Л. С. Глоба, д т. н., проф., Р. Л. Новогрудская




Скачать 107.89 Kb.
НазваниеЛ. С. Глоба, д т. н., проф., Р. Л. Новогрудская
Дата публикации09.09.2013
Размер107.89 Kb.
ТипДокументы
uchebilka.ru > Информатика > Документы
УДК 004.822

Л.С. Глоба, д.т.н., проф., Р.Л. Новогрудская

Подход к построению портала инженерных знаний

Аннотация

Рассмотрена технология создания специализированного Интернет-портала знаний в области сопротивления материалов. Для создания логической модели портала использовались онтологии, дающие возможность обеспечить единообразное представление знаний и данных по методам исследования механических характеристик материалов, их семантическую связанность.

Abstract

The technology of designing the specialized knowledge Internet-portal in the field of materials strength is presented here. The ontology that forms the logical model of the portal provide a way for uniformity of knowledge and data presentation and their semantic connectivity as to research methods of materials characteristics.

Введение

В настоящее время существует огромное количество инженерного оборудования и программного обеспечения для решения специализированных задач разного рода. Однако они являются либо очень дорогими, либо очень закрытыми. Важные результаты, как теоретические, так и практические, которые получают исследователи, остаются сосредоточенными лишь в среде конкретных научных институтов. Происходит процесс сосредоточения знаний, они становятся доступными узкому кругу. Поэтому актуальной задачей становится предоставление возможности использование этих знаний большему количеству исследователей, для которых они предназначены.

Кроме того, недостатком процесса доступа к знаниям является плохая систематизированность и слабая структурированность больших объемов информации в сети Интернет, ее распределенность по разным Интернет сайтам, электронным библиотекам и архивам.

Из этого следует необходимость создания подхода направленного на построение специализированного Интернет портала знаний, ориентированного на работу с большим количеством разнообразных информационных и вычислительных ресурсов определенного направления, который не только даст возможность систематизировать и осуществлять поиск информации, но и реализовывать определенные расчетные задачи.

Предлагаемый подход направлен на построение специализированных Интернет-порталов знаний [1], ориентированных на работу с множеством разнородных ресурсов или источников данных по определенной научной тематике, особенностью которого является связывание информационных ресурсов с веб-сервисами в контексте решения инженерных задач. Для построения логической модели портала знаний используется подход, основанный на онтологии, применение которой позволяет обеспечить как сведение ресурсов в единое информационное пространство, так и организовать содержательный доступ к ним через Интернет. Портал знаний предоставляет возможность поиска информации одновременно по различным аспектам инженерной деятельности. Использование онтологии для построения логической модели представления знаний портала позволяет не только целостно представить такие трудно формализуемые предметные области как технически науки, но и автоматизировать процесс сбора и накопления информации по выбранной тематике.

В данной работе описывается разработка логических моделей представления знаний на Интернет-портале в области сопротивления материалов.

  1. ^ Онтология портала знаний

Онтология портала знаний формально может быть задана как:

O = {C, A, R, T, F, D }, где C – множество классов, описывающих понятия некоторой предметной или проблем­ной области; A – множество атрибутов, описывающих свойства понятий и отношений; R – множество отношений, заданных на классах (понятиях); T – множес­тво стандартных типов значений атрибутов (string, integer, real, date); F – множество ограничений на значения атрибутов понятий и отношений (используется не для всех атрибутов, а лишь для тех значения которых должны лежать в некоторой области, не могут быть меньше/больше заданной величины, либо определяются каким либо другим правилом. Так, например, на значение атрибута дата начала класса мероприятия онтологии инженерной деятельности накладывается ограничение, Т(дата)= date, F(Т)>0. ), D – множество экземпляров классов[2].

С содержательной точки зрения определенная таким образом онтология может служить для представления понятий, необходимых как для описания определенной области знаний, так и для выполняемой в ее рамках инженерной деятельности. Вводя формальные описания понятий предметной области в виде классов объектов и отношений, онтология портала задает структуры для представления реальных данных и связей между ними. Сами данные на портале представлены как множество связанных информационных объектов.

Базовыми классами иерархии стали выделенные в процессе разработки онтологии и формально описанные 20 классов понятий, связанные с помощью отношений. Различные свойства каждого понятия описывались на основе атрибутов понятий и ограничений, наложенных на область их значений. При наследовании от родительского понятия передавались все отношения и атрибуты.

  1. Компоненты модели представления знаний портала

Модель представления знаний портала представляет собой совокупность нескольких компонент, представленных на рис. 4.



Рис. 1. Система онтологий портала.
Таким образом, разработанная модель представления знаний включает такие онтологии как онтология науки (Онтология инженерной деятельности, Онтология инженерного знания и Онтология инженерных расчетов) и онтология предметной области. Эти онтологии и образуют онтологию портала: Опортала={ O1 (O2, O3, O4), O5}.

^ Онтология науки - O1 состоит из трех онтологий: O1 = {O2, O3, O4}.

Онтология инженерной деятельности (ОИД) - O2 включает общие классы понятий, относящиеся к организации научной деятельности, такие как Персона, Организация, Мероприятие, Деятельность, Местоположение, Литература, Документация, Учебные материалы, Публикация, Информационный ресурс. Эти классы связаны отношениями различных типов. Различные свойства каждого понятия описываются на основе атрибутов понятий и ограничений, наложенных на область их значений. Исходя из этого ОИД может быть описана следующим образом: O2 = {}.

^ Онтология инженерного знания (ОИЗ) - O3 содержит следующие метапонятия, задающие структуры для описания рассматриваемой предметной области: Назначение исследования (позволяет типизировать проводимые исследования), Метод исследования и Объект исследования (задают типизацию методов и объектов исследования и структуры для их описания), Научный результат (служит для типизации и описания результатов научной деятельности), Исследовательское оборудование (организовывает типизацию оборудования для проведения исследований) [4]. Существуют связи между классами заданные отношениями различных типов. Исходя из этого ОИЗ может быть описана следующим образом: O3 = {}.

^ Онтология инженерных расчетов (действий) (ОИР) -O4 объединяет классы, которые описывают расчетные возможности реализованые на портале: Расчет, Результат, Сервис, Параметры [3]. Данные классы связаны отношениями различных типов. Свойства и характеристики каждого понятия описываются с помощью атрибутов понятий и ограничений, наложенных на область значений. Исходя из этого ОИД может быть описана следующим образом: O4 = {}.

^ Онтология предметной области отражает общие знания о предметной области, такие как иерархия классов понятий, семантические отношения на этих классах. Основой онтологии ПО для портала инженерных знаний в области сопротивления материалов послужила системная классификация, состоящая из фрагментов определенной универсальной структуры[3].

Экземпляры классов понятий и отношений, определенных в онтологии портала, образуют его информационное наполнение.

Исходными данными для модели представления знаний, характеризующими предметную область, являются языковые ресурсы, представленные в виде коллекции документов. Обеспечить автоматическое извлечение знаний из этих данных является главной задачей эксперта при наполнении и настройке системы знаний портала.

Cловарь представляет собой систему языковых средств выражения понятий онтологии портала. Лингвистическая информация представлена в словаре с помощью функциональных групп лексических единиц, выделенных классов понятий и набора дополнительных атрибутов, отражающих специфику выражений (фраз и отдельных слов), встречающихся в текстах документов данной тематики.

^ 3. Онтология предметной области

Онтология предметной области описывает сопротивление материалов в целом как раздел науки и включает формальное и неформальное описание понятий и отношений между ними. Эти понятия являются реализациями метапонятий онтологии инженерного знания и могут быть упорядочены в иерархию общее-частное и часть-целое [4]. Так, например, Методам исследования в сопротивление материалов соответствуют такие понятия, как методы деформаций, методика перемещений, метод распределения напряжений и др., а в качестве Объектов исследования выступают материалы, группы материалов или определенные свойства материалов. Основному классу онтологии инженерной деятельности Расчет в сопротивлении материалов соответствуют расчет предельных состояний, расчет деформации, расчеты на прочность и др.[5].

Классификация понятий сопротивление материалов по теоретическим разделам научной дисциплины и задачам для инженерных решений, выполнялась на основе системной классификации [6]. Классификация реализована по следующим критериям:

^ Первый уровень. Деление по видам материалов: сталь, алюминиевые сплавы, титановые сплавы, медь.

Второй уровень. (если на первом уровне рассматриваются стали). Деление по назначению: стали конструкционные, стали инструментальные, стали для отливок.

^ Третий уровень. (если на первом выбраны стали, а на втором стали конструкционные). Деление по составу: стали углеродистые обыкновенного качества, стали углеродистые качественные, стали низколегированные, стали легированные, и т. д.

^ Четвертый уровень. ГОСТ – описание: сортовой прокат, лист, массовая доля элементов, и т.д.

Пятый уровень. Свойства общие: массовая доля элементов, температура критических точек, назначение, предел выносливости).

^ Шестой уровень. Механические свойства при комнатной температуре.

Седьмой уровень. Технологические характеристики.

  1. Технология построения поискового запроса

Поиск информации базируется на онтологии, благодаря чему пользователь имеет возможность задавать запрос не только и не столько по ключевым словам, сколько в знакомых ему терминах предметной области портала. Основными элементами такого поискового запроса являются основные понятия онтологии: ее классы, атрибуты и экземпляры классов, а так же отношения, связывающие одни понятия с другими понятиями онтологии [7]. Сформулированный таким образом поисковый запрос представляется простым для задания пользователем, а так же полным в плане найденной информации. Например, поисковый запрос: «Найти результаты исследования проводимые со сталью направленные на определение ее свойств при воздействии высокими температурами, полученные Гайном В. А. в 2008 году и описанные в книге “Поведение стали” выданной институтом Материаловедения Германии», формально будет выглядеть следующим образом:

^ Класс «Результат исследования»

Отношение «проводится с»:

Класс «Объект исследования»

Атрибут «Объект исследования» = «сталь»

Отношение «направлено на»:

^ Класс «Назначение исследования»

Атрибут «Назначение исследования» = «воздействии высокими температурами»

Отношение «полученные»:

Класс «Персона».

^ Атрибут «ФІО» = «Гайном В. А.»

&

Класс «Результат исследования»

Атрибут «год» = «2008»

Отношение «описанные»:

Класс «Литература»

Отношение «часть-целое»:

Подкласс «Учебные материалы»

Атрибут «книга» = «Поведение стали»

Отношение «выданной»:

Класс «Организация»

Атрибут «Институт» = «институтом Материаловедения Германии»

  1. ^ Пример построения онтологии интернет-портала инженерных знаний

Рассмотрим подробнее пример процесса построения онтологии портала инженерных знаний в области сопротивления материалов. Пускай речь идет об ОИЗ (О3). Рассмотрим классы и экземпляры классов, все отношения реализованные на этих классах.



^ Рис. 2. Фрагмент онтологии портала знаний
Построенная ОИЗ включает пять базовых иерархии: Назначения исследования в сопротивлении материалов, Методы исследования в сопротивлении материалов, Объекты исследования в сопротивления материалов, Исследовательское оборудование, которое используется в сопротивлении материалов и научный результат исследования. Эти иерархии опираются на классы понятий, построенные на основе базовых понятий онтологии инженерного знания ().



Рис. 3. Базовые онтологии портала знаний
Перечисленные классы связаны между собой и с классами онтологии инженерной деятельности и онтологией инженерных расчетов посредством ассоциативных отношений (Рис. 3.), некоторые из них были выявлены при описании базовых онтологий, другие – при построении онтологии предметной области (непосредственно онтологии сопротивления материалов). Ассоциативные отношения позволяют понять в какой связи находятся понятия, которые описывает один класс онтологии, с понятиями другого класса в реальной жизни. Так же помимо ассоциативных отношений при разработке онтологии инженерного знания использовались отношения вида «часть - целое», для определения отношения подклассов с их родительскими классами (Рис. 2.). Данный тип отношений играет важную роль в процессе представления иерархической структуры модели инженерного знания.

Заключение

В данной статье описываются основные компоненты логической модели представления знаний Интернет-портала в области прочности материалов. За счет структуризации и систематизации информации и вычислительных ресурсов, связей между ними, осуществляется эффективный поиск и навигация по информационному пространству портала.

Формализация знаний, использующая онтологии, делает логическую модель представления знаний портала легко расширяемой и настраиваемой — в нее могут интегрироваться как новые знания (например, о новых направлениях и методах исследования прочности материалов), так и новые виды информационных ресурсов и веб-сервисов для работы с ними.

^ Список литературы

  1. Андреева О.А., Боровикова О.И., Загорулько Ю.А. и др. Археологический портал знаний: содержательный доступ к знаниям и информационным ресурсам по археологии // Труды 10-й нац. конф. по искусственному интеллекту с международным участием КИИ'2006. М.: Физматлит, 2006. -Т.3, -С.832–840.

  2. Ю.А. Загогулько, О.И. Боровикова Технология построения онтологий для порталов научных знаний // Весник НГУ. Серия: Информационные технологии. 2007. Том 5, выпуск 2.

  3. Прочность материалов и конструкций / Редкол.: В. Т. Трощенко (отв. ред.) и др. – К.: Академпериодика, 2005. – 1088с.

  4. Боровикова О.И., Загорулько Ю.А., Сидорова Е.А. Подход к автоматизации сбора онтологической информации для интернет-портала знаний // Компьютерная лингвистика и интеллектуальные технологии: Труды международной конференции Диалог'2005 (Звенигород, 1-5 июня 2005 г.). – Москва: Наука, 2005.

  5. Фридман Я. Б. Механические свойства металлов - М.: “Машиностроение”, 1974. – 2ч. – 368с.

  6. А. С. Зубченко Марочник сталей и сплавов, Издательство "Машиностроение", 2001. – 663с.

  7. Александров П. С. Введение в теорию множеств и общую топологию. - М., 1977. – 368c.

  8. Боровикова О.И., Загорулько Ю.А. Организация порталов знаний на основе онтологий. // Труды международного семинара Диалог'2002 “Компьютерная лингвистика и интеллектуальные технологии”. Протвино, 2002. Т.2, С.76-82.

Добавить документ в свой блог или на сайт

Похожие:

Л. С. Глоба, д т. н., проф., Р. Л. Новогрудская iconОрганизационный комитет
Нану с. Я. Кучмий, проф. В. Г. Лендел, проф. В. И. Гомонай, д Х. н. В. М. Гранчак, проф. А. М. Еременко, проф. Е. И. Капинус, проф....

Л. С. Глоба, д т. н., проф., Р. Л. Новогрудская iconОглавление
Ц, канд мед наук Н. С. Дмитриев, проф С. Н. Лапченко, проф. В. Т. Пальчун, проф. О. К. Патякина, проф. В. С. Погосов, акад. Амн СССР...

Л. С. Глоба, д т. н., проф., Р. Л. Новогрудская iconРобоча навчальна програма для студентів спеціальності 030401 “Право” Кримінальний процес України
Лектори: проф Погорецький М. А.,проф Шибіко В. П., проф Шумило М.Є., проф Яновська О. Г., доц. Гринюк В. О., доц Костюченко О. Ю.,...

Л. С. Глоба, д т. н., проф., Р. Л. Новогрудская iconМатематические методы в технике и технологиях ммтт-24
Председатель конференции – академик ран г. И. Марчук, сопредседатели Оргкомитетов – ректор сгту проф. И. Р. Плеве, ректор нтуу (кпи)...

Л. С. Глоба, д т. н., проф., Р. Л. Новогрудская iconМатематические методы в технике и технологиях ммтт-24
Председатель конференции – академик ран г. И. Марчук, сопредседатели Оргкомитетов – ректор сгту проф. И. Р. Плеве, ректор нтуу (кпи)...

Л. С. Глоба, д т. н., проф., Р. Л. Новогрудская iconМатеріали VII з'їзду інфекціоністів України (27-29 вересня 2006 року,...
А. Андрейчин, (відповідальний редактор), проф. Н. А. Васильєва, заслужений діяч науки І техніки України, академік амн україни, проф....

Л. С. Глоба, д т. н., проф., Р. Л. Новогрудская iconБбк 74. 202. 4я7 0-72
Олексюк (розд. 11,12), А. Л. Ситченко (розд. 14), Л. В. Тарасова (розд. 13), Т. В. Тихонова в. Ю). Рец £Л',?н"ти:\с о. Сисоєва —...

Л. С. Глоба, д т. н., проф., Р. Л. Новогрудская iconСписок рекомендованої літератури для лікарів-інтернів Руководство...
Руководство по анестезиологии. Под ред проф. Ф. С. Глумчера, проф. А. И. Трещинского. К. “Медицина”, 2008. 608 с

Л. С. Глоба, д т. н., проф., Р. Л. Новогрудская iconКафедра «Автоматизации химико-технологических систем и экологического мониторинга»
Руководители – проф. Бабиченко А. К., проф. Подустов М. О., ст преп. Пугановский О. В

Л. С. Глоба, д т. н., проф., Р. Л. Новогрудская iconО современном мировом кризисе и его проявлениях в украине (на примере сумского региона)
Ском кризисе, его причинах и последствиях написано уже очень много, особенно за рубежом. Вопрос трактуется авторами с разных точек...

Вы можете разместить ссылку на наш сайт:
Школьные материалы


При копировании материала укажите ссылку © 2013
контакты
uchebilka.ru
Главная страница


<