CC BY
28
УДК 550.34
ОРГАНИЗАЦИЯ ПОРТАЛА ЗНАНИЙ «АКТИВНАЯ СЕЙСМОЛОГИЯ»
Людмила Петровна Брагинская
Институт вычислительной математики и математической геофизики СО РАН, 630090, Россия, г. Новосибирск, пр. Академика Лаврентьева, 6, ведущий программист, тел. (383)330-70-69, е-mail: [email protected]
Андрей Павлович Григорюк
Институт вычислительной математики и математической геофизики СО РАН, 630090, Россия, г. Новосибирск, пр. Академика Лаврентьева, 6, научный сотрудник, тел. (383)330-87-43, е-mail: [email protected]
Галина Борисовна Загорулько
Институт систем информатики СО РАН, 630090, Россия, г. Новосибирск, пр. Академика Лаврентьева, 6, научный сотрудник, тел. (383)332-83-59, е-mail: [email protected]
В работе рассмотрены принципы организации портала знаний по активной сейсмологии. Интернет-портал построен на платформе, разработанной Лабораторией искусственного интеллекта ИСИ СО РАН. Портал обеспечивает целостное представление предметной области и различных аспектов научной деятельности в активной сейсмологии. В качестве концептуальной основы и информационной модели портала знаний была использована разработанная авторами онтология предметной области «Активная сейсмология».
Ключевые слова: активная сейсмология, онтология, портал знаний.
ARRANGEMENT OF THE KNOWLAGE PORTAL «ACTIVE SEISMOLOGY»
Ludmila P. Braginskaya
Institute of Computational Mathematics and Mathematical Geophysics Siberian Branch of RAS, 630090, Russia, Novosibirsk, Lavrentiev Ave 6, Lead Programmer, tel. (383)330-70-69, e-mail: [email protected]
Andrey P. Grigoruk
Institute of Computational Mathematics and Mathematical Geophysics Siberian Branch of RAS, 630090, Russia, Novosibirsk, Lavrentiev Ave 6, Researcher, tel. (383)330-87-43, e-mail: [email protected]
Galina B. Zagorulko
Institute of Informatics Systems SB RAS, 630090, Russia, Novosibirsk, Lavrentiev Ave 6, Researcher, tel. (383)332-83-59, е-mail: [email protected]
The paper discusses the principles of the knowledge portal for active seismology. The web portal is built on a platform developed by the Laboratory of Artificial Intelligence IIS SB RAS. The portal provides a holistic view of the subject area and the various aspects of scientific activity in the active seismology. Domain ontology "Active seismology" developed by the authors was used as a conceptual framework and information model of the knowledge portal.
Key words: active seismology, ontology, knowledge portal.
Активная сейсмология (активный геофизический мониторинг) как научное направление сформировалось в рамках научной программы «Вибрационное просвечивание Земли», выполнявшейся в Сибирском отделении РАН в 1970-90 гг. под руководством академика А.С. Алексеева [1]. Инновационные технологии активного и пассивного геофизического мониторинга направлены на детальное изучение сейсмогенерирующих сред и контроль инженерных объектов. Последние три десятилетия работы по активной сейсмологии проводятся в России, Японии, Китае, США, европейских странах. Актуальность исследований в области сейсмоопасности и сейсморайонирования Сибири и Дальнего Востока обусловлена повышением в последние годы сейсмической активности [1].
В результате теоретических и экспериментальных исследований происходит интенсивное накопление информации по всем составляющим методов активной сейсмологии, включая вопросы теории метода, создания управляемых источников, результатов экспериментальных работ, методов математического моделирования. Это связано с тем, что современные высокоточные научные инструменты, применяемые при проведении натурных экспериментов, порождают все большие объемы данных. Также, приходится работать с большими объемами синтетических данных, полученными при численном моделировании волновых процессов в сложно построенной среде. Проблема доступа к данным и знаниям предметной области (ПО) «Активной сейсмология» состоит в том, что при больших объемах экспериментальных данных и результатов исследований, представленных в сети Интернет, контент не структурирован, представлен различными форматами, информация размещена на различных сайтах научных организаций и подразделений, материалах конференций, в электронных библиотеках и т.д. При этом следует отметить, что существует несколько специализированных сайтов и информационных систем, к которым относятся НИС «Активная сейсмология» (http://opg.sscc.ru/), сайт Камчатского филиала ГС РАН (http://www.emsd.ru/), содержащих структурированные архивы, электронные библиотеки, базы и таблицы данных. Однако, эти разрозненные ресурсы не дают полного представления о предметной области в целом, не позволяют проследить взаимосвязь между относящимися к активной сейсмологии событиями и персонами, объектами и методами исследования, полученными экспериментальными данными и результатами исследования.
В данной работе предлагается решение задачи интеграции знаний по активной сейсмологии и навигации по Интернет-пространству путем построения портала знаний указанной предметной области средствами, разработанными Лабораторией искусственного интеллекта ИСИ СО РАН [3].
Ядром информационной модели рассматриваемого портала является разработанная авторами онтология ПО «Активная сейсмология». Данная онтология, в соответствии с используемой технологией, строится на основе базовых онтологий научной деятельности и научного знания [2].
Онтология научной деятельности включает набор концептов (понятий, классов), относящихся к организации научной деятельности в области активной сейсмологии [4], таких как «Персона», «Организация», «Событие», «Деятель-
ность», «Публикация». Данный набор концептов используется для описания участников научной деятельности, мероприятий, проектов, различного типа публикаций. Специфическими классами онтологии научной деятельности активной сейсмологии являются «Экспедиционные работы», «Полевые эксперименты». Класс «Информационный ресурс» описывает информационно-вычислительные системы, архивы и базы данных по активной сейсмологии и вибросейсмическому мониторингу, представленные в сети Интернет. Информационное наполнение (контент) портала образуют конкретные объекты - экземпляры классов. Так, например, объект «Комплексная эколого-геофизическая экспедиция-2005» является экземпляром класса «Экспедиционные работы», объект «Вибрационное зондирование грязевого вулкана Шуго» - экземпляром класса «Полевые эксперименты», объект «Хайретдинов Марат Саматович» -экземпляр класса «Персоны». К классу «Информационные системы» относятся тематические информационные и вычислительные интернет-ресурсы, в том числе вычислительные системы, базы данных, электронная библиотека, являющиеся структурными элементами научной информационной сисиемы «Активная сейсмология»[4, 5].
Онтология научного знания содержит такие метапонятия, как «Раздел науки», «Метод исследования», «Объект исследования», «Предмет исследования», «Научный результат». При использовании базовых метапонятий были выделены и описаны значимые для активной сейсмологии разделы и подразделы, задана типизация методов и объектов исследования, описаны результаты научной деятельности.
Понятия онтологии рассматриваемого портала выстроены в иерархию «класс-подкласс». Так, класс «Объект исследования» имеет два подкласса -«Геологические объекты» и «Сейсмические события». К подклассу «Геологические объекты» относятся «Вулканы», «Зоны разломов», «Региональные структуры», «Рифты». В свою очередь, в иерархии классов, к классу «Вулканы» относятся подклассы «Грязевые вулканы» и «Магматические вулканы». Экземплярами этих классов являются объекты, которые были исследованы методами активной сейсмологии, как например, грязевой вулкан Шуго, грязевой вулкан Ахтанизовский, грязевой вулкан г. Карабетова, вулкан Эльбрус.
К предметам исследования ПО «Активная сейсмология» относятся такие классы, как: «Структура коры», «Динамические свойства», «Параметры волнового поля». К классу «Структура коры» относятся: «Сейсмические границы», «Разломы», «Элементарные геологические тела и включения».
Под научным результатом в данной онтологии понимаются экспериментальные и теоретические данные по активной сейсмологии, а также результаты анализа этих данных, к которым будет организован доступ через портал. Класс «Научный результат» в данной онтологии содержит подклассы «Эксперименты», «Экспериментальные данные», «Теоретические сейсмограммы», «Снимки волнового поля».
Помимо отношений типа «класс-подкласс» понятия онтологии могут быть связаны между собой ассоциативными отношениями. Наиболее важными ассо-
циативными отношениями между понятиями онтологии научной деятельности и онтологии научного знания являются следующие отношения: «исследует» — сопоставляет научную деятельность или раздел науки с объектом исследования; «использует» — связывает метод исследования с видом деятельности, исследователем или разделом науки; «применяется к» — связывает метод исследования с объектом исследования; «описывает» — задает связь публикации с научным результатом, объектом или методом исследования.
На рис. 1 показана страница с описанием объекта «Эксперимент Эльбрус». Связанные с ним объекты представлены на этой странице гиперссылками, позволяющими переходить к описанию организаций и персон, участвующих в данном виде деятельности, использованных методах исследования, а также предоставляющими доступ к базе экспериментальных данных.
Рис. 1. Страница портала
Портал знаний «Активная сейсмология» обеспечивает целостное представление знаний о предметной области и установление взаимосвязей между относящимися к этой науке событиями, объектами, результатами и методами исследования. Содержательный доступ к систематизированным знаниям и информационным ресурсам обеспечивается с помощью предоставляемых порталом развитых средств навигации и поиска, функционирование которых базируется на онтологии.
На рис. 2 представлен фрагмент поисковой формы и результаты, иллюстрирующий поиск объектов класса «Публикации», связанных отношением «описывает Объект» с объектом «в. Эльбрус» класса «Объект исследования».
ПУБЛИКАЦИЯ
имеетАвтораПу6ликацияПерсона|Название публикации [¡ШРШШИ
Ковалевский (В.В.) 2014
Приэльбрусье
Ковалевский(В.Е Л О характеристиках подземной сейсмической группы в Приэльбрусье 2013 статья
Масуренков (Ю.П.) статья
ОТЧЕТ О НАУЧНО-ИССЛЕДОВАТЕЛЬСКОЙ РАБОТЕ по теме: Исследование геодинамических процессов в зоне 2009
"Комплексная геофизическая инсЬормационно-измерителвная система Кабардино-алкарского
государственного университета им. Х.М. Бербекова
Брагинская(Л.П.) Отчет по экспедиционным работам в Баксанской штольне 2010 отчет
Дударов (З.И.) Ковалевский(В.Е Собисевич(А.Л.) Л
Якименко (А.А.)
Масуренков (Ю.П.) Пульсационно-вихревое развитие Эльбрусской вулканической области (как следствие миграции мантийного 2010 статья
плюма?: и
Масуренков (Ю.П.) Совреме иная деятельность вулкана Эльбрус. Доклады АН СССР, т. 142, № 6, 1962. 1962 статья
Масуренков (Ю.П.) Совреме нное состояние вулкана Эльбрус 1971 статья
Масуренков (Ю.П.) Тектоника, магматизм и углекислые воды Приэльбрусья 1961 статья
Масуренков (Ю.П.) Элобрус ский магматический очаг 1964 статья
ОбъектИсследования
Название объекта Эльбрус Точное значение
Описание объекта Точное значение
Рис. 2. Поисковая форма портала
Онтологический подход [6] в настоящее время широко используется для систематизации знаний во многих предметных областях. Однако в области активной сейсмологии он был использован впервые.
Портал «Активная сейсмология» может быть полезен ученым и инженерам, использующим методы и теоретические и экспериментальные данные активной сейсмологии, студентам, изучающим представленную предметную область, а также специалистам, которые производят оценку состояния данного научного направления.
Работа выполнена при поддержке грантов РФФИ 14-07-00832 и 15-07-06821.
БИБЛИОГРАФИЧЕСКИЙ СПИСОК
1. Тубанов Ц.А., Толочко В.В., Ковалевский В.В., Брагинская Л.П., Григорюк А.П., Базаров А.Д. Вибросейсмические исследования литосферы Байкальской рифтовой зоны и сопредельных территорий // Отечественная геология. - Москва: Издательство ЦНИГРИ, 2013. -3: - С. 16-24.
2. Загорулько Ю.А., Боровикова О.И. Информационная модель портала научных знаний // Информационные технологии. - 2009. - № 12. -С.2-7.
3. Боровикова О.И., Брагинская Л.П., Загорулько Ю.А., Ковалевский В.В. Онтология предметной области «Активная сейсмология» // Материалы Всероссийской конференции с международным участием «Знания-Онтологии-Теории» (ЗОНТ-2015), Новосибирск, 2015, Т.1. стр.39-43
4. Брагинская Л.П., Григорюк А.П. Информационная система для комплексной поддержки научных исследований в области активной сейсмологии //Вестник КемГУ. 2012 -4: -С. 43-48.
5. Брагинская Л.П., Григорюк А.П., Ковалевский В.В.. Научная информационная система «Активная сейсмология» для комплексных геофизических исследований // Вестник КРАУНЦ, Науки о земле, 2015, № 1, Выпуск № 25, - С. 94-98.
6. Загорулько Ю.А., Загорулько Г.Б. О формализации семантики областей знаний в информационных и интеллектуальных системах на основе онтологий // В сборнике: Открытые семантические технологии проектирования интеллектуальных систем (08Т18-2014) Материалы IV Международной научно-технической конференции. Редколлегия: В. В. Голенков. 2014. С. 117-130.
© Л. П. Брагинская, А. П. Григорюк, Г. Б. Загорулько, 2016
