Общие вопросы формализации проектирования: онтологические аспекты и когнитивное моделирование. Рубрика в журнале - Онтология проектирования
Подход к твёрдотельному моделированию геометрических объектов в точечном исчислении
Статья научная
Разработка систем автоматизированного проектирования включает комплекс фундаментальных и прикладных исследований. Концептуальную основу математического аппарата таких систем составляет понятие полноценного геометрического тела, как геометрического множества точек, для которого количество текущих параметров соответствует размерности пространства, где геометрическое тело представляется как выделенная часть пространства. Аналитическое описание таких точечных множеств выполняется посредством математического аппарата точечного исчисления. Такой подход имеет обобщение на многомерное пространство. В статье приводится сравнение предложенного подхода к твёрдотельному моделированию геометрических объектов с существующими подходами. Показаны примеры моделирования геометрических тел на основе нового подхода. Выделены преимущества предложенного подхода, включающие компактность аналитического описания, отсутствие необходимости использования матриц преобразования, возможность реализации параллельных вычислений на уровне математического аппарата и др. Обозначены возможности моделирования геометрических тел в точечном исчислении, в том числе моделирование изотропных и анизотропных тел в виде твёрдотельных геометрических объектов с функционально-управляемой линейной и нелинейной структурой пространства.
Бесплатно
Проектирование цифрового двойника работника предприятия
Статья научная
Целью создания цифрового двойника работника является минимизация рисков: непредсказуемого нежелательного поведения, профессионального выгорания, снижения вовлечѐнности в рабочие процессы, снижения производительности, возникновения деструктивных конфликтов. Описаны подходы к проектированию цифровых двойников. Предложено организационно-методическое обеспечение разработки цифровых двойников как социально-экономических систем, обладающих свойствами целеполагания, динамичности, рефлексии и ограниченной рациональности. Прототип цифрового двойника работника основан на гибридной модели, объединяющей математические модели, обеспечивающие компьютерное моделирование физических процессов, и основанные на данных модели, включающие методы интеллектуального анализа данных и машинного обучения с подкреплением и позволяющие обнаружить в данных закономерности, полезные для принятия решений. Такой цифровой двойник работника с интеллектуальным управлением совмещает оба класса моделей и связан с концепцией индивидуального человеческого капитала, т.е. совокупно- стью его профессиональных, интеллектуальных и социальных ресурсов, которые определяют про- изводительность работника и его доход. Цифровой двойник включает модель оценки человеческо- го капитала работника и модель управления, обеспечивающую формирование индивидуальной траектории профессионального развития работника. В модели управления используются алгорит- мы машинного обучения с подкреплением, формируется оптимальный режим управления и пред- ставляется набор мероприятий (управленческих решений), направленных на развитие работника с учѐтом изменяющихся его индивидуальных характеристик (здоровья, уровня профессиональных и иных компетенций, мотивации и др.). Практическую значимость имеют результаты внедрения цифрового двойника работника, позволяющие уменьшить влияние возможных рисков, улучшить производительность работников и эффективность предприятия в целом.
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
Системный и онтологический анализы: схожесть и различие понятий
Статья научная
Термины, понятия и их содержание - не только основы общественных коммуникаций, ключи к взаимопониманию, познанию и передаче знаний, но и основополагающие элементы в построении компьютерных онтологий для систем искусственного интеллекта. Эволюция знаний в предметных областях приводит к эволюции языка, который изменяется, заимствует слова из других областей, расширяя их смыслы. Понятие системный анализ имеет широкое толкование, активно применяется в различных сферах деятельности (науке, экономике, инженерии и др.), углубляясь и адаптируясь под конкретные предметные области. Связанные с системным анализом понятия (система, предметная область, проблемная область и др.) также эволюционируют. Системный анализ фокусируется на взаимосвязи между элементами системы и определении её структуры и функций; включает различные методы моделирования, оптимизации и используется для решения конкретных задач. Онтологический анализ связан с изучением и описанием объектов, событий, процессов и отношений в предметной области, частью которой может являться система (системы); описывает структуру и свойства элементов, составляющих систему, и отношений между ними; используется для создания формального описания системы и обеспечения общего понимания её компонентов. Результат онтологического анализа может быть основой для системного анализа или его частью. Системный и онтологический анализы направлены на понимание сложных систем и их компонентов и могут использоваться вместе. Различие этих понятий во многом определяется содержанием понятий области исследования, её границами, объектом исследования как процесса, целеполаганием, теми традициями и контекстом, которые сложились у исследователей в конкретных предметных областях. В рамках принятой номенклатуры научных специальностей ВАК можно утверждать, что онтологический анализ входит в научную специальность «Системный анализ, управление и обработка информации, статистика».
Бесплатно
Формализация понятий «диагностическая ситуация» и «диагностическая деятельность»
Статья научная
Предметом исследования являются основные элементы понятийного аппарата технической диагностики в контексте их использования в концептуальной диагностической модели. Предлагаются онтологические определения для ключевых категорий диагностическая ситуация и диагностическая деятельность. Диагностическая ситуация определяется как структурированный набор фактов и условий, позволяющий оценить состояние объекта в конкретных условиях. Диагностическая деятельность формализуется как процесс устранения неопределѐнности в техническом состоянии объекта. Основной научный результат – разработка начального фрагмента концептуальной диагностической модели на основе фреймового описания. Модель объединяет статический контекст ситуации (объект, субъект, надсистема) и процедурную составляющую деятельности (контроль, поиск дефектов, прогнозирование) в единую формальную структуру. Практическое значение исследования состоит в том, что предложенная формализация создаѐт концептуальный каркас для построения алгоритмов работы интеллектуальных диагностических систем. Приведены примеры применения понятий диагностическая ситуация и диагностическая деятельность в описании технического состояния двигателя внутреннего сгорания.
Бесплатно
Формализация требований к показателям в задачах многомерного оценивания объектов
Статья научная
Создание модели многомерного оценивания объекта включает выполнение требований к каждому оцениваемому показателю. Трудоѐмкость этого процесса пропорциональна числу показателей. Требования к показателю делятся на количественные и качественные. Количественные требования формализуются набором логических ограничений на значения показателей. Моделирование ограничений выполняется на языке предикатов первого порядка. Качественные требования учитывают склонности/несклонности лица, принимающего решение, к риску в задачах выбора предпочтительной сущности и в задачах аксиоматической классификации. В отсутствие информации о склонности/несклонности к риску и расплывчатости границ между смежными классами качественные требования моделируются монотонными и немонотонными линейными и кусочнолинейными функциями на шкале показателя. Склонность к риску моделируется функцией ценности/полезности, мало изменяющейся в начале шкалы и сильно изменяющейся в еѐ конце. Функция, моделирующая несклонность к риску, имеет противоположные свойства. Для моделирования расплывчатости границ между смежными классами привлекаются оценочные функции с различной скоростью ухода за границу класса. В работе предлагается минимальный набор признаков, по значениям которых различаются все возможные варианты моделирования количественных и качественных требований к значениям показателей. Наборы признаков для решения задач упорядочения и классификации объектов различаются лишь количественно за счѐт необходимости задания требований для каждого класса. Эта информация заносится в таблицу «Признаки / Показатели» табличного процессора, при вводе которой в систему автоматически строится модель оценивания каждого показателя по предъявленным к нему требованиям.
Бесплатно
