Онтология проектирования
2017. — Выпуск 4
Содержание:
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, неопределённое™, 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.
Ключевые слова
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.
Ключевые слова
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.
Ключевые слова
В статье рассматриваются основные особенности источников и субъектов угроз экономической безопасности в национальном масштабе и их отношений к объектам (элементам) системы - национальная экономика. Целью является создание онтологической основы для интерпретации знания о типовых и конкретных источниках угроз экономической безопасности на различных уровнях и в различных узлах системы обеспечения экономической безопасности, в том числе в системе мониторинга экономической безопасности, предусмотренной в Стратегии экономической безопасности Российской Федерации на период до 2030 года. Рассмотрены три основных типа источников: природный, техногенный, антропогенный. Описан характер, типы объектов и мотивы или причины воздействия со стороны источников указанных типов. Отмечены источники информации и задачи, подлежащие решению в ходе подготовки мероприятий по противодействию субъектам угроз. Разработана обобщенная онтологическая схема мониторинга источников угроз. Новизна работы заключается в систематизации и структуризации знания проблемного поля, которое необходимо осваивать для всестороннего информационного и знаниевого обеспечения противодействия источникам угроз экономической безопасности. Предложенная концептуальная модель может служить основой для создания информационной, онтологической, когнитивной и структурнофункциональной моделей, а также эвристик для агентно-ориентированного моделирования поведения источников угроз в рамках автоматизированных систем поддержки и принятия решений по обеспечению экономической безопасности в масштабе страны.
Ключевые слова
Развитие аэрокосмических и информационных технологий, наряду с успехами в агрохимии, семеноводстве и биологии в целом, позволили поднять эффективность земледелия и растениеводства. В статье представлен краткий обзор работ в предметной области «точное земледелие». Рассмотрены вопросы информационной поддержки точного земледелия в области рационального распределения ресурсов на основе использования средств дистанционного зондирования Земли (ДЗЗ). Рассматриваются различные типы летательных аппаратов (ЛА) от космических спутников до дронов, способных осуществлять ДЗЗ для сельхозпроизводителей. Результаты мониторинга сельхозугодий ЛА позволяют в оперативном режиме принимать локальные и стратегические решения по ситуациям, которые в реальной жизни характеризуются большой динамикой. Наличие у аграриев соответствующего инструментария в виде баз знаний и данных, систем поддержки принятия решений повышает эффективность земледелия. В работе рассмотрены различные предметные онтологии (онтологии растений, онтологии признаков растений, онтологии экспериментальных условий и др.) и онтологии задач, решаемых в области точного земледелия. Представлены оригинальные результаты онтологического моделирования исследуемой области на основе конструктора баз знаний, разрабатываемого компанией «Разумные решения». Для решения задачи распределения ресурсов и планирования работ предлагается использовать мультиагентный подход.
Ключевые слова
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.
Ключевые слова
Рассматривается необходимость автоматизированного получения знаний интеллектуальными информационными системами из распределённой среды Web. Оценивается целесообразность использования онтологического анализа для представления таких знаний. Обосновывается необходимость пополнения этих знаний из более динамичных источников информации, предусматривающих автоматизированную обработку информации, к которым относятся семантические Wiki -ресурсы. Такая обработка информации требует разработки модели и методов сопоставления элементов Wiki с элементами онтологии. Проанализированы выразительные возможности технологической среды Semantic MediaWiki, которые могут использоваться для семантической разметки естественно-языковой и мультимедийной информации. Предложен метод семантической разметки Wiki-ресурсов с помощью элементов онтологическей модели предметной области, которая базируется на установлении соответствий между элементами формальной модели такой онтологии и элементами Semantic MediaWiki (категориями, семантическими свойствами, ссылками и т.п.). Разработан метод усовершенствования онтологии предметной области на основе Wiki-ресурса, семантически размеченного элементами этой онтологии. Приведена апробация разработанных моделей и методов на примере разработки электронной версии Большой украинской энциклопедии на платформе Semantic MediaWiki. Новизна работы заключается в способе сопоставления элементов онтологической модели предметной области с элементами семантического Wiki-ресурса, а также в методе усовершенствования онтологии предметной области, применяемой для семантической разметки Wiki-ресурса, на основе изменений и дополнений, которые вносятся в этот ресурс.
Ключевые слова
Рассматривается определение формальных понятий как неподвижных точек импликаций. На основе этого определения водится понятие вероятностных формальных понятий путем замены импликаций на специальные максимально специфические вероятностные правила, для которых ранее было доказано, что неподвижные точки для них логически непротиворечивы. Определяется алгоритм ProbClosure обнаружения вероятностных формальных понятий. Для разработки алгоритмов кластеризации и классификации контекст рассматривается как выборка из генеральной совокупности. Обобщая алгоритм ProbClosure, определяются алгоритмы кластеризации ConcClosure и StatClosure путем введения различных функционалов энергии, определяющих степень непротиворечивости правил в неподвижной точке. Алгоритмы классификации получаются путем применения алгоритмов кластеризации к новым данным. Проведено сравнение полученных алгоритмов классификации с решающими деревьями C4.5, ID3 и методом классификации, основанным на решётке формальных понятий. Сравнение проведено на данных репозитория UCI. Полученные результаты показали сравнительно большую точность разработанных алгоритмов по сравнению с указанными методами.
Ключевые слова
Formal Concept Analysis (FCA) is a rigorous mathematical theory in the “Data mining” research field. It advances the classical approach to the Concept as to a fundamental epistemic element which is determined by extent and intent. FCA is suitable for mining formal ontologies from the experimental data representing Domains of Interest (DI). In this sense Fuzzy FCA (FFCA) is an adaptation of the FCA to real nature of such information. The genesis study of fuzziness of the formal contexts is a new approach, which necessitates the inclusion of special stages of primary data processing into designing ontologies. It is shown that some of the reasons for this fuzziness are inherent in the technology of generating a formal context from experimental data. Other fuzziness factors were revealed during the morphological analysis of the basic empirical structure - the "objects-properties" table. Interpretation of additional information is possible on the basis of elementary methods of fuzzy inference. Lastly, variants of FFCA application for fuzzy ontologies are analyzed.
Ключевые слова
Структуризация целей является ключевой проблемой в задачах управления социальноэкономическими системами. Недостатком существующих подходов является отсутствие эффективных механизмов согласования целей всех заинтересованных сторон, участвующих в процессе формирования целевой иерархии. В работе сделана попытка объединить различные направления в рамках единого подхода к структуризации целей развития социальноэкономических систем с учётом коллективного обобщения субъективных образов желаемого будущего. В рамках разработки подхода к коллективному формированию видения системы рассмотрена проблема извлечения и структурирования знаний. Идентификацию структуры связей в организационных системах предлагается проводить на основе разработанного алгоритма, формализующего этапы метода «Сократического диалога». Предлагается проводить оценку достижимости текущей цели с применением метода нечёткого иерархического оценивания. Новизна проведённого исследования заключается в объединении всех этапов формирования целевой иерархии в одном методе, позволяющем формализовать этапы идентификации системы, определения и согласования целей, а так же оценки их достижимости.