Разработка онтологии Разработка онтологии предметной областипредметной области

““Определение экспозиции при Определение экспозиции при оценке экологического рискаоценке экологического риска””

СодержаниеСодержание

1. Теоретические сведения1. Теоретические сведения2. Описание предметной области2. Описание предметной области3. Построение дерева целей3. Построение дерева целей4. Построение логических моделей 4. Построение логических моделей

определения параметров экспозицииопределения параметров экспозиции5. Построение логической схемы 5. Построение логической схемы

определения вида экспозицииопределения вида экспозиции6. Разработка онтологии в 6. Разработка онтологии в Protégé Protégé 4.04.0

1. Теоретические сведения1. Теоретические сведенияОнтология или концептуальная модель Онтология или концептуальная модель

предметной области, состоит из иерархии понятий предметной области, состоит из иерархии понятий предметной области, связей между ними и законов, предметной области, связей между ними и законов, которые действуют в рамках этой модели.которые действуют в рамках этой модели.

Выделяют следующие классификационные признаки Выделяют следующие классификационные признаки онтологий:онтологий:- по цели разработки;- по цели разработки;- по форме представления;- по форме представления;- по владельцу или пользователю;- по владельцу или пользователю;- по языку описания;- по языку описания;- по типу отношений;- по типу отношений;- по области применения.- по области применения.

На рис.1 приведена классификация онтологий На рис.1 приведена классификация онтологий согласно вышеприведенных признаков.согласно вышеприведенных признаков.

Рис.1. Основные принципы возможных Рис.1. Основные принципы возможных классификаций онтологий (Гаврилова, 2004г.)классификаций онтологий (Гаврилова, 2004г.)

Рис.2. Структура онтологического инжинирингаРис.2. Структура онтологического инжиниринга

Редакторы онтологийРедакторы онтологий

Методология формирования онтологий в Методология формирования онтологий в системе системе ProtégéProtégé

ProtégéProtégé - это одна из наиболее популярных систем работы с онтологиями, созданная в Стэнфордском университете (США). По версии разработчиков системы Protégé все понятия предметной области делятся на классы, подклассы, экземпляры. Экземпляры могут быть как у класса, так и подкласса и описываются они фреймом [Минский, 1979]. Разработка онтологий для Protégé состоит из 5 шагов [Noy, 2001]:1) выделение области (масштаба) онтологии, иначе определение границ онтологии;2) определение классов;3) организация иерархии классов;4) формирование фреймов для описания классов, подклассов, экземпляров, через определение слотов, т.е. свойств;5) определение значений.   

Стратегия проектирования онтологии в Стратегия проектирования онтологии в ProtégéProtégé

Protégé предлагает нисходящую стратегию проектирования онтологий (сверху вниз). Существуют и восходящие стратегии. Возможно комбинирование стратегий.    Узлы-братья в онтологии должны находиться на одном уровне. Братьев должно быть не меньше двух и не больше двенадцати, иначе по мнению разработчиков Protégé, можно выделить еще один подкласс.

Слот следует относить к самому высокому классу в иерархии.     

Слоты делятся на:1) внутренние (определяются внутренним свойством объекта);2) внешние (определяются внешним свойством объекта); 3) части (содержание, составляющие объекта);4) другие.

Разработчики Protégé считают, что нет правильного способа создания онтологии, так как онтология - это взгляд аналитика, т.е. всегда субъективна.

2. Описание предметной области2. Описание предметной области

Анализ риска (Risk Analysis) определяется как Анализ риска (Risk Analysis) определяется как систематическое использование имеющейся информации для систематическое использование имеющейся информации для выявления опасностей и оценки риска для отдельных лиц или выявления опасностей и оценки риска для отдельных лиц или групп населения, имущества или окружающей среды. групп населения, имущества или окружающей среды.

Анализ риска заключается в выявлении (идентификации) Анализ риска заключается в выявлении (идентификации) опасностей и оценке риска. Риск или степень риска - это опасностей и оценке риска. Риск или степень риска - это сочетание частоты или вероятности и последствий сочетание частоты или вероятности и последствий определенного опасного события. То есть понятие риска всегда определенного опасного события. То есть понятие риска всегда включает два элемента: частоту, с которой происходит опасное включает два элемента: частоту, с которой происходит опасное событие, и последствия опасного события. событие, и последствия опасного события.

Оценка риска - это использование доступной Оценка риска - это использование доступной информации и научно-обоснованных прогнозов для оценки информации и научно-обоснованных прогнозов для оценки опасности воздействия вредных факторов окружающей среды и опасности воздействия вредных факторов окружающей среды и условий на здоровье человека.условий на здоровье человека.

Оценка риска включает в себя анализ частоты, анализ Оценка риска включает в себя анализ частоты, анализ последствий ипоследствий и их сочетание.их сочетание.

Количественные показатели рискаКоличественные показатели рискаСогласно РД 08-120-96 при проведении Согласно РД 08-120-96 при проведении

декларирования опасных производственных объектов декларирования опасных производственных объектов следует рассматривать следующие количественные следует рассматривать следующие количественные показатели риска:показатели риска:- индивидуальный риск – частота поражения отдельного - индивидуальный риск – частота поражения отдельного индивидуума в результате воздействия исследуемых индивидуума в результате воздействия исследуемых факторов опасности;факторов опасности;

- коллективный риск – ожидаемое количество смертельно - коллективный риск – ожидаемое количество смертельно травмированных в результате возможных аварий за травмированных в результате возможных аварий за определенный период времени;определенный период времени;

- социальный риск – зависимость частоты событий, в - социальный риск – зависимость частоты событий, в которых пострадало на том или ином уровне число людей, которых пострадало на том или ином уровне число людей, больше определенного, от этого определенного числа больше определенного, от этого определенного числа людей;людей;

- потенциальный территориальный риск – пространственное - потенциальный территориальный риск – пространственное распределение частоты реализации негативного распределение частоты реализации негативного воздействия определенного уровня.воздействия определенного уровня.

Рис.3. Схема проведения процедуры оценки Рис.3. Схема проведения процедуры оценки рискариска

Оценка воздействующих доз (экспозиции)Оценка воздействующих доз (экспозиции)Экспозиция (воздействие) − контакт организма Экспозиция (воздействие) − контакт организма

(рецептора) с химическим, физическим или (рецептора) с химическим, физическим или биологическим агентом.биологическим агентом.

Оценка экспозиции − достаточно сложное Оценка экспозиции − достаточно сложное измерение или определение частоты, продолжительности измерение или определение частоты, продолжительности и путей воздействия химических соединений, и путей воздействия химических соединений, находящихся в окружающей среде, сопряженное с находящихся в окружающей среде, сопряженное с описанием также природы воздействия, размера и описанием также природы воздействия, размера и характера экспонируемых популяций.характера экспонируемых популяций.

Полный сценарий экспозиции, отражающий Полный сценарий экспозиции, отражающий воздействие на население в реальных условиях, воздействие на население в реальных условиях, включает оценку поступления химических веществ в включает оценку поступления химических веществ в организм человека одновременно из разных сред организм человека одновременно из разных сред (атмосферный воздух, питьевая вода, вода (атмосферный воздух, питьевая вода, вода поверхностного водоема, почва, продукты питания) поверхностного водоема, почва, продукты питания) различными путями (пероральный, ингаляционный, различными путями (пероральный, ингаляционный, накожный). Такой тип экспозиции характеризуется как накожный). Такой тип экспозиции характеризуется как многосредовое и комплексное воздействие. многосредовое и комплексное воздействие.

Определение экспозицииОпределение экспозиции

Оценка экспозиции является этапом оценки Оценка экспозиции является этапом оценки риска, в процессе которого устанавливается риска, в процессе которого устанавливается количественное поступление агента (химического, количественное поступление агента (химического, физического, биологического) в организм разными физического, биологического) в организм разными путями в результате контакта с различными путями в результате контакта с различными объектами окружающей среды (воздух, вода, почва, объектами окружающей среды (воздух, вода, почва, продукты питания).продукты питания).

Оценка экспозиции заключается в измерении Оценка экспозиции заключается в измерении или определении (качественном и количественном) или определении (качественном и количественном) выраженности, частоты, продолжительности и путей выраженности, частоты, продолжительности и путей воздействия химических соединений, находящихся в воздействия химических соединений, находящихся в окружающей среде. Оценка экспозиции описывает окружающей среде. Оценка экспозиции описывает также природу воздействия, размеры и характер также природу воздействия, размеры и характер экспонируемых популяций.экспонируемых популяций.

База знаний для определения вида База знаний для определения вида экспозицииэкспозиции

Постановка задачи:Постановка задачи:- разработать базу знаний по определению вида экспозиции - разработать базу знаний по определению вида экспозиции при оценке экологического риска. В основе при оценке экологического риска. В основе разрабатываемой БЗ лежит анализ данных по каждой из разрабатываемой БЗ лежит анализ данных по каждой из видов экспозиции.видов экспозиции.

Назначение прототипа ЭС:Назначение прототипа ЭС:

- консультирование по определению вида экспозиции при - консультирование по определению вида экспозиции при оценке экологического риска (риски здоровью: риск смерти, оценке экологического риска (риски здоровью: риск смерти, риск заболевания и т.д.).риск заболевания и т.д.).

Сфера применения прототипа ЭС:Сфера применения прототипа ЭС:- органы по оценке риска, аккредитованные в соответствии - органы по оценке риска, аккредитованные в соответствии с Положением об аккредитации органов по оценке риска.с Положением об аккредитации органов по оценке риска.

Цель прототипа ЭС:Цель прототипа ЭС:- определение вида экспозиции при оценке экологического - определение вида экспозиции при оценке экологического риска.риска.

Исходные данные: Исходные данные: - для анализа среды распространения ─ идентификация той - для анализа среды распространения ─ идентификация той среды, которая переносит загрязняющее вещество; среды, которая переносит загрязняющее вещество; - для определения способа поступления вещества в организм;- для определения способа поступления вещества в организм;- информация об агрегатном состоянии веществ, пограничных - информация об агрегатном состоянии веществ, пограничных органах человека; органах человека; - для определения степени экспозиции ─ информация о - для определения степени экспозиции ─ информация о частоте и продолжительности воздействия.частоте и продолжительности воздействия.

Ожидаемые результаты (список возможных значений цели Ожидаемые результаты (список возможных значений цели консультации):консультации):- наиболее правильное определение вида экспозиции при - наиболее правильное определение вида экспозиции при оценке экологического риска.оценке экологического риска.

Идентификация предметной области. Идентификация предметной области. - полный сценарий экспозиции, отражающий воздействие на - полный сценарий экспозиции, отражающий воздействие на население в реальных условиях, включает оценку поступления население в реальных условиях, включает оценку поступления химических веществ в организм человека одновременно из химических веществ в организм человека одновременно из разных сред (атмосферный воздух, питьевая вода, вода разных сред (атмосферный воздух, питьевая вода, вода поверхностного водоема, почва, продукты питания) поверхностного водоема, почва, продукты питания) различными путями (пероральный, ингаляционный, различными путями (пероральный, ингаляционный, накожный).накожный).

3. Построение дерева принятия решений3. Построение дерева принятия решений

Для определения вида экспозиции были Для определения вида экспозиции были выбраны следующие критерии:выбраны следующие критерии:- агрегатное состояние загрязняющего химического - агрегатное состояние загрязняющего химического вещества;вещества;- пограничные органы человека;- пограничные органы человека;- частота воздействия;- частота воздействия;- продолжительность воздействия;- продолжительность воздействия;- среда распространения загрязняющего вещества.- среда распространения загрязняющего вещества.

Концептуальную модель предметной области Концептуальную модель предметной области определения вида экспозиции при оценке риска определения вида экспозиции при оценке риска можно представить в виде дерева целей (рис. 4). На можно представить в виде дерева целей (рис. 4). На нем пересекающей дугой помечена вершина типа ″Инем пересекающей дугой помечена вершина типа ″И″, а отсутствие ее ─ ″ИЛИ″.″, а отсутствие ее ─ ″ИЛИ″.

Рис.4. Дерево принятия решений для Рис.4. Дерево принятия решений для модели базы знаний модели базы знаний ““Определение вида Определение вида

экспозицииэкспозиции””

Рис.5. Логическая схема опроса Рис.5. Логическая схема опроса пользователя по определению агрегатного пользователя по определению агрегатного

состояния веществасостояния вещества

Рис.6. Логическая схема опроса Рис.6. Логическая схема опроса пользователя по определению пограничных пользователя по определению пограничных

органов человекаорганов человека

Рис.7. Логическая схема опроса Рис.7. Логическая схема опроса пользователя по определению частоты пользователя по определению частоты

воздействия воздействия

Рис.8. Логическая схема опроса Рис.8. Логическая схема опроса пользователя по определению пользователя по определению

продолжительности воздействияпродолжительности воздействия

Рис.9. Логическая схема опроса Рис.9. Логическая схема опроса пользователя по определению среды пользователя по определению среды

распространения ЗВраспространения ЗВ

Рис.10. Логическая схема определения вида Рис.10. Логическая схема определения вида экспозицииэкспозиции

6. Разработка онтологии в 6. Разработка онтологии в Protégé Protégé 4.04.0

Рис. 11. Создание нового класса в Рис. 11. Создание нового класса в OWL OWL ontologyontology

Рис. 1Рис. 122. Классы и объекты классов в . Классы и объекты классов в OWL ontologyOWL ontology

Спасибо за внимание!Спасибо за внимание!