87
Понятийные системы в цифровом мире: что может знать компьютер? Кудрявцев Дмитрий 24 февраля 2016 г., Санкт-Петербург

Понятийные системы в цифровом мире: что может знать компьютер?

Embed Size (px)

Citation preview

Page 1: Понятийные системы в цифровом мире: что может знать компьютер?

Понятийные системы в цифровом мире:

что может знать компьютер?

Кудрявцев Дмитрий

24 февраля 2016 г., Санкт-Петербург

Page 2: Понятийные системы в цифровом мире: что может знать компьютер?

2016, Понятийные системы в цифровом мире, Кудрявцев Д.В. 2

Page 3: Понятийные системы в цифровом мире: что может знать компьютер?

2016, Понятийные системы в цифровом мире

Системы управления знаниями и применение онтологий

3

Кудрявцев Д.В. Системы управления знаниями и применение онтологий: Учеб. пособие / СПб.: Изд-во Политехн. ун-та, 2010. – 343 с.

Аннотация Последовательно рассмотрены понятия знания, управления знаниями, системы управления знаниями. Представлен обзор современных методологий управления знаниями. Предложено применение онтологий и семантических технологий в системах управления знаниями. Описан процесс управления знаниями в организации. Дано описание задач, методов и программных средств для повышения эффективности процессов создания, накопления, распределения и использования знаний в организации. Рассмотрены вопросы структурирования и представления знаний, работы с метаданными, поиска информации, а также обмена неявными знаниями на предприятии. Систематизированы программные средства для работы со знаниями. Приведены примеры систем управления знаниями, а также указаны направления современных исследований в области представления и управления знаниями. Особое внимание уделено применению онтологий в системах управления знаниями.

http://elib.spbstu.ru/dl/2/2982.pdf/info

Page 4: Понятийные системы в цифровом мире: что может знать компьютер?

2016, Понятийные системы в цифровом мире, Кудрявцев Д.В.

Технологии бизнес-инжиниринга

4

Кудрявцев Д. В., Арзуманян М. Ю., Григорьев Л. Ю. Технологии бизнес-инжиниринга : учеб. пособие — СПб. : Изд-во Политехн. ун-та, 2014. — 427 с.

Page 5: Понятийные системы в цифровом мире: что может знать компьютер?

2016, Понятийные системы в цифровом мире, Кудрявцев Д.В.

План

1. Введение

2. Знания компьютера и роль понятийных систем

3. Сложности создания понятийных систем

4. Виды и примеры понятийных систем

5. Разработка и сопровождение понятийных систем

6. Использование понятийных систем

7. Актуальные темы исследований

5

Page 6: Понятийные системы в цифровом мире: что может знать компьютер?

Введение

Page 7: Понятийные системы в цифровом мире: что может знать компьютер?

2016, Понятийные системы в цифровом мире, Кудрявцев Д.В.

Интеллектуальные помощники

7

Apple Siri

(2011)

Google Now

(2012)

Microsoft Cortana

(2014)

Amazon Alexa/Echo

(2014)

https://www.apple.com/ios/siri/ https://www.google.com/landing/now/ http://www.windowsphone.com/en-us/how-to/wp8/cortana/meet-cortana http://www.amazon.com/oc/echo/

Facebook M

(2015)

Page 8: Понятийные системы в цифровом мире: что может знать компьютер?

2016, Понятийные системы в цифровом мире, Кудрявцев Д.В. 8

Page 9: Понятийные системы в цифровом мире: что может знать компьютер?

2016, Понятийные системы в цифровом мире, Кудрявцев Д.В. 9

Page 10: Понятийные системы в цифровом мире: что может знать компьютер?

2016, Понятийные системы в цифровом мире, Кудрявцев Д.В.

История Siri

• Siri is using the results of over 40 years of research funded by DARPA via SRI International’s Artificial Intelligence Center through CALO project (2003~2008).

• Siri technology has come a long way with dialog and natural language understanding, machine learning, evidential and probabilistic reasoning, ontology and knowledge representation, planning, reasoning and service delegation.

• Siri was founded in 2007 (spin-off from SRI international) by Dag Kittlaus (CEO), Adam Cheyer (VP Engineering), and Tom Gruber (CTO/VP Design).

10

Page 11: Понятийные системы в цифровом мире: что может знать компьютер?

2016, Понятийные системы в цифровом мире, Кудрявцев Д.В.

Технологические основы Siri

11

Page 12: Понятийные системы в цифровом мире: что может знать компьютер?

2016, Понятийные системы в цифровом мире, Кудрявцев Д.В.

Взаимодействие в виде разговора

12

Page 13: Понятийные системы в цифровом мире: что может знать компьютер?

2016, Понятийные системы в цифровом мире, Кудрявцев Д.В.

Пример автоматизации задачи

13

Page 14: Понятийные системы в цифровом мире: что может знать компьютер?

2016, Понятийные системы в цифровом мире, Кудрявцев Д.В.

Подробнее

14

Page 15: Понятийные системы в цифровом мире: что может знать компьютер?

2016, Понятийные системы в цифровом мире, Кудрявцев Д.В. 15

Page 16: Понятийные системы в цифровом мире: что может знать компьютер?

2016, Понятийные системы в цифровом мире, Кудрявцев Д.В.

Фрагмент активной онтологии

16

Page 17: Понятийные системы в цифровом мире: что может знать компьютер?

2016, Понятийные системы в цифровом мире, Кудрявцев Д.В.

Инструмент для редактирования активной онтологии

17

Page 18: Понятийные системы в цифровом мире: что может знать компьютер?

2016, Понятийные системы в цифровом мире, Кудрявцев Д.В.

Подробнее в трудах конференций

18

Guzzoni, D., Baur, C., & Cheyer, A. (2007). Modeling Human-Agent Interaction with Active Ontologies. In AAAI Spring Symposium: Interaction Challenges for Intelligent Assistants (pp. 52-59).

Guzzoni, D., Baur, C., & Cheyer, A. (2006). Active: A unified platform for building intelligent web interaction assistants. In Web Intelligence and Intelligent Agent Technology Workshops, 2006. WI-IAT 2006 Workshops. 2006 IEEE/WIC/ACM International Conference on (pp. 417-420). IEEE.

Page 19: Понятийные системы в цифровом мире: что может знать компьютер?

2016, Понятийные системы в цифровом мире, Кудрявцев Д.В.

Рассказ Тома Грубера о Siri

19

https://vimeo.com/5424527

Page 20: Понятийные системы в цифровом мире: что может знать компьютер?

2016, Понятийные системы в цифровом мире, Кудрявцев Д.В.

Том Грубер – автор одной из наиболее цитируемых работ по онтологиям

20

Page 21: Понятийные системы в цифровом мире: что может знать компьютер?

Знания компьютера и роль понятийных систем

Page 22: Понятийные системы в цифровом мире: что может знать компьютер?

2016, Понятийные системы в цифровом мире, Кудрявцев Д.В.

Что знает компьютер

• Что в него заложили

• Что он автоматически вывел, на основе заложенных знаний

• Чему он научился в результате индукции

22

Page 23: Понятийные системы в цифровом мире: что может знать компьютер?

2016, Понятийные системы в цифровом мире 23

Компоненты модели знаний / модели экспертизы (expertise model)

Уровень задачи (Task knowledge) • Цели, решаемой задачи (Task goals) • Декомпозиция задачи (Task decomposition) • Порядок выполнения задачи (Task control)

Уровень вывода (Inference knowledge) • Базовые элементы вывода • Роли

Предметные знания (Domain knowledge) • Понятия / Типы • Отношения • Правила • Факты

ДИАГНОСТИКА (задача)

Выработка гипотезы (эл-т вывода)

Верификация (эл-т вывода)

Симптом (тип)

Болезнь (тип)

Тест (тип)

Schreiber, A. T., Akkermans, J. M., Anjewierden, A. A., de Hoog, R., Shadbolt, N. R., van de Velde, W., & Wielinga, B. J. (2000). Knowledge Engineering and Management: the CommonKADS methodology. MIT press. Studer, R., Benjamins, V. R., & Fensel, D. (1998). Knowledge engineering: principles and methods. Data & knowledge engineering, 25(1), 161-197.

Page 24: Понятийные системы в цифровом мире: что может знать компьютер?

2016, Понятийные системы в цифровом мире, Кудрявцев Д.В. 24

Page 25: Понятийные системы в цифровом мире: что может знать компьютер?

2016, Понятийные системы в цифровом мире

Предметные знания (Domain knowledge)

25

Состояние автомобиля

Аккумулятор

Заряд: {нормальный,

низкий}

Бензобак

Статус: {полный, полупустой,

пустой}

Невидимое состояние

автомобиля

Видимое состояние

автомобиля

Работа двигателя

Статус: {нормальная, не заводится,

останавливается}

Горючее в двигателе

Статус: {да, нет}

Электропитание

Статус: {да, нет}

Показания приборов

Показатель топлива

Правила:

Бензобак . Статус = пустой Горючее в двигателе . Статус = нет {Взаимозависимость состояний} Аккумулятор . Заряд = низкий Электропитание . Статус = нет {Взаимозависимость состояний} Бензобак . Статус = пустой Показатель топлива . Значение = 0 {Модель проявлений}

Page 26: Понятийные системы в цифровом мире: что может знать компьютер?

2016, Понятийные системы в цифровом мире

Уровень задачи (Task knowledge)

26

Диагностика автомобиля

Генерация и тестирование

гипотез

Задача

Жалоба / Проблема

Неисправность

Обоснование

Вход Выход

Статистическая классификация

Деревья решений

Задача

Метод решения (Problem Solving

Method, PSM)

Объяснение

Предсказание

Получение информации

Сравнение

Элементы вывода

Обмен информацией

Декомпозиция

Page 27: Понятийные системы в цифровом мире: что может знать компьютер?

2016, Понятийные системы в цифровом мире

Уровень задачи (Task knowledge)

27

Объяснение

Жалоба / Проблема

Гипотеза / Возможное

решение

Двигатель не заводится

Пустой бензобак

Причинная модель

Правила взаимозависимости

состояний

Предсказание Ожидаемые

признаки

Показатель топлива = 0

Получение информации

Фактические наблюдения

Сравнение

Результат

Показатель топлива = в норме

Несовпадение

Модель проявлений

Правила проявлений

Page 28: Понятийные системы в цифровом мире: что может знать компьютер?

2016, Понятийные системы в цифровом мире

Уровень вывода (Inference knowledge)

28

Объяснение Жалоба / Проблема

Гипотеза / Возможное решение

Элемент вывода

Невидимое состояние

автомобиля

Видимое состояние

автомобиля

отображение (mapping)

отображение (mapping)

Роль (knowledge role)

Роль (knowledge role)

Понятие предметной области

Понятие предметной области

{Взаимозависимость состояний}

отображение (mapping)

Правила предметной области

Причинная модель

Связка предметных знаний с методами решения задачи

Page 29: Понятийные системы в цифровом мире: что может знать компьютер?

2016, Понятийные системы в цифровом мире 29

Место модели знаний в разработке системы на основе знаний

Модель организации (проблемы и возможности, стратегия, оргструктура, бизнес-процессы, карта знаний),

модель агента, модель задачи

Модель знаний

Модель коммуникации

Проект системы (для реализации)

Контекст

Концептуальная модель

Артефакт

Система моделей в методологии CommonKADS

Page 30: Понятийные системы в цифровом мире: что может знать компьютер?

2016, Понятийные системы в цифровом мире 30

Повторное использование знаний

Уровень задачи (Task knowledge) • Цели, решаемой задачи (Task goals) • Декомпозиция задачи (Task decomposition) • Порядок выполнения задачи (Task control)

Уровень вывода (Inference knowledge) • Базовые элементы вывода • Роли

Предметные знания (Domain knowledge) • Понятия / Типы • Отношения • Правила • Факты

Gómez-Pérez, A., & Benjamins, R. (1999). Overview of knowledge sharing and reuse components: Ontologies and problem-solving methods. IJCAI and the Scandinavian AI Societies. CEUR Workshop Proceedings.

Библиотеки методов решения проблем (Problem Solving Methods, PSM)

Библиотеки онтологий (понятийных систем) предметных областей

Page 31: Понятийные системы в цифровом мире: что может знать компьютер?

2016, Понятийные системы в цифровом мире, Кудрявцев Д.В.

Переход к понятию «сервис»

31

Page 32: Понятийные системы в цифровом мире: что может знать компьютер?

2016, Понятийные системы в цифровом мире, Кудрявцев Д.В.

Semantic web (Семантический веб)

32

Page 33: Понятийные системы в цифровом мире: что может знать компьютер?

2016, Понятийные системы в цифровом мире, Кудрявцев Д.В.

Статья в Scientific American про семантический веб и активизация интереса к понятийным системам, понятным компьютеру (2001 г.)

33

http://www.cs.man.ac.uk/~ezolin/logic/semantic_web_rus.html

Перевод

Page 34: Понятийные системы в цифровом мире: что может знать компьютер?

2016, Понятийные системы в цифровом мире, Кудрявцев Д.В.

Важность организации знаний

«Именно организация знаний, а не скорость переработки, предельно низкая с точки зрения технических систем, дает ключ к пониманию, по крайней мере, части наших познавательных способностей.» Величковский Б.М. Когнитивная наука : Основы психологии познания : в 2

т. — Т. 2 — М. : Смысл : Издательский центр «Академия», 2006. — 432 с.

34

Page 35: Понятийные системы в цифровом мире: что может знать компьютер?

Сложности создания понятийных систем

Page 36: Понятийные системы в цифровом мире: что может знать компьютер?

2016, Понятийные системы в цифровом мире, Кудрявцев Д.В.

Различие в абстрактных моделях разных субъектов при рассмотрении одного и того же объекта

36

Источник: [Буч, 1998]

Page 37: Понятийные системы в цифровом мире: что может знать компьютер?

2016, Понятийные системы в цифровом мире, Кудрявцев Д.В.

Наука о знаковых системах

Семиотика, или семиология (от греч. Semeiotikon, от semeion – знак, признак) – наука, исследующая свойства знаковых систем и соответственно знаков (естественных и искусственных).

Три основных аспекта изучения знака и знаковой системы, выделяемые семиотикой:

1) синтактика, изучающая отношения между знаками, т. е. внутренние свойства систем знаков (иначе, правила построения знаков в рамках знаковой системы);

2) семантика, изучающая отношения между знаками и обозначаемым предметом, т. е. содержанием знаков;

3) прагматика, изучающая отношения между знаком и человеком-пользователем знака: говорящим, слушающим, пишущим, читающим, т. е. назначение знаков. Примером знаков могут служить широко используемые в операционных системах ярлыки-иконки, например, ярлык с изображением принтера. Его изображение на экране является именем знака. Содержание знака может быть раскрыто с помощью перехода от имени к таблице, содержащей все нужные сведения о принтерах, а включение процедуры печати при щелчке по ярлыку принтера определяет назначение этого знака.

37

Page 38: Понятийные системы в цифровом мире: что может знать компьютер?

2016, Понятийные системы в цифровом мире

Неоднозначность соответствия «знак – понятие – вещь (денотат)»

38

• Омонимия (один знак – разные несвязанные понятия и вещи), • Полисемия (один знак – разные, но связанные понятия и вещи), • Синонимия (разные знаки для одного понятия и/или вещи)

«Семантический треугольник» Фреге

Page 39: Понятийные системы в цифровом мире: что может знать компьютер?

2016, Понятийные системы в цифровом мире

Пример омонимии

Знак

Понятие

Вещь

Ягуар

Ягуар (Животное)

Ягуар (Напиток) Ягуар (Машина)

?

один знак – разные несвязанные понятия и вещи

39

Page 40: Понятийные системы в цифровом мире: что может знать компьютер?

2016, Понятийные системы в цифровом мире

Пример полисемии

40

«Капитальный ремонт» определения понятия, встречающиеся на одном из отечественных предприятий: - работы по техническому обслуживанию и ремонту оборудования, выполняемые в капитальный останов, т. е. останов производственной линии длительностью свыше 24-х часов. - ремонт, выполняемый для восстановления исправности и полного или близкого к полному восстановлению ресурса изделия с заменой или восстановлением любых его частей, включая базовые.

один знак – разные, но связанные понятия и вещи

Page 41: Понятийные системы в цифровом мире: что может знать компьютер?

2016, Понятийные системы в цифровом мире

Пример синонимии

41

разные знаки для одного понятия и/или вещи

По материалам компании Future Models

Page 42: Понятийные системы в цифровом мире: что может знать компьютер?

2016, Понятийные системы в цифровом мире

Потребность в общем языке

42

Для снижения представленной выше неоднозначности соответствия знак – понятие – вещь (денотат) необходим «общий язык», включающий в себя: • Строго определенный словарь лексических единиц (знаков),

• Непротиворечивое понимание того, какие понятия обозначаются заданными лексическими единицами (знаками).

Page 43: Понятийные системы в цифровом мире: что может знать компьютер?

2016, Понятийные системы в цифровом мире, Кудрявцев Д.В.

Определение понятия

43

Интенсионал понятия - это определение его через соотнесение с понятием более высокого уровня абстракции с указанием специфических свойств. Интенсионалы формулируют знания об объектах. Другой способ определяет понятие через соотнесение с понятиями более низкого уровня абстракции или перечисление фактов, относящихся к определяемому объекту. Это есть определение через данные, или экстенсионал понятия.

Page 44: Понятийные системы в цифровом мире: что может знать компьютер?

2016, Понятийные системы в цифровом мире, Кудрявцев Д.В.

Где учат (учили) определять понятия?

44

Page 45: Понятийные системы в цифровом мире: что может знать компьютер?

2016, Понятийные системы в цифровом мире, Кудрявцев Д.В.

Где учат (учили) определять понятия?

45

Page 46: Понятийные системы в цифровом мире: что может знать компьютер?

2016, Понятийные системы в цифровом мире, Кудрявцев Д.В.

Формирование понятий на основе общих признаков

46

Понятие A

1

3 2

4

3 Понятие Б

5

6

Родовое понятие

Page 47: Понятийные системы в цифровом мире: что может знать компьютер?

2016, Понятийные системы в цифровом мире, Кудрявцев Д.В.

Сложности определения понятий

47

Опыты Лурия А.Р. 30-е годы ХХ века Глухие кишлаки Средней Азии, Исследование людей, не подвергшихся влиянию науки и обучения научному мышлению

Page 48: Понятийные системы в цифровом мире: что может знать компьютер?

2016, Понятийные системы в цифровом мире, Кудрявцев Д.В.

Сложности классификации понятий

48

Page 49: Понятийные системы в цифровом мире: что может знать компьютер?

2016, Понятийные системы в цифровом мире, Кудрявцев Д.В.

Роль ситуативных факторов в классификации понятий

49

Поспелов Д. А. Ситуационное управление: теория и практика. – Наука. Гл. ред. физ.-мат. лит., 1986.

«Приведенные эксперименты подчеркивают мысль о том, что не призначная структура, находящаяся в центре внимания специалистов по распознаванию образов, а ситуативное положение того или иного факта или объекта определяют его интерпретацию у человека, не имеющего дело с научными определениями и теориями» «В обычной жизни человек формирует понятия и организует системы классификации, как правило, на основе тех ситуаций, с которыми он сталкивается в своей повседневной деятельности и на основании тех прагматических признаков, учет которых важен для успешной её реализации».

Д.А.Поспелов

Page 50: Понятийные системы в цифровом мире: что может знать компьютер?

Виды и примеры понятийных систем

Page 51: Понятийные системы в цифровом мире: что может знать компьютер?

2016, Понятийные системы в цифровом мире, Кудрявцев Д.В.

Разнообразие терминов

51

Глоссарий Классификатор

Онтология

Система организации

знаний

Тезаурус

Модель информации Модель

данных

Справочные данные

Концептуальная карта

Архитектура информации

Фолксономия

Таксономия

Page 52: Понятийные системы в цифровом мире: что может знать компьютер?

2016, Понятийные системы в цифровом мире, Кудрявцев Д.В.

Точки зрения на систематизацию терминов

52

Специалист по информационной

науке («из библиотечного

дела»)

Специалист по компьютерной науке

Онтология

Глоссарий

Классификатор

Тезаурус

Концептуальная карта

и др.

Система организации

знаний

вид

ы ви

ды

А есть ещё практики разрабатывающие ИС, управленцы…!

Page 53: Понятийные системы в цифровом мире: что может знать компьютер?

2016, Понятийные системы в цифровом мире, Кудрявцев Д.В.

Онтологии как средство представления знаний

Онтология в философии:

- наука о бытии, о сущем.

Онтология в информатике: - система понятий, их свойств и связей между ними. Понятная как человеку, так и компьютеру. Иногда дополняется правилами. Стандартные языки представления онтологий позволяют обмениваться формализованными знаниями.

53

Page 54: Понятийные системы в цифровом мире: что может знать компьютер?

2016, Понятийные системы в цифровом мире

Онтология как общий словарь для коммуникаций

Ягуар

Животное

является / пример

Лев Тигр

54

Page 55: Понятийные системы в цифровом мире: что может знать компьютер?

2016, Понятийные системы в цифровом мире

Генная онтология, фрагмент, описание биологических процессов

55

http://geneontology.org/

Page 56: Понятийные системы в цифровом мире: что может знать компьютер?

2016, Понятийные системы в цифровом мире

Онтология научной деятельности SWRC (Semantic Web Research Community)

56

Page 57: Понятийные системы в цифровом мире: что может знать компьютер?

2016, Понятийные системы в цифровом мире

Виды онтологий по глубине проработки Каталоги на основе ID

Глоссарий

Отношение «Выше-Ниже»

Неформальные таксономии

Формальные таксономии

Формальные экземпляры

Свойства классов/понятий

Ограничения на значения

Произвольные логические ограничения

Дизъюнктивные классы, Обратные свойства О. Лассилла,

Д. МакГинесс

57

Page 58: Понятийные системы в цифровом мире: что может знать компьютер?

2016, Понятийные системы в цифровом мире

Пример неформальной таксономии пиццы

58

Page 59: Понятийные системы в цифровом мире: что может знать компьютер?

2016, Понятийные системы в цифровом мире, Кудрявцев Д.В.

Формальная таксономия пиццы

59

точное определение отношения ПОДКЛАСС-КЛАСС

http://wordnetweb.princeton.edu/

Page 60: Понятийные системы в цифровом мире: что может знать компьютер?

2016, Понятийные системы в цифровом мире, Кудрявцев Д.В.

Взаимосвязи между понятиями: concept map

60

Page 61: Понятийные системы в цифровом мире: что может знать компьютер?

2016, Понятийные системы в цифровом мире, Кудрявцев Д.В.

Ограничения на область значений свойств

61

Page 62: Понятийные системы в цифровом мире: что может знать компьютер?

2016, Понятийные системы в цифровом мире

Логические утверждения о концептах – аксиомы

62

Класс, который имеет только необходимые условия в описании

Page 63: Понятийные системы в цифровом мире: что может знать компьютер?

2016, Понятийные системы в цифровом мире

Логические утверждения о концептах – аксиомы

63

Класс, имеющий по крайней мере один набор необходимых и достаточных условий

Page 64: Понятийные системы в цифровом мире: что может знать компьютер?

2016, Понятийные системы в цифровом мире

Автоматизированная классификация

64

Page 65: Понятийные системы в цифровом мире: что может знать компьютер?

2016, Понятийные системы в цифровом мире, Кудрявцев Д.В.

Систематизация терминов на основе структурных особенностей

65

Типы отношений Глоссарий Классифика-ционная система

Mind Map

Тезаурус Концепт. карта

Модель / схема

данных

Онтология

Эквивалентность Да Да Да +/- Да

Синонимы Да Да Да +/- Да

Антонимы Да +/- Да

Иерархия Да Да Да Да Да Да

Шире-Уже Да Да Да Да Да Да

Класс-подкласс +/- +/- Да Да Да Да

Часть-Целое +/- Да Да Да Да

Экземпляр +/- +/- Да Да

Ассоциативные связи

Да Да Да Да

“см. также” +/- Да Да Да Да

другие типы (напр., выполняет, создает, влияет)

Да Да Да

Свойства элементов Да Да Да

Логические ограничения

Да

На основе Stock W. G. Concepts and semantic relations in information science //Journal of the American Society for Information Science and Technology. – 2010. – Т. 61. – №. 10. – С. 1951-1969.

Page 66: Понятийные системы в цифровом мире: что может знать компьютер?

2016, Понятийные системы в цифровом мире, Кудрявцев Д.В.

Пример: Российский классификатор информации об общероссийских классификаторах

66

Page 67: Понятийные системы в цифровом мире: что может знать компьютер?

2016, Понятийные системы в цифровом мире, Кудрявцев Д.В.

Пример: Российский классификатор информации об общероссийских классификаторах

67

Page 68: Понятийные системы в цифровом мире: что может знать компьютер?

2016, Понятийные системы в цифровом мире, Кудрявцев Д.В.

Пример: Общероссийский классификатор продукции по видам экономической деятельности

68

http://www.okpd2.info/classifier/

"ОК 034-2014 (КПЕС 2008). Общероссийский классификатор продукции по видам экономической деятельности" (утв. Приказом Росстандарта от 31.01.2014 N 14-ст) (ред. от 26.05.2015)

Page 69: Понятийные системы в цифровом мире: что может знать компьютер?

2016, Понятийные системы в цифровом мире, Кудрявцев Д.В.

Пример: Тезаурус по искусству и архитектуре

69

http://www.getty.edu/research/tools/vocabularies/aat/index.html

Page 70: Понятийные системы в цифровом мире: что может знать компьютер?

2016, Понятийные системы в цифровом мире, Кудрявцев Д.В.

Репозиторий биологических и биомедицинских онтологий

Open Biomedical Ontologies (OBO)

70

Page 71: Понятийные системы в цифровом мире: что может знать компьютер?

Разработка и сопровождение понятийных систем

Page 72: Понятийные системы в цифровом мире: что может знать компьютер?

2016, Понятийные системы в цифровом мире, Кудрявцев Д.В.

Методология разработки онтологий для новичков

Шаг 1. Определение области и масштаба онтологии

Шаг 2. Рассмотрение вариантов повторного использования существующих онтологий

Шаг 3. Перечисление важных терминов в онтологии

Шаг 4. Определение классов и иерархии классов

Шаг 5. Определение свойств классов (слотов)

Шаг 6. Определение ограничений на значения свойств (слотов)

Шаг 7. Создание экземпляров

72

Page 73: Понятийные системы в цифровом мире: что может знать компьютер?

2016, Понятийные системы в цифровом мире, Кудрявцев Д.В. 73

Методологии: Ограничения и перспективы развития

• Cyc method

• Uschold & King method

• Gruninger & Fox’s methodology

• METHONTOLOGY

• SENSUS method

• On-To-Knowledge

• DILIGENT

©Asuncion Gomez-Perez

Динамика

Контекст

Совместная работа

Ни одна методология не учитывает три аспекта одновременно. Недостаточная поддержка ВСЕГО жизненного цикла работы с онтологиями.

~ 2006 год, начало разработки методологии NeOn

Page 74: Понятийные системы в цифровом мире: что может знать компьютер?

2016, Понятийные системы в цифровом мире, Кудрявцев Д.В.

Сценарии создания сети онтологий в методологии NeOn

74

Page 75: Понятийные системы в цифровом мире: что может знать компьютер?

2016, Понятийные системы в цифровом мире, Кудрявцев Д.В.

Сценарии создания онтологий

Сценарий 1: Создание сети онтологий «с нуля» без использования существующих ресурсов

Сценарий 2: Создание сети онтологий путем повторного использования «неонтологических» ресурсов (поле знаний, не доведенное до уровня онтологии или ее фрагментов);

Сценарий 3: Создание сети онтологий путем повторного использования существующих онтологий или модулей;

Сценарий 4: Создание сети онтологий путем повторного использования и реинжиниринга существующих онтологий или модулей;

Сценарий 5: Создание сети онтологий путем повторного использования и объединения существующих онтологий или модулей;

Сценарий 6: Создание сети онтологий путем повторного использования, объединения и реинжиниринга существующих онтологий или модулей;

Сценарий 7: Создание сети онтологий путем реструктуризации существующих онтологий или модулей;

Сценарий 8: Создание сети онтологий путем локализации существующих онтологий или модулей.

75

Page 76: Понятийные системы в цифровом мире: что может знать компьютер?

2016, Понятийные системы в цифровом мире, Кудрявцев Д.В.

Методы отображения онтологий (ontology mapping)

76

Page 77: Понятийные системы в цифровом мире: что может знать компьютер?

2016, Понятийные системы в цифровом мире, Кудрявцев Д.В.

Методы оценки онтологий

77

На основе материала Горового В. и Болотниковой Е.

Page 78: Понятийные системы в цифровом мире: что может знать компьютер?

2016, Понятийные системы в цифровом мире, Кудрявцев Д.В.

Автоматизированное формирование и наполнение онтологий

Ontology learning and Ontology population

78

Cimiano P. (2006) Ontology Learning and Population from Text: Algorithms, Evaluation and Applications. Springer. Maedche A. (2012). Ontology learning for the semantic web (Vol. 665). Springer Science & Business Media.

Разработка и подбор алгоритмов для каждого уровня:

Page 80: Понятийные системы в цифровом мире: что может знать компьютер?

2016, Понятийные системы в цифровом мире, Кудрявцев Д.В.

Использование понятийных систем

• Интеграция информации • Семантический поиск • Организация документов/контента • Обработка естественного языка • Разработка интеллектуальных систем • Обучение (людей) • Проектирование и настройка

информационных систем • Моделирование и проектирование • Стратегическое управление ИТ (и бизнесом)

80

Page 81: Понятийные системы в цифровом мире: что может знать компьютер?

Актуальные темы исследований

81

Page 82: Понятийные системы в цифровом мире: что может знать компьютер?

2016, Понятийные системы в цифровом мире

Тренды - Тематики профильных конференций

"Knowledge in evolving and local contexts" • Model evolution

– Ontology evolution – Ontology debugging – Ontology change management and versioning – Ontology usage trends

• Methods and methodologies for time awareness, such as:

– Modelling of time-indexed knowledge – Ontology design patterns for time-indexed knowledge – Reasoning over time-indexed knowledge – Stream processing and stream reasoning – Event processing

• Methods and methodologies for context awareness, such as:

– Modelling of contextualised knowledge – Ontology design patterns for representing context – Reasoning with context – Context-aware knowledge-based applications

• Lessons learned from case studies, e.g.: – Knowledge management in large organizations – Adoption of semantic web technologies – Maintenance of corporate knowledge repositories – …

82

Knowledge Engineering and Acquisition

• Tools and methodologies for ontology engineering

• Ontology design patterns

• Ontology localization

• Ontology alignment

• Knowledge authoring and semantic annotation

• Knowledge acquisition from non-ontological resources (thesauri, folksonomies etc.)

• Semi-automatic knowledge acquisition, e.g., ontology learning

• Mining the Semantic Web and the Web of Data

• Ontology evaluation and metrics

• Uncertainty and vagueness in knowledge representation

• Dealing with dynamic, distributed and emerging knowledge

Social and Cognitive Aspects of Knowledge Representation

• Similarity and analogy-based reasoning

• Knowledge representation inspired by cognitive science

• Synergies between humans and machines

• Knowledge emerging from user interaction and networks

• Knowledge ecosystems

• Expert finding, e.g., by social network analysis

• Trust and privacy in knowledge representation

• Collaborative and social approaches to knowledge management and acquisition

• Crowdsourcing in knowledge management

http://ekaw2016.cs.unibo.it/

Page 83: Понятийные системы в цифровом мире: что может знать компьютер?

2016, Понятийные системы в цифровом мире, Кудрявцев Д.В.

Тренды - Тематики профильных конференций

Topics • Database, information retrieval, information extraction, natural language processing and artificial intelligence techniques for

the Semantic Web • Knowledge graph creation, reasoning, and usage • Knowledge representation and reasoning on the Web • Scalable management of semantics and data on the Web, including Linked Data • Semantic Web data analysis • Languages, tools, and methodologies for representing and managing semantics and data on the Web • Architectures and algorithms for extreme volume, heterogeneity, dynamicity, and decentralization of Semantic Web data • Cleaning, quality assurance, and provenance of Semantic Web data, services, and processes • Ontology-based data access and integration/exchange on the Web • Ontology engineering and ontology patterns for the Web • Ontology modularity, mapping, merging, and alignment for the Web • Searching and querying the Semantic Web • Supporting multi-linguality in the Semantic Web • User interfaces and interaction with semantics and data on the Web • Information visualization and exploratory analysis methods for Semantic Web data • Personalized access to Semantic Web data and applications • Social semantics methods and applications • Geospatial semantics and data on the Web • Data streams and the Internet of Things • Semantic technologies for mobile platforms • Trust, privacy, and security on the Semantic Web • Semantic Web and Linked Data for cloud environments 83

http://iswc2016.semanticweb.org/pages/calls/research-track.html

Page 84: Понятийные системы в цифровом мире: что может знать компьютер?

2016, Понятийные системы в цифровом мире, Кудрявцев Д.В.

Тренды

84

Page 85: Понятийные системы в цифровом мире: что может знать компьютер?

2016, Понятийные системы в цифровом мире, Кудрявцев Д.В.

2013 год, журнал «Human-Computer Studies», спец. выпуск «25 лет получению знаний»

85

http://www.sciencedirect.com/science/journal/10715819/80

Гуру рефлексируют на тему работы со знаниями – прошлое, настоящее,

будущее

Page 86: Понятийные системы в цифровом мире: что может знать компьютер?

2016, Понятийные системы в цифровом мире, Кудрявцев Д.В.

Материалы по теме

1. Гаврилова Т. А., Хорошевский В. Ф. Базы знаний интеллектуальных систем. – СПб. и др. : Питер, 2000. – 384 с.

2. Гаврилова Т. А., Муромцев Д. И. Интеллектуальные технологии в менеджменте: Учеб. пособие. – СПб.: «Высшая школа менеджмента», Издат. дом СПбГУ, 2008. – 488 с.

3. Кудрявцев Д.В. Системы управления знаниями и применение онтологий: Учеб. пособие / СПб.: Изд-во Политехн. ун-та, 2010. – 343 с.

4. Тузовский А.Ф., Чириков С.В., Ямпольский В.З. Системы управления знаниями (методы и технологии) – Томск: Изд-во НТЛ, 2005. – 260 с.

5. Хорошевский В. Ф., Семантические технологии: ожидания и тренды. – 2012. 6. Schreiber G., Akkermans H., Anjewierden A., R. de Hoog, Shadbolt N., W. van de

Velde, Wielinga B. Knowledge Engineering and Management: The CommonKADS Methodology, The MIT Press, Cambridge, MA, 2000. – 455 p.

7. Сообщество практиков ONTOLOG http://ontologforum.org/ 8. Журнал «Онтология проектирования» 9. Редактор онтологий Protégé и сообщество http://protege.stanford.edu/ 10. Международная конференция Knowledge Engineering and Semantic Web

(KESW) http://kesw.ru/ (для 2016 г. дедлайн по аннотациям – 15 апреля 2016 :)

86

Page 87: Понятийные системы в цифровом мире: что может знать компьютер?

87

СПАСИБО ЗА ВНИМАНИЕ

ВОПРОСЫ?

Дмитрий Кудрявцев [email protected]

http://www.gsom.spbu.ru/faculty/prepodavateli_vshm_spbgu/kudryavcev/ http://www.linkedin.com/profile/view?id=17582861

https://twitter.com/kudryavtsev_d