Медведев Р.Е.

Рязанский государственный радиотехнический университет, Россия

Онтологическая модель представления знаний в интеллектуальных обучающих системах.

Современным интеллектуальным обучающим системам (ИОС) необходимо хранить большой объем разнотипных и разнородных знаний и данных, дополняемых в процессе работы системы в связи с чем, становятся актуальны проблемы их эффективного использования и поиска в них информации. Для решения нарастающих проблем при разработке ИОС необходимо уделить особое внимание организации, структуризации, повторному использованию и интеграции разнородных знаний. Вышеобозначенные потребности возможно удовлетворить, применив интеллектуальный анализ, который предлагают онтологии.

Существует множество определений понятия “онтология”. Онтология является спецификацией концептуализации предметной области [1], где в качестве концептуализации выступает описание множества объектов и связей между ними. В рамках данной статьи под онтологией будем понимать формальное описание понятий (классов), называемых также концептами, в рассматриваемой предметной области, свойств (атрибутов, слотов, ролей) каждого понятия, а также декларативные и процедурные интерпретации понятий, их отношения и наложенные на них ограничения. Концепты являются представлением множества типовых объектов, атрибуты которых задают набор свойств и накладывают ограничения (разрешенные значения, типы и число значений и т.д.). Концепты не являются независимыми единицами, они включены в общую понятийную структуру с помощью отношений. Отношение могут быть различных типов (часть-целое, родитель-потомок, класс-экземпляр и т.д.), за счет чего достигается возможность моделирования общей информационной структуры и операционной семантики понятий предметной области. Набор понятий и связывающих их отношений формируют метапонятие [2]. За счет концептуального представления предметной области достигается классификация понятий, определяются правила вывод и достигается гибкость, требуемая для реализации адаптивного управления обучением.

Для описания отношений в онтологиях используются существующие в искусственном интеллекте формальные модели представления знаний: предикаты, продукции, фреймы и т.д. Наиболее распространенными способами представления онтологий являются: семантические сети, вершины которых отображают концепты, а дуги отношения между концептами; и тезаурусы. Тезаурус представляет собой упорядоченный словарь понятий и соответствующих им терминов для описания предметной области. Для отражения семантики и связей между понятиями используется набор логических выражений, формирующий ограничения предметной области и определяющий интерпретацию понятий. Пример онтологической модели знаний ИОС представлен на рисунке 1.

Рисунок 1. Онтология модели предметной области ИОС

Онтологии позволяют интегрировать знания в едином пространстве, с последующим выделением учебных курсов и их компонентов – учебных объектов [3], реализующих логику ИОС, определяя структуру и процессы в терминах связанных знаний. Использование правил вывода в рамках онтологического подхода позволяет строить на модели обучаемого, расширенного поисковый запрос к модели предметной области, реализуя тем самым индивидуальную стратегию обучения. Онтологическая модель позволяет унифицировать представление разнородной информации, представить термины и понятия в формализованном (пригодном для машинной обработки) виде, являясь, тем самым, связующим звеном между человеком и ИОС.

Литература

1. Gruber T.R. A translation approach to portable ontologies / T.R. Gruber // Knowledge Acquisition. – 1993. – V. 5(2). – P. 99-220.

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

3. Интеллектуальные обучающие системы и виртуальные учебные организации: Монография / В.В. Голенков, В.Б. Тарасов, Ю.Ф. Тельнов и др.; Под ред. В.В. Голенкова, В.Б. Тарасова. Минск: БГУИР, 2001. 488 с