Введение к работе
Актуальность темы диссертации. В последние годы экспоненциально растет объем информации, представленной в Интернете. Эта информация используется как людьми, так и компьютерами. Поэтому возникает необходимость представления знаний в формах, которые не только естественны для восприятия людьми, но и «понятны» компьютерам. Наиболее перспективный путь решения этой проблемы – использование в информационных системах баз знаний, основанных на онтологиях. Онтология представляет собой формальную концептуальную модель приложения, разрабатываемого экспертами с использованием соответствующих формальных языков. Для того чтобы облегчить разработку таких информационных систем предлагается применять семантический поиск информации. Системы семантического поиска составляют основу Семантического веба, который рассматривают как новое поколение Веба («всемирной паутины»). Онтологии играют центральную роль в Семантическом вебе. В связи с этим большое теоретическое и практическое значение получили исследования и разработки инструментальных программных систем, автоматизирующих создание онтологий. Эти системы интерпретируют онтологии и позволяют вычислять ответы на запросы к базам знаний, включающим эти онтологии. Диссертация посвящена вопросам разработки и исследованию методов и алгоритмов интерпретации языков онтологий. Поэтому тема диссертации является актуальной.
Замечание. Работы в области, к которой относится диссертация, в настоящее время ведутся почти исключительно за рубежом. Наиболее близкие работы были выполнены С. Абитбулем (S. Abiteboul), Д. Кальванезе (D. Calvanese), М. Ленцерини (M. Lenzerini), И. Хорроксом (I. Horrocks), К. Лунцем (C. Luntz), Г.С. Плесневичем, Р.В. Кончаковым, Е.А. Харламовым, В.М. Захарычевым.
Объектом исследования являются информационные системы, использующие онтологии и языки спецификации онтологий.
Предметом исследования являются методы и алгоритмы для интерпретации языков онтологий и для вычисления ответов на запросы к базам знаниям, включающим онтологии, а также методы и алгоритмы вывода в онтологиях.
Целью диссертационной работы является исследование и разработка средств представления знаний, в частности, исследование и разработка методов, алгоритмов и соответствующих программ, реализующих вычисление запросов и выполнение дедуктивного вывода для онтологий, представленных в системе «Бинарная Модель Знаний». Для достижения этой цели необходимо было решить следующие задачи.
Решаемые задачи:
составление аналитического обзора языков для спецификации онтологий;
изучение способов интерпретации баз знаний, включающих онтологии;
разработка языка запросов к базам знаний с онтологиями;
разработка методов трансляции и алгоритма трансляции в язык SQL запросов к базам знаний, включающих онтологии;
разработка методов логического вывода в базах знаний с онтологиями;
программная реализация разработанных алгоритмов.
Для достижения поставленной в работе цели использовались следующие методы исследования: методы дискретной математики, методы прикладной математической логики и методы теоретического программирования.
Достоверность научных результатов подтверждена теоретическими выкладками, данными компьютерного моделирования, а также сравнением полученных результатов с результатами, приведенными в научной литературе.
Научные результаты и их новизна
-
Разработан язык запросов к базам данных, представленных в системе «Бинарная Модель Знаний» (БМЗ).
-
Разработан транслятор этого языка в язык SQL. Транслятор используется в системе интерпретации языка запросов.
-
Разработан продукционный метод вывода в языке булевых онтологий. Этот метод приводит к алгоритму вывода с квадратичной оценкой вычислительной сложности.
-
Разработан язык логической спецификации в системе БМЗ. Дан метод трансляции этого языка в язык ELF дескриптивной логики.
Все эти результаты являются новыми.
Практическая значимость результатов диссертационной работы заключается в создании транслятора в язык SQL с языка запросов в системе БМЗ. Этот транслятор планируется включить (как существенную часть) в разрабатываемой «дружественный» интерфейс к системе БМЗ. Программы транслятора были написаны в среде Microsoft Visual Studio 2010 на языке C#.
Апробация работы. Основные положения и результаты диссертации докладывались и обсуждались на:
VI-ой Международной научно-практической конференции «Интегрированные модели и мягкие вычисления в искусственном интеллекте» (Коломна, май 2011 г);
Международной научной конференции "Интеллектуальный анализ информации "ИАИ-2012 (Киев, май 2012 г.);
XVII-ой и XVIII-ой Международных научно-технических конференциях студентов и аспирантов «Радиоэлектроника, электротехника и энергетика» в НИУ «МЭИ» (Москва, 2011 – 2012 г.).
Публикации. Основные результаты, полученные при выполнении диссертационной работы, опубликованы в 5 печатных работах, включая статью в журнале из перечня ВАК.
Структура и объем работы. Диссертация состоит из введения, пяти глав, заключения, списка использованной литературы из 29 наименований и приложений. Диссертация содержит 202 страниц машинописного текста (без приложений), в том числе 29 рисунков и 43 таблиц.
