Прикладные онтологии проектирования. Рубрика в журнале - Онтология проектирования
Статья научная
В статье описываются результаты применения онтологического инжиниринга при разработке интеллектуальной системы анализа угроз и оценки рисков нарушения кибербезопасности энергетических объектов. Построено онтологическое пространство знаний проблемной области оценки рисков, включающей идентификацию, анализ и оценивание рисков инцидентов кибербезопасности, способных вызвать экстремальные ситуации в энергетике. Представлены архитектура разрабатываемой интеллектуальной системы и задачи, для решения которых выполнялся онтологический инжиниринг. Онтологическое пространство знаний представлено онтологиями, разработка которых ведётся для каждого блока интеллектуальной системы. Приводятся онтологии, отражающие основные понятия кибербезопасности, включая актуальные угрозы в энергетическом секторе, классификацию рисков и компоненты сценария возникновения экстремальной ситуации в энергетике. Разработанные онтологии позволили интегрировать понятия основных областей исследования, в числе которых энергетическая безопасность, кибербезопасность, сценарное планирование и управление рисками. В работе использованы методы системного анализа, методические основы построения интеллектуальных информационных систем в энергетике, методы поддержки принятия решений, методы инженерии знаний, включая онтологический инжиниринг. Новизна работы - в структурировании экспертных знаний и построении онтологического пространства знаний, которое используется для разработки интеллектуальной системы анализа угроз и оценки рисков нарушения кибербезопасности объектов энергетики.
Бесплатно
Онтологический комплекс представления знаний для реабилитации травматолого-ортопедических пациентов
Статья научная
Системное структурирование клинических данных позволяет проводить комплексную оценку степени функциональных нарушений, уровня активности и степени вовлечѐнности в реабилитационный процесс пациентов травматолого-ортопедического профиля. Для стандартизации представления медицинских знаний и создания единого семантического пространства для всех участников процесса реабилитации выбрана онтолого-ориентированная технология разработки информационных систем. В работе представлен комплекс взаимосвязанных и логически согласованных онтологических моделей, формирующих семантическую основу интеллектуальной системы поддержки принятия врачебных решений в области реабилитации. Разработаны модели медицинской диагностики, планирования восстановительных процедур, оценивания динамики состояния пациентов. Практическая реализация онтологического комплекса осуществляется на базе облачной платформы IACPaaS. Формируемые на основе онтологических моделей специализированные целевые ресурсы и программные средства составляют систему поддержки принятия решений травматолога.
Бесплатно
Онтологический подход в управлении адаптивной подготовкой групп специалистов
Статья научная
1) Предлагается комплексный подход к решению задач управления процессом адаптивной подготовки групп специалистов, который позволит учитывать изменяющиеся внешние и внутренние факторы, а также динамику изменения уровня подготовки специалистов и оперативно подстраивать сценарий обучения под текущую ситуацию. Реализация этого подхода основана на онтологическом и прогнозном моделировании процесса адаптивной подготовки специалистов. В статье описывается метаонтология адаптивной подготовки групп специалистов организационно-технических систем для автоматизированного решения задач управления процессом подготовки. Рассматривается подход к решению задач сбора, обобщения и анализа цикла интеллектуального управления адаптивной подготовкой групп специалистов на основе метаонтологии. Применение разработанной метаонтологии позволяет автоматически определять наличие знаний и умений обучаемых, которые хранятся в их профилях и обновляются по результатам пройденных этапов подготовки. Это позволяет повысить оперативность формирования управляющих воздействий (учебно-тренировочных задач) и качество подготовки.
Бесплатно
Онтологический подход к построению цифровых двойников объектов и систем энергетики
Статья научная
Рассматриваются предпосылки применения онтологического подхода к построению цифровых двойников, учитывая имеющиеся результаты в области онтологического инжиниринга систем энергетики. Предлагается использовать известный опыт разработки математических моделей объектов и систем энергетики разных уровней, а также опыт построения онтологий задач и методов, онтологических моделей для описания и накопления экспертных знаний, для построения и интеграции математических, имитационных и онтологических моделей, как основы цифровых двойников. Приводятся основные понятия в области цифровых двойников, рассматриваются основные типы цифровых двойников и их отличие от «цифровых теней». Предложены этапы перехода к цифровым двойникам, включающие онтологический инжиниринг предметной области и построение соответствующих онтологических моделей. Приведены примеры онтологий предметной области, связанной с теплоэнергетикой и онтологии на языке XML для тепловой электростанции. При создании цифровых двойников предварительно выполняется структурирование знаний предметной области с помощью онтологических моделей, на основе которых осуществляется построение информационных и математических моделей, составляющих основу цифровых двойников, и разработка программных комплексов.
Бесплатно
Онтологический подход к представлению знаний о методологии моделирования сложной системы управления
Статья научная
Рассматривается онтологический подход к решению проблемы представления знаний о моделировании современных организационно-технических систем управления. Целью данной работы является формирование модели предметной области моделирования сложной системы в сфере государственного управления. Предметом системного анализа выбрана оценка эффективности функционирования сложной системы управления, рассматриваемая как отдельный объект в моделировании системы. Представлены: структура методологического обеспечения рассматриваемой системы и её состав, включающий методологию моделирования, методику оценки эффективности и концепцию сопровождения разработки и внедрения системы поддержки выбора оптимальных параметров функционирования системы; структура методологии моделирования, включающая системную концепцию оценки эффективности и концепцию описания многоуровневой структуры сложной системы; модель предметной области моделирования и оценки эффективности сложной системы. Модель включает описания: сложной системы управления; деятельности по проектированию и оценке системы управления; разработки системы поддержки принятия решений. Новизна предложенного подхода заключается в его способности придать целенаправленный характер деятельности по моделированию сложной системы с определёнными характеристиками и логической структурой, а также в способности выделять существенные объекты реальных отношений в практике проектирования и представлять знания для совместной работы специалистов в компьютерном моделировании экспертной деятельности.
Бесплатно
Онтологический подход к проектированию научно-производственных систем
Статья научная
Рассматривая онтологию как один из аспектов систематизации, исследование сосредоточено на анализе сущностей, присутствующих и возникающих в процессе проектирования. Все сущности отображаются с различных процедур и операций проектирования, объединяются процессом проектирования и являются связующими между проектными процедурами и операциями. Их онтология образует некоторый «скелет», основную часть этого процесса. Выявленный порядок объединения сущностей используется в проектировании научно-производственной системы. Синтезируется структура системы, включающая как исследовательскую, так и экспериментально-производственную составляющие. Выявляется ключевой параметр, определяющий проектирование и реализацию проектируемой системы - её эффективность, оцениваемая по трём аспектам: результативности, целесообразности и оптимальности. При этом научно-исследовательская и экспериментально-производственная составляющие оцениваются принципиально различными показателями. В основу оценки научных результатов положена их значимость, а при оценке функционирования производственной составляющей используются экономические показатели. В работе синтезирована двухуровневая схема управления процессом проектирования, нацеленная на максимизацию эффективности проектируемой системы. На втором уровне отслеживаются показатели результативности, целесообразности и оптимальности всех проектируемых составляющих на каждом этапе. При отклонении значений какого-либо из этих показателей от оптимальных второй уровень направляет на первый один или несколько управляющих воздействий: параметрическое, структурное, организационное.
Бесплатно
Онтологический подход к формированию нормативного профиля при сертификации программного обеспечения
Статья научная
Предложен подход к автоматизации процедуры формирования нормативного профиля при сертификации программного обеспечения. Отмечено, что в настоящее время практическое проведение экспертизы на этапе формирования нормативного профиля при сертификации программного обеспечения в значительной мере заключается в ручном анализе экспертами больших объёмов нормативной и проектной документации, представленной текстами на естественном языке. Это приводит к определённому субъективизму экспертных оценок, снижению их полноты и достоверности, а применение стандартных методов является неэффективным в силу их универсальности. Дан анализ процедуры сертификации и формирования нормативного профиля. Приведена структура нормативного профиля, выделены виды нормативных профилей, а также варианты его формирования. Рассмотрены типичные ошибки, которые могут возникнуть при автоматизации процедуры формирования нормативного профиля. Обоснована целесообразность использования онтологической среды для автоматизации процедуры формирования нормативного профиля. Описание предметной области сертификации программного обеспечения представлено в виде расширенной онтологической модели, которая включает в себя онтологию критериев качества программного обеспечения, онтологию нормативной базы сертификации программного обеспечения, онтологию ядра семантической целостности, онтологическую систему организации вывода на знаниях. Результаты исследований могут быть использованы при разработке интеллектуальной диалоговой системы поддержки принятия решений аудитором сертификационного центра с целью повышения эффективности работы аудитора за счёт автоматизации рутинного процесса, а также снижения риска принятия неверного решения при недостаточной квалификации лица, принимающего решение.
Бесплатно
Статья научная
Предложен онтологический подход к построению цифровой телемедицинской платформы, обеспечивающий возможность конфигурирования и настройки процессов сбора и обработки медицинских данных в потоковом режиме в зависимости от назначения и применения. Впервые сформулирована обобщённая задача о медицинском осмотре как многокритериальная оптимизационная задача исследования операций. Предложены варианты реализации цифровой телемедицинской платформы для ведения периодических медицинских осмотров и диспансерного наблюдения пациентов и даны рекомендации по программной архитектуре, способной адаптироваться к условиям решения задачи в практическом здравоохранении. База знаний цифровой телемедицинской платформы представлена в виде семантической сети, которая объединяет понятия с соответствующими атрибутами и связывает цифровые профили пациентов с результатами медицинской диагностики. Применение онтологии обеспечивает конфигурируемость и адаптивность цифровой телемедицинской платформы, что способствует высокой эффективности её использования для сбора данных в учреждениях здравоохранения. Опыт внедрения цифровой телемедицинской платформы с возможностью настройки процессов сбора данных на базе онтологии показал необходимость адаптировать информационно-логические модели хранимых данных и процессы их внесения средствами интерактивных пользовательских интерфейсов, повышая производительность медицинского персонала. Предложенный подход имеет перспективу при сборе данных для обучения искусственных нейронных сетей в системах поддержки принятия врачебных решений.
Бесплатно
Онтологический репозиторий услуг системы моментальных платежей
Статья научная
Рассматривается задача создания единого семантического описания услуг для системы моментальных платежей. Для такого типа систем характерным является наличие двух типов клиентов: население и провайдеры товаров и услуг. Анализируются требования клиентов системы платежей. Требования позволяют формализовать управляемые, не управляемые параметры и показатели эффективности. Формализуются понятия услуги и процесса оказания услуг в системе моментальных платежей. Разрабатывается онтология услуг и программное обеспечение для работы с онтологией в виде репозитория системы моментальных платежей и модуля создания услуг. Для разработки онтологии используется редактор Protégé, а для разработки программного обеспечения использован язык программирования JavaScript. Разработанная онтология исследуется с точки зрения когнитивной эргономики. Новым для систем моментальных платежей является применение онтологий для создания единого информационного пространства для всех участников процесса оказания услуг финансового посредничества.
Бесплатно
Онтологическое моделирование компонентов цифровой компетентности преподавателя высшей школы
Статья научная
Исследование направлено на создание онтологической модели, позволяющей структурировать ключевые знания, умения и навыки преподавателей вузов в области владения цифровыми технологиями в образовании. Сформирована многомерная онтологическая модель, включающая основные компоненты цифровой компетентности и их взаимосвязи. Построены шесть классификаций компонентов цифровой компетентности преподавателя высшей школы (по видам педагогической деятельности; по предметным областям цифровых технологий; по уровню владения цифровыми технологиями; по видам мышления; по уровню требований к использованию электронной информационно-образовательной среды вуза; по структуре профессиональной компетентности). Данная модель реализована в среде онтологического редактора: создано 107 классов объектов, 101 подкласс, 214 аксиом. Первичная апробация модели проведена на примере работы преподавателей Башкирского государственного аграрного университета в его электронной образовательной среде. Разработанная модель может быть использована для оценки уровня цифровой компетентности и разработки индивидуальных планов профессионального развития преподавателей.
Бесплатно
Онтологическое моделирование нормативных знаний в строительной отрасли
Статья научная
Исследуется применение онтологического моделирования для создания интеллектуальных систем управления нормативными знаниями в строительной отрасли в условиях цифровой экономики. Новизна исследования – в разработке и обосновании двухуровневой онтологической модели, формализующей структуру и содержательные зависимости строительных правил с учѐтом их логикосемантических связей. Предложен онтологический паттерн нормативных требований в машиночитаемом виде, обеспечивающий их интеграцию в цифровые сервисы. Модель включает формализацию сущностей, отношений, ограничений, а также правила перевода текстовых норм в элементы базы знаний. Практическая ценность работы показана на примере модели свода правил «Нагрузки и воздействия». Онтологическое представление позволяет автоматизировать поиск нормативных положений (например, выбор формул и коэффициентов в зависимости от параметров объекта) и выявлять взаимосвязи между ними. В качестве примера выполнен расчѐт нагрузок для деревянного купольного здания в VII климатическом районе и показано, что предложенный подход обеспечивает подбор релевантных нормативных зависимостей. Поддержка принятия инженерных и управленческих решений выполняется за счѐт автоматизированной проверки проектных решений на соответствие требованиям свода правил и предоставления рекомендаций. Полученные результаты показывают, что онтологический подход может создать основу для формирования «умных» документов и повышения качества управления нормативной информацией.
Бесплатно
Статья научная
В статье рассматривается возможность и опыт использования онтологического моделирования для концептуального описания конкретной предметной области, а также для повышения эффективности поиска и категоризации информации. Описаны этапы построения онтологической модели предметной области на примере Института дополнительного профессионального образования с помощью редактора Protégé 4.2. Приведены примеры: описания классов и индивидов, наполняющих предметную область, а также отношений между ними; выполнения SPARQL-запросов к данным; описания классов и отношений между ними с помощью языка логики предикатов первого порядка. Представлена сетевая модель предметной области (семантическая сеть). Перечислены достоинства онтологического моделирования предметной области. Сформулированы задачи дальнейших исследований по оптимизации процессов анализа и обработки информации в учреждении дополнительного профессионального образования с использованием разработанной онтологии предметной области.
Бесплатно
Онтология диагностики процессов
Статья научная
Диагностика в предметных областях, где внутри систем или объектов процессы протекают во времени, изменяясь и влияя на другие процессы и характеристики, сложна. Для повышения эффективности диагностики разработано большое количество систем, основанных на знаниях. Но в их моделях знаний не учитываются одновременно все виды темпоральных отношений: изменение значений признаков с течением времени, учёт промежутков времени, прошедших от моментов начала развития процесса и внешних воздействий и др. В статье рассматривается универсальная онтология знаний о диагностике процессов в различных предметных областях. Онтология позволяет формализовать аномалии как развивающиеся внутренние процессы, не присущие нормально функционирующей системе. Для построения таковой потребовалось определить некоторые понятия и отношения, которые являются особенностью таких предметных областей. Статья может быть полезна для разработчиков диагностических систем и для специалистов в области теории и практики применения онтологий.
Бесплатно
Онтология идентификации человека по движениям тела и лицу в видеонаблюдениях
Статья научная
В настоящее время разработка моделей и методов распознавания по движениям тела и лицу в видеонаблюдениях является актуальной задачей. Особенно это важно в обеспечении безопасности на объектах с массовым скоплением людей для противодействия преступлениям террористической направленности. В статье приведена классификация основных биометрических признаков и параметров, характеризующих потенциального нарушителя, разработанная для систем контроля безопасности, пропускных систем предприятий. Предложена структурная схема слияния биометрических данных и распознавания нарушителя, которая может лежать в основе разработки систем контроля безопасности. Рассмотрены виды систем и методы распознавания человека по движениям тела и лицу, выявлены их достоинства и недостатки. Отмечено, что для распознавания нарушителя в условиях множества биометрических признаков целесообразно использовать комбинацию методов распознавания. Это позволит принимать правильные решения относительно выявления потенциального нарушителя. В статье сделана попытка рассмотреть основные аспекты, касающиеся распознавания человека по движениям тела и лицу в видеонаблюдениях в целом, в отличие от известных работ, посвящённых отдельным биометрическим признакам.
Бесплатно
Онтология иерархического проектирования интеллектуальных систем
Статья научная
Представлена система понятий, используемых в технологии построения и практического применения формализованных моделей интеллектуальных систем. Основу технологии составляют понятия, отражающие общность теоретических и эмпирических представлений о структурных и функциональных характеристиках знаний, формируемых в разных областях, занимающихся исследованием процессов мышления и структур организации памяти. Образы понятий реализуются как формализованные описания базовых элементов интеллектуальных систем, разделенные на три отдельные группы: формализмы представления знаний, многомерные структуры знаний и памяти, а также кибернетические элементы управления знаниями и структурами памяти. Преобразования абстрактных понятий из общей математической модели интеллектуальной системы в описания сущностей прикладных моделей таких систем осуществляется с использованием операций гомоморфного расширения. Основу указанных операций составляют символьные преобразования, конкретизирующие содержание общих математических выражений. Применение унифицированного семейства базовых понятий интеллектуальных систем и форматов их описания обеспечивает гибкость процессов разработки моделей, получаемых из начальной абстрактной модели. Понятия формализованных моделей интеллектуальных систем составляют фрагмент онтологии управления проектированием таких систем, применяемый для моделирования процессов проектирования.
Бесплатно
Онтология компьютерного тестирования в обучении
Статья научная
Рассматриваются научно-методические основы компьютерного тестирования в обучении. Определена и обоснована структура тестов в тренировочных и контрольных упражнениях на основе дидактических требований к ним. Описаны типовые сценарии и экранные формы применения тренировочных и контрольных упражнений с примерами из электронного учебника и электронной библиотечной системы издательства. Показано, что тесты целесообразно структурировать и компоновать в наборы тестов по уровням усвоения учебного материала. Даны рекомендации по подготовке и использованию тестов на каждом уровне усвоения, приведены примеры тестов с выборочными ответами. Предложены алгоритмы компьютерного тестирования с фиксированным и переменным числом тестов в наборе, предъявляемом обучающемуся. Показана целесообразность использования для итогового контроля «билетов» - наборов тестов, сформированных в определённом составе. Проведена предварительная оценка возможностей современных нейросетей в генерации компьютерных тестов и даны рекомендации по их применению. Обсуждена проблема мошенничества в компьютерном тестировании, базирующегося на использовании нейросетевых «шпаргалок». Предложено использование электронных репетиторов, где компьютерному тестированию отводится роль диагностического оценивания в процессе обучения и предоставления индивидуальной помощи каждому обучающемуся.
Бесплатно
Онтология конечно-автоматной криптографии
Статья научная
На сегодняшний день совершенствование методов защиты информации является актуальной задачей. Статья посвящена применению альтернативных методов разработки более стойких и эффективных криптосистем с открытыми ключами. В качестве модели приняты конечные автоматы. Для систематизации знаний в области конечно-автоматной криптографии использована онтология. В работе рассматриваются вопросы построения онтологической модели конечно-автоматной криптографии. Предлагаемая онтологическая модель имеет четыре основных уровня: онтология представления знаний, онтология верхнего уровня, онтология предметной области и прикладные онтологии. В качестве онтологии представления знаний использована методология концептуальных карт. Онтология верхнего уровня содержит основную информацию о криптографии и теории автоматов, онтология предметной области описывает непосредственно конечно-автоматную криптографию. В качестве примера прикладной онтологии был рассмотрен алгоритм криптосистемы с открытым ключом на основе конечных автоматов. Представленная онтология построена впервые и даёт чёткое понимание применения конечных автоматов в криптографии, систематизирует полученные в ходе исследования сведения о данной предметной области, является предпосылкой дальнейшей разработки криптосистем, основанных на теории автоматов.
Бесплатно
Онтология медицинской диагностики для интеллектуальных систем поддержки принятия решений
Статья научная
Разработана онтология для представления знаний о диагностике заболеваний и синдромов, которая позволяет представлять знания о диагностике широкого круга заболеваний и синдромов. Знания о диагностике, в том числе с учётом его формы, этиологии, патогенеза, варианта течения представляются согласно клинической классификации заболевания в клинически значимой структуре: комплекс диагностических признаков, альтернативные симптомокомплексы с учётом преморбидных биологических, личностных и иных факторов, динамических проявлений признаков и клинических проявлений. При описании симптомов заболевания возможно их ранжирование по специфичности, а также описание условий, предрасполагающих к болезни или способствующих её развитию, что придаёт болезни специфические черты. Работа включает неформальное описание онтологии, а также её модель с описанием основных терминов, знаний, ситуаций и ограничений их целостности в виде онтологических соглашений. В работе приведён пример использования онтологии для формирования базы знаний о диагностике и дифференциальной диагностике заболеваний из группы «Болезни органов пищеварения». Онтология реализована на облачной платформе IACPaaS и в настоящее время уже активно используется специалистами для создания баз знаний в различных областях медицины.
Бесплатно
Статья научная
Актуальность исследования связана с государственной политикой научно-технологического развития Российской Федерации, приоритетными направлениями которой являются информационные технологии, искусственный интеллект и др., а также с государственной языковой политикой в области терминологии, направленной на регулирование процессов отбора терминов, унификацию формирующихся, развивающихся либо существующих терминологий, лексикографическую кодификацию терминов. Появление новых технологий вызывает увеличение числа новых обозначений в профессиональных дискурсах, которые впоследствии кодифицируются в специальных словарях, справочниках, стандартах. Некоторые новые термины становятся общеупотребительными и попадают в словари для широкого использования. Материалом для исследования послужили новые лексемы узкоспециального значения, кодифицированные на цифровом научно-информационном академическом ресурсе «Академос». За 2023 год словник ресурса пополнился более чем 200 наименованиями. Выявлены шесть онтологических тенденций фиксации специальной лексики: гнездование терминов, кодификация прилагательных с узкоспециальным значением, кодификация номенклатуры, устранение формальной вариантности терминов, фиксация несвободных словосочетаний ограниченного употребления, рост количества сложных терминов и аббревиатур. Анализ показал, что новые термины являются основным источником пополнения современного русского языка, объектом его рефлексии и кодификации. В обществе существует запрос на нормализацию специальной лексики, поскольку она является неотъемлемой частью профессиональных коммуникаций. Благодаря возможностям цифровизации создан информационный канал, связывающий пользователя русского языка, эксперта-орфографиста и орфографический ресурс. Эксперт в профессиональной сфере имеет возможность задать вопрос или отправить комментарий эксперту-орфографисту (например, на интернет-портал «Грамота.ру»), привнося профессиональную экспертизу в процесс отбора и кодификации новых терминов. Экспертные комментарии лингвистов-орфоргафистов могут быть востребованы при проектировании онтологий предметных областей. Объединение возможностей и преимуществ естественной и формальной логик может способствовать более точному и эффективному проектированию онтотерминологий.
Бесплатно
Онтология понятийного аппарата для обработки библиографической информации
Статья научная
В статье рассматривается состояние теории и практики онтологии понятийного аппарата для обработки библиографической информации. Уточняется сущность онтологии основополагающих понятий аппарата библиографии. Раскрывается структура термина «библиография». Определяются содержательные характеристики библиографии. Поясняется назначение библиографии, библиографической информации, библиографического списка, библиографической записи, библиографического описания и библиографической ссылки. Выделяются важные особенности ГОСТ 7.1-2003 и ГОСТ Р7.0.5-2008, показывающие различия в элементах библиографического описания и библиографической ссылки. Предлагается классификация библиографии. С учётом анализа понятийного аппарата и обобщённой схемы библиографического описания строится ментальная карта библиографической информации. Это позволило сформировать структуру библиографической информации в виде XML-документа для автоматизации разбора библиографической информации и формирования информационной структуры в программном модуле синтеза библиографических ссылок.
Бесплатно
