УДК 004.8

Онтологический инжиниринг для представления и управления знаниями: метаструктуры и методы для эффективного управления знанием

Кубеков Булат Сальмуханович – кандидат технических наук, ассоциированный профессор Университета Туран (Республика Казахстан, Алматы).

Бақберген Арнұр Серiқұлы – магистрант Университета Туран (Республика Казахстан, Алматы).

Аннотация: В данной статье рассматривается концепция онтологического инжиниринга как средства для представления и управления знаниями в информационных системах. Онтологический инжиниринг представляет собой совокупность методологий, приемов и инструментов для разработки, поддержки и использования онтологий в информационных системах. Основной акцент сделан на том, как онтологический подход может улучшить эффективность обработки знаний, обеспечивая универсальное представление знаний, и способствовать созданию более адаптивных и интеллектуальных систем.

Ключевые слова: онтологический инжиниринг, онтология, управление знаниями, информационные системы, искусственный интеллект, семантический веб, обработка знаний.

В настоящее время знания играют важную роль в бизнесе и образовании, поскольку они помогают организациям и людям принимать более обоснованные решения. Однако управление знаниями может быть сложной задачей, особенно в случае, когда знания распределены между различными людьми и отделами в организации.

Для решения этой проблемы был разработан инструмент для представления и управления знаниями. Этот инструмент позволяет организациям собирать, структурировать и хранить знания, чтобы они могли быть легко доступны для использования всеми заинтересованными сторонами.

Один из основных компонентов этого инструмента - это база знаний. База знаний - это централизованное место для хранения и управления знаниями. Она может содержать различные типы информации, такие как процедуры, политики, инструкции, руководства и т.д.

Другой важный компонент - это система классификации знаний. Эта система позволяет структурировать информацию в базе знаний таким образом, чтобы она была легко доступна и понятна для пользователей. Система классификации может быть основана на различных критериях, таких как тематика, область применения, тип знания и т.д.

Кроме того, инструмент для представления и управления знаниями может включать в себя различные функции поиска и фильтрации, чтобы пользователи могли быстро найти необходимую информацию. Также могут быть предусмотрены возможности комментирования и обсуждения знаний, чтобы пользователи могли делиться своими знаниями и опытом.

Наконец, этот инструмент может быть интегрирован с другими системами, такими как системы управления проектами или CRM, чтобы обеспечить более эффективное использование знаний в организации.

В целом, инструмент для представления и управления знаниями - это мощный инструмент, который может помочь организациям лучше использовать свои знания и опыт. Он может улучшить эффективность и производительность организации, а также помочь ей принимать более обоснованные решения на основе надежной информации и опыта.

Разработка инструмента для представления и управления знаниями может быть основана на различных технологиях и подходах, таких как системы управления контентом (CMS), базы данных, искусственный интеллект и машинное обучение.

Один из примеров такого инструмента - это Вики. Вики - это веб-приложение, которое позволяет пользователям создавать, редактировать и обмениваться информацией в коллективном режиме. Этот инструмент может быть использован как база знаний для организаций, где пользователи могут создавать и редактировать статьи и документацию. Однако, Вики может иметь ограничения в области безопасности и структурирования информации.

Еще один пример - это система управления знаниями (KM-система). KM-система - это инструмент, который предназначен для управления знаниями в организации. Он может иметь различные функции, такие как хранение и классификация знаний, поиск и доступ к информации, обучение и обучающие материалы. KM-система может быть более структурированной и безопасной, но может требовать больших затрат на ее разработку и внедрение.

В современном мире разработка инструмента для представления и управления знаниями становится все более важной. Бизнесы и организации всегда ищут способы улучшения своей эффективности и производительности, и использование знаний и опыта является ключевым фактором в этом процессе. Однако, разработка инструмента для представления и управления знаниями - это сложный процесс, который требует специальных знаний и опыта.

Кроме того, инструменты для представления и управления знаниями могут быть использованы в образовании. Вузы и другие образовательные учреждения могут использовать эти инструменты для создания базы знаний и обмена информацией между студентами и преподавателями. Это может помочь студентам быстрее и эффективнее усваивать информацию и улучшать свои учебные результаты.

Одним из ключевых преимуществ инструментов для представления и управления знаниями является возможность использовать данные и знания, которые уже существуют в организации или учреждении. Это позволяет сократить затраты на создание новых знаний и ускорить процесс принятия решений.

Использована структура, где проект является целью или задачей, а компетенции - необходимыми знаниями и навыками для ее выполнения, на рисунке 1 изображена структура каждого проекта. Проект включает в себя набор компетенций, а компетенции имеют 3 типа: базовые, профессиональные, дополнительные.

Рисунок 1. Структура проекта.

Базовые компетенции обычно являются общими знаниями и навыками, необходимыми для выполнения работы в любой области, например, коммуникация, лидерство, организация и т.д. Профессиональные компетенции являются специфическими знаниями и навыками, необходимыми для выполнения конкретных задач в определенной профессии или области, например, программирование, финансы, маркетинг и т.д. Дополнительные компетенции могут быть не связаны с основной профессией или областью, но могут быть полезными для расширения кругозора или улучшения результатов работы, например, знание иностранных языков, навыки работы с социальными медиа и т.д.

Таким образом, структура проекта может включать в себя набор компетенций, разделенных на базовые, профессиональные и дополнительные, которые необходимы для успешного выполнения задачи.

Компетенция может быть определена как набор опорных понятий, которые связаны друг с другом и представляют собой знания, умения и навыки, необходимые для выполнения определенной задачи или работы. Опорные понятия являются ключевыми элементами компетенции и обычно имеют более абстрактный характер, чем конкретизирующие понятия.

Концептуальный уровень организации данных отражает общую структуру и связи между опорными понятиями, которые образуют основу компетенции. Логический уровень описывает способ, которым опорные понятия могут быть сгруппированы в более конкретные категории и классификации, а также как они связаны между собой. Физический уровень представляет конкретные элементы знаний, умений и навыков, которые могут быть использованы для достижения целей, связанных с данной компетенцией.

Таким образом, трехуровневая система организации данных может использоваться для представления компетенции и помочь в ее описании, понимании и развитии.

Рисунок 2. Структура компетенции.

Понятие имеет 3 статуса: обязательный, альтернативный, необязательный. Понятие - это абстрактная концепция, которая используется для описания и классификации объектов, явлений и процессов в мире.

Однако, в различных контекстах и сферах знаний могут использоваться понятия с разными степенями важности или обязательности. Например, в правовой сфере могут использоваться понятия "обязательный", "факультативный" и "рекомендательный" для описания степени юридической обязательности правовых норм. В образовательной сфере могут использоваться понятия "обязательный", "выборочный" и "дополнительный" для описания учебных предметов или курсов.

Таким образом, статус или степень важности понятий может быть определена в зависимости от контекста и сферы знаний, в которых они используются.

Рисунок 3. Структура опорного понятия.

Интерфейс для представления знаний включает в себя графическую область, в которой отображается графовая структура знаний, а также панель инструментов и меню, которые содержат функциональность для создания, редактирования и удаления узлов и связей между ними.

На графической области пользователь может создавать новые узлы, щелкнув по соответствующему инструменту в панели инструментов, после чего открывается диалоговое окно, где пользователь может ввести текстовую информацию о новом узле и установить его метаданные. Пользователь может также редактировать и удалять существующие узлы, щелкнув по ним правой кнопкой мыши и выбрав соответствующий пункт меню.

Для установления связей между узлами, пользователь может щелкнуть и перетащить один узел на другой, после чего открывается диалоговое окно, где пользователь может выбрать тип связи и ввести дополнительную информацию. Пользователь может также редактировать и удалять существующие связи, щелкнув на них правой кнопкой мыши и выбрав соответствующий пункт меню.

Для поиска узлов и связей в графе, пользователь может использовать инструменты поиска и навигации, такие как поиск по ключевым словам, фильтры, сортировки и т.д. В панели инструментов также может быть доступна функциональность экспорта и импорта графа знаний в различных форматах, например, XML, JSON, CSV и т.д.

Интерфейс был реализован в виде веб-приложения, рисунок 4

Рисунок 4. Интерфейс редактора, страница выбора проекта.

Рисунок 5. Представление опорного понятие в интерфейсе.

Заключение

Разработанный редактор онтологий оказался эффективным инструментом для представления и управления знаниями в различных областях деятельности. Благодаря своей функциональности и простоте использования, редактор позволяет быстро создавать и редактировать онтологии, а также интегрировать их в другие информационные системы.

Основные преимущества данного инструмента включают:

• Гибкость и адаптивность к различным задачам и областям деятельности.
• Простоту использования и интуитивно понятный интерфейс.
• Возможность интеграции с другими информационными системами.
• Высокую скорость работы и эффективность.

Перспективы развития:

Дальнейшее развитие редактора онтологий может быть связано с расширением его функциональных возможностей и улучшением производительности. Также можно рассмотреть возможность интеграции с другими инструментами для автоматизации процессов обработки и анализа данных.

В целом, разработанный редактор онтологий представляет собой важный инструмент для представления и управления знаниями, который может быть эффективно использован в различных сферах деятельности.

Список литературы

1. Бочкарев А. В., Самохвалов Д. Л. Разработка онтологий как инструмент систематизации знаний // Современные информационные технологии и ИТ-образование. – 2015. – Т. 11. – №. 1. – С. 251-259.
2. Казаков Ю.А., Шаров А.А. Создание онтологий: инструменты и методы // Управление большими системами: сб. науч. тр. – 2013. – № 46. – С. 93-115.
3. Кокарев М.Ю., Чернышев В.В., Макаров И.А. Онтологии и онтологические базы данных // Информационно-аналитические системы. – 2012. – Т. 9. – №. 4. – С. 414-426.
4. Логунова И. Л., Шпилько Ю. Н. Разработка онтологий в среде Protégé // Программирование. – 2013. – №. 1. – С. 14-22.
5. Сидорова Е. Н., Лосев А. А., Шубин В. А. Разработка онтологий для интеллектуальных систем // Материалы Всероссийской конференции "Интеллектуальные системы и технологии" (ИСТ'2014). – 2014. – С. 295-301.