Статьи журнала - Онтология проектирования
Все статьи: 582
Кластеризация с использованием методов удовлетворения табличных ограничений
Статья научная
Исследования посвящены развитию методов кластерного анализа, в частности методов кластеризации с частичным привлечением учителя, в которых при отнесении объектов к классам анализируются фоновые знания из предметной области. Традиционный подход к решению рассматриваемой задачи состоит в модификации существующих методов кластеризации, большинство из которых является методами локального поиска. В статье развивается подход к систематическому поиску оптимальных разбиений в рамках парадигмы программирования в ограничениях. Оригинальность представленных исследований состоит в том, что задачу кластеризации предложено решать как задачу удовлетворения ограничений, причём для моделирования ряда основных и дополнительных условий используются специализированные табличные ограничения - смарт -таблицы D -типа. Для организации процедур логического вывода на смарт -таблицах D -типа используются правила редукции табличных ограничений. Обсуждаются преимущества данного подхода. Показано, как анализ одного из оптимальных решений может помочь в выявлении объектов, лежащих на границе кластеров, и объектов, принадлежащих одному и тому же кластеру при любом оптимальном разбиении.
Бесплатно
Ключевые термины онтологии проектирования: обзор, анализ, обобщения
Статья научная
Предлагаемая статья - это приглашение к дискуссии о понятийном аппарате формирующейся области научных исследований. Статья дополняет предыдущую статью автора «Научный базис онтологии проектирования» в журнале «Онтология проектирования» (№1(7), 2013). В статье продолжается исследование понятийного аппарата, на основе которого делается попытка определить саму область исследований, круг основных понятий и дать обоснование ключевым терминам онтологии проектирования. Автор надеется, что формирование в будущем «единого» языка проектанта на базе разрабатываемого тезауруса обеспечит и облегчит взаимопроникновение полученных результатов и достижений проектной деятельности в различные предметные области.
Бесплатно
Когнитивное моделирование процессов адаптивного обучения
Статья научная
Рассматривается подход к моделированию процессов адаптивного обучения с помощью знаковых и взвешенных ориентированных графов (орграфов). Вершины орграфов отображают характеристики учебной деятельности. Ориентация, знаки и веса дуг орграфов определяют взаимовлияние этих характеристик. Динамика адаптивного обучения моделируется в орграфах с помощью специального алгоритма импульсного процесса. В некоторую вершину орграфа вносится внешнее возмущение и рассматривается распространение этого импульса, что позволяет прогнозировать значения других вершин орграфа. Сформулирована задача оптимизации весов дуг орграфа и предложен алгоритм её решения с целью достижения устойчивости импульсного процесса. По результатам вычислительных экспериментов на орграфе установлено, что целевая функция оптимизации весов дуг взвешенного орграфа является многоэкстремальной. Попадание в локальный минимум определяется исходными значениями вектора проектных переменных и ограничениями на эти переменные. Поэтому важна квалификация разработчика модели адаптивного обучения, назначающего эти величины. Когнитивные модели адаптивного обучения могут рассматриваться как прескриптивные и дескриптивные. Прескриптивные модели описывают, каким должен быть процесс адаптивного обучения. Дескриптивные модели описывают существующие процессы адаптивного обучения и могут служить инструментом исследования их эффективности. Разработанная методика когнитивного моделирования процессов адаптивного обучения позволяет прогнозировать результаты обучения и может применяться при исследовании, проектировании и реализации механизмов адаптации и интеллектуального управления в системах электронного обучения, а также в дидактическом тренинге преподавателей в сфере электронного обучения.
Бесплатно
Когнитивные проблемы освоения графических дисциплин при подготовке инженеров
Статья научная
Когнитивные проблемы освоения графических дисциплин объясняются внедрением компьютерных технологий. На кафедрах графики происходит переориентация учебного процесса на преподавание современных методов компьютерного 3D моделирования. Высказываются мнения о вторичности или даже об отказе от чертежей. В статье предлагается взгляд на чертежи как на разновидность текста. В качестве обоснования «лингвистического поворота» отмечается уникальная роль естественного языка как средства актуализации и распространения знаний. Прослеживается сходство основных свойств чертежей со свойствами текстов. Такими свойствами являются: дискретность элементов, конвенциональность, параметрический стиль описания объектов, концептуальность, иерархическое структурирование, контекстность восприятия. Утверждается, что определяющим условием реализуемости чертежей является не геометрическая точность изображений, а языковая точность, позволяющая «понять» чертёж и установить связь содержимого чертежа с технологиями производства объекта или его компьютерной модели. Обосновывается исключительная роль чертежей как языка техники, отвергается возможность замены чертежей 3D моделированием. Устанавливается взгляд на проектную документацию как на составную часть единой пирамиды знаний. Подчёркивается роль концепции вычислимых знаний в эффективном использовании знаний. Приводится список вопросов, которые могут быть включены в содержание преподавания «языка техники».
Бесплатно
Статья научная
Рассмотрены когнитивные проблемы, возникающие при выполнении проектирования сложных систем на основе компьютерных моделей: когнитивный барьер и аберрация когнитивного процесса. Определены причины указанных проблем, которые носят как технический, так и социо-гуманитарный характер. В неолибералистском капитализме повысилась значимость финансового сектора. Сменяемость поколений технических устройств вызвана экономической, а не научно-технической задачей или потребностями человека. Инновационная экономика порождает дискурс изменений человека с целью создать потребителя, соразмерного темпам технического прогресса. Вызванный экономикой темп технических изменений не антропомерен, не соответствует темпу «счастливой жизни». Динамизация базиса приводит к динамизации морально-нравственной сферы, возникает транзиторная этика. Латентность когнитивных проблем проектирования - следствие потребности получить инновационный продукт в жёстких временных рамках. При главенстве техницизма в науке и неизбежности внедрения результатов проектирования в жизнь проектная деятельность должна сопровождаться философской рефлексией.
Бесплатно
Когнитивный потенциал естественных языков агглютинативного типа в интеллектуальных технологиях
Статья научная
Описан подход к разработке новых интеллектуальных технологий на основе исследования когнитивного потенциала и семиотического моделирования лексико-грамматических структур агглютинативных языков (на примере татарского языка). Проведена классификация когнитивных лексико-грамматических структур, определяющих информационную технологичность языка. На конкретных примерах показаны возможности татарского языка для компактного представления знаний, оперирования с нечёткой информацией, раскрыты такие важные свойства, как регулярность, естественная и конструктивная сложность, рекурсия, глубокий морфологический эллипсис, функциональное разнообразие и семантическая многовалентность аффиксов. Предложенный подход, основанный на семиотических моделях агглютинативного языка и применении децентрализованной системы технологических средств вербализации и контекстного распознавания значений элементов языка, может позволить получать эффективные решения для создания интеллектуальных инструментов накопления и обработки знаний. Работы в этом направлении создают перспективу построения когнитивно-коммуникативной системы искусственного интеллекта на базе универсального языка общения систем искусственного интеллекта между собой и с человеком.
Бесплатно
Другой
Существует множество связей между искусственным интеллектом, обучением, логическим выводом и онтологиями. Онтологический саммит 2017 года был посвящён исследованию, выявлению и формулированию отношений между этими областями. Для популяризации онтологической науки в рамках сессий онтологического саммита 2017был выделен диалоговый инструментарий, что способствовало обсуждению и обмену знаниями между заинтересованными лицами. Результаты подтверждаются примерами из различных областей. Материал представлен в форме коммюнике, который дополнен ссылками на источники в Интернете.
Бесплатно
Статья научная
Рассматриваются различные точки зрения на понятие «кортеж многоместного отношения», используемые в математике и информационных технологиях. Особое внимание уделено эволюции понятия «кортеж» в рамках технологии программирования в ограничениях - Constraint Programming , где появление новых интерпретаций понятия «кортеж» связано с попытками разработать более компактное табличное представление качественных зависимостей, чем обычные реляционные таблицы. Подобное компактное представление может служить основой для ускорения процедур удовлетворения качественных ограничений. В работах-прототипах были предложены такие разновидности табличных ограничений как compressed -таблицы и smart -таблицы. При этом понятия compressed - и smart - кортежа существенно отличаются от традиционного понятия кортежа многоместного отношения. Однако, известные виды табличных ограничений не одинаково хорошо подходят для моделирования и обработки всех видов качественных зависимостей, например, возникают неудобства при моделировании продукционных правил. В статье предлагается новый вид табличных ограничений - smart -таблицы D -типа, применение которых позволяет в некоторых случаях существенно сократить расход памяти компьютера по сравнению с использованием известных типов табличных ограничений. В частности, smart -таблицы D -типа хорошо подходят для моделирования продукционных правил, некоторых типов логических выражений, а также некоторых типов глобальных ограничений.
Бесплатно
Комплекс онтологий для виртуальных тренажёров с биологической обратной связью
Статья научная
В настоящее время активно разрабатываются и внедряются виртуальные тренажёры для решения задач широкого профиля, особое место среди них занимают решения, построенные на основе виртуальной реальности и биологической обратной связи. Использование онтологического подхода и семантического представления информации позволяет оптимизировать процессы обработки, хранения, поиска и анализа данных на всех этапах жизненного цикла виртуальных тренажёров. Представлены основные принципы создания виртуальных тренажёров с биологической обратной связью, которые используются для их создания и сопровождения. Практическое применение виртуальных тренажёров требует описания виртуальной среды, создания сценария работы и управления им на основе индивидуальных параметров пользователя. Предложен комплекс онтологий для виртуальных тренажёров с биологической обратной связью, который состоит из онтологии виртуальной среды, онтологии исследований, онтологии карты пользователя, онтологии оборудования и онтологии знаний о состояниях пользователя. Показано, что применение данного комплекса онтологий позволяет снизить трудозатраты при проектировании виртуальных тренажёров и сформировать информационное представление разрабатываемых решений, упростить создание и внесение изменений. Приведён пример виртуального тренажёра для выполнения работ на высоте, с помощью которого можно провести тестирование человека на акрофобию и профилактику тревожных расстройств с возможностью изменения параметров виртуальной среды в зависимости от состояния пользователя.
Бесплатно
Комплексная верификация продукционных баз знаний с использованием VTF-логик
Статья научная
Рассматривается комплексная процедура верификации продукционных баз знаний с использованием логик с векторной семантикой в варианте VTF-логик при специальном представлении фактов и правил. Описанная техника позволяет решать такие задачи верификации, как выявление несвязанных фактов, выявление незавершённых продукций, выявление логических кругов, контроль соответствия между множеством гипотез и множеством терминальных фактов, выявление противоречий, выявление молчащих продукций, выявление нештатных обрывов цепочек вывода. Продукции в базе знаний упорядочиваются причинно-следственным образом так, что если один и тот же факт входит в правую часть одной продукция и левую часть другой, первая продукция всегда выполняется раньше. В результате процедура верификации имеет линейную сложность по числу правил и экспоненциальную по числу стартовых фактов. Объём вычислений можно существенно уменьшить, выделяя группы фактов, относящихся к конкретной гипотезе. Новым является применение для верификации аппарата логик с векторной семантикой, которые сохраняют способность к выводу при аномальных значениях истинности. Это позволяет, в частности, использовать машину вывода для динамической верификации знаний. В результате не требуется вводить в систему дополнительные архитектурные элементы (например, таблицы решений), создавать внешние верифицирующие программы и т.п. Получение решения обеспечивается штатными средствами экспертной системы. Статическая верификация обеспечивается специальным представлением фактов и правил.
Бесплатно
Комплексная онтология исследовательского проектирования морских динамических объектов
Статья научная
Обсуждаются вопросы комплексной онтологии в динамической структуре интеллектуальной системы исследовательского проектирования морских судов и технических средств освоения океана. Концептуальная модель обеспечивает построение онтологии мореходных качеств в сложных динамических средах, обусловленных нелинейным взаимодействием исследуемых объектов с ветроволновыми возмущениями. Онтология предметной области основана на построении и анализе семантической модели. Объекты в этой модели систематизированы по функциональному признаку их свойств, которые являются частью иерархии классов. Связи определяют структуру системы, а элементы - функцию узлов в этой структуре. Формальная модель и иерархическая структура онтологии рассмотрены в рамках парадигмы обработки информации в мультипроцессорной вычислительной среде. Приведен фрагмент семантической сети, определяющей физические эффекты и тенденции исследуемой предметной области. Функциональные элементы базы знаний реализуют динамическую структуру «Поля знаний» и «Пирамиды знаний» при анализе экстремальных ситуаций, возникающих в практике эксплуатации морских динамических объектов. Особое внимание обращается на формализацию предметной области при решении проблемы мореходности в условиях неопределенности и неполноты исходной информации.
Бесплатно
Статья научная
Рассматривается комплексная онтология нейродинамической системы в современной теории катастроф. Сформулирована онтологическая система знаний, определяющих функционирование нейродинамической системы в мультипроцессорной вычислительной среде в условиях неопределенности и неполноты исходной информации. Структурный синтез нейродинамической системы осуществлен на основе метаонтологии. Анализ и прогноз чрезвычайных ситуаций реализован в рамках принципа конкуренции. В рамках онтологической системы сформулирован подход к интерпретации динамики взаимодействия с использованием фрактальной геометрии и теории устойчивости динамических систем. В качестве меры неопределенности используется энтропия процесса. Практическое приложение разработанной модели онтологии обсуждается применительно к задачам интерпретации взаимодействия нестационарного динамического объекта с внешней средой в процессе эволюции системы на заданном временном интервале. Динамическая модель катастроф определяет движение системы к целевому аттрактору и при потере устойчивости. Приведены примеры реализации нейродинамических систем в задачах анализа и прогноза поведения морского динамического объекта в условиях непрерывного изменения динамики объекта и внешней среды.
Бесплатно
Комплексный подход к анализу аргументативных отношений в текстах научной коммуникации
Статья научная
Рассматривается задача автоматического анализа аргументации в текстах научной коммуникации. Под аргументацией понимается упорядоченная совокупность аргументов, используемых для подтверждения некоторого тезиса. Аргумент включает как минимум одну посылку и одно заключение, связанные аргументативным отношением. Цель работы - экспериментальное исследование нейросетевых подходов к решению задачи поиска и извлечения аргументативных отношений между утверждениями, расположенными близко в тексте. Исследование проводилось на корпусе текстов с аргументативной разметкой, созданной с помощью разработанной веб-платформы. Корпус включал тексты научных новостей, аналитические статьи с сайта Хабр, научные статьи и рецензии. На основе этих текстов построены наборы данных для машинного обучения. Для повышения качества обучения нейросетевых моделей эти наборы дополнены путём применения автоматических методов перефразирования и двойного перевода. Рассмотрено два подхода к обучению моделей: с маркированием индикаторов в текстах и с предварительным обучением языковой модели на задаче предсказания индикаторов. Для оценивания результатов работы моделей предложен подход на основе оценок согласия между экспертами, применяемый для сравнения разметок текстов, созданных вручную. Сравнение коэффициентов согласия между экспертами и обученными моделями показало, что порог качества для извлечения аргументативных связей достигнут на модели с маркированными индикаторами. Анализ ошибок модели проведён путём визуализации полученных результатов. Новизна работы заключается в применении комплексного подхода к созданию наборов данных, обучению моделей и оцениванию результатов, полученных при автоматическом извлечении аргументативных отношений.
Бесплатно
Комплексный подход к решению задач планирования в кормопроизводстве
Статья научная
Рассмотрен комплексный подход к решению задачи планирования процесса уборки трав, являющийся заключительным этапом процесса кормопроизводства. Автоматизация решения задач планирования уборки трав включает составление расписания работ сельскохозяйственных кормоуборочных технических средств для выполнения технологических операций. Она основана на синтезе принципиально различающихся математических подходов к описанию и решению задачи теории расписаний в условиях трудной формализуемости и слабой структурированности объекта исследования. Разработанный подход включает онтологические, логико-динамические и нечётко-возможностные модели, методы и алгоритмы. Онтологии представляют модели знаний о взаимосвязанных процессах в рассматриваемой предметной области. В логико-динамических моделях оперативно-календарного планирования описываются ограничения и факторы, существующие в процессе уборки трав, а также определяется наиболее предпочтительный вариант технологии. Нечётко-возможностные модели стратегического планирования включают описание качественных и количественных факторов и процессов в рассматриваемой предметной области, позволяющих предварительно определить объём необходимых ресурсов для решения задачи. Совокупность применяемых моделей позволяет формально представить исследуемую предметную область, возможные сценарии учёта возмущающих воздействий и сформулировать задачу планирования уборки трав как задачу оптимального управления. Разработан прототип системы поддержки принятия решений, предназначенной для помощи при планировании и реализации процесса уборки трав.
Бесплатно
Компьютерный анализ эмоциональной компоненты научных публикаций на примерах в физике и экономике
Статья научная
Представлены результаты применения системы автоматизированного извлечения и визуализации метаданных эмоциональности текстов научных публикаций в области инновационных исследований в физике и экономике. В физике рассматриваются работы по прямому преобразованию светового излучения в электрическую энергию на основе фотоплазмы - эффекта возникновения разности потенциалов в плазме щелочных металлов. В этой области практически завершён этап научно-исследовательских работ, и происходит переход к опытно-конструкторским работам с последующей оценкой экономической эффективности производства и эксплуатации фотопреобразователей на основе фотоплазмы. Такие метаданные необходимы для разработки и внедрения в практику систем интеллектуального анализа новостных текстовых данных, аналитических публикаций для повышения эффективности прогноза и оценки перспектив развития в разных сферах, например, в финансово-экономической деятельности для прогноза котировок на рынке ценных бумаг. В работе приведены примеры сентимент-анализа и его визуализация экономических научных текстов и текста из области исследований газоразрядной плазмы. Инструментальные методы эмоционального анализа текстов реализованы на языке R , который позволяет в короткий срок формировать необходимые пакеты программ анализа текстов не только профессиональным программистам, но и аналитикам.
Бесплатно
