Статьи журнала - Онтология проектирования
Все статьи: 495
Подход к автоматизированному наполнению графов знаний сущностями на основе анализа таблиц
Статья научная
Использование технологий Semantic Web , в том числе онтологий и графов знаний, является широко распространённой практикой при разработке современных интеллектуальных систем информационного поиска, рекомендательных и вопросно-ответных систем. Процесс разработки онтологий и графов знаний включает использование различных источников информации (например, баз данных, документов, концептуальных моделей). Таблицы являются одним из наиболее доступных и широко распространённых способов хранения и представления информации, а также ценным источником знаний в предметной области. В данной работе предлагается автоматизировать процесс извлечения конкретных сущностей (фактов) из табличных данных для последующего наполнения целевого графа знаний. Для этого разработан новый подход, ключевой особенностью которого является семантическая интерпретация (аннотирование) отдельных элементов таблицы. Приведено описание его основных этапов, показано применение подхода при решении практических задач создания предметных графов знаний, в том числе в области экспертизы промышленной безопасности нефтехимического оборудования и технологических комплексов. Выполнена экспериментальная оценка качества аннотирования на тестовом наборе табличных данных. Полученные результаты показали целесообразность использования предлагаемого подхода и разработанного программного обеспечения для решения задачи извлечения фактов из табличных данных для последующего наполнения целевого графа знаний.
Бесплатно
Статья научная
Социальные сети предоставляют исследователям возможности получения массива текстовых данных для дальнейшего анализа в рамках некоторой предметной области. Каждая предметная область имеет свой специфический профессиональный словарь и стиль написания текста. При определении предметной области текстового материала большую проблему представляет построение словарей, тезаурусов, онтологий. В данной статье под онтологией рассматривается лингвистическая онтология, направленная на определение предметной области текстового материала. Представлен алгоритм для автоматического построения онтологии на основе графа знаний Wikidata . Задача состоит в том, чтобы отобразить множество объектов графа знаний Wikidata на множество сущностей лингвистической онтологии. В статье предложен алгоритм определения степени принадлежности текстового материала предметной области. Эксперименты по оценке времени построения онтологии и применимости полученных лингвистических онтологий к задаче определения степени принадлежности текстовых материалов предметной области показали: время работы алгоритма и количество терминов в сформированной онтологии прямо пропорционально зависят от количества анализируемых свойств и объектов Wikidata ; сформированная лингвистическая онтология применима к задаче определения степени принадлежности текста предметной области.
Бесплатно
Подход к моделированию процесса извлечения информации из текста на основе онтологии
Статья научная
В статье рассматриваются модели и методы представления знаний, ориентированные на задачи автоматической обработки текста и извлечения информации. В рамках предлагаемого подхода извлечение информации рассматривается как процесс пополнения онтологии информацией, представленной в виде объектов - экземпляров понятий предметной области. Для описания данного процесса предложены три базовые модели. Модель представления текста задаёт общую схему обработки текста и обеспечивает отображение полученной информации на текст. Модель представления знаний включает описание предметной лексики, жанровые модели текста и модели фактов, которые позволяют смоделировать процессы извлечения информации в терминах семантических классов предметной лексики и онтологии предметной области. Используемая атрибутивная модель представления данных обеспечивает сохранение информационных потоков данных, возникающих в процессе извлечения информации, и позволяет применять онтологические методы для решения задач снятия неоднозначности интерпретации текста и разрешение кореференции. Таким образом, предложена оригинальная методика, позволяющая пользователям проектировать систему анализа текста и моделировать процессы извлечения информации на основе онтологии предметной области.
Бесплатно
Подход к оцениванию уровня интеллектуальности информационной системы
Статья научная
На основе анализа определений естественного и искусственного интеллекта (ИИ) предложены базисные функции, отражающие познавательную деятельность мозга. Их трактовка в широком смысле с использованием правил русской грамматики позволила описать весь спектр понятий, применяемых в ИИ. Показана возможность выражения базисных функций через более простые и объединения их в более сложные. Обоснована полнота, непротиворечивость и неизбыточность базиса познавательных функций мозга. 14 базисных функций разделены на четыре группы, отражающие различные стороны работы со знанием. Это позволило рассматривать систему ИИ как специализированную систему обработки информации. За признак, выделяющий подсистему ИИ в информационной системе, принят имитационный подход к моделированию функций человеческого мозга. Уровень интеллектуальности информационной системы характеризуется показателями долей аппаратного и программного обеспечения, использованных для реализации моделей ИИ, в общем объёме аппаратного и программного обеспечения информационной системы. Приведён пример оценивания уровня интеллектуальности информационной системы беспилотного летательного аппарата.
Бесплатно
Подход к оценке сложных технических систем на ранней стадии разработки
Статья научная
Рассматривается подход к оценке сложных технических систем на ранней стадии их разработки. В качестве сложных технических систем исследуются комплексы с многофункциональными беспилотными летательными аппаратами двойного назначения. Новизна работы заключается в комплексировании оценки путём структурирования методов и стохастических моделей анализа сложных технических систем в технологической компьютеризированной среде разработчика, выбора стратегии принятия решений на этапах предварительного проектирования, включающей метод экспертных оценок. На примере беспилотных летательных аппаратов показана технология выбора рационального варианта сложных технических систем из числа альтернатив сформированного модельного ряда с помощью информационно-аналитической системы. В информационно-аналитической системе реализована процедура многокритериальной оценки сложных технических систем, основанная на методах экспертных оценок. Получены первичные результаты комплексной оценки разведывательно-ударных и ударных комплексов многофункциональных беспилотных летательных аппаратов массой 0,3-2 т.
Бесплатно
Подход к построению формальной алгебраической системы порталов знаний
Статья научная
В работе представлен подход к проектированию расчётных задач на инженерных порталах знаний, основанный на формальной алгебраической системе, которая позволяет получить требуемый общий расчёт как результат выполнения системы алгебраических формализмов. Цель работы - повышение эффективности обработки, переработки, хранения и доступа к информационным и вычислительным ресурсам специализированных инженерных интернет-порталов знаний за счет систематизации слабосвязной сложноструктурированной разнородной информации путем построения формальной алгебраической системы порталов знаний. Основными задачами исследования являются: формализация знаний для представления контекстно-независимых структур, которые позволяют оперировать с информацией, представленной на порталах, в независимости от рассматриваемой предметной области; разработка математической модели порталов инженерных знаний; интеграция вычислительных ресурсов в информационную среду портала путем унификации и формализации элементов связности расчётных задач; разработка метода формирования сложных инженерных расчётов. Алгебра расчётов описывает последовательность выполнения частных расчётов, при этом формализмы алгебры расчётов портала знаний представляются множеством операций заданного вида на хранимом наборе информационных и вычислительных ресурсов портала.
Бесплатно
Статья научная
Современный период развития информационных технологий связан с интеллектуальной поддержкой процессов принятия решений, с совершенствованием методов и технологий взаимодействия пользователей с информационными системами. На сегодняшний день одним из наиболее интересных подходов в теории и практике разработки информационных систем, основанных на знаниях, является онтологический подход. В статье приведены результаты анализа существующих стандартов и редакторов онтологий. Описывается методика создания онтологий, предназначенных для использования в качестве семантических основ разрабатываемых информационных систем в предметной области «Проектирование и производство авиационной техники». Приведены примеры использования разработанной методики при проектировании - тезаурус предметной области «Самолет», являющийся семантической основой информационной системы «Робот-проектант», - и при производственном планировании - базовая онтология машиностроительного предприятия, являющаяся семантической основой при создании информационной системы «Smart Factory».
Бесплатно
Подход к систематизации алгоритмов
Статья научная
Предлагается метод исследования алгоритмов с онтологической позиции. Рассмотрены различные подходы к созданию и описанию алгоритмов. Выделяется точка зрения, согласно которой алгоритм - не только схема для вычислений, а инструмент познания и передачи знаний. Обосновывается связь алгоритмов с онтологиями. Даётся систематика и категориальная классификация алгоритмов. На основе обобщения выделяют две группы алгоритмов: линейные и нелинейные. В этих группах выделены типичные подгруппы: прямые алгоритмы, циклические алгоритмы, стратифицированные алгоритмы, итеративные алгоритмы, инкрементные алгоритмы. Для инкрементных алгоритмов рассмотрены два варианта: последовательный и спиральный. Рассмотрен алгоритм сортировки. В статье использованы топологическое и формальное описания алгоритмов, выделено познавательное значение алгоритмов. Отмечено наличие алгоритмов количественной обработки и качественного анализа. Применяемое обобщение одинаково распространяется на оба вида алгоритмов. Отмечается необходимость дальнейшего исследования алгоритмов как инструмента познания и передачи знаний.
Бесплатно
Подход к созданию онтологий на основе электронных таблиц с произвольной структурой
Статья научная
Использование семантических технологий, в том числе онтологий, является широко распространенной практикой при создании современных интеллектуальных систем. Электронные таблицы являются одним из наиболее доступных и распространенных способов представления и хранения информации, который характеризуется большим разнообразием и разнородностью компоновок, стилей и содержания, оставаясь ценным источником структурированных предметных знаний. В работе предлагается автоматизировать процесс формирования онтологий на основе анализа и преобразования электронных таблиц, обладающих произвольной структурой. Представлен подход, обеспечивающий восстановление семантики табличных данных, концептуализацию и формализацию табличного содержания в форме онтологии. Приведены основные этапы подхода и описание разработанных программных средств. Данные средства использовались при решении практической задачи формирования онтологии для диагностирования и оценки технического состояния нефтехимического оборудования. В качестве исходных данных использовались электронные таблицы, извлечённые из отчётов по экспертизе промышленной безопасности нефтехимических комплексов. По результатам апробации сделан вывод о целесообразности использования предлагаемого подхода при прототипировании предметных онтологий.
Бесплатно
Подход к созданию терминологических онтологий
Статья научная
Описывается методика построения сети естественных иерархий терминов на основе анализа массива текстов по выбранной проблематике. Данная сеть формируется в автоматическом режиме на основе обучающей коллекции текстов и может рассматриваться как основа для построения терминологических онтологий. Методика базируется на применении компактифицированных графов горизонтальной видимости для терминов - отдельных слов, биграмм и триграмм, а также на установлении связей между терминами. Предложенная авторами сеть естественных иерархий терминов охватывает связи типа «общее-частное» и может рассматриваться как основа построения сети с ассоциативными связями. Рассмотрена сеть естественных иерархий терминов, сформированная на основе полных текстов научно-популярных статей. Предложено использование алгоритма HITS для данной сети, с помощью которого обеспечивается выбор наилучших «авторов» - узлов, на которые введут ссылки, и «посредников» - узлов, от которых идут ссылки цитирования.
Бесплатно
Подход к формированию наборов эталонов речевых команд с использованием онтологии
Статья научная
В работе приводится метод формирования библиотеки эталонов речевых команд с использованием предметной онтологии с целью повышения их дальнейшего распознавания. Представлена формальная модель предметной OWL-онтологии, используемой в качестве базы знаний в процессе формирования и расширения библиотеки эталонных команд в процессе распознавания речевых команд, а также описан алгоритм извлечения списка синонимов входных речевых команд на основе предметной OWL-онтологии. Статья содержит описание методики проведения, а также результаты экспериментов по формированию вариантов библиотеки эталонов и выбора библиотеки с наиболее различимыми командами с использованием OWL-онтологии предметной области управления гражданского самолета с помощью речевых команд. Приводятся результаты экспериментов, доказывающие эффективность подхода.
Бесплатно
Поиск зависимостей в данных на основе методов удовлетворения табличных ограничений
Статья научная
Работа посвящена поиску в данных особого типа закономерностей, называемых частыми паттернами. Под частым паттерном понимается некоторая совокупность признаков, которая характеризует большое количество объектов обучающей выборки. Существующие методы выявления паттернов, как правило, не позволяют гибко учитывать необходимые требования к их виду. Изменение условий, которым должны удовлетворять искомые закономерности, приводит к трудоёмкой модификации используемых алгоритмов и снижению производительности вычислений. В статье предлагается подход на основе парадигмы программирования в ограничениях, свободный от перечисленных недостатков. Подход основан на оригинальном способе представления обучающей выборки с помощью специализированных табличных ограничений - сжатых таблиц D -типа, на авторском методе поиска с возвратами, а также на специализированных правилах редукции для табличных ограничений. Особое внимание уделяется решению задачи поиска замкнутых паттернов, которая входит как часть в решение рассматриваемых в работе задач машинного обучения и включает учёт дополнительных требований к виду искомых паттернов. В качестве дополнительных требований к виду паттерна рассматриваются ограничения на частоту встречаемости замкнутого паттерна, а также условия на вхождение некоторого элемента (признака) в паттерн. К основным правилам редукции сжатых таблиц D -типа добавляются правила, учитывающие интересующие особенности анализируемых паттернов. Преимуществом подхода является то, что учёт и анализ новых ограничений позволяет на ранних стадиях процесса поиска исключать из рассмотрения заведомо неперспективные кандидаты в паттерны, что способствует сокращению количества этапов вычислений (узлов дерева поиска) и позволяет снизить расход оперативной памяти, требуемой для реализации этих этапов.
Бесплатно
Понятие «множество» в теории и практике проектирования
Статья научная
Понятие «множество» - одно из ключевых понятий математики и не только. Для развития дискуссии приводятся оценки значимости «множеств» в проектировании, сгенерированные большими языковыми моделями, как некий обобщающий взгляд на важность этого понятия. Приводится разбор понятий «множество» и «класс» в математике и инженерии. Показана множественность их интерпретаций и различие в разных сферах применения, напрямую связанная с понятием «элемент множества». В проектировании понятие «множество» рассматривается в различных аспектах и наполняется различным содержанием. В первую очередь - это множество потребностей, которые непрерывно возникают и на удовлетворение которых направлена проектная деятельность, сопровождаемая множеством участвующих в ней субъектов проектирования. Это также множество уже созданных артефактов (прецедентов), которые являются аналогами и прототипами для проектанта, но по тем или иных основаниям не удовлетворяют возникающим потребностям субъектов. Это множества: проектных параметров и проектных переменных разрабатываемого объекта; критериев оценки нового артефакта; исходных предпосылок, данных и условий, включая ограничения; моделей, описывающих проектируемый объект; методов принятия решений и, наконец, множество проектных решений. Объективно существующее множество значений исходных данных и критериев оценки в проектировании может рассматриваться и рассматривается как неопределённость (неопределённое множество), как данность, которую надлежит раскрыть, сужая область решений, понижая мощность множеств. В практике проектирования (снятие неопределённости, вырождение множественности возможных значений проектных параметров и т.п.) всегда стремятся к синглтону (множеству с единственным элементом), т.е. к тому проектному решению, которое будет воплощено в конструкцию, технологию или систему.
Бесплатно
Понятие интерсубъективности в эвергетике
Статья научная
Рассматривается роль понятия «интерсубъективность» в становлении и развитии эвергетики - науки о процессах управления в обществе, базирующейся на принципах постнеклассической научной рациональности. В эвергетике теория строится коммуницирующими неоднородными акторами, находящимися «внутри» объекта - ситуации в обществе, и ориентирована она на приобретение интерсубъективных конвенциональных знаний, являющихся результатами соглашений акторов, которые выполняют не только познавательные, но и деятельностные функции по преобразованию общества. В отличие от ценностно-инвариантной классической науки эвергетика является ценностно-ориентированной наукой о процессах управления в обществе, поскольку неоднородные акторы, имеющие субъективные представления о ценностях, стремятся к достижению взаимопонимания и консенсуса. Разработанная теория интерсубъективного управления является «интеграционной платформой», представляемой в системе поддержки коммуникативных действий с помощью онтологий, на основе которой акторами вырабатываются и принимаются решения об урегулировании проблемной ситуации.
Бесплатно
Понятность онтологической модели как характеристика её качества
Статья научная
Отмечается тенденция к объединению профессиональных знаний в рамках создания киберфизических систем. Это побуждает сделать их доступными для широкого круга заинтересованных лиц. Рассматриваются различные модели представления знаний с позиций историзма и уровней общности. К трём уровням представления знания по степени его общности - философскому, узко-дисциплинарному (профессиональному) и предметному (базы знаний) - предлагается добавить междисциплинарный (общенаучный) уровень. Утверждается, что в основе любой модели представления знаний лежит модель формальной системы и её дочерняя модель - исчисление предикатов. Наглядной моделью представления знаний является помеченный граф. Предложена обобщённая модель, отражающая соотношение знания и познания. Понимание онтологической модели трактуется как средство познания. Вводится термин «понятность» онтологической модели, как свойство, в наибольшей степени характеризующее её качество. Понятность онтологической модели подразделяется на вербальную и системную. Обсуждаются факторы, влияющие на эти составляющие понятности модели. Предлагаются показатели для измерения понятности онтологической модели.
Бесплатно
Другой
Бесплатно
Построение СППР на основе онтологии молочного производства
Статья научная
Цель работы - построение и реализация системы поддержки принятия решений (СППР) в молочном производстве на основе формализованных математических моделей и онтологического подхода. Проведена декомпозиция процесса производства молочной продукции, выделены основные влияющие на него факторы, а также взаимосвязи между ними. Сформирована онтология предметной области, которая представлена в виде концептуальной схемы и иерархии классов. Для описания последовательности влияния факторов и выявления управляющих воздействий разработана схема Исикавы для производства молочной продукции. Предложено формализованное описание эффективности процесса молочного производства. Разработана СППР для производства молочной продукции, включающая учёт факторов, связанных с сортом и видом кормовых растений, способами и методами высева семян, предпосевной подготовкой, классом и типом почв, агроклиматическими показателями, внесением удобрений, классом животных и кормовыми добавками.
Бесплатно
Статья научная
Процесс проектирования сложных технических систем (СТС) является итеративным процессом, который характеризуется значительными затратами ресурсов (финансовых, трудовых, временных), оформлением большого объёма документации, а также множеством возникающих рисковых ситуаций. Для надёжного создания СТС необходима интеллектуальная система контроля и предупреждения рисковых ситуаций, которая позволит быстро обработать и проанализировать большие объёмы разнородной информации, выявить рисковые ситуации на этапе проектирования, а также ответить на вопрос типа «Что будет с проектом создаваемой СТС, если на этапе проектирования произойдут какие-либо изменения...?». Статья посвящена построению базы знаний интеллектуальной системы контроля и предупреждения рисковых ситуаций в условиях разнородной информации для этапа проектирования СТС критической инфраструктуры. Проведён анализ основных типов моделей представления знаний, применяемых при создании баз знаний. Предложена база знаний, основанная на модульном принципе и использующая обобщённую схему методологии когнитивного и нечёткого когнитивного моделирования. Новыми результатами являются: разработанный модуль обработки исходных данных, позволяющий обрабатывать разнородные данные; представление знаний в базе знаний в виде чётких или нечётких моделей; сценарии развития рисковых ситуаций, связанных с проектированием СТС.
Бесплатно
Построение карт потока создания ценности на основе онтологического подхода
Статья научная
Цель работы - оценка и повышение эффективности работы производственного предприятия посредством разработки и внедрения карты потока создания ценности. Проведён анализ метода карт потока создания ценностей, выявлены его недостатки и особенности. Построена карта потока создания ценностей текущего состояния производственного процесса и сделан вывод о том, что карта позволяет улучшить данный процесс потока. На основе анализа частного случая сети Петри показана необходимость в определении объектов, взаимосвязей и отношений инцидентности. Основные объекты определены посредством построения фреймовой модели взаимодействия ключевых параметров производства. Взаимосвязи между объектами и отношения инцидентности выявлены при помощи построения онтологической модели. Анализ построения карт потока создания ценностей позволил выявить пять видов затрат времени. Для снижения времени перемещения, времени загрузки-выгрузки и ликвидации простоев предложено использовать сети Петри с применением циклограмм.
Бесплатно
