Статьи журнала - Онтология проектирования
Все статьи: 633
Логико-системные последовательности в научных проектах
Статья научная
Статья посвящена исследованию логических методов при выполнении научных проектов. Раскрывается логическая схема научного проекта. Основой логического анализа является язык исчисления высказываний и язык предикатов. В результате исследования исходное информационное множество преобразуется в структурированную систему знаний. Логический анализ определяет область истинности системы знаний. Логико-системные исследования формируют структуру системы знаний. Системный подход выделяет другую часть множества, которую согласно Нариньяни можно назвать «не система». Информация, входящая в «не систему», подразделяется на «антагонизм» и неопределённость. Научное исследование имеет два направления исследований: «в глубину» и «в ширину». Направление «в глубину» направлено на достижение цели от начальной позиции исследований до конечной. Направление «в ширину» направлено на расширение исследований на каждом этапе безотносительно к конечной цели. Эти направления реализуются путём выявления и использования парадигматических и синтагматических отношений. В научном исследовании всегда возникает задача нахождения компромисса между углублением исследования и мерой его расширения. Парадигматические отношения служат основой построения семантического пространства области исследования. Семантическое пространство научного исследования содержит совокупность категорий и связей между ними, описывающих содержание области научных исследований. Его можно рассматривать как семантический кластер. Новизной следует считать введение понятия логико-системная последовательность и метод формирования такой последовательности. Логико системные последовательности связывают функциональный анализ, системный анализ и логику. Они служат основой формирования системы знаний.
Бесплатно
МП-целостность при проектировании реляционных моделей баз данных
Статья научная
Обсуждается особый вид целостности в базах данных – целостность «множественности предка» (МП-целостность), понятие которого было введено авторами на концептуально-онтологическом уровне применительно к моделям «сущность–связь». В данной статье это понятие распространяется на реляционную модель с целью практического применения при создании баз данных. Рассматриваются связанные с этим видом целостности понятия: линия восходящего родства, отношение и ограничение множественности предка. Для перехода к реляционной модели требуется учѐт также первичных и внешних ключей, ссылочной целостности, табличных триггеров. В качестве универсального средства обеспечения целостности в реляционной среде предлагается подход на основе применения триггеров базы данных. Триггеры обнаруживают и блокируют операции вставки и обновления строк в таблицах, которые ведут к нарушению целостности. Отмечается необходимость процедурного программирования триггеров, а также сложность переноса данных между системами баз данных разного вида из-за различий языков процедурного программирования. Предлагается подход на основе использования возможностей поддержания ссылочной целостности. В этом случае целостность множественности предка обеспечивается как часть ссылочной целостности. Конкретное решение зависит от использования простых/составных, натуральных/суррогатных ключей, а также от технических ограничений среды реализации базы данных. Может потребоваться введение избыточных компонентов в состав ключей для отслеживания экземпляра предка вдоль линий восходящего родства. Приведены тестовые примеры реляционных моделей в различных реляционных средах (полностью – в MySQL и MariaDB, и частично в PostgreSQL, MS SQL Server, Oracle Database).
Бесплатно
Математические модели онтологии базы знаний информационной обучающей системы
Статья научная
Исследована система знаний эксперта и построена онтология базы знаний информационной обучающей системы. Обосновано применение методологии нечеткого моделирования при формальном описании выделенных классов онтологии. Построены математические модели представления знаний эксперта в реляционной базе данных информационной обучающей системы. Программная реализация описанных в статье математических моделей позволит определить представление учебной дисциплины в наглядном и обозримом виде с учетом качественных характеристик учебного материала, отразить в обучающей системе личный профессиональный опыт преподавателя и, тем самым, повысить качество автоматизированного обучения.
Бесплатно
Математические основы онтологии проектирования бинарных систем обработки информации
Статья научная
В статье рассматриваются теоретические предпосылки для достижения булевской функциональной полноты простейших гетерогенных и гомогенных бинарных функциональных блоков и систем из них, предназначенных для логической обработки информации. Информация в таких системах может быть представлена различными (разнородными) физическими параметрами, кодирующими разные состояния физических объектов. Анализируются простейшие типы функциональных зависимостей выходных сигналов (параметров) таких блоков от входных, обеспечивающие полноценную логическую обработку. Рассматриваются схемы типовых устройств и систем, гарантирующих подобную обработку. Показано, что гомогенные и гетерогенные бинарные системы обработки информации могут быть построены на основе общей (универсальной) базовой онтологии, рассматривающей любые физические объекты как функциональные, преобразующие один набор некоторых физических параметров (физических свойств в самом широком смысле) в другой.
Бесплатно
Статья научная
Рассматривается численное моделирование тепловых процессов при 3 D -печати с использованием технологии селективного лазерного плавления на основе машинного обучения. Построена математическая модель нестационарного теплопереноса в стержне переменного сечения в виде дифференциального уравнения в частных производных относительно температуры стержня. Предложен алгоритм численного решения уравнения с использованием системы Matlab . Показано, что при определённых исходных данных распределение температуры носит квазистационарный характер. Для данного случая получено простое аналитическое выражение для температурного поля. С использованием библиотеки TensorFlow построена и обучена нейросеть. Данные для обучения нейросети получены при помощи аналитического решения тепловой задачи. Результаты расчётов с использованием нейросети соответствуют результатам решения исходной математической модели. Отмечается, что трёхмерное моделирование процесса печати для реальных изделий требует значительных компьютерных ресурсов. Показано, что модели на основе машинного обучения могут быть использованы для аппроксимации температурного поля при 3 D -печати по технологии селективного лазерного плавления подобных по форме деталей.
Бесплатно
Математическое моделирование формирования учебных планов на основе онтологии. Часть 1
Статья научная
Предлагается математическая модель оптимального формирования учебного плана на основе решения задачи многокритериальной оптимизации. В сочетании с ранее разработанной онтологией образовательного процесса она позволяет предложить информационную технологию индивидуализированного формирования в вузах учебных планов подготовки специалистов разного уровня.
Бесплатно
Метаонтология исследовательского проектирования морских динамических объектов
Статья научная
Обсуждаются вопросы модификации онтологии и метаонтологии в динамической структуре ин- теллектуальной системы исследовательского проектирования морских судов и технических средств освоения океана. Информационная модель обеспечивает построение онтологии мореход- ных качеств в сложных динамических средах, обусловленных нелинейным взаимодействием ис- следуемых объектов с ветроволновыми возмущениями. Структура волнового поля задана в виде климатических спектров морского волнения. Взаимосвязь между онтологиями информационной модели представляется в виде дерева решений. Формальная модель и иерархическая структура онтологии рассмотрены в рамках парадигмы обработки информации в мультипроцессорной вы- числительной среде. Приведен фрагмент семантической сети, определяющей онтологию функ- циональных элементов базы знаний и реализующей динамическую структуру знаний при анализе экстремальных ситуаций, возникающих в практике эксплуатации морских динамических объек- тов. Особое внимание обращается на формализацию предметной области при решении проблемы мореходности в условиях неопределенности и неполноты исходной информации.
Бесплатно
Метод извлечения знаний и навыков/компетенций из текстов требований вакансий
Статья научная
Анализ требований вакансий на рынке труда показывает, что они представляют собой многоуровневые языковые конструкции из нескольких слов со сложными семантическими связями. Целью исследования является разработка метода извлечения коротких текстов знаний и навыков/компетенций из текстов требований, имеющих сложную организационную структуру. Метод состоит в дополнении структуры сложных предложений новыми связями посредством дообученной на текстах онлайн-вакансий нейросетевой модели BERT и перехода от сложного текста к набору простых комбинаций слов. Показан процесс дообучения нейросетевых моделей BERT от лаборатории по искусственному интеллекту Сбербанка на текстах онлайн-вакансий. Реализованы два механизма добавления новых связей между словами требований с учётом знаний из предметной области: линейный и через дополнение дерева синтаксического разбора. Проведён сравнительный анализ для нескольких комбинаций инструментов. Наилучший результат показала комбинация: дообученная модель BERT плюс deeppavlov_syntax_parser плюс линейный способ дополнения связей. Применимость метода проверена на текстовом корпусе требований онлайн-вакансий. Предложенный метод показал более высокую эффективность, чем подход, основанный на правилах, который предполагает использование формальных правил и правил грамматики для анализа естественного языка. Использование метода позволяет оперативно определять ключевые изменения потребностей рынка труда на уровне текстов требований отдельных знаний и навыков/компетенций.
Бесплатно
Метод косвенных предпочтений формирования весов критериев с многоуровневой структурой
Статья научная
Представлен метод формирования весов критериев в задачах многокритериального оценивания объектов с многоуровневой структурой показателей, представленных в виде иерархического дерева. Значения весов вычисляются на основе косвенного измерения предпочтений смежных пар локальных весов критериев, входящих в вершины более высокого уровня иерархического дерева, в виде экспертных оценок в количественной шкале отношений. Вычисление количественных весов вначале сводится к лексикографическому упорядочению по убыванию важности критериев на каждом уровне иерархии, входящих в вершины более высокого уровня, вследствие чего сокращается число экспертных сравнений смежных пар в шкале отношений. Формирование локальных коэффициентов важности критериев математически обосновано и базируется на матрице, обладающей особыми свойствами. Дан сравнительный анализ предлагаемого метода формирования количественных весов с методом анализа иерархий, методом наименьших квадратов и методом аппроксимационной матрицы, базирующимися на матрице парных сравнений. Приводится пример решения задачи многокритериального оценивания боевых самолётов, принимавших участие в тендере, по тактико-техническим характеристикам, представленным в различных шкалах измерения.
Бесплатно
Метод поиска частых паттернов с учѐтом иерархий признаков
Статья научная
Статья является развитием авторского подхода к решению задач интеллектуального анализа данных. Разрабатываемые методы относятся к объяснимому искусственному интеллекту и теории программирования в ограничениях. Предложен метод поиска частых замкнутых паттернов с учѐтом иерархий признаков, который основан на процедуре построения бинарного дерева поиска и обеспечивает получение паттернов без предварительного этапа формирования кандидатов в искомые паттерны. Обработка ограничений иерархии признаков осуществляется специализированными процедурами редукции пространства поиска, что снижает остроту проблемы экспоненциальной катастрофы. В отличие от часто используемых алгоритмов в предлагаемом методе реализуется обход дерева поиска не в ширину, а в глубину, где основной составляющей является процедура логического вывода, позволяющая вычислять для заданного множества признаков его замыкание. Рассматриваемый метод позволяет учитывать дополнительные ограничения и применять их для сокращения пространства поиска. По сравнению с аналогами, использующими логический вывод, метод позволяет исключить многократное повторение действий при вычислении замыканий на множествах признаков.
Бесплатно
Метод разработки интеллектуальных тренажёров на основе онтологии предметной области
Статья научная
В учебных дисциплинах обучаемому необходимо усвоить много новых понятий, для чего требуется большой объём тренировки с обратной связью. Интеллектуальный тренажёр может позволить обучаемому научиться решать простые задачи и получать объяснения ошибок, а преподаватель на занятии может уделить время решению более сложных задач. В данной работе предлагается метод разработки интеллектуальных тренажёров на основе онтологии предметной области в виде веб-приложений, доступных для аудиторной и внеаудиторной работы. Использование формата RDF для представления задачи и модели предметной области позволяет осуществить логический вывод с помощью машины вывода Apache Jena Reasoner . Приведён пример разработки интеллектуального тренажёра для изучения порядка вычисления выражений с поддержкой языков программирования C++, C# и Python , способного объяснять ошибки, генерировать объясняющие подсказки и вести обучающий диалог с помощью наводящих вопросов. Тренажёр опробован при обучении бакалавров и магистров факультета электроники и вычислительной техники Волгоградского государственного технического университета. Большинство студентов отметили разработанный тренажёр как более полезный, чем обучающий тест. Тренажёр может применяться при самостоятельном изучении темы и при проведении занятий в рамках учебного процесса.
Бесплатно
Метод решения задачи запроса дополнительной информации
Статья научная
В статье рассматривается задача сбора необходимой информации о ситуации, обычно решаемая в процессе диагностики для сокращения числа гипотез о диагнозе. На практике при решении этих двух задач важно учитывать все виды причинно-следственных отношений, изменчивость значений признаков с течением времени, влияние событий на динамику значений признаков. Предложенный в статье алгоритм решения этой задачи сводит её к выявлению дифференциаторов среди известных измеряемых признаков. Выявление дифференциаторов производится с использованием знаний о развивающихся внутренних процессах и влиянии на них внешних событий. Такой алгоритм применим для решения задачи запроса дополнительной информации для распознавания ситуаций в различных областях деятельности.
Бесплатно
Метод универсальных коэффициентов при принятии многокритериальных решений
Статья научная
Проблема многокритериального выбора является ключевым элементом принятия сложных решений и уже более полувека не теряет актуальности. Предложен целый ряд подходов и методов, позволяющих предполагать, что принимаемые с их использованием решения наиболее рациональны. Представлен обзор наиболее распространённых методов и их приложений. Основным элементом большинства этих методов является линейная свёртка частных критериев, а их различие состоит в тех или иных эвристических или экспертных способах задания числовых коэффициентов важности критериев. Автором разработан подход, который позволяет использовать при формировании линейной свёртки заранее рассчитанные универсальные таблицы числовых коэффициентов важности частных критериев, что существенно уменьшает как трудоёмкость процесса подготовки принятия решения, так и неизбежный субъективизм, возникающий при эвристическом подборе или экспертном назначении её коэффициентов. Разработанный подход формирования универсальных коэффициентов важности для каждого вида свёртки критериев в различных публикациях называется как минимаксная, гарантирующая свёртка (свёртка Гермейера). Предложенный новый общий метод принятия решений и сравнения многокритериальных альтернатив основан на совместном использовании обоих видов свёрток. Его применение продемонстрировано на двух практически важных задачах - рейтинговой оценке университетов и анализе различных проектных концепций высотных беспилотных летательных аппаратов.
Бесплатно
Метод упорядочения альтернатив на основе заданных норм
Статья научная
Для формирования облика проектируемого изделия привлекаются лучшие образцы в данной предметной области. Выбор прототипа изделия осуществляется методами многомерной оптимизации на основе критериев и теории ценности / полезности. В работе предлагается использовать двунаправленные (двусторонние) требования к значениям показателей, которые реализуются моделью нормы. Процедура оценивания показателей, основанная на отношениях превосходства на конечном множестве альтернатив, предваряется анализом показателей на соответствие норме. Появляется возможность упорядочения объектов по величине отклонения от нормы по обе стороны от её границ. Для сопоставления результатов упорядочения объектов относительно нормы и односторонних требований к значениям показателей выполнено экспериментальное исследование в системе выбора и ранжирования. В качестве объектов оценивания рассматривались беспилотные летательные аппараты. Однонаправленные требования к значениям показателей моделировались линейными и логистическими функциями. Двунаправленные требования к значениям показателей моделировались логистическими функциями фронтов модели нормы. Эксперименты показали различие результатов, получаемых на основе односторонних и двусторонних требований. Различие полученных рейтингов беспилотных летательных аппаратов оценивалось коэффициентом ранговой корреляции по Кендаллу. Полученные результаты указывает на новизну предлагаемого метода упорядочения объектов относительно нормы, который может быть востребован для выбора прототипа проектируемого изделия и варианта существующего объекта, отвечающего требованиям нормы к значениям показателей.
Бесплатно
Методика агрегированного оценивания систем с поддержкой ключевых компонентов
Статья научная
В работе рассматривается проблема построения агрегированных оценок качественного состояния систем, учитывающая наличие в системе ключевых компонентов (подсистем, функциональных элементов). Под ключевым понимается компонент, утрата которого обесценивает соответствующую подсистему или систему в целом. Методика позволяет назначать ключевые компоненты выборочно, в соответствии с их фактической ролью в системе, и строить агрегированные оценки с учётом этого. В её основу положен логико-аксиологический подход к оцениванию, согласно которому внутрисистемные зависимости между компонентами (например, их иерархия) описываются набором продукций , где в качестве c ¢ может выступать функциональный элемент, соответствующая подсистема или система в целом. Истинность такой продукции принадлежит интервалу [0, 1] и характеризует потери c ¢ при утрате c. Она рассматривается как ценность c для c ¢. Оценивание представляет собой нечёткий вывод на базе знаний, состоящий из таких продукций. Особенностью методики является возможность учитывать при оценивании как иерархические, так и иные взаимосвязи в системе.
Бесплатно
![Методика анализа рисков и угроз экономической безопасности в социально-экономической системе [Н1] на основе факторной модели](/file/thumb/170178822/metodika-analiza-riskov-i-ugroz-jekonomicheskoj-bezopasnosti-v.png "Методика анализа рисков и угроз экономической безопасности в социально-экономической системе [Н1] на основе факторной модели")
Статья научная
В статье рассмотрены основные отношения между сущностями, возникающими при анализе конкретных ситуаций наличия угроз и рисков экономической безопасности общества - от регионального до национального уровня. Устойчивые отношения отражены в методике построения и использования факторной модели для применения в составе инструментального обеспечения Федеральной системы управления рисками в сфере экономики. Методика является основой для разработки соответствующей информационной технологии. Задача анализа ситуаций рисков и угроз в контексте формирования информационной технологии на основе факторной модели для использования на федеральном уровне рассмотрена впервые. При формировании факторной модели предложено использовать методологию анализа рисков, построенную на витальном подходе к исследованию субъектных систем. Раскрыто содержание основных этапов и представлена структурно-функциональная схема анализа конкретных ситуаций угроз и рисков. Основные компоненты методики: фиксация угрозы, рискового события по данным мониторинга, выбор из банка факторных моделей модели-прототипа, построение или коррекция структуры факторной модели, составление информационной модели угроз, рисковых событий и их источников, выбор моделей описания факторов и их взаимодействия, организация привлечения экспертов и других источников для оценки неизвестных значений, дополнение информационной модели угрозы, рискового события и источника, параметров и исходных данных факторной модели, проведение моделирования риска с использованием факторной модели, идентификация контуров «возбуждения» риска, идентификация уязвимостей, анализ источника (субъекта) угроз и рисков, составление отчета, загрузка факторной модели в банк моделей..[Н2]
Бесплатно
Методика обработки экспертной информации о качестве научных статей
Статья научная
Процесс рецензирования является важным этапом при отборе рукописей для публикации. Низкокачественные статьи отрицательно влияют на репутацию научного журнала. Существующие способы организации процесса рецензирования требуют больших временных затрат на обработку рецензий. Целью работы является сокращение временных затрат редакторов на отбор рукописей за счёт использования системы принятия решения для частичной автоматизации процесса рецензирования. Представленный алгоритм работы математического обеспечения системы поддержки принятия решения о качестве научных статей включает: оценивание рукописи экспертами по предложенным критериям, определение уровня качества критерия и уровня качества рукописи. Использование математического обеспечения позволяет снизить временные и трудовые затраты редактора в процессе отбора статей. Предложена унификация процесса рецензирования, за счёт использования системы критериев, мер качества и рекомендаций по их оцениванию. Унификация позволяет снизить уровень субъективизма рецензентов и отобрать лучшие статьи для публикации в журнале.
Бесплатно
Статья научная
В статье рассмотрены принципы обучения топологическому проектированию конструкций. Приведена онтология предметной области «Проектирование силовой схемы конструкций». Предложена методика обучения автоматизированному проектированию силовых схем конструкций с применением модели деформируемого твёрдого тела переменной плотности. Учебный процесс основывается на методах креативной педагогики и осуществляется в среде учебно-научного виртуального предприятия. Представлена классификация учебных заданий на проектирование силовых схем конструкций. Задания характеризуются множественностью технических решений и неопределённостью в процессе принятия решений по рациональной силовой схеме конструкции. Приведён пример учебной задачи с пространственной проектной областью, иллюстрирующий проектирование силовой схемы фюзеляжа самолёта в зоне выреза на основе модели деформируемого твёрдого тела переменной плотности. Рассмотрены вопросы диагностики результатов обучения топологическому проектированию конструкций. Представлены результаты педагогического эксперимента, демонстрирующие работоспособность предлагаемой методики обучения.
Бесплатно
