Статьи журнала - Онтология проектирования
Все статьи: 607
Построение онтологии фундаментальных понятий на основе трансдисциплинарного подхода
Статья научная
Описываются процедуры применения трансдисциплинарного подхода к выработке формулировок фундаментальных понятий и к построению онтологии этих понятий. Проведён анализ терминологических и содержательных составляющих, необходимых для такого применения. Установлена роль состояния гармонии, как критерия наличия положительных и отрицательных тенденций при оценивании рассматриваемой ситуации. Применение технологии выработки формулировки и построения онтологии показано на примере понятия «любовь». Отмечено, что в основе любви лежат положительные тенденции в состоянии гармонии, а также ряд других существенных признаков. Предложены формулировки ряда понятий, связанных с любовью. На основании полученных результатов определено место систем искусственного интеллекта в формируемом целостном построении, указаны ограничения на потенциальные возможности таких систем. Трансдисциплинарная технология носит универсальный характер и может быть применена, в том числе и в области онтологий. Статья предназначена для специалистов, интересующихся целостной онтологической картиной на уровне фундаментальных понятий.
Бесплатно
Построение хранилища обобщённых вычислительных экспериментов на основе онтологического подхода
Статья научная
Рассмотрена задача организации хранения и доступа к информации об обобщённых вычислительных экспериментах, связанных с математическим моделированием реальных физических процессов. Обобщённый вычислительный эксперимент предполагает многократное решение задачи численного моделирования при различных наборах значений определяющих параметров модели, что позволяет получить решение для некоторого класса задач математического моделирования, заданного в многомерном пространстве параметров. Предложен подход к построению хранилища данных, описывающих обобщённые вычислительные эксперименты, включая историю их планирования и корректировки сценариев проведения. Обсуждаются особенности хранения обобщённых вычислительных экспериментов, положенные в основу построения логической и физической моделей хранилища. Для организации эффективного взаимодействия пользователя с хранилищем предложена онтологическая модель обобщённого вычислительного эксперимента и связанная с ней структура метаданных, на основе которой реализуется механизм формирования запросов к хранилищу в терминах предметной области моделирования. Обсуждается применение разработанного подхода для хранения и анализа данных об обобщённом вычислительном эксперименте, связанном с оценкой точности численных моделей программной платформы OpenFOAM для трёхмерной задачи сверхзвукового обтекания клина.
Бесплатно
Предпроектный анализ интеллектуального жилого дома для условий Арктики
Статья научная
Сочетание неблагоприятных природных условий и малой населённости арктических пространств усложняет подходы к проектированию и строительству жилья для этих мест и определяет требования к автоматизированным средствам жизнеобеспечения, внутреннему устройству и надёжности жилых домов. В статье рассматривается проблема структурного синтеза интеллектуального жилого дома для арктических условий. Вводится классификация условий ограничения, накладываемых на конструктивные решения, принимаемые при проектировании. Ставится задача удовлетворения ограничений применительно к разработке конструктивных решений и автоматизации здания. В качестве цели назначается получение допустимого решения задачи синтеза на основании формализованных знаний об условиях эксплуатации, при котором целевая функция принимает наименьшее значение. Рассмотрены вопросы выбора целевых функций. Предложен подход к созданию новых привлекательных проектов интеллектуальных жилых домов для условий Крайнего Севера России, позволяющих обеспечить уют и безопасность с использованием последних достижений инженерной мысли в области автоматизации и надёжности автоматизированных систем. Привлекательное и уютное жильё поможет решить вопрос привлечения людей для обживания арктических пространств, их исследования, освоения и сохранения для потомков.
Бесплатно
Представление математических понятий в онтологии научных знаний
Статья научная
Рассматриваются особенности математических предметных областей в контексте построения он- тологии научных предметных областей. Приводятся примеры из разрабатываемого тезауруса по уравнениям смешанного типа из раздела уравнений с частными производными математической физики. Особое внимание уделяется вопросам представления и актуальной поддержки тезауруса адресата. Предлагается использовать специализированные тезаурусы, где наряду с определениями на естественном языке присутствуют символьные выражения. Этот подход позволяет уточнить запрос, используя математическую запись в ТеХ-нотации независимо от языка первоисточника, что приводит к уменьшению поискового шума и сокращению времени поиска. Обсуждается во- прос о том, почему всѐ ещѐ недостаточно создано математических тезаурусов и что надо сделать, чтобы они использовались в цифровых библиотеках наряду с другими информационными ресур- сами. Приводится пример создания тезауруса для отдельной математической предметной области. Особая трудность состоит в описании родо-видовых отношений в математических предметных областях, предлагается один из вариантов описания этих связей для уравнения смешанного типа.
Бесплатно
Статья научная
Статья посвящена рассмотрению роли актора в назначении функциональных свойств базовых и эталонных образцов аппаратно-программных комплексов (АПК). Рассмотрены особенности формирования внешнего облика АПК с позиций положений теории интерсубъективного управления. Рассмотрены понятия «вредные» и «полезные» функции АПК с учётом точки зрения различных акторов. Предложены векторные представления функциональных свойств базовых образцов, приведена многомерная модель, позволяющая анализировать функциональные свойства АПК с учётом разных режимов использования и различных мнений акторов. Предложен подход к оцениванию степени отклонения свойств АПК от базовых, а также функциональной пригодности АПК с учётом совокупности оценок акторов.
Бесплатно
Статья научная
В статье рассматриваются вопросы, связанные с упрощением применения онтологий, описанных на языке OWL, в качестве основы функционирования графических пользовательских интерфейсов. В частности предлагается создание промежуточного модели - онтологии пользовательского представления, для произвольной OWL-онтологии, ориентированной в первую очередь на непосредственную визуализацию в виде графовой структуры. Рассматривается структура такой модели, а также порядок отображения в ней аксиом исходной OWL-онтологии и их визуализация.
Бесплатно
Преобразование чертѐжно-конструкторской документации в трѐхмерную каркасную модель
Статья научная
Статья посвящена решению актуальной проблемы автоматизированного преобразования двухмерных технических чертежей в трѐхмерные каркасные модели. Существующие решения преимущественно обеспечивают одностороннее преобразование трѐхмерных моделей в двухмерные чертежи. В работе описаны: алгоритм автоматизированной обработки проекционных видов, основанный на использовании ограничивающих прямоугольников для выделения проекционных видов и проекционных векторов для восстановления линий проекционных связей; алгоритм формирования каркасной модели на основе анализа связей между точками облака и проекций рѐбер на проекционные виды, учитывающий различные конфигурации несущих линий (прямые, эллипсы) и расширяющий класс моделируемых тел до объектов, ограниченных плоскостями и поверхностями второго порядка (эллипсоиды, эллиптические цилиндры, конусы). Полученные результаты позволяют на порядок сократить время построения трѐхмерной модели по двухмерным чертежам объектов различного назначения.
Бесплатно
Применение векторного формализма в логике и логико-математическом моделировании
Статья научная
В статье выполнен обзор ряда направлений, посвящённых применению векторного формализма в логических исследованиях. Выделяются три таких направления. Первое связано с усложнением формального аппарата классической математической логики за счёт векторизации категорий Истины и Лжи. Оно представлено векторной логикой Е. Мизрахи и матричной логикой А. Штерна. Второе основано на векторизации логической семантики. В нём истинность рассматривается как многокомпонентный вектор. Здесь отмечены логика К.И. Бахтиярова, нейтрософская логика Ф. Смарандаке и логики с векторной семантикой. Третье направление связано с векторизацией силлогистики Аристотеля. Векторное представление в последнем случае используется для частичной визуализации и автоматизации построения силлогизмов. Все три направления имеют практическое значение и находят применение, в частности, для решения задач в области вычислительной техники и искусственного интеллекта.
Бесплатно
Применение графов знаний для клинического мониторинга процесса лечения
Статья научная
Для всех этапов лечебно-диагностического процесса необходим мониторинг состояния пациентов. На этапе лечения задачами мониторинга являются оценка эффективности тактики лечения и его безопасность: отсутствие осложнений и нежелательных последствий от приёма медицинских препаратов или процедур и их сочетаний. Для улучшения взаимодействия врач - пациент и качества лечебного процесса необходимо создание интеллектуальных средств мониторинга. В мониторинге по информации о пациенте с помощью формализованных знаний предметной области требуется определить, результаты каких наблюдений и в какие моменты времени покажут, является ли состояние пациента отличающимся от прогнозируемого. Цель исследования - разработать онтологию для формализации знаний, применяемых для выбора и объяснения параметров мониторинга в процессе лечения. Выделены основные связи понятий, достаточные для решения задач мониторинга состояния пациента в процессе лечения. На их основе построен онтологический граф для класса задач мониторинга в медицине. Описан метод построения графов знаний для произвольных заболеваний, а также процесс рассуждения для определения состояния, отличного от ожидаемого. Показаны процесс рассуждения и выдача рекомендации. Предложенный подход положен в основу системы поддержки принятия решений для этого класса задач, где параметры мониторинга могут изменяться с учётом стадии лечения, состояния и особенностей пациентов.
Бесплатно
Применение графовых моделей в проектном управлении
Статья научная
Исследуется возможность применения графовых моделей в проектном управлении для решения задачи формирования проектной группы и распределения работ проекта между потенциальными исполнителями. Выделены возможные направления применения онтологического моделирования в проектном управлении. Средствами редактора онтологий Protégé реализована онтология проекта. Исследуется возможность построения векторных представлений элементов простых графов и графов знаний в задаче формирования проектной группы. Задачи исследования: построение графовых моделей проектов - простого графа и графа знаний; применение векторных представлений вершин и отношений графовых моделей для решения задачи распределения работ проекта. Рассматривается возможность применения мер семантической близости в онтологии. Новизна предложенного подхода заключается в использовании при формировании проектной группы данных об участниках реализованных проектов, что повышает вероятность успешной реализации проекта. Представление элементов графа в виде числовых векторов позволяет применить к исследованию предметной области методы машинного обучения. Приводится пример решения задачи формирования рабочей группы проекта, в котором осуществлён выбор исполнителей проектной работы. Все расчёты осуществлены средствами языка Python .
Бесплатно
Применение инструментов онтологического анализа для формирования расчётных моделей электроснабжения
Статья научная
Предлагается концепция интеллектуальной поддержки процесса автоматизированного формирования расчётных моделей электроснабжения в информационных системах энергетических предприятий, основанная на принципах управления знаниями. Концепция включает проведение онтологического анализа данных и формирование соответствующих баз знаний. Декомпозированы этапы процесса управления знаниями о параметрах расчётных моделей электроснабжения с целью разработки инструментов их автоматической генерации в биллинговых системах. Определены наборы параметров объектов электроснабжения и параметров, характеризующих объём энергопотребления, показатели цены и параметры расчёта стоимости потребленной электроэнергии, которые наряду с отношениями между сущностями и их функциональными связями определяют структуру онтологий. Впервые даны определения расчётной модели электроснабжения как семантической модели, состоящей из совокупности базовых понятий электроэнергетики, и как системы знаний о методах хранения и обработки информации о величинах энергопотребления. Построена онтология процесса формирования расчётных моделей с применением онтологического редактора Protégé. Сформулированы требования к базе знаний системы поддержки процесса формирования расчётных моделей в информационных системах и обоснована возможность применения технологий интеллектуального анализа данных с механизмами проверки на непротиворечивость, достаточность и непрерывность знаний посредством применения методов формирования нечётких правил. Это позволяет обосновать возможность применения принципов нечёткой логики для автоматизированного формирования расчётных моделей электроснабжения в биллинговых системах.
Бесплатно
Применение метода парных сравнений при проектировании композитных корпусов космических телескопов
Статья научная
Рассматривается задача проектирования прецизионных крупноразмерных корпусных конструкций. Отмечена перспективность применения композиционных материалов в крупногабаритных несущих конструкциях космических телескопов. Проектная задача создания несущей конструкции корпуса телескопа оптико-электронного комплекса сформулирована в стандартной форме в терминах нелинейного математического программирования. Осуществлена декомпозиция задачи на ряд структурных и параметрических подзадач. Отмечены трудности формализации задачи выбора структурных решений и на примере корпусной композитной конструкции космического телескопа показаны пути её решения. Подробно рассмотрены выбор концепции силовой схемы корпуса телескопа и директивной технологии его изготовления. Для выбора рационального варианта конструкции и технологических приёмов изготовления корпуса с учётом разнородных требований к изделию применён метод парных сравнений. Приведены оригинальные технические решения, подтверждённые патентами: корпус телескопа в виде оболочки с наружным набором подкрепляющих рёбер и технология её формования с использованием эластичных формующих элементов. Показаны примеры корпусных конструкций из композиционных материалов, спроектированных и изготовленных с использованием представленных методов. Эффективность применённых методов при проектировании композитных конструкций в условиях действия комплекса разнородных требований к изделию подтверждена параметрами изготовленных изделий.
Бесплатно
Применение методов искусственного интеллекта при формировании индивидуальной траектории обучения
Статья научная
Рассматривается возможность применения методов искусственного интеллекта в системе управления дистанционным обучением. Представлена структурная схема интеллектуальной системы управления дистанционным обучением. Выделены направления применения онтологического моделирования в данной системе. Рассмотрены подходы к решению задачи формирования индивидуальной траектории обучения на основе графа знаний электронного учебного курса, возможность построения векторных представлений графа знаний и использования нейронных сетей для анализа цифрового следа обучаемых. Задачи исследования включают: построение графа знаний электронного учебного курса; применение векторных представлений вершин и отношений графа знаний; выбор архитектуры, структуры и обучение нейронной сети для решения задачи формирования индивидуальной траектории обучения. В предложенном подходе для формирования индивидуальной траектории обучения используется граф знаний электронного курса, включающий параметры электронного курса и данные о пользователях, прошедших обучение. Представление элементов графа в виде векторов позволяет применить к исследованию предметной области методы машинного обучения, в том числе нейросетевые модели. Приводится методический пример использования предложенного подхода.
Бесплатно
Статья научная
Представлены результаты экспериментов по оценке применимости методов машинного обучения для решения задачи распознавания аргументативных связей в текстах научной коммуникации. Под аргументативной связью понимается отношение, связывающее посылку и заключение типового рассуждения или аргумента, используемого автором для убеждения аудитории. Для оценки качества применялись характеристики точности, полноты и F -меры, полученные при решении задачи распознавания аргументативных связей между смежными текстовыми фрагментами двух видов: предложений и клауз. Базой эксперимента послужил русскоязычный корпус текстов из области научной коммуникации с размеченной экспертами-лингвистами аргументацией. Для разметки использован инструмент ArgNetBank Studio , позволяющий создавать коллекции текстов с детализированной разметкой аргументации. На основе размеченных текстов построены наборы данных для машинного обучения, в которых соотношение связанных и несвязанных аргументативными отношениями пар фрагментов текста (предложений или клауз) составило 1 к 3. Для повышения качества обучения моделей наборы были сбалансированы двумя способами. В первом случае баланс достигался за счёт того, что из каждого текста отбиралось равное количество пар обоих типов, во втором - пары дублировались. На полученных наборах данных проведены эксперименты по связыванию фрагментов текста методами машинного обучения разных типов. Экспериментально определён диапазон изменения оценок качества при распознавании связанных фрагментов в зависимости от их доли в обучающей и тестовой коллекциях. Установлено, что в рамках существующего дисбаланса в реальных коллекциях значения оценок качества могут изменяться в пределах 40-50%. Новизна работы заключается в исследовании диапазона возможных расхождений в оценках качества при применении разных методов машинного обучения на сбалансированных и несбалансированных обучающих и тестовых коллекциях на русскоязычном материале.
Бесплатно
Применение методов машинного обучения при проектировании камер сгорания газотурбинных двигателей
Статья научная
В статье рассматривается применение рекуррентной нейронной сети с долгой краткосрочной памятью и алгоритма градиентного бустинга для определения основных геометрических размеров диффузора камеры сгорания авиационного газотурбинного двигателя. Выполнено численное моделирование физических процессов в диффузоре на основе метода конечных элементов и расчѐт потерь полного давления. Сформирована база данных геометрических параметров рассматриваемой модели диффузора и соответствующих им результатов расчѐта потерь полного давления. Вариант с минимальными потерями полного давления использован в качестве эталона. Проведено сравнение метода градиентного бустинга и нейронной сети с долгой краткосрочной памятью на данных о потерях полного давления, полученных в результате численного моделирования диффузора с различными значениями его геометрических размеров. Погрешность метода градиентного бустинга составила 1,64%, для рекуррентной нейронной сети с долгой краткосрочной памятью – 7,28%. Применѐнный подход позволяет формировать базу данных вариантов конструкций диффузоров, результаты расчѐтов использовать для обучения нейронных сетей и в дальнейшем дообучать модели на других конструкциях для использования полученного результата при проектировании камер сгорания.
Бесплатно
Статья научная
В настоящее время идёт активная цифровизация процессов предоставления государственных услуг и исполнения функций государственными органами власти. В сфере государственных услуг поставлена задача их проактивного предоставления, вследствие чего появляется необходимость разработки систем поддержки принятия решений для оказания услуг населению в проактивной форме и их информационного обеспечения. Такие системы должны иметь возможность адаптироваться к изменению законодательства и обладать таким механизмом логического вывода, который мог бы определять государственные услуги, полагающиеся заявителю, на основании ограниченной информации о нём. Цель работы - исследование возможности применения миварного подхода при создании подобных систем поддержки принятия решения. Описана суть миварного подхода как математического аппарата для разработки систем искусственного интеллекта, созданных путём комплексирования продукционного подхода и «сетей Петри». Рассмотрены модели и методы миварного подхода, проведён анализ моделей представления структур данных, а также методов поиска маршрута логического вывода на сети правил. Представлено технологическое и техническое описание системы поддержки принятия решений, основанной на миварном подходе. Предложены этапы построения логической сети гиперправил с мультиактивизаторами, созданной с использованием экспертных систем, и показана её реализация на примере предоставления государственных услуг.
Бесплатно
Применение онтологий в семантических информационных системах
Статья научная
В работе рассмотрены проблемы проектирования и реализации информационных систем и предлагается подход к разработке семантических информационных систем. Одной из главных проблем при создании информационных систем является изменение требований к ней уже после ее проектирования и реализации. Предложено ввести в архитектуру информационных систем некоторую «вариативную часть», которая определяет специфику предметной области, методов и задач. Эта часть может быть представлена в виде семантической сети или онтологии. Интерпретация онтологии позволяет выполнять конфигурирование информационной системы статически или динамически. Настройке могут подвергаться поведение, интерфейсы, модели данных или правила взаимодействия с другими смежными системами. Таким образом, семантические информационные системы обладают новыми свойствами и гибкостью поведения. Изложенные идеи были реализованы на практике и хорошо себя зарекомендовали. Рассмотрен методический подход, позволяющий быстро и легко разрабатывать семантические информационные системы, основанные на Репозитарии ИТ-инфраструктуры исследований энергетики. Репозитарий может настраиваться on-line на представление и обработку информации в соответствии с онтологиями.
Бесплатно
Статья научная
В статье излагается разработанный авторами методический подход к построению программного обеспечения для решения задач проектирования теплоснабжающих систем. Этот подход основан на применении концепции модельно-управляемой разработки (Model-Driven Engineering), которая представляет собой совокупность методических принципов автоматического построения сложных программных систем на основе предварительно разработанных моделей. При построении программного обеспечения применяются современные технологии метапрограммирования и формализованные в виде онтологической системы знания предметной области. Излагаются принципиальные положения разработанной в ходе выполненной работы методики автоматического построения программной системы. В статье представлены принципы построения инструментальной платформы, которая служит в качестве единой основы при автоматическом построении программного обеспечения для решения задач оптимального проектирования теплоснабжающих систем. Приведено описание программного комплекса СОСНА, разработанного на базе предложенного методического подхода.
Бесплатно
Применение онтологического моделирования в задачах организации учебного процесса вуза
Статья научная
В связи с переходом на стандарты нового поколения, формируется перечень задач, связанный с планированием и организацией учебного процесса, формированием структуры и состава основных образовательных программ. Уже на начальном этапе планирования структуры и состава учебного процесса встает ряд проблем, связанных с необходимостью оценки соответствия основных образовательных программ требованиям образовательного и профессионального стандартов и учёта актуальных потребностей рынка и студентов. В работе представлены примеры онтологических моделей для решения задач организации учебного процесса ВУЗа и дано описание их построения. Рассмотрено два примера: онтологическое моделирование при планировании учебного процесса ВУЗа и онтологическое моделирование для описания компетенций ИT-специалиста. Сделан вывод о перспективности применения онтологий для формализации такой предметной области, как организация учебного процесса ВУЗа.
Бесплатно
