ОГЛЯД СУЧАСНИХ ОНТОЛОГОКЕРОВАНИХ іНФОРМАЦіЙНИХ СИСТЕМ ТА СЕРВіСіВ і ПЕРСПЕКТИВИ їХ ЗАСТОСУВАННЯ В ЕЛЕКТРОННіЙ ОСВіТі

Сирота С.В.; Ліскін В.О.

УДК 004.853

DOI: 10.15587/2312-8372.2015.51234

огляд СУЧАСНИХ ОНТОДОГОКЕРОВАНИХ 1НФОРМАЦ1ЙНИХ СИСТЕМ ТА СЕРВ1С1В I ПЕРСПЕКТИВИ IX ЗАСТОСУВАННЯ В ЕДЕКТРОНН1Й ОСВ1Т1

Даеться поргвняльний огляд сучасних онтологокерованих шформацшних систем, як1 вико-ристовуються, або можуть бути використат, для систем електронного навчання. В результатi аналгзу функцюнальних можливостей таких систем, як «Cyc», «Ontolingua», «The World FactBook» та можливостей гх взаемодгг для мiжмашинного обмту знаннями зроблено висновки про перспективтсть долджень в галузi створення украгномовних отологокерованих систем електронног освти.

Клпчов1 слова: бази знань, онтологгг, iнженерiя знань, електронне навчання.

Сирота С. В., Лккш В. 0.

1. Вступ

У зв'язку зi стрiмким розвитком систем, заснованих на знаннях, яю займають широку область в шформацш-них технолопях, формуючи власш методи i принципи, значного розвитку зазнало i електронне навчання.

Електронне навчання базуеться на побудованих онто-лопях певно! предметно! область Цим обгрунтовуеться актуальнiсть проведеного дослiдження. В данш статi приводиться порiвняння та огляд онтологш, а також розглядаються сучасш пiдходи до електронного навчання у вищих навчальних закладах.

2. Анал1з л1тературних даних

У 1991 рощ вводиться [1] термш «онтолопя» для позначення зв'язкового фрагмента декларативного знання та використання його в шформацшних технолопях.

Сам термш «онтолопя» бере свш початок, як фшо-софська дисциплiна, яка вивчае найбшьш загальнi характеристики буття i сутностей. 1нше визначення онто-логii, як всеохоплюючо! формалiзацii деяко! област за допомогою концептуально! схеми в 1Т сферi з'явилось порiвняно недавно [2].

Повнощнна розробка онтологiй з точки зору ш-формацiйних систем почалася лише наприкшщ 90-х. Це досить нова i мало розроблена галузь приклад-но! лiнгвiстики. Онтологп широко використовують-ся у вах областях, що займаються обробкою даних на природнш мовi. Бiльшiсть роби щодо створення i використання онтологш орiентовано на англiйську мову, однак ряд дослщниюв працюе над створенням онтологш, що базуються на украшськш та росiйськiй мовах, якими розглядалась проблема онтологш i використання в комп'ютерних системах [3]. Значний внесок в розвиток архиектурно-онтолопчних прин-ципiв побудови iнтелектуальних iнформацiйних систем зробили О. В. Палагш, М. Г. Петренко [4, 5], О. А. Митрофанова [6], А. Я. Гладун, Ю. В. Рогу-шина [7] та iншi [2, 8-10].

3. 06'ект, мета та задач1 дослщження

Об'ектом дослгдження е онтологокерованi шформа-цiйнi системи та сервки.

Метою проведених дослгджень було виявлення можливостей та функцш онтологокерованих шформацшних систем та сервгав для застосування в електроннш освт

Для досягнення поставлено! мети необхщно вирь шити наступнi основнi задача

1) провести огляд лiтературних джерел та провести аналiз 1нтернет ресурав для дослiдження наявних систем автоматизованих управлшь знаннями, технологiй, та шструментальних засобiв;

2 ) ознайомитися з можливостями та функциями онгто-логокерованих систем та наявних сервiсiв;

3) виявити основнi функцп онгтологокерованих систем та сервгав i обгрунтувати доцiльнiсть !х використання в електроннш освт;

4) зробити висновки стосовно напрямюв подаль-ших дослiджень i використання онгтологокерованих систем та сервгав в електроннiй освт та перспективи !х впровадження в сучасний освггнш простiр.

4. Огляд сучасних онтологокерованих шформацшних систем

Онтологокероваш iнформацiйнi системи тiсно пов'я-заш з концептуалiзацiею онтологiчних категорiй та удо-сконаленням iерархiчних структур сутностей на вах рiвнях. При цьому онтолопчш принципи виступають в ролi об'еднуючого механiзму мiж науковими знаннями конкретно! предметно! галузi та загальними знаннями, орiентованими, перш за все, на виршення однiе'! з найголовшших проблем штучного iнтелекту — аналiзу, синтезу та розумiння природно! мови комп'ютером [4].

На сьогодшшнш день створено ряд обширних онтологш, що включають кiлька тисяч понять: OMEGA, SUMO, DOLCE та шш1

У зв'язку з використанням онтологш в рiзних додат-ках виникла необхщшсть створення стандартизованих способiв !х подання. Почався розвиток рiзноманiтних

ТЕХНОЛОГИЧЕСКИЙ АУДИТ И РЕЗЕРВЫ ПРОИЗВОДСТВА — № 5/6(25], 2015, © Сирота С. В., Лшын В. О.

ISSN 2226-3780

ИНФОРМАЦИОННЫЕ ТЕХНОЛОГИИ И СИСТЕМЫ УПРАВЛЕНИЯ

мов, ям могли б застосовуватися повсюдно в ycix системах, найввдомшими е RDF i OWL. Виникло також велика юльюсть редакторiв для створення, поповнення та змши онтологiй.

Можна видiлити основш сервери онтологiй та си-стеми, що використовують онтологи в 1нтернет (рис. 1).

#Cycorps

Home of smarter solutions

а б в

Рис. 1. Логотипи cepBepiB □нтQл□гiй: а — Система «Cyc»; б — Web-сервер Ontolingua; в — The World FactBook

Система «Cyc» — це закритий проект по створенню об'емно! онтологiчноï бази знань, що дозволяе програмам вирiшувати складнi завдання з обласл штучного ште-лекту, автором я^ е Дуглас Ленат [11]. Початок роз-робки — 1984 р. На поточний момент база знань «Cyc» мютить 2,2 мшьйона тверджень (факлв i правил), що описують понад 250 тисяч термiв, включаючи майже 15 000 предикалв [12]. Модулi представленi у вигля-дi мiкротеорiй. Маеться ввдкритий фрагмент онтоло-riï «Cyc» («OpenCyc» [13]) та його подання в Web [14].

Web-сервер Ontolingua для збер^ання онтологiй i межмашинного обмшу онтологiями було розроблено в 1995 р. лабораторiею KSL Стенфордського ушверси-тету. Одна з функцiй системи Ontolingua — це ште-гращя з iншими системами подання знань. Ця функ-цiя виконуеться шдсистемою OKBC (Open Knowledge Base Connectivity) на базi мови мiжмашинного обмшу знаннями KIF (Knowledge Interchange Format). Остан-шм часом в якосл стандарту мови обмiну онтологiями в Ontolingua використовують мову OWL, запропоновану у проект Semantic Web.

Початок проекту Semantic Web ввдноситься до 1998 р. Основна вдея Semantic Web полягала в тому, щоб шфор-мацiя, яку розмiщали в мережi 1нтернет була придатною не тшьки для людей, але й для автоматичного аналiзy синтезу висновкiв та перетворення даних та зроблених на ïx основi висновкiв в рiзнi прикладнi галузi. В рамках цього проекту з розвитку принцишв мови XML для представлення онтологш були розроблеш мови RDF, OWL, мова запилв SPARQL i мова правил SWRL. Щ мови стають стандартами для мiжмашинного обмiну онтологiями та роботи з онтолопями.

The World FactBook — приклад розподiленоï бази даних в Web [15], що використовуе онтологш Даш в системi The World FactBook формуються Central Intelligence Agency US для уряду США на шдстав1 рiзниx джерел i баз даних. При штеграцИ баз даних використовуються онтологш В The World FactBook представлена географiчна, демографiчна, кторична та економiчна шформашя про краши свiтy

Не абияку увагу придiляють онтологiям верхньо-го рiвня. Онтологiя верхнього рiвня — онтолопя, яка мiстить метапоняття, що породжуються, абстрактними, фшософськими поняттями, досить загальними для того, щоб ïx можна було вживати в широкому спектрi пред-метних областей [16].

Приклади онтологш верхнього рiвня: Descriptive Ontology for Linguistic and Cognitive Engineering (DOLCE); General Formal Ontology (BFO); WordNet; ConceptNet; UpperCYC; YAGO; YAMATO; OCHRE; Suggested Upper Merged Ontology (SUMO).

Значне мюце в навчальному процес займають веб-ресурси електронних yнiверситетiв, соцiальнi медiа- та вiкi- джерела. Але, на жаль, не вс такi джерела мають до-статню якiсть, зввдси витiкае нова задача для викладача: навчити студента вiдрiзняти релевантнi джерела вщ низькоякiсних перепостiв. Розвиток сошальних мереж та !х попyлярнiсть серед молодо наштовхнула викладачiв до вде! використання цих ресyрсiв у навчальних шлях для сшлкування, проведення консультацш та контролю, вирiшення органiзацiйних питань. Вдалим прикладом одше! з форм електронно! освiти е 1нтернет ушверситети, якi базуються на технологiях дистанцшного навчання i надають широкий доступ до знань.

5. Висновки

Одним з основних напрямюв онтолопчного шжи-нiрингy е електронне навчання. На сьогодшшнш день у закладах освгги широко використовуеться рiзноманiтне програмне забезпечення ввд звичайних офiсних пакетiв до спецiалiзованих засобiв навчання. Всi ш програмн1 продукти е тою складовою, без яко! не можна уявити створення навчального контенту.

Значимшть та усшх в розвитку онтосистем дуже великь Хоча, в той же час слщ вiдзначити меншу юльюсть укра!номовних та росiйськомовних онтологiй в порiвняннi з англомовними.

На сьогодшшнш день для створення i шдтримки онтологiй iснyють рiзнi шструментарп, яю дозволяють редагувати та переглядати, шдтримувати, iмпортyвати i експортувати онтологп рiзних форматiв i мов. Проте, на жаль, майже немае редакторiв онтологш, орiентованих на кiнцевого користувача, що, в свою чергу, yповiльнюе розвиток онтосистем.

На думку авторiв дано! роботи, застосування онтологш в освш е перспективним напрямком дослвджень.

За допомогою шженерп знань можна виршувати такi завдання:

— задачу автоматично! генерацп навчально-мето-дично! документацп на основi онтологiй навчальних дисциплш;

— задачу побудови мiждисциплiнарних онтологш з автоматичною генерашею вiдповiдного навчального контенту;

— визначення достовiрностi (релевантностi до пев-них дисциплiн) шформацп, що самостшно знайдена студентами в мережi 1нтернет;

— пiдвищення якостi оцшки знань за допомогою iнстрyментальних засобiв побудови тестових завдань i, як результат, автоматичного аналiзy вiдповiдей. Важливим напрямком у розвитку електронного на-

вчання е формалiзацiя та автоматизацiя процесу побудови онотологш шляхом створення алгебри онтологш.

Л1тература

1. Gruber, T. R. The Role of Common Ontology in Achieving Sharable, Reusable Knowledge Bases [Text] / T. R. Gruber // Proceedings of the Second International Conference «Principles of Knowledge Representation and Reasoning». — Morgan Kaufmann Publishers, 1991. — P. 601-602. doi:10.1.1.35.1743

TECHNOLOGY AUDIT AND PRODUCTION RESERVES — № 5/6(25), 2015

2. Добров, Б. В. Курс из 16 презентаций «Онтологии и тезаурусы» [Электронный ресурс] / Б. В. Добров, В. В. Иванов, Н. В. Лукашевич, В. Д. Соловьев. — Режим доступа: \www/ URL: http://download.yandex.ru/class/solovyev/plan.pdf/. — 16.09.2015.

3. Лапшин, В. А. Онтологии в компьютерных системах [Текст] /

B. А. Лапшин. — М.: Научный мир, 2010. — 222 с.

4. Палапн, О. В. Арх^ектурно-онтолопчш принципи роз-будови штелектуальних шформацшних систем [Текст] / О. В. Палапн, М. Г. Петренко // Математичш машини та системи. — 2006. — № 4. — С. 15-20.

5. Палагин, А. В. Онтологические методы и средства обработки предметных знаний [Текст]: монография / А. В. Палагин,

C. Л. Крывый, Н. Г. Петренко. — Луганск: ВНУ им. В. Даля, 2012. — 324 с.

6. Митрофанова, О. А. Онтологии как системы хранения знаний [Текст] / О. А. Митрофанова, Н. С. Константинова // Всероссийский 40 конкурсный отбор обзорно-аналитических статей по приоритетному направлению «Информационно-телекоммуникационные системы». — 2008. — 54 с.

7. Гладун, А. Я. Онтологии в корпоративных системах [Текст] / А. Я. Гладун, Ю. В. Рогушина // Корпоративные системы. — 2006. — № 1. — С. 41-47.

8. Андреев, А. М. Использование технологии Semantic Web в системе поиска несоответствий в текстах документов [Электронный ресурс] / А. М. Андреев, Д. В. Березкин, В. С. Рымарь, К. В. Симаков. — НПЦ «ИНТЕЛТЕК ПЛЮС», 2006. — Режим доступа: \www/URL: http://www.inteltec.ru/publish/ articles/textan/rimar_RCDL2006.shtml

9. Добров, Б. В. Вторичное использование лингвистических онтологий: изменение в структуре концептуализации [Электронный ресурс] / Б. В. Добров, Н. В. Лукашевич // Труды 7-ой Всероссийской научной конференции «Электронные библиотеки: перспективные методы и технологии, электронные коллекции» — RCDL'2005. — Ярославль, Россия, 2005. — Режим доступа: \www/URL: http://www.rcdl2006.uniyar.ac.ru/ papers/paper_78_v1.pdf

10. Гусев, В. Д. Система «OntoGRID» для построения онтоло-гий [Текст] / В. Д. Гусев, А. В. Завертайлов, Н. Г. Заго-руйко, С. П. Ковалёв, А. М. Налётов, Н. В. Саломатина // Международная конференция по компьютерной лингвистике «Диалог 2005». — М., 2005. — С. 146-152.

11. Douglas Lenat [Electronic resource] // Wikipedia. The Free Encyclopedia. — 29 September 2015. — Available at: \www/ URL: http://en.wikipedia.org/wiki/Douglas_Lenat

12. Official site of Cycorp [Electronic resource]. — Available at: \www/ URL: http://cyc.com/

13. OpenCyc [Electronic resource]. — Available at: \www/URL: http://www.opencyc.org/

14. OpenCyc for the Semantic Web [Electronic resource]. — Available at: \www/URL: http://sw.opencyc.org/

15. The World FactBook [Electronic resource] // Central Intelligence Agency. — Available at: \www/URL: https://www.cia.gov/ library/publications/the-world-factbook/index.html

16. Upper ontology [Electronic resource] // Wikipedia. The Free Encyclopedia. — 26 July 2015. — Available at: \www/ URL: http:// en.wikipedia.org/wiki/Upper_ontology_(computer_science)

обзор СОВРЕМЕННЫХ ОНТОЛОГОУПРАВЛЯЕМЫХ ИНФОРМАЦИОННЫХ СИСТЕМ И СЕРВИСОВ, ПЕРСПЕКТИВЫ ИХ ПРИМЕНЕНИЯ В ЭЛЕКТРОННОМ ОбРАЗОВАНИИ

Дается сравнительный обзор современных онтологоуправ-ляемых информационных систем, которые используются, или могут быть использованы, для систем электронного обучения. В результате анализа функциональных возможностей таких систем, как «Cyc», «Ontolingua», «The World FactBook» и возможностей их взаимодействия для межмашинного обмена знаниями сделаны выводы о перспективности исследований в отрасли создания украиноязычных отологоуправляемых систем электронного образования.

Ключевые слова: базы знаний, онтологии, инженерия знаний, электронное обучение.

Сирота Сергт ВКторович, кандидат техшчних наук, доцент, кафедра прикладног математики, Нащональний техшчний ут-верситет Украгни «Кигвський полтехтчний тститут», Украгна, e-mail: sergiy.syrot@gmail.com.

Лккт Вячеслав Олегович, асшрант, кафедра прикладног математики, Нащональний техтчний утверситет Украгни «Кигв-ський полтехшчний iнститут», Украгна.

Сирота Сергей Викторович, кандидат технических наук, доцент, кафедра прикладной математики, Национальный технический университет Украины «Киевский политехнический институт», Украина.

Лискин Вячеслав Олегович, аспирант, кафедра прикладной математики, Национальный технический университет Украины «Киевский политехнический институт», Украина.

Syrota Sergiy, National Technical University of Ukraine «Kyiv Polytechnic Institute», Ukraine, e-mail: sergiy.syrot@gmail.com.

Liskin Viacheslav, National Technical University of Ukraine «Kyiv Polytechnic Institute», Ukraine

УДК 004.032.26 DOI: 10.15587/2312-8372.2015.51249

Джова Ю. Л. РОЗРОБКА НЕИРОМЕРЕЖЕВОГО

СПОСОБУ ПРОГНОЗУ ВМ1СТУ МЕТАНУ В Г1РНИЧИХ ВИРОБКАХ

Розглянуто та проаналiзовано iснуючi методы прогнозу вмкту метану. Виходячи з основных переваг i недолтв, розроблено i реалiзовано нейромережевый спо^б прогнозу, в основу якого покладено розподшену мережу прямого розповсюдження з затрымкою в чаa (distributed TLFN). Архтектура вызначена на основi проведеных експерыментiв. Крытерieм выбору архтектуры було мiнiмальне значення MSE.

Ключов1 слова: прогноз, нейронна мережа, distributed TLFN, iдентыфiкацiя структуры i пара-метрiв мережi, середньоквадратычна помылка.

1. Вступ

В даний час одшею з найважливших проблем, що шнують в прничш промисловосл, е недостатнш р1вень

виробничо1 безпеки. Сучасш комп'ютерш системи аеро-газового контролю [1, 2], що використовуються на шахтах, не передбачають можлив1сть прогнозу вм1сту метану. Це призводить до того, що заходи, спрямоваш

I 60

Аннотация научной статьи по электротехнике, электронной технике, информационным технологиям, автор научной работы — Сирота С.В., Ліскін В.О.

Похожие темы научных работ по электротехнике, электронной технике, информационным технологиям , автор научной работы — Сирота С.В., Ліскін В.О.

The review of modern ontology driven information systems and services, prospect of their application in e-learning

Текст научной работы на тему «ОГЛЯД СУЧАСНИХ ОНТОЛОГОКЕРОВАНИХ іНФОРМАЦіЙНИХ СИСТЕМ ТА СЕРВіСіВ і ПЕРСПЕКТИВИ їХ ЗАСТОСУВАННЯ В ЕЛЕКТРОННіЙ ОСВіТі»