Статьи журнала - Онтология проектирования
Все статьи: 633
Об онтологии проектирования с позиций трансдисциплинарного подхода
Статья научная
Представлен трансдисциплинарный подход к выявлению особенностей и места онтологии проектирования в научной картине мира на основе использования формулировок, связанных с местом понятия в структуре науки. Утверждается, что данный подход дополняет дисциплинарный и междисциплинарный подходы, позволяя проверять, уточнять полученные и формировать новые результаты. Предложена процедура, позволяющая в общем случае разделить полностью формализуемые (компьютеризируемые) и неформализуемые построения. Описан процесс решения сложных задач, существенной составляющей которого является построение онтологии. Следование предлагаемому процессу приводит к выводу о симбиозе и синергии творческих, неформализуемых возможностей человека и возможностей технических средств, реализующих формализуемые процедуры. Показано применение предлагаемого процесса к сложным многоаспектным системам, рассматриваемым на общем уровне.
Бесплатно
Обеспечение актуальности знаний о бизнес-процессе предприятия на основе онтологической модели
Статья научная
Рассмотрена задача обеспечения актуальности знаний о бизнес-процессе предприятия на основе его онтологической модели. Устаревание моделей бизнес-процессов предприятия ведёт к необходимости перепроектирования решений по их автоматизации. Приведены подходы к решению задачи поддержания актуальности модели бизнес-процесса. Исследован нормативный базис бизнес-процесса предприятия на предмет его подобия моделям, разрабатываемым для решения задач по автоматизации, и сделан вывод о наличии у них общей основы. Это позволяет рассматривать нормативный базис как метамодель и сохранять данные с использованием лингвистических переменных. Рассмотрены онтологические модели, построенные по стандарту IDEF5 для наиболее распространённых нормативных документов бизнес-процесса. Выявлено, что одним из важнейших элементов управления промышленным предприятием и его бизнес-процессами является поддержание актуальности всех компонентов, включая ситуационно-онтологическую модель. Предложена методика интеграции онтологической модели в процесс актуализации нормативных документов предприятия, сохранения знаний о бизнес-процессе и извлечения их для формирования изменений к нормативным документам и к моделям, использующимся для автоматизации бизнес-процессов. Рассмотрен пример применения методики для планирования ремонта оборудования, осуществляемого вне основного плана работы.
Бесплатно
Обеспечение интероперабельности как межотраслевая наукоѐмкая проблема
Статья научная
Статья посвящена исследованию интероперабельности как межотраслевой наукоѐмкой проблемы и соответствия еѐ критериям отнесения к сквозным технологиям Российской Федерации. Методология исследования включает концептуальный, фактологический, нормативный и прецедентный анализ на основе нормативных правовых актов и международного опыта. Показано, что технология обеспечения интероперабельности обладает научным фундаментом, объединяющим дескрипционные логики, онтологический инжиниринг и формальную верификацию, и нуждается в проведении целенаправленных научно-исследовательских работ. В статье проведѐн системный анализ интероперабельности как объекта технологической политики; обоснована трѐхуровневая функциональная модель технологии обеспечения интероперабельности как базовой технологии семантического веба; выявлены нормативные противоречия между включением технологии обеспечения безопасности и отсутствием технологии обеспечения интероперабельности в сквозных технологиях Российской Федерации. Обоснована четырѐхуровневая аргументативная база для разработки технологии обеспечения интероперабельности. Разработан проект дорожной карты научноисследовательских и опытно-конструкторских работ на 2026–2032 годы и консервативная финансовая модель. Результаты исследования обосновывают необходимость включения технологии обеспечения интероперабельности в Перечень сквозных технологий Российской Федерации для обеспечения эффективной цифровой трансформации экономики и государственного управления.
Бесплатно
Обнаружение аномальных транзакций криптовалюты с помощью нейронных сетей и онтологий
Статья научная
Выполнен поиск эффективного подхода к выявлению аномалий в транзакциях криптовалют с помощью нейронных сетей (свѐрточных, глубоких, управляемых рекуррентных блоков) и сравнение с другими подходами, применяемыми к задаче поиска нелегальных транзакций в сети криптовалют. Проведѐн анализ работ в областях анализа данных транзакций в сети криптовалют, визуализации данных для анализа транзакций и поиска аномальных транзакций с помощью компьютерного зрения. Определена предметная область исследования. Проблема выявления аномалий в транзакциях криптовалют основывается на том, что в наборах данных транзакций нет прямых указаний на личность отправителя и получателя. Актуальность и значимость работы заключается в предлагаемом в ней способе выявления с высокой точностью аномальных транзакций в режиме, приближенном к реальному времени. Выполнены экспериментальные исследования набора данных транзакций криптовалют с помощью нейронных сетей и не нейросетевых классификаторов с последующим сравнением полученных результатов с другими исследованиями. Эксперименты показали, что управляемые рекуррентные блоки позволили справиться с задачей лучше других сравниваемых нейросетевых подходов: аккуратность 0.94, точность 0.95, полнота 0.93 и F-мера 0.94, что доказывает высокую эффективность предложенной модели. Однако данная модель уступает традиционным алгоритмам машинного обучения, таким как оптимизированный распределѐнный градиентный бустинг. Новизной предложенного подхода является то, что он основан на анализе статистической информации о графе транзакций и использовании для этого технологии глубокого обучения и градиентного бустинга. Областью применения предложенного подхода является создание программных средств для поиска нелегальных транзакций криптовалюты в системах информационной безопасности и в задачах цифровой криминалистики.
Бесплатно
Статья научная
В индустриальных системах Интернета вещей объяснение аномалий может помочь выявить узкие места и способствовать оптимизации процессов. В статье предлагается подход к обнаружению аномалий при помощи автокодировщика и их объяснению на основе метода аддитивных объяснений Шепли. Результатом объяснения аномалий является предоставление набора признаков данных в индустриальных системах Интернета вещей, более всего повлиявших на обнаружение аномальных случаев. Новизна предложенного подхода заключается в способности определять вклад отдельных признаков для выбранных образцов данных и вычислять средний вклад для всей выборки в виде рейтинга признаков. Оценка предлагаемого подхода проводится на наборах данных индустриального Интернета вещей с различным количеством признаков и объёмом данных. Итоговая F -мера обнаружения аномалий достигает 88-93%, что превосходит рассмотренные в статье аналоги. Показано, как объяснимый искусственный интеллект может помочь раскрыть причины аномалий в отдельных образцах и в выборке данных. В качестве теоретической значимости предложенного подхода можно выделить то, что анализ аномалий помогает разобраться в работе интеллектуальных моделей обнаружения, позволяя выявлять факторы, влияющие на их выводы, и открывая ранее незамеченные закономерности. На практике предложенный метод может улучшить понимание текущих процессов для операторов систем безопасности, способствуя выявлению угроз и обнаружению ошибок в данных.
Бесплатно
Обобщённая онтологическая модель управления в концепции социо-киберфизической системы
Статья научная
Отличительной чертой современных сложных систем, именуемых киберфизическими системами, является совмещение объектов различной природы. По составу функций управления эти системы сравнялись с функциями управления человека-оператора, являющегося составным звеном социо- киберфизических систем. Эти обстоятельства потребовали обобщения понятий, употребляемых в сфере управления техническими и организационными объектами. Создание обобщённой системы понятий управления потребовало также уточнения связей между понятиями управления. В работе выполнен системный и лингвистический анализ ключевых понятий управления, сформулированных в сборнике рекомендуемых терминов. Определены четыре валентности глагола «управлять», необходимые для построения обобщённого определения понятия управление. Эти валентности составили базовую структуру онтологической модели определения управления. Она представлена в виде неоднородной семантической сети, в которую наряду с существенными признаками определения включены обобщённые свойства объекта и субъекта управления. Ими являются устойчивость и настойчивость соответственно. Обобщённые существенные признаки определения предложено рассматривать как переменные лингвистической формулы. При порождении из неё видового понятия управления такого, как управление качеством, выполняется означивание каждой переменной близким по смыслу термином соответствующей предметной области. Такой способ порождения видовых понятий управления обеспечивает системность и непротиворечивость их определений. Приняв определения базовых понятий предметной области за аксиомы, путём поэтапной конкретизации существенных признаков можно развернуть их в терминологическую систему предметной области.
Бесплатно
Объектно-ориентированная декомпозиция программной логики искусственных нейронных сетей
Статья научная
В статье описана декомпозиция логики программной реализации искусственных нейронных сетей с целью её последующей реализации в виде набора слабосвязанных доменных классов. Рассмотрены структурная и функциональная декомпозиция логики. Методика декомпозиции программной логики иллюстрируется UML-диаграммами. Приведено краткое описание практической реализации программной логики искусственной нейронной сети на языке C#, выполненной на основе объектно-ориентированного подхода. Подобная реализация использована при проектировании нейронных сетей различной конфигурации с целью их последующего обучения, эксплуатации, а также проведения экспериментов. Предлагаемое разделение программной логики между классами и обеспечение слабой связанности между ними упрощает процесс поиска ошибок в программном коде, делает код более управляемым, повышает продуктивность разработчика. Приведённые в статье примеры демонстрируют, как рациональная декомпозиция программной логики нейронной сети на семантически независимые между собой блоки в сочетании с применением концепции «Внедрение зависимостей», способствует большей структурированности кода. Новым результатом является применение объектно-ориентированной декомпозиции к программной логике нейронной сети, что позволило значительно упростить процесс проектирования программного кода. Приведён пример тестирования декомпозированной логики нейронной сети. Предлагаемый подход к декомпозиции программной логики искусственных нейронных сетей можно применить к широкому спектру различных нейронных сетей, таких, как конволюционные и деконволюционные сети, сети, содержащие одновременно конволюционные и полносвязаннные слои нейронов. При этом единообразие реализации сетей различных видов обуславливает упрощение их понимания, снижает трудовые затраты на сопровождение и развитие реализующего их кода.
Бесплатно
Онтогносеологический аспект проблемы конструктивной условности
Статья научная
Статья посвящена рассмотрению теоретических импликаций репрезентативной модели, рассматриваемой как со стороны её онтологических характеристик, так и в плане её соответствия релевантному коду эпистемологической идентичности. Развитие научно-технического прогресса вызывает к жизни техническую рациональность, которая характеризуется особым соотношением объективных предпосылок и субъективных ментальных аттитюдов. В статье рассматриваются факторы сущностного детерминизма, выявляющие закономерности функционирования репрезентативных моделей, формирующих поле технической рациональности. Вводится и обосновывается понятие технодинамического априоризма, характеризующего семантическую и логическую когерентность актом рефлексии технического сознания. Принцип технодинамического априоризма реализуется в репрезентативных моделях, базирующихся на идее операционального понимания возможностей человеческого разума.
Бесплатно
Онтологии в проектировании индустриальных цифровых платформ
Статья научная
Рассматривается применение онтологического подхода в проектировании индустриальных цифровых платформ в контексте концепции «Индустрия 4.0». Предложен подход к созданию баз знаний об элементах технических систем с использованием онтологических моделей и аппарата нечѐткой логики. Эталонная модель Индустрии 4.0 представлена в виде онтологий с учѐтом стандартов из сфер «умного производства» и проектирования онтологий, применяемых для построения бизнес-моделей. Классифицированы свойства и отношения элементов технических систем, имеющих цифровое представление в индустриальных цифровых платформах. Представлена многоуровневая система онтологий, включающая мета-онтологию, прикладные онтологии и онтологии предприятий, обеспечивающая стандартизацию и интеграцию данных в экосистемах цифровых платформ. Определены функции интеллектуального ассистента для автоматизированного ввода элементов в онтологическую модель в концепции «Индустрия 4.0». Разработан инструмент структурирования данных для корпоративных информационных систем в машиностроении и энергетике на базе «1С: Предприятие». Показано, что для управления индустриальными цифровыми платформами и в задачах формирования цифровых моделей изделий и процессов их производства использование онтологического подхода позволяет обеспечить единое понимание данных всеми субъектами, входящими в производственные экосистемы, совместимость и автоматизацию обработки знаний в течение жизненного цикла, гибкость интеграции новых элементов и соответствие стандартам Индустрии 4.0.
Бесплатно
Онтологии в управлении образовательным процессом
Статья научная
В образовательных процессах ВУЗов онтологический подход используется в управлении учебными программами, для описания предметных областей программ учебных дисциплин, для оценки знаний учащихся. В статье рассматриваются способы использования онтологий в обучении и приводится пример онтологического подхода в управлении образовательным процессом. Выбрана область процесса «Подготовка к отчётному мероприятию» в рамках ведения научно-исследовательского семинара для студентов магистратуры. По результатам трёхлетнего эксперимента были предложены дополнения в исходную модель предметной области, связанную с сущностью «Преподаватель». Полученные изменения благоприятно сказываются на практике образовательного процесса как для преподавателя (повышение квалификации и мотивации), так и для студентов (повышение успеваемости и вовлечённости). Сформулированы выводы о полезности применения предложенного метода и его перспективах, о возможности расширить тематику исследования выполнением дальнейшего анализа образовательных процессов и использовать приведённые в статье результаты.
Бесплатно
Онтологии деятельности для ситуационного управления предприятиями в реальном времени
Статья научная
В работе предлагается подход к построению онтологий деятельности предприятий, интегрирую- щих знания из различных областей для построения концептуальных моделей, применимых для ситуационного управления ресурсами предприятий. В этих целях дается краткий обзор сущест- вующих подходов к созданию онтологий, проводится категориальный анализ характерных осо- бенностей деятельности предприятий, рассматривается «путь мастера» - эпистемиологический генезис знаний, выраженный цепочкой изобретений и открытий предметной области. Предлагает- ся инструментарий для работы с онтологиями деятельности, которые могут использоваться, на- пример, для распределения, планирования и оптимизации ресурсов предприятий и ряда других применений.
Бесплатно
Онтологии для разработки и генерации адаптивных пользовательских интерфейсов редакторов баз знаний
Статья научная
Рассматривается метод создания автоматически генерируемых адаптивных пользовательских интерфейсов редакторов баз знаний, построенных на основе онтологического подхода, с целью улучшения качества работы по формированию и редактированию баз знаний с учётом специфики предметной области, характеристик пользователя-эксперта и других параметров. Приведено описание концепции авторского подхода к генерации адаптивных интерфейсов используемых онтологий, баз знаний и моделей, как ключевых элементов предложенного подхода. В онтологии знаний о проектировании интерфейса вводятся новые абстрактные элементы, определяющие интерфейсные задачи без явного их визуального и функционального представления. Каждый абстрактный элемент этой онтологии имеет несколько вариантов представления - адаптаций абстрактных элементов. Онтология графических элементов пользовательского интерфейса определяет конкретное визуальное и функциональное представление абстрактных элементов в виде готовых повторно используемых таких элементов. База знаний о проектировании интерфейса содержит правила его формирования в зависимости от структуры онтологии предметной области, характеристик пользователя, требований удобства и простоты использования. Модель интерфейса описывает структуру сформированного адаптивного интерфейса в соответствии с внесёнными индивидуальными предпочтениями пользователя и другой дополнительной информацией. Все рассмотренные онтологии и базы знаний реализованы на платформе IACPaaS .
Бесплатно
Онтологии и персонификация профиля пользователя в рекомендующих системах третьего поколения
Статья научная
Рекомендующие системы третьего поколения сейчас находятся в самом начале своего развития. К рекомендующим системам третьего поколения относят системы, которые вырабатывают решения на основе семантических моделей интересов и предпочтений пользователя, принимают во внимание мотивацию и причины, которые побуждают конкретного пользователя предпочитать то или иное решение, а также учитывают семантику контекста, сопутствующего принятию решений. Иначе говоря, основным новшеством таких систем является их ориентация на семантические модели представления и использования знаний, в частности, знаний о персональном профиле пользователя. В настоящее время наиболее естественным и наиболее разработанным способом формализации семантических категорий, которые обычно используются человеком в процессах выработки решений, является онтология. По этой причине в современных и будущих системах, которые называют рекомендующими системами третьего поколения, онтология рассматривается в качестве общей структуры для представления разнообразных и разнотипных знаний. Примерами таких знаний являются, например, знания о персональном профиле пользователя, о контексте принятия решений, об эмоциональном состоянии пользователя при принятии решения и т.п. Данная работа посвящена обзору публикаций, которые рассматривают подходы и модели персонального профиля пользователя в контексте онтологий предметной области рекомендаций, а также варианты их использования в рекомендующих системах. Эти публикации фактически подготовили современный взгляд на онтологию как единую модель концептуализации и представления компонент знаний, используемых в рекомендующих системах.
Бесплатно
Онтологии как инструмент создания открытых мультиагентных систем управления ресурсами
Статья научная
В статье рассматривается использование онтологических моделей объектов планирования для сокращения трудоёмкости разработки и расширения возможностей по настройке мультиагентных систем управления ресурсами предприятий. В этих целях вводится базовая онтология планирования ресурсов, относительно независимая от предметной области, и даются примеры её расширения для управления ресурсами в различных прикладных сферах. В качестве центрального понятия предлагаемой онтологии планирования выделяется концепт «Задача», позволяющий формализовать требования к необходимым ресурсам, установить связи с предшествующими и последующими задачами, определить входные и выходные объекты каждой задачи. Показывается, что на основе этого концепта появляется возможность создать относительно универсального и легко настраиваемого программного агента задачи; на его базе в мультиагентной системе строится расписание как сеть потребностей и возможностей связанных между собой задач конкретного производства. На основе базовой онтологии и её прикладных расширений строится база знаний предприятия, содержащая его онтологическую модель, включающую экземпляры введённых классов понятий и отношений. Предложены расширения классов агентов сети потребностей и возможностей и разработан мультиагентный метод планирования ресурсов, использующий базу знаний предприятия. Приводится описание разработанного комплекса программных средств, с помощью которого осуществляется создание онтологии и базы знаний, а также планирование производства до уровня задач отдельных сотрудников. Обсуждаются перспективы развития предложенного подхода для создания онтологических «цифровых двойников» предприятий, применимых как в оперативном управлении, так и для моделирования процессов модернизации предприятий.
Бесплатно
Онтологии как смысловые модели
Статья научная
В статье излагается опыт смыслового моделирования реальности на основе онтологий. Предполагается, что онтологии пригодны для представления как формально-математических, так и содержательно-описательных (т.е. собственно смысловых) моделей. В качестве предпосылки для выбора базовых элементов онтологических спецификаций постулируется когнитивная способность субъектов моделирования различать в мире объекты («дискретные объекты») и обнаруживать связи между объектами. Поскольку отношения как совокупности связей делятся на свойства и ассоциации объектов, то моделирующими примитивами для онтологий оказываются свойства и классы объектов. Ассоциативные отношения, элементы операционного базиса и аксиомы моделируемой предметной области фиксируются при определении специальных свойств объектов. Анализируется общая схема использования онтологических моделей, констатируется ее органичная ориентация на интеграцию разнородных знаний и очерчиваются необходимые для этого механизмы управления моделями.
Бесплатно
Статья научная
Обоснована актуальность и сформулированы предложения по созданию онтологий научно-технологического прогнозирования в области обороны и безопасности государства на основе методологии построения концептуальных карт. Разработан базовый вариант онтологии, отражающий взаимосвязи основных концептов. Определены основные направления применения онтологий для решения задач программно-целевого развития системы вооружения и оборонно-промышленного комплекса. Визуальный подход к созданию онтологических моделей научно-технологического прогнозирования позволяет участникам формирования прогноза облегчить процесс исследования материала научно-технологического прогнозирования. Разработаны концептуальные карты формирования прогноза в целом, научно-технологического прогноза, прогноза военных технологий, а также показаны области применения онтологии научно-технологического прогноза и рассмотрены вопросы автоматизации формирования прогноза. Новизна представленных результатов заключается в том, что системно описаны онтологии формирования прогноза развития науки и техники в интересах обеспечения обороны страны и безопасности государства, что позволяет устранить неоднозначность взглядов на процессы научно-технологического прогнозирования. Сформированная онтологическая система научно-технологического прогнозирования в области обеспечения обороны страны и безопасности государства расширяет знания специалистов по формированию прогнозов в указанной сфере, позволяет однозначно трактовать понятия, системно подходить к формированию прогнозов, что будет способствовать повышению качества формируемых прогнозов. Прогнозы входят в состав единых исходных данных при формировании государственных программ вооружения и развития оборонно-промышленного комплекса. Авторы полагают, что предлагаемая онтологическая система научно-технологического прогнозирования будет способствовать повышению реализуемости мероприятий и эффективности государственных программ.
Бесплатно
Онтологии проектирования от Витрувия до Виттиха
Статья научная
В статье обсуждается развитие формирующейся научной дисциплины, одноимённой названию журнала «Онтология проектирования». В предыдущих опубликованных в журнале работах автора рассматривались ключевые термины, научный базис и границы онтологии проектирования. Здесь же делается попытка в историческом аспекте рассмотреть истоки онтологии проектирования от Витрувия, Платона, Аристотеля, Сократа и других мудрецов древности до современников, внесших существенный вклад в становление этого научного направления, - Виттиха, Валькмана, Самойловича и многих других выдающихся учёных. Подчёркивается ключевая роль онтологического анализа предметной области, поиска и обоснования формализмов и формальных методов в описании как самой предметной области, так и моделируемых в ней процессов. В работе на примере опубликованных в журнале за восемь лет статей представлены географии затронутых тем, авторов и организаций, их представляющих. Автор взял на себя смелость отметить знаковые на его взгляд работы, опубликованные в журнале, определить области, в которых результаты ещё не получены и которые могли бы восполнить пробелы в мозаике опубликованных работ в журнале. В предметной области социального проектирования автор рассматривает онтологические доминанты, полемизирует с другими авторами благостных теорий от Платона и Адама Смита до Виттиха и Фреско. Автор приглашает к конструктивной дискуссии читателей журнала, формулируя для этого вопросы по нерешённым проблемам.
Бесплатно
Онтологии проектирования шаблонной оснастки в авиационном производстве
Статья научная
Целью данной работы является совершенствование процессов проектирования шаблонной оснастки в условиях авиационных производств за счёт разработки средств онтологической поддержки. В статье в состав инструментально-технологических средств проектирования шаблонов предлагается включить средства онтологического сопровождения, обеспечивающие: контролируемое накопление опыта разработок шаблонов в форме моделей прецедентов, подготовленных к повторному использованию; систематизацию моделей шаблонов, в основу которой положено интерактивное классифицирование и связывание с использованием механизмов систематизации в онтологиях; контролируемое использование лексики, включая понятия, в документах, разрабатываемых в процессе работ. Важной особенностью предлагаемых средств является то, что они опираются на результаты экспериментов, которые проводились с семантическими моделями шаблонов и моделями программ числового программного управления, использующихся в их производстве. Для проведения экспериментов, создания онтологии и средств онтологического сопровождения предложено использовать вопросно-ответную моделирующую среду WIQA, средства которой были адаптированы к инструментальной поддержке жизненного цикла шаблонов.
Бесплатно
