Статьи журнала - Онтология проектирования
Все статьи: 495
Социально-экономический эффект онтологического анализа при создании информационных систем
Статья научная
Рассмотрены социальный и экономический эффекты, связанные с внедрением информационных систем на основных стадиях их жизненного цикла. При создании и внедрении информационных систем отмечается значимость онтологического анализа предметной области, оказывающего существенное влияние на эффективность функционирования этих систем. Сделана попытка оценки исследуемых эффектов. Приведены примеры оценки эффектов, а в случае отсутствия онтологий предметных областей при создании и эксплуатации информационных систем - оценка потерь. Для систем, использующих математические модели объектов, важным является создание параметризованных моделей, позволяющих избегать повторного их построения за счёт изменения значений параметров. Это позволяет автоматически перестраивать модели при различных значениях параметров, не создавая новые. Трудоёмкость построения параметризованных моделей «окупается» многократным их использованием и значительным уменьшением доли рутинного труда специалистов высокой квалификации. На примере процедуры зачисления абитуриентов в университеты России проведены оценки социальных издержек и непроизводительных экономических затрат, которые исчисляются миллиардами рублей. Показано, что адекватный учёт всех атрибутов сущностей в онтологии позволяет построить на её основе информационную систему, способную эффективно решать задачу обработки информации в автоматическом режиме.
Бесплатно
Специфика и направления машинного представления процессов обучения
Статья научная
В статье рассматриваются предпосылки и условия возникновения такого направления в рамках искусственного интеллекта как машинное обучение. Раскрываются процедурные моменты реализации машинного обучения на основе алгоритмов, которые при помощи методов теории вероятностей и математической статистики оказываются способны к обучению. Под обучением понимается способность алгоритма работать с данными, которые не входят в обучающую выборку как некую матрицу «признак-объект», элементам которой поставлены в соответствие метки класса или выходы. Раскрываются направления реализации машинного обучения в различных прикладных аспектах компьютерных наук, а также перспективы машинного обучения в рамках понимания реального обучения как ядра интеллектуальной деятельности биологических организмов.
Бесплатно
Статья научная
В статье рассмотрены алгоритмы проектирования рекомендательных систем на основе анализа данных о продуктовых покупках пользователей одного из крупных онлайновых ритейлеров. Используя современные методы хранения и анализа данных, эффективные рекомендательные системы позволяют формировать покупательский интерес клиентов и повысить стоимость среднего чека в отдельных заказах. В статье описана построенная аппаратно-программная система на облачных веб-сервисах Amazon EMR и S3. С помощью данной системы изучен исходный набор данных, построены типовые примеры рекомендаций и впервые произведено сравнение алгоритмов Alternating Least Squares и Singular Value Decomposition на облачном сервисе для анализа продуктовых онлайн покупок. Рассмотрено применение фреймворков Apache Hadoop и Apache Spark для анализа крупноформатных данных о потребительских корзинах. В статье выполнен анализ пиковых дней недели и ранжирована загруженность в течение дня. Найдены популярные категории товаров. Классифицирован спрос на различные группы товаров по дням недели и частота покупок. Выявлены зависимости между первым и последующими заказами, популярные товары при первом и последующих заказах, изменения предпочтений клиентов с течением времени.
Бесплатно
Стабильность неопределённых задач оптимизации
Статья научная
Рассмотрена задача оптимизации неполностью определённых функций, т.е. функций с параметрами, заданными лишь с точностью до интервала. Дан обзор существующих подходов к решению задач оптимизации неполностью определённых функций с различными видами неопределённости. Описана математическая постановка задачи оптимизации функции с интервальными параметрами и метод ее решения путем сведения к двум задачам оптимизации полностью определённых функций, т.е. функций с точно известным параметрами (метод детерминизации). Показано, что решение проблемы оптимизации неполностью определённых функций требует также рассмотрения задачи определения устойчивости оптимума к варьированию значений параметров функции. В связи с этим введены понятия макроустойчивости и микроустойчивости задачи оптимизации полностью определенной функции. Даны необходимые и достаточные условия макроустойчивости задачи оптимизации полностью определенной функции. Приведен алгоритм проверки макроустойчивости. Дан пример проверки макроустойчивости конкретной задачи с помощью этого алгоритма (задача о назначениях). Приведен также алгоритм проверки микроустойчивости задачи оптимизации полностью определенной функции. Для решения указанных задач используются методы интервальной математики.
Бесплатно
Стратегии интеллекта и его онтологии: попытка разобраться
Статья научная
Автор предлагает вступить в дискуссию по вопросам стратегий развития искусственного интеллекта, технологий и систем искусственного интеллекта. Статья предваряется предисловием в форме послания из инобытия, а завершается послесловием в форме обращения к разработчикам искусственного интеллекта. Мотивом написания статьи явилась принятая в России стратегия развития искусственного интеллекта на период до 2030 года. В статье обсуждаются используемые понятия: интеллект, интеллекты индивидуума и социума, их стратегии, искусственный интеллект, онтологии и объяснимый искусственный интеллект, инобытие как онтология проектирования. Приведены ссылки на обзоры стратегий развития искусственного интеллекта, принятые в ведущих странах мира, анализируются стратегии, принятые в России и США. В российской стратегии отмечается наличие критериальных проблем и не согласованность целей и предложенных показателей, отсутствие онтологий предметных областей при разработке систем искусственного интеллекта. В американской стратегии отмечены: сделанные в ней акценты на понятный, заслуживающий доверие, надёжный и безопасный искусственный интеллект; онтологии и стандарты, принятые и разрабатываемые с целью укрепления лидерства США в создании искусственного интеллекта. В заключении делается вывод о важности и необходимости разработки и применения онтологий при создании объяснимых систем искусственного интеллекта, интегрированных в социум.
Бесплатно
Структура методологии комплексной деятельности
Статья научная
Работа посвящена изложению концепции методологии комплексной деятельности, развивающей общую методологию на случай любой сложной (имеющей нетривиальную многоуровневую внутреннюю структуру) человеческой деятельности. Рассматриваются структурные элементы комплексной деятельности, конструктивно описываются её логическая, причинно-следственная и процессная структуры. Значительное внимание уделяется организации и управлению, неопределённости, а также жизненным циклам деятельности, её субъектов, предметов, ресурсов, знаний и технологий. Использование системы согласованных формальных моделей обеспечивает практическую применимость результатов как специалистами-практиками, так и учёными, занимающимися исследованиями общих принципов организации деятельности (практической, научной и др.) и управления организационно-техническими системами. Впервые предложен формализм описания сложной деятельности вместе с субъектом - организационно-технической системой. Разработаны формальные модели организации и управления как комплексной деятельности.
Бесплатно
Тематическое дешифрирование аэроснимков лесных территорий на основе концептуального моделирования
Статья научная
Дистанционное зондирование Земли является одним из главных источников информации о земной поверхности. С развитием беспилотных летательных аппаратов появилась возможность делать аэроснимки с высоким пространственным разрешением, по которым можно более точно идентифицировать объекты. Цель исследования - повышение достоверности интерпретации аэроснимков за счёт разработки методики автоматизированной обработки снимков на основе концептуального моделирования. Анализ методов тематического дешифрирования снимков показал, что ни один из них не обеспечивает необходимое качество сегментации без дополнительной настройки под предметную область. Применена методика концептуального моделирования предметных задач, которая обеспечивает адекватность синтаксических представлений (в т.ч. различных изображений), позволяет контролировать логику решения задач и уменьшить количество ошибок на этапе её программной реализации. Приведено описание информационной системы тематического дешифрирования снимков, реализующей разработанную методику. Проведена оценка достоверности тематического дешифрирования снимков лесных территорий. Показано, что разработанная методика позволила улучшить идентификацию лесных объектов на аэроснимках на 18,6%. Развитие данной методики может выполняться для определения характеристик идентифицируемых деревьев: возраст, порода, высота, запас древесины.
Бесплатно
Тенденции и состояние в области управления справочными данными в машиностроении
Статья научная
В статье рассмотрены принципы построения централизованных систем управления корпоративной справочной информацией в машиностроении. Использование семантических моделей данных в этих системах - Master Data Management (MDM), сделает их эффективными в работе с инженерными данными, а интеграция семантической MDM и САПР позволит создать новый класс конкурентоспособных интеллектуальных программных комплексов. В качестве примера реализации новых тенденций представлено краткое описание функциональных возможностей системы управления справочными данными Semantic, адаптированной к условиям отечественного машиностроения и интегрированной с продуктами компании Autodesk - мирового лидера в области САПР.
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
Технология генерации онтологии базы данных с помощью онтологического толкового словаря
Статья научная
В статье рассматриваются возможности использования ранее созданных реляционных баз данных для формирования онтологии предметной области с целью её применения при построении интерфейсов, ос- нованных на знаниях. Разрабатываемая онтология предметной области включает концепты, описываю- щие свойства, предметы, отношения, процессы, ситуации, сюжеты. За основу сценария построения онто- логии предлагается взять отображение реляционной базы данных с использованием известных алгорит- мов получения RDF-дампа базы данных и автоматизированного метода извлечения знаний об отношени- ях между понятиями на основе анализа схемы базы данных с использованием онтологического толкового словаря. Приводится описание базового набора инструментов интерфейса менеджера, и даются примеры применения инструментария.
Бесплатно
Статья научная
В статье приводятся постановки и предлагаемая технология решения широкого круга задач совместной оптимизации по комплексным критериям эффективности проектных разработок и режимов функционирования сложноструктурированных бесконечномерных детерминированных и не полностью определённых систем с распределёнными параметрами применительно к их описанию операторными уравнениями достаточно общего вида с соответствующими начальными и краевыми условиями. В качестве базовой рассматривается детерминированная задача оптимального проектирования программных управлений режимами функционирования распределённой системы с полным объёмом информации о характеристиках объекта. Предлагаемый метод её решения последовательно распространяется на задачи оптимизации проектных разработок в условиях априори фиксируемых внешних воздействий на объект; на комплексную проблему совместной оптимизации и далее на типичные ситуации оптимального проектирования распределённой системы в условиях интервальной неопределённости её параметрических характеристик и внешних возмущений. Развиваемый подход использует предварительную процедуру параметризации искомых решений, опирающуюся на известные аналитические условия оптимальности; последующую операцию точной редукции к специальным задачам математического программирования; альтернансные свойства их экстремалей, подобные известным результатам теории нелинейных чебышёвских приближений, и фундаментальные закономерности предметной области. Приводится представляющий самостоятельный интерес пример применения полученных результатов общего характера к задаче оптимального проектирования промышленного объекта технологической теплофизики производственного назначения. Предлагаемая интерпретация проблемы оптимального проектирования систем с распределёнными параметрами в виде комплексной задачи совместного поиска соответствующих компонентов векторных пространственно-временных управляющих воздействий и обобщенная на достаточно широкий круг подобных задач технология разработки на этой основе программных стратегий принятия решений являются новыми.
Бесплатно
Статья научная
Доступ к данным на основе онтологий - один из известных подходов к построению систем, основанных на знаниях. Он подразумевает комбинирование онтологии, представляющей понятийную систему предметной области, и реляционной базы данных, используемой для хранения данных, соответствующих заданным в онтологии понятиям. При этом онтология используется в качестве основы для формирования пользовательских запросов, а база данных - для получения результатов их выполнения. В статье предложена технология повышения производительности выполнения запросов к таким системам за счёт предварительной подготовки базы данных с учётом того, что применяемая онтология разработана с использованием онтологических паттернов содержания. Данные паттерны представляют собой небольшие целостные фрагменты онтологии, формализующие обобщённые ситуации предметной области (например, участие в событии, исполнении роли, наличие частей у объекта и др.). Новизну данной технологии определяет возможность ее применения для целого класса онтологий, основанных на онтологических паттернах. Рассматривается общий принцип работы системы с доступом к данным на основе онтологий. Приведено описание предлагаемой технологии, а также её реализация на примере конкретной онтологии и экспериментальная оценка полученных результатов.
Бесплатно
Статья научная
Рассматривается новая проектная парадигма, направленная на существенное сокращение времени разработки продукции и оптимизацию ее характеристик. На основе онтологического анализа предметной области и решаемых задач обсуждаются ключевые термины и основные направления совершенствования процесса проектирования сложной наукоемкой техники. Изложение иллюстрируется примерами из самолетостроения.
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
Статья научная
Предпочтение англоязычным публикациям сказалось на качестве современной русской научной терминологии. На примере одной из монографий показана потеря взаимосвязи между основными понятиями технической диагностики, следующая из их определений. К причинам такого положения следует отнести: пренебрежение основополагающими отечественными стандартами в области надёжности и диагностики, заимствование иностранных определений без учёта особенностей национального языка, утерю образного восприятия терминов и отсутствие научного подхода к формированию определений понятий. На основе определений понятий, сформулированных в основополагающих отечественных стандартах, устанавливаются связи между отказом, ошибкой, дефектом и неисправностью, иллюстрируемые наглядной структурно-функциональной моделью диагностирования вычислительной системы. Для улучшения познавательной функции понятий предлагается использовать системный подход и собственные свойства модели (функция, структура, операция). С их применением выполнен критический анализ определения понятия «тестирование», предложено определение этого понятия, удовлетворяющее системным требованиям.
Бесплатно
