resources need to be modeled alongside descriptive records, since resources provide the anchoring point for linking together multiple descriptions17. Second, modeling of agents and providers becomes important in order to represent branding of resources (who selected or created the resource?) and its distinction from branding of metadata (who provided the metadata?). Branding is a useful tool that helps users discern the quality of digital resources.
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Ajouter d'autres types d'de matériaux numériques

Adding more types of stuff

Figure 3

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Comme nous l'avons vu, le modèle nécessite déjà de représenter différents types de descriptions, les agents qui les produisent et les ressources qu'elles décrivent. Mais les ressources elles-mêmes ne sont pas homogènes. Les bibliothèques numériques collectent une variété grandissante de ressources - images, fichiers audio, textes et s'ouvrent à des types de ressources bien plus complexes comme les données, les simulations, les objets d'apprentissage multimédia et autres. C'est une source de complexité supplémentaire dans la modélisation - notamment en ce qui concerne la meilleure façon d'associer simultanément l'uniformité au niveau de l'interface utilisateur et la représentation des caractéristiques propres à chaque type de ressource. En plus des problèmes liés à la description (métadonnées), il existe des difficultés concernant l'accès et la présentation, puisque différents types d'informations peuvent requérir différents protocoles d'accès et applications d'aide, qui doivent tous être représentés dans le modèle informationnel. As noted above, the model already needs to represent multiple types of descriptions, the agents that provided them, and the resources they describe. But, resources themselves are not homogeneous. Digital libraries collect an expanding variety of information resources : images, audio, and text, and extending to many more complex resource types such as data, simulations, multi-media learning objects and the like. This raises additional modeling complexity : in particular how best to accommodate uniformity at the user interface level while simultaneously representing the special characteristics of each type of resource. In addition to description (metadata) issues, there are access and presentation issues, since different information types may require different access protocols and helper applications, all of which must be represented in the information model.
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Les matériaux numériques sont parfois durs à définir

Its not always clear what stuff is

Figure 4

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Les ressources dans une bibliothèque numérique ne sont pas toujours simples à caractériser. Par exemple, un livre électronique ( e-book) est-il un livre ou un logiciel [33] ? Une information est-elle nécessairement soit une donnée soit une métadonnée ? Un acteur ne peut-il pas être aussi une ressource d'information ? Ce ne sont là que quelques exemples des difficultés que l'on rencontre lorsqu'on modélise l'information. Plutôt que de forcer les matériaux numériques à entrer dans des cases inadaptées, la structure des types du modèle informationnel doit être polymorphe. Toute entité doit pouvoir adopter différentes caractéristiques et différents comportements, en fonction du contexte d'accès ou d'utilisation. Resources in a digital library are not always easy to characterize. For example, is an "e-book" a book or software [33]? Is information always either metadata or data? Can't an agent sometimes be an information resource? These are just a few examples of type complexities when modeling information. Rather than forcing the entities in the digital library into disjoint slots, the type structure of the information model must be polymorphic. Any entity should be able to adopt different characteristics and behaviors, depending on the context of access or use.
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Permettre aux utilisateurs de personnaliser les matériaux numériques

Allowing users to customize stuff

Figure 5

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A l'origine, les bibliothèques numériques ont eu recours à la notion d'objets numériques, qui sont des paquets d'information avec de multiples diffusions disponibles par le biais de demandes de service [22, 26] . La plupart des systèmes de bibliothèques numériques modernes implémentent cette fonctionnalité en utilisant des standards comme les conteneurs [12, 32] d'objets complexes qui encapsulent les flux de données et de métadonnées associées à un objet numérique. Une demande de service peut alors inclure un paramètre qui spécifie la nature de la diffusion demandée - par exemple, une requête pour une diffusion en PDF ou en LaTex d'un document scientifique. Early digital library work formulated the notion of digital objects, which are packages of information with multiple disseminations available through service requests [22, 26]. Most modern digital library systems implement this functionality using standards such as complex object containers [12, 32] that encapsulate the metadata and data streams associated with a digital object. A service request may then include a parameter that specifies the nature of the dissemination request : for example, a request for a PDF or a LaTex dissemination of a scholarly document.
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Dans une architecture orientée "services", ces diffusions peuvent être produites aussi bien sous une forme dynamique que statique. Par exemple, plutôt que de stocker une image en plusieurs formats et résolutions, il est possible de répondre à la requête d'un utilisateur (par ex., 300 dpi, jpeg) en utilisant une seule forme d'archive (TIFF) qui sera traitée par un web service de manipulation d'images. Cette fonctionnalité est particulièrement attrayante dans une bibliothèque numérique à vocation éducative où la personnalisation du contenu, en fonction des divers besoins de l'utilisateur (par ex., la langue) est souhaitable. In a service-oriented architecture, these disseminations may be produced computationally as well as statically. For example, rather than storing an image in multiple formats and resolutions, it is possible to respond to a user request (e.g., 300dpi jpeg) using a single archival form (TIFF) that is processed by an image manipulation web service. This functionality is particularly attractive in an educationally focused digital library where customizing content according to diverse user needs (e.g., language) is desirable.
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C'est pourquoi le modèle informationnel doit modéliser les services parallèlement au texte, aux données, aux images et à toute autre information et doit caractériser les interactions de ces services avec les autres unités d'information dans la bibliothèque. The information model must therefore model services alongside text, data, images, and other information and must characterize the interactions of those services with the other information units in the library.
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Exprimer les relations entre les matériaux numériques

Expressing the relationships among stuff

Figure 6

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Dans le but de fournir une meilleure prise en compte de « l'objectif de collocation » [55] , la communauté des bibliothèques a expérimenté plusieurs modèles informationnels pour modéliser les relations bibliographiques. Les Functional Requirements for bibliographic Records (FRBR) [1] ou " Spécifications fonctionnelles des notices bibliographiques" en sont un exemple. Notre expérience au sein de la NSDL a montré que les relations bibliographiques ne sont qu'un aspect du problème. Il existe d'autres relations : entre les métadonnées et les producteurs, entre les ressources et leurs gestionnaires, entre les ressources et les taxonomies thématiques, entre les objets d'apprentissage et les programmes d'enseignement, etc. Au fur et à mesure de l'expansion de la bibliothèque, nous anticipons des besoins de modélisation pour d'autres relations spécifiques à des communautés. Le modèle informationnel doit représenter ce graphe de noeuds d'information interconnectés et les ontologies qui fournissent la meta-information sur ces relations. En outre, ces relations doivent pouvoir évoluer sans être contraintes par des schémas statiques. With the goal of providing better support for the collocation objective [55], the library community has experimented with a number of information models for modeling bibliographic relationships. One example is the Functional Requirements for Bibliographic Records (FRBR) [1]. Our experience in the NSDL has shown that bibliographic relationships are just one part of the problem. Other relationships include those between metadata and providers, resources and curators, resources to subject taxonomies, learning objects to state standards, and others. As the library expands, we anticipate needing to model other community-specific relationships. The information model must represent this graph of interconnected information nodes and the ontologies that provide meta-information for the relationships. Furthermore, these relationships need to evolve and not be rigidly constrained by static schema.
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Le Réseau d'Information Superposé (RIS)

The Information network overlay

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La partie précédente proposait un modèle informationnel sous forme de graphe, avec des arêtes reliées sémantiquement et des noeuds qui soient typés de façon souple et compatible avec les web services. Nous utilisons la notion de réseau d'information superposé (RIS) [1] pour représenter ce modèle. The previous section suggests an information model that is graph-based, with semantically linked edges and nodes that are flexibly typed and web service aware. We use the notion of an information network overlay (INO) to represent this model.
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Le RIS emprunte à deux corpus préexistants. Les réseaux superposés ont été utilisés dans de nombreuses applications pour représenter un ensemble d'arêtes ou de connexions projeté au niveau supérieur d'un ensemble de noeuds qui existe dans d'autres environnements réseaux comme Internet, par exemple. Il existe deux domaines d'application particulièrement connus, le routage réseau [5] et la recherche sur les réseaux P2P [18] . Les graphes sémantiques, qui expriment les relations entre des ressources web, sont consubstantiels au web sémantique [13] et ont été utilisés dans des applications destinées au monde éducatif comme Edutella [41] . En fait, notre application de réseaux d'information superposés recourt aux technologies du web sémantique intégrées dans Fedora. The INO borrows from two pre-existing bodies of work. Overlay networks have been employed in a number of applications to represent a set of edges or connections projected on top of a set of nodes that exist in some other network context : e.g., the Internet. Two particularly well-known application areas are network routing [5] and searching in P2P networks [18]. Semantic graphs, expressing the relationships among web resources, are fundamental to the semantic web [13] and have been employed in educationally-oriented applications such as Edutella [41]. In fact, our application of information network overlays employs semantic web technologies, integrated into Fedora.
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Les concepts qui sous-tendent le RIS sont illustrés par la figure ci-dessous, avec les couches suivantes :
  • Les ressources primaires ou données brutes sélectionnées par la bibliothèque figurent au niveau inférieur. Dans la NSDL, ce sont les ressources en STEM accessibles par le web. Mais, comme nous l'avons vu, ces matériaux bruts consistent également en ensembles de données, des agents et organismes qui contribuent à la bibliothèque et à ses services.
  • Le réseau d'information superposé, qui se situe au niveau immédiatement supérieur, est la zone où sont modélisées les ressources de la bibliothèque, leurs descriptions, et la toile d'informations tissée autour d'elles. Il est d'abord alimenté par les ressources primaires, ou les références à ces ressources via les métadonnées, qui sont représentées par des nÅ“uds rouges. L'association et la dérivation de ces nÅ“uds avec le niveau des ressources primaires sont matérialisées par des flèches rouges. Les tirets rouges dans le RIS indiquent les relations initiales entre ces nÅ“uds, telles que les relations entre l'item et la collection dans la NSDL. Ici , l'alimentation du RIS est effectuée par le biais d'une collecte de métadonnées à partir des producteurs de collections, essentiellement en reprenant la fonctionnalité de l'entrepôt de métadonnées (phase I).
  • L'API de contrôle d'accès, illustrée à un niveau supérieur, fournit l'accès programmatique total au RIS. Cela inclut l'accès en lecture et en écriture aux composants du modèle de données - documents, données, métadonnées, acteurs, relations etc. - et la recherche au sein des relations (par ex., "trouver toutes les ressources impliquant une contribution de DLESE" 18).
  • L'API peut alors être utilisée par des contributeurs externes - par ex., des utilisateurs, des services, des fonctions de classification par ontologies etc. - pour enrichir l'information dans le RIS. Ces requêtes effectuées à travers les API, représentées par des flèches vertes, ajoutent à la fois des nÅ“uds supplémentaires (comme les objets d'apprentissage qui combinent des ressources existantes), qui apparaissent en vert dans la figure, et de nouvelles relations entre ces nÅ“uds, notées par des tirets verts.
The concepts underlying the INO are illustrated in the following figure, with the following layers:
  • The primary resources or raw data selected for the library are shown at the bottom layer of the illustration. In the NSDL these are the web-accessible STEM resources. But, as noted earlier, these raw materials also consist of data sets, the agents and organizations that contribute to the library, and services.
  • The information network overlay, shown at the next level up in the illustration, is locus for modeling library resources, their descriptions, and the web of information that builds around them. It is first populated with the primary resources or references via metadata to them, which are shown as red nodes. The association and derivation of these nodes with the primary resource layer is shown by the solid red arrows. The dashed red arrows in the INO indicate initial relations between these nodes, such as the collection/item relations in the NSDL. In the NSDL, the initial populating of the INO is done via metadata harvest from collection providers, essentially duplicating the functionality of the phase I metadata repository.
  • The Access-Controlled API, shown as the next level up in the illustration, provides full programmatic access to the INO. This includes read and write access to the components of the data model : data, documents, metadata, agents, relationships, etc. : and searching over the relationships : e.g., "find all resources contributed by DLESE"18.
  • The API can then be used by external contributors : e.g., users, services, ontology classification services, and the like : to enhance the information in the INO. These API-channeled requests, indicated by solid green arrows, add both new nodes (such as learning objects that aggregate existing resources) to the INO, indicated in green, and new relationships among the nodes, indicated by green dashed lines.
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Ce mouvement bidirectionnel (la représentation des ressources primaires à partir de la couche de données brutes / la représentation de l'information contextuelle à partir de la couche supérieure) permet au RIS d'évoluer à travers le temps vers un espace d'information de plus en plus riche. De la même façon que Amazon.com est une source d'information qui dépasse de loin le simple catalogue de produits, nous espérons que les bibliothèques numériques fondées sur le modèle du RIS reflèteront les communautés de savoir qui se construisent à partir des ressources de la bibliothèque. This bi-directional flow, the representation of primary resources from the underlying raw data layer and contextual information from the upper layer, allows the INO to evolve over time into an increasingly rich information space. In the same way that amazon.com is an information source that extends far beyond a product catalog, we expect that digital libraries built on the INO model will reflect expanding communities of knowledge built over the resources in the library.

Figure 7

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La plateforme que nous utilisons pour implémenter le RIS est Fedora, un logiciel libre de gestion d'entrepôt 19. Fedora a été déployé dans une variété d'applications incluant des entrepôts institutionnels, des archives, des musées, des projets de bibliothèques commerciales. Le modèle d'objets riche sur lequel repose Fedora et l'exploitation de ce modèle à travers une interface de service web font de ce logiciel un cadre idéal pour implémenter le RIS. Our platform for implementing the INO is the Fedora open source repository software19. Fedora has been deployed in a variety of applications including institutional repositories, archives, museums, commercial library projects. The rich object model underlying Fedora and exposure of the model through a web service interface makes Fedora an ideal framework for implementing the INO.
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Chaque nÅ“ud dans le RIS correspond à un objet numérique dans Fedora. Le modèle d'objets numériques de Fedora offre des fonctionnalités considérables, combinant la gestion de contenu traditionnelle, des architectures orientées service et des technologies du web sémantique. Le modèle permet d'agréger des données locales ou distantes dans de multiples formats. Des services accessibles sur le web peuvent alors être associés aux données agrégées dans un objet numérique. Celui-ci devient alors accessible dans de multiples représentations, certaines étant des transcriptions directes des données agrégrées et d'autres étant produites dynamiquement par les services web associés. Dans le contexte de la NSDL, c'est ainsi que se constitue le socle technique nécessaire au réemploi et à la construction d'objets d'apprentissage complexes [46] ; on mêle les ressources primaires et les commentaires de l'enseignant qui peuvent être présentés dynamiquement dans de multiples formats (par ex., comme des présentations Power Point ou Flash). Each node in the INO corresponds to a Fedora digital object. The Fedora digital object model offers considerable functionality, combining traditional content management, service-oriented architectures, and semantic web technologies. The model allows the aggregation of local and remote data in multiple formats. Web-accessible services may then be associated with the data aggregated in a digital object. As a result a digital object is accessible in multiple representations, some of them direct transcriptions of aggregated data, and some of them produced dynamically by the associated web services. In the NSDL context, this provides the technical foundation for reuse and construction of complex learning objects [46], mixing primary resources with teacher commentary that can then be presented dynamically in multiple formats (e.g., as PowerPoint slide shows or Flash presentations).
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Chaque arête dans le RIS correspond à une relation sémantique exprimée à l'intérieur du modèle d'objets numériques de Fedora. On peut citer, comme exemples de relations entre les objets numériques dans le RIS, des relations de gestion bien connues (du type organisation des items dans une collection), des relations de structure (liens de la partie au tout entre des chapitres et un livre), des relations sémantiques utiles dans une organisation de bibliothèque numérique éducative comme la pertinence des sujets, des niveaux d'études, des programmes d'enseignement... Fedora définit une ontologie relationnelle de base en utilisant RDFS [17] et fournit un emplacement dans l'objet numérique pour exprimer des relations fondées sur cette ontologie. Des déclarations provenant d'autres ontologies peuvent aussi être incluses en complément des relations de base de Fedora. Toutes les relations exprimées dans les objets numériques sont converties dans le format Kowari [57] , un triplet en RDF natif. L'interface de recherche RDQL [52] et ITQL [56] pour ce triplet est exposée en tant que service web. Comme tout service web, il peut être associé à un objet numérique, autorisant des diffusions à partir d'objets numériques qui sont paramétrés par leur contexte sémantique. Each edge in the INO corresponds to a semantic relationship expressed within the Fedora digital object model. Examples of relationships between digital objects in the INO include well-known management relationships such as the organization of items in a collection, structural relationships such as the part-whole links between individual chapters and a book, and semantic relationships useful in educational digital library organization such as subject, grade, and curricula appropriateness. Fedora defines a base relationship ontology using RDFS [17] and provides a slot in the digital object for RDF expression of relationships based on this ontology. Assertions from other ontologies may also be included along with the base Fedora relationships. All relationships expressed in digital objects are mapped into Kowari [57], a native RDF triple-store. The RDQL [52] and ITQL [56] query interface to this triple-store is exposed as a web service. Like any web service, this triple store query service may be associated with a digital object, allowing disseminations from digital objects that are parameterized by their semantic context.
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L'entrepôt de données de la NSDL : NSDL phase 2

The NSDL data repository : NSDL Phase II

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Pour distinguer notre travail de l'entrepôt de métadonnées (EM) de la première phase, nous appellerons notre implémentation du RIS "l' entrepôt de données NSDL" (EDN). La totalité des détails techniques du modèle de données implémenté dans l'EDN dépasse le cadre de cette publication. Les trois exemples de fonctionnalité suivants illustrent quelques unes des caractéristiques du modèle. L'EDN complet consiste en une multitude d'instances des éléments du modèle combinés à d'autres éléments. Par exemple, le modèle-type de métadonnées, décrit dans la partie 5.1 est répété pour chacune des 1,1 million de ressources contenues dans la NSDL. To distinguish our work from the metadata repository (MR) in the first phase of NSDL, we call our INO implementation the NSDL data repository (NDR). The complete technical details of the data model implemented in the NDR are out of scope for this publication. The following three examples of functionality illustrate some of the features of the model. The complete NDR consists of multiple instances of these data model elements combined with other elements. For example, the multi-sourced metadata template, described in Section 5.1, is repeated for all 1.1 million resources in the NSDL collection.
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L'EDN est actuellement implémenté sous la forme d'un entrepôt Fedora unique géré par l'équipe « noyau intégré ». A l'avenir, nous pensons implémenter l'EDN sous la forme d'un ensemble d'entrepôts fédérés. The NDR is currently implemented as a single Fedora repository maintained by the CI team. In the future, we expect to implement the NDR as a set of federated Fedora repositories.
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Chacun des exemples suivants s'accompagne d'une illustration, dans laquelle les cercles représentent des nÅ“uds dans le réseau d'information, implémentés en tant qu'objets numériques Fedora. Chaque cercle a la couleur qui correspond au type d'information qu'il représente dans le contexte de l'exemple de modélisation. Les lignes représentent des relations sémantiquement chargées entre les unités d'information. Comme toutes les autres dans Fedora, ces relations sont stockées à l'intérieur de l'objet numérique et ensuite indexées dans le triplet Kowari. On peut alors rechercher ces relations à travers des requêtes de graphes. Each example that follows has an accompanying figure, where the circles represent nodes in the information network, which are implemented as Fedora digital objects. Each circle is color coded to correspond to the information type that it represents in the context of the modeling example. The lines represent semantically loaded relationships between the information units. Like all relationships in Fedora, these relationships are stored within the digital object and then indexed in the Kowari triple store. These relationships are then searchable through graph queries.
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Des métadonnées multi-sources et multi-formats grâce au marquage

Multi-sourced, multi-format metadata with branding

Figure 8

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L'illustration ci-dessus montre le modèle EDN qui associe des métadonnées multi-sources et multi-formats à une ressource. Chaque objet numérique de métadonnées agrège plusieurs formats provenant d'un seul fournisseur de métadonnées. Grâce à la capacité de diffusion dynamique de Fedora, certains de ces formats sont générés de façon automatique à partir d'un format de base. Le lien entre l'objet numérique de métadonnées et son fournisseur, et celui entre la ressource et son créateur ou sélectionneur fournit une information de marquage. Le marquage est important pour toute bibliothèque dont les données et les métadonnées proviennent de plusieurs sources. Relié à un référentiel de notoriété, le marquage permet de déterminer la qualité des ressources et de leurs descriptions. The illustration above shows the NDR model that associates multi-sourced, multi-format metadata with a resource. Each metadata digital object in the illustration aggregates multiple formats originating from a single metadata provider. Building on Fedora's dynamic dissemination capability, some of these formats are computationally generated from a base format. The linkage of the metadata digital object to its provider, and the resource to its creator/selector provides branding information. Branding is important in any library where data and metadata originates from multiple sources. This branding, linked with a reputation system, can provide information for determining the quality of resources and their descriptions.
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Comptes rendus et annotations non structurés

Unstructured Annotations and Reviews

Figure 9

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Bien que les métadonnées structurées soient utiles pour répondre à de multiples besoins, les annotations et les comptes rendus non-structurés ont eux-aussi leur importance. Le modèle représente ces annotations et comptes rendus comme des ressources à part entière - leur statut d'annotation dépend de leur association à une ressource-cible par le biais d'une relation "annotationFor". C'est un exemple de polymorphisme au sein du RIS, selon lequel un nÅ“ud peut endosser plusieurs caractéristiques. Autres exemples : une ressource peut aussi être un "agent", une "collection" peut aussi être un "item" qui peut être agrégé dans d'autres collections. L'objet numérique de Fedora rend tout cela possible, sans les contraintes des architectures orientées "objet" avec relation d'héritage unique. Par essence, un objet numérique peut revêtir toute combinaison d'identités types. Although structured metadata is useful for a variety of purposes, we have noted the utility of unstructured annotations and reviews. The model represents these annotations and reviews as resources in their own right : their status as an annotation is due to their association with an "annotationFor" relationship to a target resource. This is one example of polymorphism in the INO, whereby a node may assume multiple characteristics. Another example is a resource that is also an "agent". Another is a "collection" that is also an "item" that can be aggregated in other collections. The Fedora digital object allows this without constraints of single-inheritance object-oriented architectures. Essentially, a digital object may assume any combination of type identities.
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Collections et agrégations

Collections and Aggregations

Figure 10

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La phase I de l'architecture de la NSDL ne permettait qu'une seule forme d'agrégation, qui exprime les relations entre un fournisseur de métadonnées et l'ensemble des métadonnées collectées chez ce fournisseur. L' implémentation de l'EDN inclut un modèle d'agrégation fondé sur des ensembles, qui permet à un nombre quelconque de ressources d'être contenues dans un nombre quelconque d'ensembles. Comme le montre l'illustration, une agrégation est représentée par ("representedBy") une ressource. Cette ressource fournit la sémantique pour l'agrégation. Par exemple, une agrégation peut indiquer un ensemble de ressources qui se rapportent à un standard pédagogique officiel. Dans ce cas, la ressource au bout du lien "representedBy" exprime ce standard. Les agrégations sont elles-mêmes des "ressources", qui peuvent être imbriquées dans des agrégations additionnelles. Disposant d'une sémantique, ces agrégations constituent, dans le modèle de données, les fondations pour une contextualisation riche des ressources de la bibliothèque numérique. The Phase I NSDL architecture only allowed one form of aggregation, which expressed the relationships between a metadata provider and the set of metadata harvested from the provider. The NDR implementation includes a general set-based aggregation model that allows any number of resources to be included in any number of aggregations. As indicated in the illustration, an aggregation is "representedBy" a resource. This resource supplies the semantics for the aggregation. For example, an aggregation may indicate a set of resources that correlate to some state educational standard. In this case the resource at the tail of the "representedBy" link expresses that standard. Aggregations are themselves "resources", which may be nested in additional aggregations. These semantically meaningful aggregations in the data model are the foundation for rich contextualization of resources in the library.
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Avancement de l'EDN

NDR Status

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Au moment de la rédaction de cet article, le chargement initial de l'EDN, à partir des données de l'entrepôt préexistant, est presque terminé (plus de 1,1 million de notices). Le graphe RIS qui en résulte contient environ 1,5 million de nÅ“uds et 10 millions d'arêtes explicites (d'autres arêtes implicites étant propres à Fedora). Dans un article à venir, nous rendrons compte de nos expériences concernant les triplets RDF et de la démarche d'élever le RIS à un niveau supérieur. En particulier, nous avons remarqué qu'un grand nombre d'indicateurs de performance sur les triplets s'appliquent à d'autres applications du web sémantique. As of the writing of this paper, the initial load of the NDR using data from the pre-existing metadata repository is almost complete (over 1.1 million records). The resulting INO graph has about 1.5 million nodes, and the graph has about 10 million explicit edges (with a number of other implicit edges that are Fedora specific). In a future paper, we will report on our experiences with RDF triple stores in the process of scaling an INO up to this level. In particular, we have noted a number of performance characteristics of triple stores that apply to other semantic web-based applications.
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Une fois achevé le chargement de données, nous communiquerons la spécification de l'API de l'EDN à la communauté de la NSDL. Ce sera le début du processus de déploiement et d'approfondissement du RIS, qui s'appuiera sur l'information contextuelle ajoutée par la communauté de la NSDL. Des résultats intéressants concernant la nature du RIS sont à prévoir, au fur et à mesure qu'il se développera. With completion of the data load, we will release the specification of the NDR API to the NSDL community. This will begin the process of "fleshing out" the INO with additional contextual information added by the NSDL community. We anticipate some interesting results that characterize the nature of the INO as it develops over time.
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Conclusion

Conclusion

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A l'heure de Google, qu'est-ce qu'une bibliothèque numérique, au juste ? Une telle question ne peut qu'enflammer les passions. Nous avons ardemment défendu les succès accomplis, en une décennie, par la communauté des bibliothèques numériques. Mais la stupéfiante réussite des moteurs de recherche commerciaux a changé la donne. Les fonctions de recherche et d'accès sur un ensemble de ressources, en dépit de leur importance, ne suffisent pas. Les bibliothèques numériques ont besoin de se distinguer des moteurs de recherche par la façon dont elles ajoutent de la valeur aux ressources internet. Cette valeur ajoutée consiste à mettre ces ressources en contexte, à les enrichir par de nouvelles informations et des relations qui expriment les modèles d'usage et le savoir de la communauté servie par la bibliothèque. La bibliothèque numérique devient alors un espace pour l'information collaborative et l'enrichissement - bien plus qu'un simple endroit où trouver de l'information et y accéder. In the age of Google, what is a digital library anymore, anyway? Just asking the question is bound to raise passions. Despite our zealous defense of the successful work of the digital library community over the past decade, the amazing success of commercial web search engines has changed the playing field. Search and access over a set of resources, while important to any digital library, are not sufficient. Digital libraries need to distinguish themselves from web search engines in the manner that they add value to web resources. This added value consists of establishing context around those resources, enriching them with new information and relationships that express the usage patterns and knowledge of the library community. The digital library then becomes a context for information collaboration and accumulation : much more than just a place to find information and access it.
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Le travail que nous avons mené au sein de la NSDL a démontré que le modèle centré sur les métadonnées, que tous connaissent, est insuffisant pour ce type de fonctionnalité. Nous avons conçu et implémenté un réseau d'information superposé au sein de Fedora, qui comporte toutes les fonctionnalités de l'entrepôt de métadonnées existant, mais qui modélise des relations, des services et de multiples types d'information à l'intérieur d'une application service web. Ce riche dépôt d'information fournira les bases de la prochaine étape de notre travail : implémenter une suite non limitée de services à l'utilisateur, à même de réaliser le "laboratoire pour le partage et la construction du savoir" imaginé dans le rapport initial du projet NSDL [59]. Our work in the NSDL has demonstrated that the familiar metadata-based model is not sufficient for this type of functionality. We have designed and implemented an information network overlay within Fedora, which includes the full functionality of the existing metadata repository, but models relationships, services, and multiple information types within a web-service based application. This rich information store will provide the basis for the next stage of work, implementing an expanding suite of user-visible library services that fulfill the "laboratory for sharing and building knowledge" envisioned in the original NSDL report [59].
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Remerciements

Acknowledgements

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Cet article reprend le travail de plusieurs personnes, en plus des auteurs. Le groupe Fedora, tout spécialement Chris Wilper et Eddie Shin, mérite un hommage pour le travail difficile qu'a nécessité l'implémentation de ces notions dans le logiciel libre Fedora. Les membres du groupe NSDL, en particulier Tim Cornwell, Elly Cramer et Naomi Dushay, ont joué un rôle majeur dans la formulation du modèle de données NSDL et son implémentation dans l'EDN. Le groupe NSDL dans son ensemble adresse ses plus vifs remerciements à Lee Zia, qui défend le projet auprès de la NSF depuis des années. Les réalisations décrites ici ont bénéficié de plusieurs subventions. Le travail concernant l'EDN de la NSDL a bénéficié des subventions n° 0227648, 0227656 et 0227888 de la National Science Foundation. Le travail concernant les réseaux d'information superposés a bénéficié de la subvention n° 0430906 de la National Science Foundation. Le travail sur Fedora est financé par la Andrew W. Mellon Foundation. Toutes les opinions, conclusions et recommandations contenues dans cet article sont celles de leurs auteurs et ne reflètent pas nécessairement les points de vue de la National Science Foundation ou de la Andrew W. Mellon Foundation. Un grand merci à Lucy Lagoze qui a montré à Carl Lagoze combien il est difficile pour un étudiant d'utiliser des moteurs de recherche et qui a livré quelques enseignements sur l'importance du contexte et des modèles d'usage. This paper incorporates work from many people in addition to the authors. The Fedora group, especially Chris Wilper and Eddie Shin, deserves credit for their hard work implementing these ideas within the Fedora open source software. Members of the NSDL group, especially Tim Cornwell, Elly Cramer, and Naomi Dushay, played major roles in the formulation of the NSDL data model and its implementation within the NDR. The NSDL project as a whole owes acknowledgement to Lee Zia, who has championed the project at NSF over many years. The work described here is based upon work supported by several grants. NSDL NDR work is supported by the National Science Foundation under Grants No. 0227648, 0227656, and 0227888. Work on information network overlays is supported by the National Science Foundation under Grant No. 0430906. Work on Fedora is supported by the Andrew W. Mellon Foundation. Any opinions, findings, and conclusions or recommendations expressed in this material are those of the author(s) and do not necessarily reflect the views of the National Science Foundation or the Andrew W. Mellon Foundation. Special thanks to Lucy Lagoze who showed Carl Lagoze how hard it is for a student to use web search engines and provided some lessons on the importance of context and patterns of use.
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Merci, également, à Mike Keller et Vicky Reich de nous avoir autorisé à adopter et adapter un titre qu'ils ont utilisé dans un article antérieur [23]. Thanks, also, to Mike Keller and Vicky Reich for permission to adopt and adapt a title they used in an earlier, informative paper [23].

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Notes :

1. Bien que les catalogues de ressources numériques aient été introduits de bonne heure dans l'histoire de l'informatique [51] l'emploi généralisé du terme « bibliothèque numérique » remonte au début des années 90 [16] [20].

2. <http://www.google.com>.

3. <http://www.handle.net>.

4. <http://www.dublincore.org>.

5. <http://openarchives.org>.

6. <http://arxiv.org>.

7. Dont la richesse sera significativement accrue par des efforts de numérisation massifs tels que Google Print <http://print.google.com>.

8. <http://www.doi.org>.

9. <http://shibboleth.internet2.edu/>.

10. Une recherche a montré qu’il existe plus de 13 000 occurrences de ce terme sur le web, dont une webémission de Clifford Lynch et Michael Keller sur le sujet [35].

11. Il s’agit d’une référence à un livre de Francis Fukuyama publié en 1992 [21] remarquant une semblable myopie euphorique dans le domaine de l’économie politique.

12. <http://services.nsdl.org:8080/nsdloai/OAI>.

13. <http://jakarta.apache.org/lucene/docs/index.html>.

14. Remarquons que c’est cette distinction problématique qui a été l’une des motivations premières [44] pour l’architecture Fedora, utilisée pour implémenter le modèle décrit plus loin.

15. Merci, pour cette expression, à un ancien collègue qui travaille maintenant chez Amazon (et qui restera anonyme). La coïncidence entre les problèmes de modélisation de l’information chez Amazon et dans les bibliothèques numériques n’est pas fortuite. Amazon est peut-être le meilleur exemple d’environnement informationnel qui offrent aux utilisateurs une information riche et contextuelle construite à partir d’une couche basique de données (ses produits).

16. L’emploi de ce terme est emprunté à Godfrey Rust [11]. "People Make Stuff, People Use Stuff, and People Do Deals About Stuff"

17. Collecter des métadonnées provenant de plusieurs fournisseurs soulève d’intéressants problèmes d’équivalences. La capacité à déterminer que deux descriptions concernent la même ressource se fonde sur l’heuristique et la subjectivité.

18. <http://dlese.org>.

19. <http://www.fedora.info>.