Конспект Цель и задачи работы Целью работы является разработка онтологической базы знаний для музея оптики Санкт-Петербурга с целью построения образовательного процесса активного типа

Скачать 58.44 Kb.

Название	Конспект Цель и задачи работы Целью работы является разработка онтологической базы знаний для музея оптики Санкт-Петербурга с целью построения образовательного процесса активного типа
Дата публикации	02.10.2013
Размер	58.44 Kb.
Тип	План-конспект

100-bal.ru > История > План-конспект

План-конспект

Цель и задачи работы

Целью работы является разработка онтологической базы знаний для музея оптики Санкт-Петербурга с целью построения образовательного процесса активного типа.

Эффективность систем дистанционного образования зависит от степени использования методов активного обучения в процессе подачи учебного материала. При этом отсутствие прямого контакта ученика и учителя создает ряд ограничений, среди которых: невозможность контроля за процессом, т.к. учащийся предоставлен самому себе, уменьшение стимулирующих факторов, которые обычно присутствуют при очном обучении, невозможность организации коллективной работы в группах и т.п.

Однако, современные информационные технологии позволяют использовать виртуальное пространство в качестве модели учебного процесса, ничем не уступающей работе в аудитории или лаборатории. Речь идет об использовании набора инструментов и сервисов, получивших в последнее время широкое распространение в сети Интернет под названием «WEB 2.0» Построенные на этих технологиях учебный процесс носит название “e-learning 2.0”.

Онтологии широко используются для задач e-learning. Онтологический инжиниринг был успешно применен в Японии для улучшения ИТ-образования. C точки зрения приложений онтологии используются как когнитивный инструмент для таких задач как создание знаний, экстернализация знаний, передача знаний и оценка знаний. Идеи применения онтологий в образовании были опубликованы в тезисах конференции "Информационные технологии в профессиональной деятельности и научной работе".

Важнейшим требованием к составленной онтологии является такое её представление, которое облегчало бы визуализацию и применение онтологии, в том числе, в прикладных программных системах. Для сохранения онтологии используется международный формат OWL (Ontology Web Language). Выбор этого формата среди прочих (CycL, RDFS, NTriplets) был обусловлен следующими факторами:

распространённость документов формата OWL в сети Интернет, в частности, наличие высокоуровневых онтологий, написанных в этом формате
наличие большого количества прикладного инструментария для практического применения полученных онтологий, а именно: онтологических редакторов(TopBraid Composer, Protege), парсеров и комплексных фреймворков (Jena, DumpOnt), систем логического вывода (SPARQL-engines).
высокая степень выразительности языка OWL -- наличие элементов, изоморфных философским терминам (а потому, позволяющим описывать широкий круг предметных областей) и в то же время, носящим прикладной характер (а поэтому, легких в использовании совместно с другими компонентами программных систем).

Составленную онтологию предполагается использовать для инструмента представления знаний Онтолинж-Вики, тестовая версия которого установлена в Музее Оптики. Прототип и первые версии Онтолинж Вики были показаны в ходе докладов на конференциях КИИ-08 (см. Труды конференции. Т.3 – М.: ЛЕНАНД, 2008 – 464 с. , ISBN 978-5-9710-0228-4) и

Онтология может быть также использована как структурная карта курса оптики и отображена с помощью одного из редакторов онтологий (Protégé, TopBraid Composer).

Научный задел

Описание проделанной работы

Работа по составлению онтологии ведется около трех месяцев. После получения первого прототипа было принято решения базировать онтологию оптики на какой-либо высокоуровневой онтологии.

Основой иерархии DOLCE является понятие Сущность. На верхнем уровне производится разделение на абстрактные, качественные, временные и постоянные сущности.

Классовые концепты нижних уровней предназначены для наследования от них концептов предметной области (в данном случае оптики). Приведем несколько примеров концептов нижних уровней иерархии: процесс, метод, теория, персона, параметр и т.д.
Для связи концептов между собой DOLCE имеет набор предопределенных связейб например:

hasPart (имеет подствойство hasComponent) - cхематическое отношение между любыми сущностями, например, человеческое тело включает мозг как часть, 20 век включает год 1923, вторая мировая война включает бомбежку Перл Харбора. В контексте оптики это свойство позоляет, например, описывать устройство сложных приборов с точки зрения составляющих их простых компонентов (интерферометр Майкельсона hasPart зеркало).
isRelatedToConcept(имеет подсвойства hasParameter, hasTask) - обозначает любое отношение между концептами. Например, свойство hasParameter используется для указания связи между оптическими явлениями и их свойствами.

DOLCE была переработана для адаптации к предметной области, в частности, были удалены концепты, позволяющие представлять социальные институты и организации(такие как организация, юридическое лицо, сообщество), концепты, связанные с представление технологических процессов.

Кроме этого, DOLCE была частично переведена на русский язык. Планируется предложить этот перевод разработчикам DOLCE для включения в официальные поставки.

Концепция "срезов знаний"

Для упрощения процесса составления онтологии и из соображений наглядности для пользователя при составлении онтологии была сформулирована концепция т.н. срезов знаний. Срезы представляют собой логическую группировку связей (в терминологии OWL "объектных свойств", object properties) онтологии, позволяющую рассматривать тот или иной вопрос с разных точек зрения, например, с точки зрения истории, практического применения, научного обоснования.

Для онтологии были выделены следующие смысловые срезы:

исторический
практический(практическое применение)
теоретический(например, понятия лежащие в основе какого-нибудь явления)

К историческому срезу отнесены такие свойства, как «объяснил», «провел», «открыл», «доказал», «ввел понятие». Этот срез позволяет взглянуть на некоторое явление в его историческом контексте – выяснить какие ученые его изучали, какие опыты они проводили.

К практическому срезу отнесены такие свойства, как «основано на», «использует». Этот срез позволяет оценить применение, например, явления – просмотреть основанные на нём приборы, установки, практические технологии, на нём основанные.

К теоретический срезу отнесены такие свойства, как «есть условие», «является параметром», «является частью». Этот срез позволяет увидеть концепты, с помощью которых рассматриваемое понятие может быть объяснено. Например, в случае интерференции это такие понятия, как когерентность, длина волны.

Одно свойство может входить в несколько срезов. Например, свойство «основано на» входит в практический и в теоретический срез.

Используемые методики и их возможные применения

Так как составление онтологии представляет собой длительный процесс, а язык OWL не предназначен для интерпретации с естественного языка, существует необходимость в промежуточных моделях. Для выбора этих моделей был использован опыт составления продукционных баз знаний для экспертных систем, а также задействованы современные методики наглядного представления знаний. В итоге выбраны две промежуточные модели: mindmaps и conceptmaps.

Mindmaps

Mindmaps (интеллект-карты) используюся преимущественоо на первом этапе инженерии знаний для быстрого и наглядного представления лекций эксперта. Карты имеют радиальную структуру и позволяют инженеру по знаниям следить за тем, чтобы эксперт не отвлекался от темы. Пример интеллект-карты:

Conceptmaps

В отличие от интеллект карт, концепт карты представляют собой более строгие структуры -- к примеру, семантическая сеть на них отображается напрямую. В концепт-картах наиболее значительные роли играют:

расположение концептов и связей между ними
цветовое кодирование
эмфаза с использованием шрифтов и пр.

Пример концепт карты, написанной при составлении онтологии оптики:

Методика извлечения знаний

Составленная методика извлечения знаний носит итеративный характер и предполагает следующие шаги:

выбирается центральный концепт
эксперт предметной области делает лекцию на тему, связанную с данным концептом, в это время инженер по знаниям составляет mindmap.
после согласования mindmap с экспертом составляется более формальная модель -- concept map, на которой разделены классовые и индивидные концепты, проведены связи между ними
concept-map оптимизируется (заменяются синонимичные связи, удаляется избыточность) совместно с экспертом, делится на смысловые срезы, при необходимости происходит его пополнение и исправление -- критический обзор
результат записывается в онтологический документ формата OWL и наглядно отображается текущей версией инструмента Онтолинж Вики.

Эта операция производится для наиболее важных концептов онтологии. В случае с оптическим музеем работа ведется начиная с оптических явлений -- дифракции, интерференции и т.д. Представленный метод извлечения знаний фактически относится к группе методов "интервью" и может использоваться в любых задачах составления онтологий, где эксперт предметной области имеет дело с абстрактными сущностями. Однако в случае сложноформализуемых предметных областей лучше возпользоваться одним из методов опроса (структурированный или с наводящими вопросами).

Добавить документ в свой блог или на сайт

Похожие:

	Целью работы является разработка стабильного, биодеградируемого,... ...		1. Цель и задачи освоения дисциплины Целью изучения дисциплины является... Для достижения данной цели в процессе изучения дисциплины решаются следующие задачи
	1. Цель и задачи освоения дисциплины Целью изучения дисциплины является... Для достижения данной цели в процессе изучения дисциплины решаются следующие задачи		Ооо «ккс-спб» Санкт-Петербург, Седова пр., д. 13, оф. 316. Тел. (812) 645-65-98, e-mail Целью изучения дисциплины «сми в со» является усвоение студентами определенной Госстандартом базы знаний по журналистики
	Оао «Концерн «цнии «электроприбор», Санкт-Петербург Целью работы является разработка бесконтактного ультразвукового измерителя, работающего относительно подстилающей поверхности, производящего...		Признание культуры приоритетной и социально значимой отраслью, определяющей... Санкт-Петербурга в законодательном порядке (Закон Санкт-Петербурга от 11. 01. 2011 №739-2 «О политике в сфере культуры в Санкт-Петербурге»),...
	Методические указания по выполнению курсовой работы для студентов... Целью курсовой работы является систематизация, углубление и закрепление теоретических знаний по дисциплине, развитие навыков самостоятельной...		Российской Федерации Комитет по образованию Санкт-Петербурга Государственное... Годовой календарный учебный график гбоу средней школы №365 Фрунзенского района Санкт-Петербурга на 2013-2014 учебный год является...
	Российской Федерации Комитет по образованию Санкт-Петербурга Государственное... Годовой календарный учебный график гбоу сош №230 с углублённым изучением химии и биологии Санкт-Петербурга на 2013-2014 учебный год...		Доклад для выступления на заседании Правительства Санкт-Петербурга... «О стратегическом инвестиционном проекте Санкт-Петербурга «Реконструкция и техническое перевооружение научно-производственной базы...
	Подпрограмма: “ Научное и научно-методическое обеспечение функционирования... Целью работы является создание программного комплекса для удобного и эффективного автоматизированного анализа системы нормативно-правовых...		Программа по формированию навыков безопасного поведения на дорогах... С целью эффективности работы музея «Река времени», в наличие подпрограмма деятельности историко-краеведческого музея «Река времени»...
	Методика оценки кандидатов в Молодежный кадровый резерв в системе... Целью оценки является определение степени владения кандидатом в Молодежный кадровый резерв (далее кандидат) государственным языком...		1 Цель, задачи дисциплины, ее место в подготовке бакалавра, специалиста... Целью изучения дисциплины «мвко» является подготовка работников для профессиональной деятельности в кредитных, финансовых учреждениях,...
	Пояснительная записка к курсовому проекту по дисциплине «Разработка сапр» Целью работы является разработка и реализация библиотеки элементов «Отвертка» на базе системы компас 3D, с использованием методов...		Рабочая программа учебной дисциплины «Разработка и поддержка компьютерных сетей» Целью изучения дисциплины является приобретение знаний о сетевых технологиях и навыков, которые можно применить в начале работы в...

Школьные материалы