Статьи журнала - Онтология проектирования
Все статьи: 495
Автоматизация синтеза составных онтологических паттернов содержания
Статья научная
Применение онтологических паттернов проектирования становится распространенным подходом в онтологическом инжиниринге. Онтологические паттерны являются формализацией проверенных решений, которые могут быть повторно использованы при разработке онтологий. В данной статье основное внимание сосредоточено на одной разновидности онтологических паттернов - онтологических паттернах содержания, которые представляют собой небольшие фрагменты онтологий, формализующие обобщённые ситуации предметной области (например, участие в событии, исполнении роли, наличие частей у объекта и др.). Паттерны содержания используются в качестве строительных блоков при разработке онтологии. В таком случае они, как правило, могут быть расширены, специализированы, объединены разработчиком для получения составного паттерна содержания, который предоставит более сложный онтологический фрагмент, позволяющий обеспечить представление знаний о некотором объекте предметной области с необходимой степенью детализации. Однако выполнения таких композиций паттернов содержания часто не сводится к простому объединению соответствующих им онтологических фрагментов, а требуют их предварительной модификации и последующего связывания их элементов особым образом. Это может потребовать от разработчика наличия знания семантики того или иного паттерна, используемого в композиции, а также навыков онтологического инжиниринга и тем самым усложнить применение паттернов. В данной работе рассматривается проблема автоматизации подбора подходящих паттернов содержания на основе преопределённых отношений между ними и последующего синтеза на их основе составного паттерна в соответствии с требования задачи разработчика онтологии. Рассматривается пример синтеза составного онтологического паттерна содержания с использованием предложенной процедуры.
Бесплатно
Автоматическое конфигурирование системы подготовки газа на основе онтологических моделей
Статья научная
В статье представлено описание интеллектуальной системы поддержки концептуального проектирования месторождений, включающей в себя онтологическую базу знаний и программный прототип для автоматического конфигурирования системы подготовки газа. Онтологическая база знаний является инструментом для сохранения и воспроизведения инфраструктурных решений, показавших эффективность при реализации нефтегазовых проектов. Описаны онтологические модели-слои, включающие: партономию, таксономию, атрибутивную онтологию, онтологию процессов, онтологию функций, онтологию требований, онтологию расчётных моделей, онтологию оборудования. Каждый слой онтологии содержит знания, необходимые для конфигурирования системы подготовки газа, формализованные с помощью множества концептов и отношений между ними. Опираясь на онтологический подход и функционально-ориентированную онтологию, создан программный прототип для решения следующих задач: конфигурирование под требования, проверка исполнения требований и выявление противоречий при изменении конфигураций. Интеграция методов инженерии знаний и строгих математических алгоритмов в процессах принятия решений позволяет использовать как объективные физические закономерности нефтегазовых процессов, так и менее формализованную информацию об объектах и отношениях между ними. Автоматическая генерация технологических вариантов с учётом множества требований предназначена для использования на ранних этапах проектирования и направлена на ускорение ввода в эксплуатацию и сокращение изменений.
Бесплатно
Авторский термин: к определению понятия
Статья научная
Авторы статьи констатируют, что в современном отечественном терминоведении отсутствует понятие и дефиниция авторского термина. Традиционной является точка зрения, что авторский термин - это термин, авторство которого достоверно известно либо это термин, названный в честь первооткрывателя научного явления. Авторы статьи считают данный подход ошибочным и предлагают собственную гипотезу: авторский термин существует только в пределах оригинальной научной гипотезы. Эта гипотеза описывается системой взаимосвязанных понятий и терминов, поэтому изолированного авторского термина не существует. Авторы статьи предлагают собственную дефиницию авторского термина. Авторский термин - созданный в рамках креативной научной концепции специальный знак, элемент системы понятий, взаимосвязанный с другими терминами и понятиями оригинальной гипотезы, соотносимый носителями языка для специальных целей с конкретной авторской идеей, необщепринятой научной картиной мира.
Бесплатно
Статья научная
Задача моделирования сообществ (групп) пользователей в социальных медиа является актуальной в рамках информационной поддержки принятия решений на разных уровнях государственного управления. Для автоматизированного извлечения смысла текстовой и сопутствующей информации используются методы тематического моделирования. В статье представлен опыт улучшения результатов тематического моделирования сообществ онлайновых социальных сетей с помощью аддитивной регуляризации тематических моделей. Улучшение результатов достигается посредством применения базовых регуляризаторов, доступных в программной библиотеке с открытым исходным кодом BigARTM . Тематические модели, полученные с использованием регуляризатора, сравниваются с тематическими моделями, полученными методами латентного размещения Дирихле и вероятностного латентно-семантического анализа. На подготовленном датасете, содержащем предварительно обработанные тексты постов сообществ онлайновой социальной сети проведены эксперименты по сравнению качества тематических моделей по метрикам когерентности, чистоты тем, разреженности матриц распределения. Обсуждаются недостатки метрик когерентности для оценки качества тематических моделей, полученных с помощью метода аддитивной регуляризации. Предложены дополнительные метрики, которые могут быть полезны для оценки качества тематических моделей. Сделаны выводы о применимости предложенного подхода для моделирования сообществ онлайновых социальных сетей. Результаты работы могут быть применены при разработке информационно-аналитических систем поддержки управления региональным развитием.
Бесплатно
Статья научная
В условиях постоянного роста объёмов учебных данных их «ручная» обработка не представляется возможной, уступая место различным моделям и методам машинного обучения. В то же время именно наличие обучающих выборок достаточного объёма позволяет современным алгоритмам машинного обучения хорошо справляться с базовыми прикладными задачами. Однако многие современные задачи сложны и узкоспециализированы. Это ограничивает количество данных, доступных для качественного обучения, снижая эффективность полностью автоматических систем. В работе рассматривается подход к задаче автоматизированного извлечения фактов из коллекций неразмеченных текстовых документов, в условиях малых объёмов учебных данных. Освещаются вопросы интеграции экспертных правил для конкретных предметных областей с обобщёнными, предметно-независимыми моделями машинного обучения, предварительно обученными на больших объёмах данных. Предложенный подход, опираясь на методику активного обучения, позволяет сократить трудозатраты эксперта, необходимые для эффективной генерации шаблонов извлекаемых фактов, сохраняя при этом высокое качество результатов работы системы. Применение предлагаемого метода поиска фактов по шаблону показано на примере задачи поиска информации о целевой аудитории в неструктурированном описании онлайн курсов.
Бесплатно
Статья научная
Статья описывает подход к организации стандартизирующих высокотехнологичную продукцию документов с максимальным эффектом актуализации их содержания. Обозначены базовые про- блемы разработки подобных документов и метод их декомпозиции для формирования статическо- го и динамического частей поля знаний о предметной области и стратегии принятия решений. В качестве инструмента организации знаний применяется онтологический подход, предполагающий формирование как частных онтологий, та и метаонтологии. Для обеспечения автоматизированного варианта формирования проектных альтернатив и принятия близких к оптимальным решений рас- сматривается реализация онтологизированного стандарта в виде полноценной системы поддержки принятия решений.
Бесплатно
Алгебраические модели иерархий типов для проектирования и рефакторинга
Статья научная
При проектировании и модернизации объектно-ориентированных информационных систем оказы- ваются полезными алгебраические методы. Такие методы, в частности, могут служить основой для верификации и оптимизации программного кода. В настоящей работе рассматривается класс основанных на решетках алгебраических структур, описывающих иерархию типов в объектно- ориентированном программировании. Исследуются свойства таких структур, включая замкну- тость, эквивалентность преобразований, существование логической редукции. Методология пред- назначена для верификации и модернизации иерархий типов, важным направлением которой яв- ляется автоматизированное устранение избыточности кода
Бесплатно
Алгоритм оценки и выбора инноваций для предприятия
Статья научная
В настоящее время инновационные технологии третьей и четвёртой промышленных революций оказывают огромное влияние на развитие промышленных предприятий. Появляется необходимость создания подхода к управлению принятием решений при внедрении инновационных технологий. Цель статьи - разработка алгоритма оценки инновационных технологий путём постепенного сужения области допустимых решений. Приводится краткий анализ существующих методов оценки инноваций. Показано, что существующие экономические и комплексные оценки не позволяют дать системную оценку результативности инноваций, так как новые технологии не имеют опыта в прошлом. Работы Дж. Рифкина и К. Шваба, а также «Стратегия развития информационного общества в Российской Федерации на 2017-2030 годы» могут составить базис для выбора начального множества инноваций, основу для формирования области предполагаемых инноваций для внедрения. Для сужения выбранного множества инноваций предлагается алгоритм системной оценки и выбора инноваций. Исследование, проведённое на основе разработанного алгоритма для судостроительного предприятия Санкт-Петербурга АО «Адмиралтейские верфи», позволило оценить и выбрать рациональный состав инноваций для этого предприятия.
Бесплатно
Статья научная
Представлен подход к определению психологических характеристик пользователя социальных сетей посредством анализа текстовых сообщений в социальных сетях. Предложенный в работе подход заключается в классификации авторских текстов пользователя с использованием машинного обучения. В качестве обучающих данных используются результаты анализа опросов пользователей в соответствии с моделью «Большая пятёрка», а также набор авторских текстовых данных со страниц социальных сетей. Опросник содержит парные высказывания, опрашиваемый определяет степень собственного согласия с тем или иным высказыванием по шкале от 0 до 4. К текстовым ресурсам, используемым в качестве входных данных для классификатора, были применены методы обработки текстов на естественном языке ( NLP ), а также задействована лингвистическая онтология RuWordNet , с целью нивелирования ряда особенностей текстов социальных сетей, например, наличие грамматических ошибок и эмотиконов, затрудняющих процесс семантического анализа. В качестве классификаторов использовались две модели: метод опорных векторов и метод случайного леса. Для оценки эффективности использовалась метрика площади под кривой ошибок ( AUC ROC ). В экспериментах использовались открытые текстовые данные более 1000 пользователей социальной сети.
Бесплатно
Статья научная
Областью исследований является интеллектуальный анализ данных, конкретно - развиваемое авторами направление «онтологический анализ данных», что следует понимать как анализ эмпирических данных о неизученной, неструктурированной предметной области с целью построения ее формальной онтологии. Предметом исследования статьи является формирование набора свойств, которые, как предполагается, характеризуют объекты изучаемой предметной области (и, следовательно, подлежат измерению в самом широком смысле этого слова), но с ограничениями на сочетания таких характеристик у объектов - «ограничениями существования» свойств. Задачи исследования состоят в разработке алгоритмов пошагового формирования набора измеряемых свойств с ограничениями существования, алгоритмов модификации такого набора (замещения и удаления свойств), алгоритма преобразования «естественного» описания этого набора как множества с заданными на нём отношениями в форму, удобную для последующего конструктивного, прагматического использования информации об ограничениях существования в онтологическом анализе данных. В работе используются методы теории множеств и бинарных отношений, модели и методы анализа формальных понятий, а также существующая методология применения ограничений существования для построения формальных онтологий. Отличие и новизна предложенных алгоритмов формирования набора свойств с ограничениями существования заключается в «естественном» и эффективном с точки зрения машинной реализации представлении таких наборов в форме графов и матриц инцидентности. Новизна алгоритмов модификации набора свойств с ограничениями существования - в выполненной впервые алгоритмизации уникальных методов расширения набора измеряемых свойств, непосредственно опирающихся на фундаментальные законы классической логики. Сказанное верно и для алгоритма трансформации набора измеряемых свойств в набор групп свойств, однородных по виду экзистенционального сопряжения свойств-членов. Значение полученных результатов состоит в алгоритмическом обеспечении ряда этапов онтологического анализа данных.
Бесплатно
Статья научная
Предлагаются конструктивные способы решения широкого круга векторных задач оптимального управления системами с распределёнными параметрами (СРП) в условиях заданной точности равномерного приближения к требуемому конечному состоянию объекта на множестве пространственных аргументов управляемой величины. Задачи многокритериальной оптимизации после перехода к относительным равнозначным оценкам частных критериев эффективности приводятся к однокритериальной версии в форме вариационной задачи с интегральным функционалом качества и новыми ограничениями на финишные значения дополнительных фазовых переменных расширенной модели СРП. Комбинированные ограничения на конечное состояние СРП заменяются одним ограничением на их линейную комбинацию, которое предъявляется в равномерной метрике на расширенном множестве аргументов, включающем кроме пространственных переменных изменяющиеся в пределах типового симплекса весовые множители суммируемых компонентов. Задачи многоканального управления одним или системой взаимосвязанных распределённых объектов рассматриваются в условиях специфического требования одинаковой продолжительности процесса управления для всех управляющих воздействий, которое приводит к необходимости их выбора на множестве различных априори допустимых вариантов с последующей оценкой по величине оптимизируемого показателя качества. Дальнейшие процедуры предварительной параметризации управляющих воздействий, осуществляемые с помощью известных аналитических условий оптимальности, обеспечивают точную редукцию исходных постановок к усложнённым модификациям задач полубесконечного программирования, на которые распространяются вычислительные алгоритмы для скалярного варианта альтернансного метода поиска искомых экстремалей, базирующегося на их чебышёвских свойствах. Приводится представляющий самостоятельный интерес пример решения векторной задачи оптимального управления объектом технологической теплофизики.
Бесплатно
Анализ данных о поведении пользователей в системах электронного обучения
Статья научная
Рассматриваются современные системы электронного обучения, имеющие возможность записывать действия пользователей, такие как передвижения, использование интерактивных материалов, регистрация на курсы, их завершение и др. Анализ действий пользователей в системах управления процессом обучения предоставляет возможности для персонализации образовательных траекторий. На основе изучения поведения пользователей становится возможным формирование рекомендаций для разработчиков курсов по улучшению контента и структуры, а также рекомендаций по прохождению курса обучающимся. Исследуются данные, содержащиеся в логах активности, для получения информации, поиска зависимостей путём фильтрации релевантных логов, структурирования информации из них и предоставления данных в удобном для анализа и получения выводов виде. Рассматриваются данные основных типов событий, генерируемых в результате записи действий пользователя в системе управления обучением, и сценарии использования результатов анализа этих данных.
Бесплатно
Статья научная
Одним из ключевых направлений современной мировой космонавтики является разработка кластерных космических систем различного назначения, состоящих из большого количества функционирующих космических аппаратов. Это стало возможным благодаря уменьшению массы космических аппаратов за счёт создания и использования новых материалов, развития электроники и микроэлектромеханических систем, применения метода группового запуска, развития мультиагентных технологий и систем межспутниковой связи. Существуют проекты систем, состоящих из большого количества космических объектов, таких как «OneWeb», «Planet», «Starlink», «Satellogic» и др. Основными классами устройств, используемых для создания таких многоспутниковых систем, являются малые спутники, в том числе микро (до 100 кг) и нано (до 10-15 кг) классов, которые имеют значительные преимущества перед тяжелыми космическими аппаратами, особенно с точки зрения сроков и стоимости их создания. Развёртывание многоспутниковых группировок, включающих сотни и тысячи спутников, требует принципиально новых подходов к созданию космических аппаратов и системы в целом на всех этапах жизненного цикла. В статье рассматриваются ключевые технологии, используемые для создания многоспутниковых орбитальных группировок на базе малых спутников на разных стадиях жизненного цикла - от ранних стадий проектирования до стадии эксплуатации и утилизации (сведения с орбиты). Приведён опыт совместного проекта Самарского университета и Ракетно-космического центра «Прогресс» по созданию группировки малых космических аппаратов серии «АИСТ».
Бесплатно
Анализ неполных данных в задачах построения формальных онтологий
Статья научная
В статье рассматривается проблема автоматизации формирования онтологических спецификаций предметных областей на основе измерений - стержневая проблема онтологического анализа данных. Представлены модели и методы, направленные на выявление понятийной структуры и, в конечном счете, формальной онтологии исследуемой предметной области. Фундаментальные реалии накопления эмпирической информации: многократные независимые измерения каждого свойства объекта обучающей выборки; конгруэнтность части процедур измерения; дифференциация доверия к различным источникам данных - отражены в модели обобщенной таблицы «объекты-свойства». Неполнота (неточность, противоречивость, неопределенность) этой информации влечет необходимость использования для её первичной обработки моделей многозначной логики. Результат такой обработки - нестрогий формальный контекст - должен быть аппроксимирован однозначным контекстом, из которого возможен вывод формальных понятий в рамках прикладной ветви теории решёток, известной как «анализ формальных понятий». Исследуется генезис «ограничений существования свойств», которые влияют на корректность аппроксимации нестрогого формального контекста. Предлагаются модели и метод учета этой дополнительной информации. Формулируются прагматически обоснованные принципы преобразования решетки формальных понятий в формальную онтологию. Приводится модельный пример использования разработанных моделей и методов онтологического анализа данных.
Бесплатно
Анализ поведения функций, заданных с точностью до интервала
Статья научная
Рассмотрены существующие подходы к расчёту, анализу, синтезу и оптимизации систем в условиях неопределённости. Сформулирована и подробно описана задача вычисления и анализа поведения неполностью определённой функции, заданной с точностью до интервала возможных значений. Для решения этой задачи предложен алгоритм детерминизации, который позволяет свести задачу к двум аналогичным - для верхней и нижней граничных функций исходной неполностью определённой функции. В этом алгоритме используется аппарат интервальной математики и интервально-дифференциального исчисления. Выделены различные типы возможного поведения интервальных функций (постоянство, возрастание, убывание, расширение, сужение) и различные типы экстремальных точек этих функций (точка максимума, точка минимума, точка максимального расширения, точка минимального расширения). Доказаны теоремы, позволяющие выделять участки различного поведения интервальных функций и точки с различными видами их экстремума. Подробно описана работа предложенного алгоритма детерминизации, позволяющего анализировать поведение интервальных функций. Эта работа проиллюстрирована на конкретном примере.
Бесплатно
Анализ систем проектирования технологических цепочек и процессов
Статья научная
Рассмотрено современное состояние вопроса синтеза технологических цепочек и процессов в рамках систем автоматизированного проектирования технологических процессов. Выполнен анализ публикаций по результатам современных исследований, рассмотрены особенности актуальных программных систем проектирования. Дана классификация САПР технологических процессов по отраслевому и целевому назначению с учётом нового направления в медицине, а также классификация методов, применяемых в САПР. Показано, что достигнутый современный уровень теории пока не позволяет создать универсальную технологию синтеза, единую для всех прикладных направлений. Перспективы решения вопроса связываются с построением интеллектуальных систем автоматизированного проектирования, реализующих наиболее общий подход к синтезу на основе имитации деятельности разработчиков и предназначенных для поддержки научно-технических и технологических решений в приоритетных направлениях науки и техники. Приведена общая схема многоуровневого итерационного процесса синтеза на основе баз знаний, хранящих прецеденты, процедуры выбора, настройки и оценивания варианта. В случае отсутствия подходящего образца в базе проводится прямой синтез нового технологического процесса с применением одного из возможных формальных подходов.
Бесплатно
Аналитическое и компьютерное моделирование поверхностей методом криволинейного проецирования
Статья научная
Рассматривается формообразование поверхностей аналитическими методами и их визуализация средствами компьютерной графики. Эта тема привлекает внимание архитекторов, инженеров и учёных-механиков, которым важно видеть поверхности в конструкциях машин различного назначения и в формах сооружений, аппроксимировать сложные поверхности более простыми - аналитическими; выбирать рациональную форму оболочки из нескольких вариантов, учитывая функциональные, технологические и эргономические требования к изделию. Цель работы заключается в исследовании способов образования форм поверхностей. Методом исследования является общая аналитическая теория прикладного формообразования поверхностей, соответствующая современным требованиям применения компьютерных технологий. В работе получены параметрические уравнения циклической поверхности Иоахимсталя, показаны возможности формообразования таких поверхностей, которые рекомендованы для практического использования. На примерах визуализации поверхностей средствами компьютерной графики (программа Maple ) показано применение аналитических моделей, позволяющих оценить конструктивные и эстетические качества оболочки в научных исследованиях, проектировании, изготовлении. Определены пути разработки аналитического аппарата, который позволяет моделировать процесс криволинейного проецирования и образования поверхностей как системы проецирующих лучей, проходящих через заданную проекцию поверхности. Целенаправленный выбор параметрической формы аналитического моделирования поверхностей способствует использованию моделей в системах автоматизированного проектирования, подготовки производства и в современных пакетах компьютерной графики (Компас 3D, Renga , Revit , Ansys , Лира Сапр, Scad и др.).
Бесплатно
Арифметика сознания Дж. Спенсера-Брауна
Статья научная
В статье представлен краткий обзор идей Дж. Спенсера-Брауна - британского логика, математика и философа, автора оригинальной теории исчисления индикаций, предоставляющей математическую основу для воображаемой или двойственной логики, учитывающей двойственность и самореферентность человеческого познания. Также в связи с изложением идей Спенсера-Брауна рассматриваются вопросы соотношения математики и логики, проявления наблюдаемого и ненаблюдаемого, проведён сравнительный анализ «арифметики сознания» Спенсера-Брауна и булевой алгебры. На конкретных примерах показана онтологическая асимметрия логики Аристотеля и её преодоление с помощью алгебры и арифметики Спенсера-Брауна. Исходя из законов формы, продемонстрированы два класса явлений, и связанных с ними понятий, соответствующих ответам на вопросы: «что происходит»? и «что за этим кроется»? Показана роль исчисления индикаций, как математического аппарата для моделирования когнитивных процессов.
Бесплатно
Статья научная
Мониторинг может быть полезным при контроле состояния физического здоровья студента и проводится с целью получения информации, необходимой для принятия управленческих решений по укреплению здоровья обучающихся, занимающихся физической культурой и спортом. В статье описан процесс обработки данных о состоянии физического здоровья обучающихся для использования в автоматизированной экспертной системе на основе онтологии «Здоровье студента», созданной в редакторе Fluent Editor . Описаны разработанные онтология и клиентское приложение для интерактивного взаимодействия с пользователем. Цель работы - учёт данных о физическом развитии и подготовленности обучающегося, включая организацию автоматизированной подготовки выходных документов. Для написания клиентского приложения использован язык Python и его библиотеки для создания приложения и обеспечения взаимодействия с онтологией. Взаимодействие созданной онтологии с клиентским приложением представляет новизну применяемого подхода.
Бесплатно
