WWW.DISSERS.RU

БЕСПЛАТНАЯ ЭЛЕКТРОННАЯ БИБЛИОТЕКА

   Добро пожаловать!

Pages:     | 1 |   ...   | 29 | 30 || 32 | 33 |   ...   | 82 |

Информация об авторе Елена Нетавская – Черкасский государственный технологический университет; бул. Шевченко 460/501, Черкассы, Украина; e-mail: neelena@list.ru АРХИТЕКТУРА ПРОГРАММНОГО КОМПЛЕКСА ОНТОЛИНЖ-KAONВладимир Горовой, Татьяна Гаврилова Аннотация: В работе описывается проект программного комплекса ОНТОЛИНЖ-KAON, предоставляющего технологическую поддержку всех стадий онтологического инжиниринга. Основной акцент сделан на оценке зрелости и качества онтологий, а также на использовании онтологий при помощи автоматизированной генерации порталов знаний, основанных на онтологиях. Возможность создания порталов знаний, построенных на онтологиях, может стать большим шагом вперед в области e-learning. В работе описываются преимущества, которые дают порталы знаний, построенные на базе онтологий.

Ключевые слова: онтологический инжиниринг, инженерия знаний.

ACM Classification Keywords: H.0 Information systems – General, I.2.6 Artificial intelligence - Learning Введение Целью проекта ОНТОЛИНЖ-KAON является предоставление технологической поддержки полного цикла онтологического инжиниринга. В настоящее время существует огромное множество компонентов и программных продуктов, реализующих различные задачи в рамках работы с онтологиями. В связи с этим возникает актуальная задача интеграции этих компонентов в единую систему, поддерживающую стадии от создания онтологии, оценки ее зрелости и качества, до использования ее конечными пользователями.

К узким местам современных инструментов, обеспечивающих технологическую поддержку работы с онтологиями, относится оценка качества разрабатываемых онтологий и поддержка стадии использования онтологий. И это несмотря на то, что на сегодняшний день можно констатировать широкий интерес к онтологическому инжинирингу. Так имеется более 50 редакторов онтологий:

Работа поддержана грантом РФФИ 04-01-Ontologies • Protg, • системы GALEN Case Environment (GCE), • ICOM • Integrated Ontology Development Environment • IsaViz • JOE • KAON (including OIModeller) • KBE -- Knowledge Base Editor (for Zeus AgentBuilding Toolkit) • LegendBurster Ontology Editor • LinKFactory Workbench • Medius Visual Ontology Modeler • NeoClassic • OilEd • OLR3 Schema Editor • OntoBuilder • и другие.

Однако все они не поддерживают разработку корпоративных порталов знаний. Первый шаг в этом направлении был сделан в рамках проекта KAON (http://kaon.semanticweb.org) [Motik et al., 2002]. Одна из разработанных подсистем (KAON Portal) позволяла генерировать портал, предоставляющий webинерфейс для навигации по онтологии, созданной при помощи OI-Modeler’a. К недостаткам KAON Portal можно отнести то, что кроме самой онтологии, на нем нет никакой информации, и более того, нет возможности ее подключить. Кроме того, KAON Portal генерирует портал на основе онтологий, сохраненных во внутреннем формате (собственном расширении RDFS), не являющимся общепризнанным стандартом. Таким образом, онтологии, используемые для генерации портала, должны быть созданы только в KAON OI-Modeler, что, безусловно, является существенным ограничением.

Еще одним примером системы, ориентированной на создание портала является PORTO [Gavrilova et al., 2003]. Работа в системе PORTO состояла из следующих этапов:

1. Создание онтологии портала аналитиком при помощи визуального редактора 2. Создание дизайна портала и привязка концептов онтологии к представлению web-дизайнером 3. Online генерация страниц портала сервером PORTO в ответ на пользовательские запросы К недостаткам PORTO можно отнести отсутствие интеграции с другими системами разработки онтологий.

Таким образом, онтологию для генерации необходимо было разрабатывать в предлагаемом визуальном редакторе, сохраняющем данные в своем внутреннем формате.

Автоматизированная генерация порталов знаний на основе онтологий стала бы большим шагом вперед в области e-learning. Например, при разработке онтологии учебного курса или темы одной лекции автоматическое создание портала курса было бы неоценимо для студентов и освободило бы преподавателей от части работ по созданию портала.

То, что в основе портала лежит онтология, может сильно облегчить жизнь пользователям в процессе его использования. В этом случае можно дополнить стандартный текстовый поиск по порталу системой выполнения запросов по онтологии. В качестве интерфейса для продвинутых пользователей можно в этом случае использовать форму для ввода RQL-запросов [Karvounarakis et al., 2003]. Выполнение таких запросов избавит пользователей от фильтрации избыточной информации, которую он часто получает в результате стандартных текстовых запросов.

Компоненты системы и их взаимодействие Компоненты системы ориентированы на решение следующих задач:

1. Формирование онтологий 2. Оценка онтологий 3. Использование онтологий XII-th International Conference "Knowledge - Dialogue - Solution" В качестве компонента формирования онтологий можно использовать любой редактор онтологий или другое средство для создания онтологий, позволяющее сохранять онтологии в формате OWL (http://www.w3.org/TR/2003/CR-owl-features-20030818). Из онтологических редакторов можно упомянуть Protege [Noy et al., 2001] или SWOOP [Kalyanpur et al., 2004]. Для создания OWL онтологий программным путем можно использовать Jena (HP labs - http://www.hpl.hp.com/semweb/downloads.htm), KAON(http://kaon2.semanticweb.org), IODT (IBM Integrated Ontology Development Toolkit http://www.alphaworks.ibm.com/tech/semanticstk) или OWL-API (http://owl.man.ac.uk/api.shtml). Эти АPI значительно облегчают жизнь разработчикам программных средств, реализующих импорт своих внутренних онтологий в формат OWL. Таким образом, в результате работы первого компонента на выходе получается онтология в формате OWL.

Важным звеном системы ОНТОЛИНЖ-KAON является модуль оценки созданной онтологии и предоставления рекомендаций по ее улучшению. В качества такого компонента можно использовать существующие средства для оценки онтологий (OntoAnalyser, KAON2). К сожалению, эти средства оценки не достигли серьезного уровня зрелости и не очень широко используются. Это вызвано тем, что рекомендации инженера по знаниям в области формирования онтологий с трудом поддаются формализации и реализации их программным путем. В связи с этим актуальна задача построения новых средств оценки онтологий, отвечающих потребностям большинства пользователей. Некоторые идеи, касающиеся создания такого модуля, представлены ниже в разделе, посвященном компоненту оценки.

К компоненту оценки в системе ОНТОЛИНЖ-KAON предъявляются следующие требования:

1. Возможность работы с онтологиями в формате OWL 2. Вывод замечаний связанных с качеством онтологии и предоставление рекомендаций по улучшению качества.

Компонентом, реализующим задачу использования онтологий, являются корпоративные и образовательные порталы знаний, сгенерированные на основе онтологий, сформированных и оцененных с помощью остальных компонентов системы. Нами сформулированы следующие требования к порталу:

- генерация на основе онтологии в формате OWL - доступ к созданной онтологии - добавление релевантной информации к экземплярам (instance’ам) концептов для отображения на странице, сгенерированной порталом - поиск по порталу (обычный) - поиск по порталу, использующий то, что в основе портала лежит онтология.

Архитектура системы, решающей все поставленные задачи, представлена на рис. 1. Ее основные компоненты:

- OntologyProducer – компонент формирования онтологий - OntologyEvaluator – компонент оценки качества и зрелости онтологий - KAON Portal Extension - расширение KAON Portal’a. В задачу этого компонента входит генерация портала основанного на онтологиях - Concept2Visualization - модуль, предоставляющий возможность связывания представления с экземплярами онтологии (например: концепту проект “OntoWeb” ставится в соответствие некоторая его визуализация на генерируемой странице, которая содержит необходимую информацию по проекту) - Portal2ReasonerInterface - модуль, предоставляющий интерфейс для обращения с запросами поиска в рамках онтологии портала - Reasoner - модуль, для осуществления рассуждений (например, Pellet OWL Reasoner).

- Servlet/JSP container - сервер, поддерживающий Servlet’ы и JSP. На таком сервере может работать KAON Portal Extension модуль (например, Apache Tomcat или JBoss).

Ontologies Рис. 1. Архитектура ОНТОЛИНЖ-KAON Таким образом, в рамках разработанной архитектуры нами разрабатываются нижеследующие компоненты и проводится их интеграция друг с другом и другими компонетами системы ОНТОЛИНЖKAON:

- KAON Portal Extension - Concept2Visualization - Portal2ReasonerInterface - OntologyEvaluator Компонент оценки онтологий – OntologyEvaluator В качества компонента оценки качества онтологий можно использовать существующие средства для оценки онтологий (OntoAnalyser, KAON2). К сожалению, существующие средства оценки не достигли серьезного уровня зрелости и не очень широко используются. Предлагаемое решение призвано устранить недостатки, присущие существующим средствам оценки.

В результате анализа многочисленных студенческих работ по созданию онтологий в простых и общеизвестных предметных областях были обнаружены основные факторы, которые отличали хорошие онтологии от плохих. Эти законы можно переформулировать и сделать применимыми для практического инженера по знаниям. Основная гипотеза может быть сформулирована как: «Гармония = концептуальный баланс + ясность».

XII-th International Conference "Knowledge - Dialogue - Solution" При этом концептуальный баланс подразумевает, что • Понятия одного уровня иерархии связываются с родительским концептом одним и тем же типом отношения (например, «класс-подкласс» или «часть-целое»).

• Глубина ветвей онтологического дерева должна быть примерно одинаковая (±2).

• Общая картинка должна быть довольно симметричной.

• Перекрестные ссылки должны быть по возможности исключены.

Ясность включает • Минимизацию. Так максимальное число концептов одного уровня или глубина ветви не должна превышать знаменитое число Ингве-Миллера (7±2) [Miller, 1956].

• Прозрачность для чтения. Тип отношений должен быть по возможности очевиден, так чтобы не перегружать схему онтологии лишней информацией и опускать названия отношений.

Все эти законы согласуются с некоторыми результатами гештальт-психологии, сформулированные еще Максом Вертгеймером [Wertheimer, 1944]. Так основной принцип хорошего гештальта (хорошей формы) или закон прегнантности был сформулирован так:

«Организация любой структуры в природе или в сознании должна быть настолько хороша (регулярна, полна, сбалансирована или симметрична), насколько позволяют существующие условия».

Большую часть перечисленных факторов можно формализовать и реализовать их проверку в OntologyEvaluator’e. Таким образом, использование этого компонента может способствовать созданию гармонических онтологий.

Использование онтологий На этой стадии предполагается генерация порталов знаний на основе построенных онтологий и последующее использование портала в качестве средства для навигации по онтологии, для поиска необходимой информации, для задания запросов к онтологии.

Следующие компоненты относятся к стадии использования онтологий:

- KAON Portal Extension - Concept2Visualization - Portal2ReasonerInterface - OntologyEvaluator - Reasoner - Servlet/JSP container.

В качестве основы для KAON Portal Extension можно использовать разработанный в рамках KAON модуль KAON Portal. KAON Portal позволяет генерировать портал для навигации по онтологии, описываемой на частном расширении RDFS (получить онтологию в этом формате можно с помощью OI-Modeler). На рис. представлен скриншот странички портала, посвященной концепту проект.

Для реального использования сгенерированного портала в качестве образовательного портала знаний необходим реализовать в KAON Portal Extension следующие возможности:

- Поддержка OWL, т.к. работа с общепринятым стандартом в области описания онтологий будет способствовать лучшей интероперабельности и интеграции с другими средствами онтологического инжиниринга.

- Возможность связывания представления с концептами онтологии. Без этой функциональности невозможно создать портал знаний, который можно использовать. Эту возможность реализует Concept2Visualization модуль.

- Интерфейс для обращения с запросами поиска в рамках онтологии портала. В самом простом варианте это может быть возможность задания RQL-запросов и предоставления результатов по ним. Эту функциональность реализует Portal2ReasonerInterface.

Ontologies Рис. 2: Концепт проект Заключение При наличии всей вышеописанной функциональности ОНТОЛИНЖ-KAON может стать большим шагом вперед на пути к использованию технологий и методологий онтологического инжиниринга для создания образовательных порталов знаний. Интересным представляется подход, предлагаемый для оценки зрелости и качества онтологий. Он может содействовать созданию высококачественных гармонических онтологий. В сравнении с существующими системами онтологического инжиниринга новым является возможность динамической генерации портала, построенного на основе созданной онтологии, и содержащего как возможности для навигации по онтологии, так и информативную составляющую, относящуюся к экземплярам онтологии. Предлагаемое решение является гибким и позволяет автоматизировать отражение изменений, сделанных в онтологии, на страницах, генерируемых порталом.

Новым также является возможность поиска по порталу, использующая то, что в основе портала лежит онтология. Эта функциональность коренным образом отличается от обычного поиска с помощью поисковых систем, т.к. предоставляет только семантически корректные результаты и избавляет пользователя от необходимости выбирать из множества вариантов, многие из которых имеют весьма отдаленное отношение к ожидаемым результатам.

Библиография [Gavrilova et al., 2003] T.A. Gavrilova, V. A. Gorovoy. Ontological Engineering for Corporate Knowledge Portal Design // In "Processes and Foundations for Virtual Organizations", Eds. L. Camarinha -Matos and H. Afsarmanesh, Kluwer Academic Publishers, 2003. - p.289-296.

[Kalyanpur et al., 2004] A. Kalyanpur, E. Sirin, B. Parsia, J. Hendler. Hypermedia inspired ontology engineering environment:

Swoop. // In Proceedings of 3rd International Semantic Web Conference (ISWC-2004), Japan (Poster).

XII-th International Conference "Knowledge - Dialogue - Solution" [Karvounarakis et al., 2003] G. Karvounarakis, A. Magkanaraki, S. Alexaki, V. Christophides, D. Plexousakis, M. Scholl, K.

Pages:     | 1 |   ...   | 29 | 30 || 32 | 33 |   ...   | 82 |



© 2011 www.dissers.ru - «Бесплатная электронная библиотека»

Материалы этого сайта размещены для ознакомления, все права принадлежат их авторам.
Если Вы не согласны с тем, что Ваш материал размещён на этом сайте, пожалуйста, напишите нам, мы в течении 1-2 рабочих дней удалим его.