Статьи журнала - Онтология проектирования
Все статьи: 594
Робот-проектант: фантазия и реальность
Статья научная
Концепция создания автоматизированных систем проектирования (САПР) на основе технологии искусственного интеллекта (ИИ) активно разрабатывалась в конце 80-х начале 90-х на кафедре конструкции и проектирования летательных аппаратов Куйбышевского авиационного института имени академика СП. Королева (ныне СГАУ), получив в то время высокую оценку специалистов (см. например, «От редакции» в журнале «Онтология проектирования» № 2, 2012). Результаты этих работ были опубликованы в работе Боргеста Н.М. «Автоматизация предварительного проектирования самолета» в 1992 году. К сожалению, произошедшие в стране перемены приостановили эти исследования, которые возобновились лишь с открытием на кафедре новой специальности («Автоматизированное управление жизненным циклом продукции») и постановки соответствующих дисциплин (в том числе «Онтология производственной сферы», а также «Онтология проектирования» для магистров по направлению «Авиастроение»). В статье представлен современный взгляд на возможность создания автоматических проектантов и приведены полученные авторами результаты по реализации подобных систем на примере предварительного проектирования самолета.
Бесплатно
Роль художественного сознания в моделировании наблюдаемого и мыслимого пространства
Статья научная
В статье поднимается проблема целеполагания в деятельности художественного сознания, соотношения различных форм живой и неживой субстанций, случайного и закономерного, хаотичного и гармоничного в развитии материи. Рассматривается концепция «событие человечества и антропный принцип», ставится проблемный вопрос об основных направлениях деятельности сознания. Дается характеристика живой субстанции и сознания, как одной из ее форм, обладающей возможностью ценностно-смысловой оценки мира и создания единого гармоничного пространства, также раскрывается понятие времени как фактора энергетического развития материи.
Бесплатно
Самоорганизующиеся сетевые экспертные среды в системах с эндогенным принципом целеуказания
Статья научная
В статье обсуждается проблема построения модели функционирования социально-экономической системы, использующей механизмы информационного взаимодействия её участников. Центральным моментом такого взаимодействия является формирование согласованных представлений о целях, ограничениях, потребностях, возможностях и направлениях развития. Модель позволяет не только определить заказчиков и потребителей товаров и услуг, требования к объёмам и показателям качества, но и формировать их представления о собственных потребностях. Это позволяет считать, что механизмы формирования согласованных представлений и способов действия участников системы являются более эффективными, чем, например, рыночные или командно-иерархические. Показано, что наиболее перспективной формой информационного взаимодействия при решении задач поиска, производства нового знания и определения направления его использования становятся саморазвивающиеся сетевые экспертные среды. Элементарной частью такой среды является эксперт-профессионал, владеющий современными телекоммуникационными технологиями. Интеграция в сетевой структуре естественных интеллектов образует коллективный стратегический субъект, который является средством синергии знаний и действий в процессе развития. Рассматривается проблема построения самоорганизующихся сетевых экспертных сред для обеспечения инновационного развития производств, выпускающих высокотехнологичную, наукоёмкую продукцию и услуги.
Бесплатно
Саморганизация в социальных системах
Статья научная
Сложность современного основанного на Интернете глобального рынка в последнее время достигла такого уровня, что традиционные командные методы управления бизнесом начинают испытывать трудности при столкновении с часто возникающими проблемами, вызванными динамикой рынка. Альтернативой традиционным методам управления является создание адаптивных бизнес-процессов, способных к самоорганизации, что позволило бы оперативно реагировать на возникающие проблемы и решать их последствия до появления следующих проблем. Такие бизнес процессы являются сложными и, следовательно, характеризуются такими качествами как «вспыхивающий» интеллект, спонтанное творчество и стихийное лидерство. Представлен практический подход к проектированию самоорганизующихся бизнес-систем, основанный на опыте автора.
Бесплатно
Статья научная
В статье представлена технология построения интеллектуальных систем, ориентированная на экспертов, т.е. специалистов в предметных областях, для которых разрабатываются системы. В качестве базиса представления знаний предлагается модель, интегрирующая взаимодополняющие друг друга методы и средства представления и обработки знаний следующих моделей: онтологической, сетевой, продукционной, недоопределённой и императивной при ведущей роли онтологической модели. Инструментальные средства, построенные на основе интегрированной модели, могут применяться для разработки широкого класса интеллектуальных систем. Для того чтобы сделать эти средства доступными для непосредственного использования экспертами, была предложена технология построения интеллектуальных систем, базирующаяся на специализированных оболочках, настроенных на определенные области знаний и классы задач. При этом сами специализированные оболочки могут создаваться инженерами знаний путем частичного заполнения баз знаний соответствующих универсальных оболочек с использованием включенных в них средств описания предметных знаний.
Бесплатно
Семантические модели для оценки влияния комплекса факторов на развитие заболеваний
Статья научная
Представлен анализ подходов и решений к прогнозу состояний, развития заболеваний и оценке рисков. Показано, что реализация программных сервисов на различных платформах затрудняет возможность их комплексного использования и выбор между имеющимися решениями. Это обусловило актуальность создания единой семантической модели заболеваний, интегрирующей различные методы и подходы и аккумулирующей знания о рисках и прогнозе в едином информационном пространстве. Предложена новая семантическая модель для учёта влияния комплекса факторов на развитие различных событий, угрожающих здоровью и жизни. Особенностью модели является независимость от конкретного заболевания либо группы заболеваний, что позволяет использовать её в различных разделах медицины. Данная модель апробирована на платформе IACPaaS, реализован программный решатель, позволяющий на основе базы знаний и анализа электронной медицинской карты пациента генерировать понятное для врачей объяснение. Применение новой модели для формирования знаний показано на примере оценки рисков и прогноза сердечно-сосудистых событий.
Бесплатно
Семантическое моделирование при построении цифровых двойников энергетических объектов и систем
Статья научная
Рассматривается задача построения цифровых двойников и умных цифровых двойников для моделирования и управления в энергосистемах. Под энергосистемой понимается совокупность энергетических ресурсов всех видов, методы их получения (добычи), преобразования, распределения и использования, а также технические средства и организационные комплексы, обеспечивающие снабжение потребителей различными видами энергии. Анализируются интегрированные интеллектуальные энергосистемы и основные направления цифровизации энергетики. Рассмотрены понятие «цифровые двойники» в технических сферах, онтологический подход к построению цифровых двойников и семантические модели построения умных цифровых двойников. Предложено использование фрактального подхода при выполнении онтологического инжиниринга, который даёт возможность формализации понятий предметной области и позволяет строить разномасштабные онтологии с использованием метауровней онтологий. Представлены модели цифровых двойников и умных цифровых двойников. Разработанные подходы проиллюстрированы на примерах построения цифрового двойника солнечной электростанции и умного цифрового двойника топливно-энергетического комплекса. Описанный в статье подход даёт возможность интеграции цифровых и умных цифровых двойников разных уровней в единое цифровое решение при моделировании объектов энергетики и энергосистем.
Бесплатно
Семантическое ядро цифровой платформы
Статья научная
Дано обобщённое описание интегрированного комплекса декларативных и процедурных средств, в совокупности обеспечивающих согласованное информационное (семантическое) представление сложных объектов на всех этапах их жизненного цикла. Знания (факты) представляются системой онтологий разного уровня, а структура - таксономиями и классификациями. Онтология определяется как система трёх взаимосвязанных систем (функциональной, понятийной и знаковой), а система таксономий представляет классы объектов и процессов, характерных для основных «координат» деятельности. Информационный поиск, как компонент семантического ядра, рассматривается как сложный самосогласованный процесс конструирования нового знания, где знание - это информация (тексты находимых документов), связываемая с контекстом задачи и представлениями пользователя. Такой контекст целенаправленно или косвенно задаётся пользователем посредством предопределённых семантических структур (таксономий, онтологий) либо посредством динамически формируемых компонентов (словников, выборок и т.д.). Это составляет существо семантического когнитивного поиска, когда система не только реализует отбор документов традиционными методами поиска, но и формирует образ информационной потребности, что, в свою очередь, позволит системе синтезировать комплексные, аспектно-ориентированные ответы. Предлагаются автоматизированные технологии поддержки лингвистического обеспечения, основанные на дистрибутивно-статистическом анализе как потоков объектного знания и неявного знания (извлекаемого системой в процессе взаимодействия), так и компонентов понятийно-терминологических систем. Представленные в статье средства апробированы в рамках разработанного программного комплекса xIRBIS-ML, предназначенного для организации семантического поиска в массивах данных сложных инженерных объектов.
Бесплатно
Семиозис визуальных стимулов в интерактивных пользовательских интерфейсах медицинских приложений
Статья научная
Рассматривается проблема достижения полноты и единства объективной, субъективной и виртуальной реальности применительно к прикладным задачам проектирования интерактивных пользовательских интерфейсов. В рамках построения иммерсивной среды с помощью современных информационных технологий исследована задача формирования онтологии восприятия. Выделена ключевая роль знака в информационном взаимодействии с учётом индивидуальных особенностей его восприятия пользователями виртуальной реальности. В иммерсивной среде виртуальные знаки могут воплощаться как в качестве наблюдаемых объектов с различной степенью реалистичности, так и непосредственно в форме графических и текстовых знаков, получивших определённое расположение в пространстве. Предложенный подход позволяет задать алгоритм визуального воздействия на человека путём динамического формирования последовательности знаков. Формируемые последовательности образуют очередь визуальных стимулов, корректирующих темпо-ритм интерактивного взаимодействия пользователя с компьютерной системой. Наблюдаемые пользователем знаки можно классифицировать как иконические знаки, соответствующие условным обозначениям или пиктограммам, знаки-индексы, выступающие в качестве указателей на другие объекты и позволяющие размечать пространство в целях ориентации, и знаки-символы, сигнализирующие или предупреждающие об изменении объекта, произошедшем событии или явлении. В статье рассмотрены тестовые примеры поведения пользователя в среде виртуальной реальности. Предложенный подход реализован в программном комплексе психологической диагностики и реабилитации. Особенностью комплекса является контроль вовлечённости пациентов на основе анализа динамики движений головы, мимических движений и траектории взгляда с использованием искусственных нейронных сетей. В случае идентификации событий отвлечения внимания или потери интереса компьютерная система производит адаптацию пользовательского интерфейса путём добавления визуальных стимулов в соответствии с заданными прагматическими правилами. Применение полученных результатов позволило обеспечить адаптацию пользовательского интерфейса и создать возможность для персонализированного подхода к оказанию медицинских услуг.
Бесплатно
Статья научная
В последние годы становится актуальной проблема освоения дополненной и виртуальной реальностей в широком спектре человеческой деятельности. В работе выполнен анализ необходимости, требований и возможностей метадисциплинарного конструирования в обобщённом пространстве, сопрягающем реальное и виртуальное для нужд образовательной сферы. Сложность совмещения миров, объёмность данных, учёт динамики рассматриваются как проблемы, доступные для расчётного решения и практической реализации на базе сетевой платформы. В рамках предлагаемой концепции предусмотрен вход в сетевое подпространство, содержащее сетевые отпечатки обобщённого реально-виртуального мира, согласование в нём множественных компонентов и возвращение в единый образ смешанного мира, воспринимаемый через разработанное приложение. Сетевая платформа включает как сетевые элементы онтологии, так и представление, хранение и обработку данных с использованием графовых нереляционных баз данных и инструментов анализа и визуализации сетей. Архитектура с сетевым компонентом обработки данных даёт возможность продвинуться в направлении совершенствования платформы - конструктора множественных реальных и виртуальных миров. Особый акцент на сетевую парадигму обусловлен практической ценностью «сетевой» смешанной реальности (особенно в образовательной сфере) и заключается в том, что информация представлена в хорошо структурированной форме. Можно ожидать, что инструменты, способные выполнять такое структурирование не только технологически (что необходимо для распознавания, трекинга и визуализации), но и на пользовательском уровне, явятся удачным способом поддержки образовательного пространства.
Бесплатно
Сетевая модель распространения нескольких видов активности в среде сложных агентов и её приложения
Статья научная
В работе предложена онтология гетерогенной сети и сетевого поведения её активных акторов (агентов), обладающих внутренней структурой. Потенциальное взаимодействие агентов задаётся взвешенным графом, вершины которого - гетерогенные автоматы с бесконечным числом состояний, а рёбра соответствуют влиянию вершин друг на друга. Активность моделируется распространением целочисленного ресурса - фишек. Вершины обмениваются фишками m различных типов в дискретном времени. Каждое ребро сети имеет m неотрицательных весов, характеризующих пропускную способность по каждому типу. На множестве типов фишек задаются отношения и операции, с помощью которых вершины могут не только изменять внутреннее состояние, но и влиять на конфигурацию активности сети в целом. В качестве приложения приведена модель пороговых взаимодействий в социальной сети с двумя видами активности и пятью типами агентов с разными порогами активации.
Бесплатно
Статья научная
Современные базы знаний должны в значительной мере соответствовать человеческому мышлению и реальности мира. Синергетические базы знаний создают возможность совместного использования как «жёстких» вычислений, которые требуют точности и единственности решения, так и «мягких» вычислений, допускающих заданную погрешность и неопределённость для конкретной задачи. Предложена методология создания синергетических систем для представления знаний с использованием технологий искусственного интеллекта. Методология основана на методах создания баз знаний и может использоваться для разработки систем проектирования и управления в отраслях промышленности. Предложена модель представления лингвистических переменных. Рассмотрен метод создания нечётких баз знаний и этапы механизма логического вывода. Описан нечёткий вывод на примере механизма Мамдани. Предложена функциональная схема создания систем нечёткого логического вывода на основе структурированного чёткого модуля знаний. Рассмотрен метод создания баз знаний для реализации нейросетевых моделей. Приведён пример базы знаний для обучения нейронных сетей.
Бесплатно
Синтез схем баз данных на основе онтологии
Статья научная
Рассматривается задача автоматического синтеза схемы реляционной базы данных по описанию онтологии предметной области в дескрипционной логике. Предлагается алгоритм экспликации и анализа сведений о связях концептов, релевантных задаче генерации схемы базы данных. Приводится пример генерации схемы фрагмента базы данных производственной организации. Отличие предлагаемого алгоритма от уже существующих алгоритмов генерации схем баз данных для онтологий предметной области, описанных на языке дескрипционной логики, заключается в том, что он ориентирован на создание базы данных для хранения информации (фактов) о состоянии предметной области, которая пригодна не только для решения логических запросов со стороны базы знаний (основанной на дескрипционной логике и логическом выводе), но и для обработки обычных SQL запросов со стороны любых других инженерных приложений (информационных систем), работающих с этой информацией. Полученная в результате логического анализа онтологии схема базы данных достаточна для хранения информации о любом не противоречащем онтологии состоянии предметной области, гарантирует ссылочную целостность данных и позволяет организовать эффективный доступ к ним.
Бесплатно
Система выбора и ранжирования альтернатив Свирь-М: теоретические основы и практика применения
Статья научная
Рассматриваются системы верхнего уровня принятия решений - выбора вариантов на конечном множестве альтернатив, - названные системами многомерного оценивания объектов. Приводятся примеры таких систем. На основе невозможности установления в общем случае полного и строгого порядка на конечном множестве альтернатив логическими методами даётся теоретическое обоснование универсальности системы, включающей логические и вычислительные методы многомерного оценивания объектов. Приводятся аксиомы, положенные в основу разработки логических и вычислительных моделей многомерного оценивания объектов. На основе принципов системного анализа, применяемых для выбора сущностей по многим показателям на конечном множестве альтернатив, устанавливаются связи между методами многомерного упорядочения и классификации объектов, а также связи внутри групп этих методов. Такие связи воплощены в дереве задач, решаемых в новой редакции системы выбора и ранжирования СВИРЬ-М. Излагаются принципы, положенные в основу разработки этой системы, которая состоит из девяти программ, настраиваемых на требуемую задачу. В интерфейсе настройки на решаемую задачу моделируется дерево задач многомерного оценивания объектов. Исходными данными для СВИРЬ-М является конечное множество объектов, характеризуемое конечной совокупностью показателей и требований к ним. Подготовка исходных данных включает: групповую подготовку, выполняемую в табличном процессоре MS Excel , и индивидуальную, выполняемую средствами системы. Создаваемая в системе модель многомерного оценивания объектов может применяться для решения различных задач. Приводятся примеры применения системы для решения практических задач.
Бесплатно
Система поддержки принятия решений для бизнес-процесса внутреннего аудита качества предприятия
Статья научная
Изложен подход по применению ситуационно-онтологической методологии построения системы поддержки принятия решений для предметной области внутреннего аудита качества предприятия. Отмечается проблема, связанная с высокими требованиями к компетенции специалистов данной области. Для предметной области внутреннего аудита качества разработана концептуальная модель в виде её функциональной схемы. С использованием стандарта IDEF5 разработана онтологическая модель одной из основных функций бизнес-процесса аудита качества, предложен подход к организации хранения информации бизнес-процесса в базе данных. Для функции классификации причин несоответствий при аудите качества приведён пример настройки решателя интеллектуальной компоненты системы поддержки принятия решений. Выявлены значимые точки принятия решений в бизнес-процессе аудита качества, сформирована структура взаимодействия его участников с интеллектуальной подсистемой системы поддержки принятия решений. Предложена структура интеллектуальной подсистемы системы поддержки принятия решений, используемой в процессе аудита качества на предприятии.
Бесплатно
Система поддержки принятия решений для выбора профиля обучения
Статья научная
Рассматривается подход, позволяющий сделать обоснованный выбор профиля обучения в образовательной организации. Информационные средства образовательных организаций, предоставляющие поддержку пользователям-абитуриентам, основаны на правилах приёма, направлениях обучения и данных о средних баллах поступивших в предыдущие годы. В работе предлагается при выборе профиля обучения учитывать результаты тестирования по Холланду, а полученные данные использовать в правилах выбора профиля обучения в системе поддержки принятия решений. Решение о подходящем пользователю профиле обучения принимается последовательно с учётом степени уверенности в его правильности. Это позволяет предоставить пользователю поддержку: сориентировать пользователя по правилам поступления в образовательную организацию; определить приоритетное направление обучения в соответствии с укрупнёнными группами специальностей и направлений; определить наиболее подходящий профиль в выбранном направлении обучения. Новизна предложенного подхода состоит в сопоставлении шести основных психологических профилей, выделенных по методу Холланда, с направлениями обучения в образовательной организации. По результатам сопоставления формируется база знаний в виде правил принятия решений. Оценка возможных вариантов решений осуществляется с использованием лингвистических переменных, отражающих степень уверенности пользователя в предложенном информационной системой выборе. Для повышения адекватности системы поддержки принятия решений модель процесса принятия решений корректируется при формировании правил принятия решений.
Бесплатно
Система поддержки принятия решений при выборе типа кожухотрубчатого теплообменника
Статья научная
На примере кожухотрубчатого теплообменника описывается создание онтологии предметной области, позволяющей в зависимости от теплоносителя (аммиак, метанол), технологических условий теплообмена (давление, температура) и геометрических параметров теплообменника (диаметр аппарата) выбрать тип теплообменника (с неподвижными трубными решётками, с компенсатором, с U-образными трубками). Онтология предназначена для использования при проектировании химико-технологических систем на этапе их аппаратурного оформления. Представлена функциональная модель, описывающая основные стадии и информационные потоки аппаратурного оформления химико-технологических систем. Каждая стадия аппаратурного оформления осуществляется с помощью информационной модели, позволяющей преобразовать входной информационный поток в выходной. Описана информационная модель выбора типа теплообменника. Модель представлена продукционными правилами и состоит из операторов определения: материала элементов теплообменника в зависимости от теплоносителя, исполнения по материалу, типа теплообменника. Прототип описанной информационной модели реализован в редакторе онтологий Protégé . Приведена онтология и пример запроса на определение типа теплообменника при заданном теплоносителе и технологических параметрах процесса теплообмена. Данные для создания онтологии взяты из нормативных проектных документов. Сделан вывод о целесообразности использования онтологического подхода при создании «умных» проектных документов, в том числе стандартов и технических условий, которые понятны человеку и компьютеру.
Бесплатно
Статья научная
Автономные транспортные средства являются сложными объектами, оснащёнными средствами мониторинга технического состояния и передачи данных для диагностики и прогнозирования. Проектирование новых образцов автономных и роботизированных автомобилей неразрывно связано с разработкой системы технического обслуживания. Эффективное функционирование системы технического обслуживания обеспечивается использованием интеллектуальных технологий и цифровых двойников. В статье рассматривается подход к проектированию системы поддержки принятия решений при техническом обслуживании и ремонте парка автономных транспортных средств. Система поддержки принятия решений ориентирована на роботизированные автомобили сельскохозяйственного назначения. Предлагаемая структура системы носит общий характер и может использоваться в транспортно-логистических предприятиях различных отраслей экономики. Представлена общая архитектура системы технического обслуживания, включающая нейро-цифровой двойник транспортного средства, блок аналитики, имитационные модели процессов эксплуатации и сервисные центры. Компонентами нейро-цифрового двойника являются цифровые двойники агрегатов автомобиля, база знаний, онтология предметной области, искусственные нейронные сети и коллектив экспертов. Предлагаемый подход основам на сочетании интеллектуальных технологий и имитационного моделирования во взаимодействии с коллективом экспертов. Разработан комплекс имитационных моделей функционирования парка автономных транспортных средств. Для анализа процессов эксплуатации автономных автомобилей предложены модели, основанные на стохастических временных раскрашенных сетях Петри. Разработанная системы поддержки принятия решений может быть использована на этапе виртуального ввода в эксплуатацию и при реальной работе автономных транспортных средств.
Бесплатно
