Прикладные онтологии проектирования. Рубрика в журнале - Онтология проектирования
Статья научная
Реформа образования, происходящая в России, затронула не только его ступени и набор изучаемых предметов, но и потребовала от преподавателей большей актуализации и интенсификации собственной деятельности. Оценка деятельности сотрудников помогает определить эффективность выполнения той или иной работы, позволяет установить соответствие показателей необходимым требованиям. В статье предлагается совместное применение квалиметрического подхода и онтологии для определения рейтинга преподавателей. С этой целью было разработано клиентское приложение с базой данных на сервере MSSQL, предназначенное для накопления информации, необходимой для расчёта рейтинга, и расчёта интегральной оценки качества работы преподавателя на основе значений показателей и весов. База данных преобразуется в онтологию в редакторе FLUENT с помощью программного средства ANTLR. Онтология, содержащая классы (институты, кафедры, преподаватели, группы показателей, интегральные характеристики преподавателей и др.), их атрибуты и отношения, позволяет выполнять различные запросы к базе данных. Предлагаемый подход, впервые сочетающий использование упомянутых программных продуктов, позволит более объективно оценивать деятельность преподавателя, стимулировать его к повышению эффективность работы.
Бесплатно
Статья научная
Процесс диагностирования электротехнического оборудования на этапе эксплуатации является многофакторным, сложным для математического описания и моделирования, поскольку факторы, влияющие на работу и техническое состояние оборудования, могут быть представлены не только количественными, но и лингвистическими переменными. Для повышения производительности функционирования и уровня отказоустойчивости оборудования необходимо разрабатывать методы и модели диагностирования, позволяющие учесть основные факторы, которые влияют на техническое состояние оборудования. В работе решается задача разработки системы иерархических продукционных правил для диагностирования электротехнического оборудования с учётом измерительной и экспертной информации. Новизной является то, что правила привязаны к разработанным неоднородным когнитивным моделям, которые охватывают закономерности получения, передачи, обработки разнотипных данных и в ранжировании правил с учётом длины пути в моделях между вершинами «условие» и «заключение», отражающих обобщённые знания дежурного персонала. Это позволяет уменьшить объём базы знаний, содержащей продукционные правила, сделать процесс поиска более эффективным и принять обоснованные диагностические решения относительно исправности оборудования.
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
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
Системная модель интеллектуальной предметно-ориентированной профайлинг-системы
Статья научная
Современные возможности интеллектуальных систем позволяют значительно расширить применение методов структурно-параметрического анализа данных в предметно-ориентированных областях, ранее считавшихся исключительной прерогативой специалистов-экспертов с соответствующими опытом и знаниями, основанными на онтологии этих областей. Исключением не стали возможности применения интеллектуальных программных аналитических комплексов в области профайлинга - получения характеристик и прогноза поведения личности на основе частных признаков, характеристик физиологии, невербальных и вербальных проявлений. Предлагается системная модель интеллектуальной профайлинг-системы, открывающая возможности как для отбора кадров, так и эффективной подготовки и ротации сотрудников, которая соответствует структуре экспертной системы. Ставится задача обеспечения валидации и верификации моделей с учётом неопределённости. Разработан программный аналитический комплекс, внедрение которого позволит производить поиск и анализ данных, формировать показатели для последующего их использования в принятии решений при управлении процессами организации. Представление знаний об исследуемой предметной области в виде системной модели позволяет применять формальные логические правила, графоаналитические метаязыки и правила для разработки и проектирования программных аналитических комплексов, обеспечить «электронную» прозрачность и открытость в управленческих, технологических и других аспектах. Для реализации данной парадигмы определяются и создаются государственные реестры открытых информационных ресурсов. Новизна результатов представлена на примере формирования комплекса параметров, необходимых для оценки личности с учётом специфики деятельности и структуры организации.
Бесплатно
Сквозное проектирование автоматизированных систем на основе онтологий
Статья научная
В настоящее время проводится большое количество исследований по применению онтологий при разработке автоматизированных систем. Онтологическое моделирование позволяет повысить эффективность процесса разработки программного обеспечения. Разделение труда при разработке автоматизированных систем способствует появлению семантических разрывов между фазами проектного процесса. Практика использования широкого спектра артефактов проектирования, пригодных для повторного применения, является фактором риска нарушения концептуальной целостности, непротиворечивости и полноты разрабатываемых проектных решений. В статье предлагаются: новый подход к онтологическому моделированию автоматизированных систем, который обслуживает проектный процесс их разработки на всех стадиях проектирования вплоть до реализации; новая структура метаданных онтологических спецификаций автоматизированных систем, которая позволяет учитывать семантически важные сущности и особенности разрабатываемой системы. Показано, что применение данного подхода значительно снижает трудозатраты при проектировании сложной автоматизированной системы в условиях изменения требований на различных стадиях создания системы. Применение онтологических моделей в проектном процессе способствует повышению концептуальной целостности, непротиворечивости и полноты разрабатываемых проектных решений.
Бесплатно
Слияние медицинских данных на основе онтологий
Статья научная
В информационных системах медицинских учреждений хранится большой объём данных, относящихся к проводимым лечебно-диагностическим мероприятиям. Собираемые данные представляют собой слабосвязанный и слабоструктурированный массив. Для повышения эффективности информационной поддержки лечения необходимо внедрить в информационные медицинские системы процесс непрерывного слияния данных и знаний. В статье для реализации этого процесса предложен подход, в котором совместно используются модель слияния данных JDL (Joint Directors of Laboratories) и онтологии. Модель определяет состав этапов процесса слияния данных, их функции и взаимосвязь. Онтологии используются для представления и связывания отдельных наборов данных и знаний. Для детализации этапов и проверки подхода в целом рассмотрен упрощённый сценарий слияния данных и знаний. Сценарий разработан по запросу специалистов Северо-Западного федерального медицинского исследовательского центра имени В.А. Алмазова Минздрава России, который является одним из ведущих центров в области кардиологии (Россия, Санкт-Петербург). Сценарий включает несколько этапов, состав которых определён уровнями JDL модели. Предварительно строятся собственные медицинские онтологии. На первом этапе из исходных неструктурированных данных выделяются отдельные объекты - лекарства и диагнозы для каждого пациента. На втором этапе извлечённые объекты связываются с элементами собственных и сторонних онтологий. На третьем этапе на основе установленных связей выявляются пары взаимодействующих лекарств. На четвёртом этапе формируется графическое представление данных. Сценарий позволил подтвердить применимость подхода для слияния медицинских данных, уточнить детали реализации каждого из этапов, определить набор технологий для реализации. В статье предложен новый подход к совместному использованию модели слияния данных и онтологий, позволяющий повысить связанность данных в медицинских информационных системах.
Бесплатно
Статья научная
Представлена концепция оболочки для интерактивных систем верификации интуитивных мате-матических доказательств и рассмотрены средства спецификации формальных систем, которые могут быть положены в основу такой оболочки: языки описания порождающих графовых и текстовых грамматик, а также язык описания контекстных условий, позволяющие задавать контекстно-зависимые графовые грамматики с конкретным синтаксисом. С использованием этих средств специфицировано ядро формально-логической системы, приближенной к математической практике конструирования доказательств. Описана модель онтологии для представления баз формализованных математических знаний и способов рассуждений, включающая спецификацию сетевой структуры различных разделов математики, а также спецификации порождающих графовых грамматик, описывающих абстрактный синтаксис языков представления математических утверждений (знаний) и способов рассуждений. Определены контекстные условия этих языков. Рассмотрена общая синтаксическая структура полных доказательств и разработанная на её основе модель онтологии полных доказательств. В работе используется подход, основанный на контекстно-зависимых грамматиках и онтологиях, состоящий в разработке явно представленной декларативной спецификации языка представления математических знаний и способов рассуждений (языка математического диалекта), а также модели доказательства. Принципиальная особенность языка состоит в его расширяемости, которая обеспечивается за счёт расширяемости множества определений, позволяющих вводить новые термины для обозначения определяемых понятий и расширяемости его грамматики. Расширяемость грамматики достигается благодаря средствам, позволяющим описать синтаксис каждой новой конструкции языка представления математических утверждений, а также контекстные условия.
Бесплатно
Статья научная
Рассмотрены особенности разработки мобильных приложений для людей с ограниченными интеллектуальными возможностями. Предложена технология разработки адаптируемых мобильных приложений для пользователей с ограниченными интеллектуальными возможностями, основанная на применении шаблонной многомодульной архитектуры с возможностью выбора готовых функциональных решений из хранилища модулей. Описан способ разработки адаптируемого интерфейса мобильного приложения, включающий создание шаблонов экранов, на которых размещаются элементы интерфейса, разделение элементов шаблонов на обязательные и опциональные и сопоставление каждому элементу наборов возможных изображений. Предложен способ адаптации интерфейса с помощью конфигурационной панели, обеспечивающий возможность настройки интерфейса под каждого пользователя без изменения программного кода. Описана веб-система, обеспечивающая поддержку этапов создания и эксплуатации мобильных приложений с адаптируемым интерфейсом. Приведены примеры мобильных приложений для пользователей с ограниченными интеллектуальными возможностями. Описание проектных и технологических решений, разработанных в рамках предложенного подхода, представлено в виде онтологической модели, использование которой позволяет извлекать знания для создания приложений, доступных людям с ограниченными интеллектуальными возможностями.
Бесплатно
Трансформация онтологии образования: от классно-урочной системы к смарт-инновациям
Статья научная
Мир в 21-ом веке изменяется как материально, так и ментально. Производственные отношения в образовании уже не соответствуют развитию производительных сил «умных» технологий. Цель статьи - анализ социальных и дидактических аспектов современных и перспективных тенденций в сфере образования с точки зрения его развития от онтологических традиций классно-урочной системы к онтологии инноваций смарт-образования. Рассмотрены основные факторы и потребности, ведущие к инновационным изменениям в системе образования: адекватность технологий, используемых в экономике, в повседневной жизни людей и в образовании; доступность и комфортность процессов получения образования; необходимость перехода от стандартов содержания образования к его вариативности при сохранении базовой подготовки; отказ от классов, жёсткого расписания, «страшилок» экзаменов и строгих ограничений сроков обучения; уход от многопредметности; главенствующая роль обучающегося; появление и развитие новых функций преподавателя; индивидуализация и персонификация обучения с использованием искусственного интеллекта. Показано, что совокупность современных и перспективных инноваций, обусловленных социальными потребностями и технологическими факторами, ведёт к эволюции системы образования от концептов традиционной классно-урочной системы не только к смарт-инструментам учебной деятельности, повышающим качество учебного процесса, но и к новой перспективной образовательной парадигме смарт-образования.
Бесплатно
Управление мастер-данными в рамках итеративного подхода
Статья научная
Управление мастер-данными ( Master-Data Management, MDM ) - область бизнес-информатики, нацеленная на консолидацию и централизованное управление важнейшими данными бизнес-организаций, которые распределены по разным информационным системам. Ведущие мировые ИТ-компании ( IBM, Oracle, Informatica и др.) предлагают широкий спектр готовых продуктов по управлению мастер-данными ( MDM -продукты). Внедрение MDM сопряжено с большим количеством технических и организационных трудностей. В работе рассматривается итеративная стратегия внедрения MDM , подразумевающая поэтапную реализацию управления мастер-данными на основе реальных нужд организации-заказчика. Вводится понятие MDM -решения, которое является результатом внедрения MDM в организацию и включает в себя адаптированный к нуждам и особенностям организации MDM -продукт, новые регламенты по работе с данными обученных сотрудников, налаженный процесс управления мастер-данными. Основным результатом статьи является функциональная модель управления мастер-данными, предназначенная для ранних стадий разработки MDM -решения в рамках итеративной стратегии. Потребности организации могут быть похожи на MDM , однако требуют использования других инструментов. Цель данной модели - выявить реальные потребности организации в MDM и установить, какие MDM -компоненты должны быть реализованы в первую очередь. В работе приводится описание компонент модели, представлено портфолио из шести реальных MDM -проектов и их анализ с позиций предложенной модели.
Бесплатно
Формализация неявных знаний на основе образовательных компетенций и фоновых знаний
Статья научная
Статья посвящена обсуждению процесса создания единообразных подходов к описанию различных составляющих корпоративных знаний в условиях многодисциплинарной информационной среды предприятия. Предложен способ описания корпоративных знаний, основанный на образовательно-компетентностном подходе с использованием раздельной оценки образовательных компетенций и фоновых знаний работников. Приводится пример использования предложенного подхода к решению задач управления персоналом компании. В качестве методологической базы применяется разделение компетенций работников компании согласно источникам их возникновения. Работа выполнена на основе онтологического подхода и методов исследования текстов, созданных на естественных языках. Показано, что компетенции работника могут быть единообразно определены на основе частотного анализа текстов документов, в той или иной степени имеющих отношение к работнику. Новизна работы заключается в создании единообразного подхода к описанию корпоративных знаний работников предприятия, в основе которого лежит разделение компетенций работников на полученные в процессе образования, соавторской активности, производственного опыта, а также контекстных фоновых знаний. Показана возможность создания программных решений для описания компетенций работников компании, являющихся составной частью корпоративных знаний. Составные части предложенной в статье методики прошли этап испытаний и применяются для автоматизации работ служб предприятий, связанных с управлением деятельностью персонала.
Бесплатно
Формирование базы знаний для поддержки процесса архитектурного проектирования программных систем
Статья научная
Рассмотрен подход к формированию базы знаний для автоматизации процесса архитектурного проектирования программных систем на основе опыта предыдущих проектов. Под архитектуризацией понимается представление программных систем в форме описания архитектуры, состоящей из множества артефактов проектирования. При разработке новой программной системы возможно повысить её качество за счёт привлечения опыта предыдущих проектов - удачных проектных и архитектурных решений, содержащихся в базе знаний проектной организации. Такая база знаний должна формироваться в процессе анализа артефактов проектирования, полученных в процессе работы над предыдущими проектами: исходный код проекта, диаграммы проектирования, модели данных, структурированные информационные ресурсы и т. д. В статье рассмотрена модель базы знаний проектной организации, позволяющая учитывать опыт предыдущих проектов. Представлена модель прикладного решения платформы 1С: Предприятие в качестве примера артефакта проектирования. Представлен метод для формирования фрагментов базы знаний в процессе анализа прикладного решения для платформы 1С и метод генерации диаграмм вариантов использования на основе содержимого базы знаний. Приведены результаты экспериментов оценки качества по точности (наличие в сгенерированной диаграмме элементов экспертной диаграммы) и полноте (наличие в сгенерированной диаграмме элементов, отсутствующих в экспертной диаграмме). Полученные оценки значений точности в среднем составляет 0.875, а полноты - 0.6.
Бесплатно
Формирование лексического модуля прикладной онтологии для её обучения
Статья научная
Трудоёмкость разработки онтологий связана с их обучением, которое предполагает автоматизацию решения задач извлечения онтологических понятий и отношений из естественно-языковых текстов. Для созданной онтологии, используемой в информационной системе, с большой долей вероятности возникнет необходимость расширения её понятийной системы ввиду усложнения или изменения процессов обработки данных. Последующее применение текстового анализа для обнаружения новых понятий и включения их в онтологию, т.е. связывания их с существующими понятиями, потребует идентификации последних в предложениях естественно-языковых текстов. В данной работе рассматривается задача автоматизации формирования лексического модуля прикладной онтологии, включающего формализованные представления онтологических понятий в естественно-языковых текстах. Представлен обзор работ, посвящённых использование лексической информации о компонентах онтологии при решении задач, связанных с анализом текстовых данных. Рассмотрены способы применения модели OntoLex-Lemon для определения структуры лексических представлений понятий онтологии. Предложена процедура формирования лексических представлений на основе анализа текстов предметной области, учитывающая наличие у понятий имён, состоящих из нескольких слов. Приведены результаты применения полученного модуля для автоматического формирования обучающего набора нейросетевой языковой модели, используемой в задаче обучения онтологии для обнаружения новых понятий в корпусе предметных текстов.
Бесплатно
Формирование модели интеллектуального программного аналитического комплекса в электроэнергетике
Статья научная
Рассматривается модель интеллектуального программного аналитического комплекса, позволяющего организациям электроэнергетики дистанционно применять системы учёта электрической энергии, предназначенные для снятия показаний потребителей в онлайн-режиме, регистрации отклонений, а также определения качества электрической энергии. Программный аналитический комплекс представлен в виде совокупности моделей: модели обеспечения устойчивости качества электрической энергии, позволяющей сформировать правила информационной среды и единое хранилище данных для систематизации процессов сбора, обработки и передачи данных, упростить поиск и повысить скорость доступа к данным; модели продукционной базы знаний, предназначенной для поиска решений в рассматриваемом процессе и оценки результатов поиска; динамического графа отклонений квадрата Декарта, позволяющего управлять электроэнергетическими параметрами с целью повышения эффективности работы организации и усовершенствования процесса управления технической стратегией энергетической системы; онтологической и сетевой моделей показателей качества электрической энергии. Приведены схемы алгоритма работы программного аналитического комплекса, а также разработанного узла нейронной сети, предназначенных для выполнения анализа отклонений на предмет наличия неисправностей в работе аппаратного обеспечения. Применение представленных моделей в программном аналитическом комплексе позволит оперативно выявлять возникающие отклонения и проводить их анализ.
Бесплатно
Формирование понятийно-терминологического аппарата теории интерсубъективного управления
Статья научная
Рассматривается проблема неоднозначного толкования терминов, применяемых в теории интерсубъективного управления, что может привести к искажению смысла и неверному пониманию теории. Представлено краткое содержание теории интерсубъективного управления. Предложено сформировать понятийно-терминологический аппарат теории интерсубъективного управления, используя теоретические источники - публикации представителей школы известного самарского ученого В.А. Виттиха, материалы словарей, научных статей и энциклопедий. Разработана терминологическая структура данной предметной области, для построения которой был использован экспертный подход. Выделена совокупность ключевых терминов теории интерсубъективного управления, требующих определения в контексте теории интерсубъективного управления, впервые проанализировано тематическое поле теории. Для визуализации тематического поля теории интерсубъективного управления построена укрупнённая схема ключевых понятий. Выделены две группы терминов, представляющих предметную область теории интерсубъективного управления. В одну группу включены слова, из которых составлено название теории («теория», «интерсубъективность», «управление»), требующие первоочередного определения. В другую группу включены все прочие термины. Отмечено, что на базе предложенной неупорядоченной совокупности терминов может быть выстроена более структурированная и систематизированная терминосистема, а также разработан тезаурус и онтологическая модель теории интерсубъективного управления.
Бесплатно
Формирование проектных альтернатив на основе онтологического подхода
Статья научная
Описаны онтологические модели и технология их использования в процессе подготовки и принятия решений по реализации промышленных инвестиционных проектов. Формирование онтологии базируется на доступных для лиц, принимающих решения, производственных, маркетинговых и финансовых стратегиях реализации проекта с учѐтом управляемых и частично-управляемых негативных рисков. Представлены онтология предметной области проекта и онтология процесса формирования сценария. Приведѐн пример использования созданных онтологий для формирования проектных альтернатив инвестиционного проекта организации производства бетонных изделий. Новым является исследование возможности формализации процесса формирования проектных альтернатив на уровне сценариев, учитывающих стратегии реализации проекта и потенциальные риски, что требует выделения соответствующих концептов, связей и инструментов интерпретации знаний при построении онтологий, а также определения точек ветвления, охвата и содержания сценарных развилок с учѐтом жизненного цикла промышленного инвестиционного проекта.
Бесплатно
Электронный корпус татарского языка на базе модели лингвистических графов знаний
Статья научная
В статье представлена новая версия электронного корпуса татарского языка, модернизированная на основе модели лингвистического графа знаний тюркских языков. Новая версия корпуса позволяет описать информацию на разных лингвистических уровнях: морфонологическом, синтаксическом и семантическом благодаря представлению лингвистической информации в виде графов знаний. Такой способ представления повышает функциональные возможности работы с корпусом, позволяет производить поиск по запросам, содержащим синтаксическую и семантическую информацию. Особенность реализации электронного корпуса заключается в том, что использованная модель в наибольшей степени соответствует структурно-функциональным особенностям тюркских языков и используется в качестве основы для создания ряда программных продуктов, связанных с семантической обработкой текста на тюркских языках. В частности, к таким продуктам относятся лингвистический портал «Тюркская морфема» и новая версия электронного корпуса татарского языка «Туган тел».
Бесплатно
