СРЕДА РАЗРАБОТКИ И УПРАВЛЕНИЯ ОНТОЛОГИЯМИ Текст научной статьи по специальности «Компьютерные и информационные науки»

УДК 004

Н.О. Скворцова

СРЕДА РАЗРАБОТКИ И УПРАВЛЕНИЯ ОНТОЛОГИЯМИ

В статье рассматривается понятие "онтология" в информационной системе, определены основные причины возникновения потребности в разработке онтологии. Отражена многоуровневая схема отношений между онтологиям, а также выделены основные причины возникновения потребности людей в разработке онтологии.

Ключевые слова: онтология, объект и субъект управления, интерфейс пользователя, интеллектуальная система.

В настоящее время активно ведется разработка и внедрение компьютерных технологий в различных областях человеческой деятельности, в том числе и в образовании. Сфера образования относится к разряду таких областей, которые по мере внедрения компьютерных технологий будут претерпевать наибольшие изменения.

Онтология-это формальное описание понятий предметной области и отношений между ними в рассматриваемой предметной области [1, с.33].

Так же необходимо знать, что онтология - это модель реального мира и понятие в ней должны будут отражать реальность. После этого можно будет определить начальную версию, оценить и отладить ее, используя в приложениях и в методах решения задач, обсудив обязательно с экспертами в предметной области

Понятие онтологии заимствовано из философии, в связи с тем, что онтологией называлось философское учение об общих категориях и закономерностях бытия. В искусственном интеллекте термин «онтология» используется для описания объектов и явлений мира в формализованном виде, который подходит для компьютерного использования [1, с.35].

Онтология является точной спецификацией концептуализации. Под концептуализацией понимается абстрактная модель явлений (процессов) в мире, составленная посредством определения существенных для описания данных явлений понятий. С этой точки зрения каждая база знаний, система, основанная на знаниях, или агент знаний фиксируется явно или неявно некоторой концептуализацией. Множество объектов и отношения между ними отражаются в словаре, в котором система, основанная на знаниях, представляет свои знания. Таким образом, считается, что основу онтологии составляют множества представленных в ней терминов.

Описание онтологии обычно представляется в форме, предлагаемой теорией логики первого порядка, где слова из словаря выступают в качестве унарных или бинарных имен предикатов, называемых понятиями и отношениями. Онтология описывает иерархию связанных понятий, в более сложных случаях, так же добавляются подходящие аксиомы, выражающие связи между понятиями и ограничивающие их интерпретацию. Основной областью применения онтологий является интеграция информации, которая представлена на рисунке 1 [1, с.34].

Рис. 1. Многоуровневая схема отношений между онтологиями

© Скворцова Н.О., 2016.

Онтологии верхнего уровня описывают общие понятия: пространство, время, материя, объект, событие, действие.

Онтологии предметной области состоят из объектов и связей между ними, которые описываются в терминологии конкретной предметной области.

Онтологии задач ориентированы на решение конкретных проблем и в них входят все понятия, которые необходимы для описания процесса логического вывода, от абстрактных понятий, которые относятся к схеме вывода, до специальных, которые характерны для отдельных методов.

Онтологии приложения описывают понятия, которое зависит от конкретной проблемной области и от задачи.

Один из перспективных способов повышения эффективности процесса обучения является создание обучающих систем на базе ЭВМ.

Объектом управления при обучении является обучаемый (студент и т.д.).

Субъектами управления выступают преподаватель и обучающая система, которая помогает преподавателю.

Целью обучения обучаемого с обучающей системой является получение: 1.знаний по конкретной предметной области

2.умений применять различные методы и алгоритмы

3.навыков решения задач

4.оценки приобретенных знаний, умений и навыков. Учебная программа должна состоит из трех основных частей:

1.теоретической

2.тренирующей

3.контролирующей

Обучающие системы можно классифицировать на две группы:

1.селективные

2.интеллектуальные или экспертные

В интеллектуальных обучающих системах управление обучением определяется самой обучающей системой на основании результатов обучения. Здесь обучения формируется динамически в соответствии с текущей ситуацией. Недостаток - это привязка к конкретной предметной области.

^ Словарь-справочник по созданию онтологии □ X

Введите текст для поиска Сбросить

Понятия Термины Определения Связанные термины

Интеграция Методологии Методы Средства Онтологии Языки Общие _характеристики Типы Использование Cpefla_Protege Cpeaa_OilEd CpeflajOntoEdit Среда Ontolingua Cpefla_Web-DESO

Рис. 2. Интерфейс пользователя

При проектировании электронного обучающего комплекса планируемый учебный материал разбивается на отдельные элементы. Эти элементы можно сгруппировать в "Меню Обучающей системы".

Интеграция

Методологии

Методы

Средства

Онтологии

Языки

06щие_характеристики Типы

Использование Среды

Рис. 3. «Меню Обучающей системы»

В качестве учебной информации для реализации использовались материалы курса «Онтологии». Под учебным элементом понимаются объекты, понятия, методы деятельности, отобранные соответственно программе учебной дисциплины.

Нужно учесть, что на данный момент единой методологии разработки онтологии нет. Единственное на практике это может включать:

1. Определение классов в онтологии.

2. Место положения классов в таксономической иерархии.

3. Определение слотов и описание допускаемых значений этих слотов.

4. Заполнение значений слотов-экземпляров.

После чего можно будет создавать базу знаний, с помощью ввода в определенный слот значение и дополнительные ограничения для них, а также обязательно определив некоторые экземпляр этих классов.

Сейчас все чаще используется обучение с помощью компьютеров.

Так же можно учесть, что на данный момент уже созданы обучающие системы по самым разным учебным курсам, как по точным, так и по гуманитарным дисциплинам.

Быстродействие современных компьютеров дают возможность преподавателю внедрять новые технологии.

Выделим следующие классы педагогических программных продуктов:

¡.Компьютерные учебники.

2.Обучающие программы

3. Электронные справочники, словари, энциклопедии.

4.Системы самоподготовки и самоконтроля.

Существует два наиболее популярных и наиболее востребованных формата сохранения онтологии это RDF и OWL. Как RDF так и OWL формат являются описанием онтологии представляющую собой модель обмена данными в сети они работают со всеми текстовыми страницами и графиками. Нужно учесть что основополагающим как для RDF формата, так и для OWL формата является понятие модели данных, что является набором фактов и семантических связей между ними, который задан конкретным документом RDF.

439

440

441

442

443

444

445

446

447

448

449

450

451

452

453

454

455

456

457

458

459

460

461

462

463

464

465

466

467

<NamedIndividual IRI="#Среда_Рrotege"/> <NajnedIndividual Ш1="#Средствa_Protege"/> -c/Same Individualízame Individual >

<NamedIndividual IRI="*Cpena_Protege™/> <NamedIndividual 1К1="#характеристика_Ргойеде"/> </SameIndividual> <SameIndividual>

<NamedIndividual 1Е1="#Среда_ИеЬ-ОЕЗО™/> <NamedIndividual П*1="#Средства_ВеЬ-ОЕЗО"/> </3ameIndividual> <SameIndividual>

CNamedlndividual IRI="*Cpefla_Web-DESO™/> <NamedIndividual IRI="#xapaKTepiiciJiKa_Web-DESO™/> -c/Same Individual> <Aimotati опАззе rtion>

<AnnotationProperty IRI=™frInformatian™/> <IRI>frFLogic</IRI>

<Literal datatvireIRI="http://www,w3,orq/1999/02/22-rdf-3vntax-n3ftPlain.Literal">1995 FLogic <

í/ArmotationAs 3errion> <Aimotati опАззе rtion>

cAnnotationProperty IRI=nftlnformation™/> <IRI>frKIF</IRI>

<Literal datatvpeIRI="http://wvnrf.w3.org/1999/Q2/22-rdf-3TOtajt-n3ftPlainLiterar">!992 {[ЩШШ 1 -c/Annotati onAs 3ertion> <Aimotati опАззе rtion>

cAnnotationProperty IRI=™ftlnformation™/> <IRI>frLoonK/IRI>

<Literal datatvpeIRI="htto://wvfw.w3.orq/1999/02/22-rdf-3vntax-n3ftPlainLiteral">1992 .hj

Рис. 4. Формат OWL

Рис. 3. Формат RDF

Переход на современные методы обучения увеличивает роль визуальной организации среды обучения, и из этого можно выделить основные причины возникновения потребности людей в разработке онологии это:

1. Совместное использование людьми или программными агентами общего понимания структуры информации.

2.Возможность повторного использования знаний в предметной области.

3.Возможность явных допущений в предметной области.

4. Отделение знаний в предметной области от оперативных знаний.

5. Анализ знаний в предметной области.

В заключении можно сделать вывод о том, что можно разработать обучающий комплекс, предоставляющий пользователю возможность активного изучения той или иной сферы, а также можно определить, где в настоящее время используется онтология. Онтология используется:

1.В электронной коммерции, как средства обмена информацией.

2.В медицине, как средства классификации и основы для построения экспертных систем.

3.В планировании и проектировании, как средства, предлагающие оптимальные решения для стандартного набора задач, и других областях

4.В области инженерии знаний онтологии являются средством формирования систем управления знаниями.

5.В области информационных систем онтологии играют важную роль, объединяя основные компоненты любой информационной системы: информационные ресурсы, интерфейс пользователя и прикладные программы.

Библиографический список

1.Системы искусственного интеллекта: учебное пособие / И.Г.Сидоркина. М.: КНОРУС, 2014. 246 с.

2.Программирование искусственного интеллекта в приложениях [Электронный ресурс] / М.Т.Джонс.-М.:ДМК Пресс, 2011. 312 с.

URL.: http://e.lanbook.com/books/element.php?

3.Инструменты искусственного интеллекта и биоинформатики [Электронный ресурс] / В.П.Дьяконов, В.В.Круглов.- М.:СОЛОН-Пресс, 2009.-454 с. URL.: http://e.lanbook.com/books/element.php?pl1_id=13727

4.Введение в искусственный интеллект : конспект лекций [Электронный ресурс] / Д.В.Смолин.- М.: Физмат-лит, 2007. 291 с.

URL.: http://e.lanbook.com/books/element.php?pl1_id=2325

5.Онтология и теория познания: сборник программ основной профессиональной образовательной программы [Электронный ресурс] / -Кемерово : КемГИК (Кемеровский государственный институт культуры), 2012.-304 с. URL.: http://e.lanbook.com/books/element.php?pl1_id=45877

СКВОРЦОВА НАТАЛЬЯ ОЛЕГОВНА - магистрант, Поволжский государственный технологический университет, Россия.