Формування операційного середовища інформаційно-аналітичних систем на основі онтологій
У статті розглядаються питання щодо використання конструктивних властивостей теорії онтологій при проектуванні та побудові класифікаторів інформаційно-аналітичних систем на основі таксономій як певного типу комп’ютерних онтологій. Визначаються певні моделі таксономій та їх застосування при вирішенні...
Saved in:
| Published in: | Математичне моделювання в економіці |
|---|---|
| Date: | 2013 |
| Main Authors: | , |
| Format: | Article |
| Language: | Ukrainian |
| Published: |
Інститут телекомунікацій і глобального інформаційного простору НАН України
2013
|
| Subjects: | |
| Online Access: | https://nasplib.isofts.kiev.ua/handle/123456789/86363 |
| Tags: |
Add Tag
No Tags, Be the first to tag this record!
|
| Journal Title: | Digital Library of Periodicals of National Academy of Sciences of Ukraine |
| Cite this: | Формування операційного середовища інформаційно-аналітичних систем на основі онтологій / О.П. Кучеров, О.Є. Стрижак // Математичне моделювання в економіці: Зб. наук. пр. — 2013. — Вип. 3. — С. 40-47. — Бібліогр.: 12 назв. — укр. |
Institution
Digital Library of Periodicals of National Academy of Sciences of Ukraine| _version_ | 1859519833245220864 |
|---|---|
| author | Кучеров, О.П. Стрижак, О.Є. |
| author_facet | Кучеров, О.П. Стрижак, О.Є. |
| citation_txt | Формування операційного середовища інформаційно-аналітичних систем на основі онтологій / О.П. Кучеров, О.Є. Стрижак // Математичне моделювання в економіці: Зб. наук. пр. — 2013. — Вип. 3. — С. 40-47. — Бібліогр.: 12 назв. — укр. |
| collection | DSpace DC |
| container_title | Математичне моделювання в економіці |
| description | У статті розглядаються питання щодо використання конструктивних властивостей теорії онтологій при проектуванні та побудові класифікаторів інформаційно-аналітичних систем на основі таксономій як певного типу комп’ютерних онтологій. Визначаються певні моделі таксономій та їх застосування при вирішенні завдань ІАС. Описуються механізми формування множини таксономій та ієрархій на основі певних властивостей концептів онтологій. Наводиться приклад ІАС, яка орієнтована на вирішення задач паспортизації сільських територій.
В статье рассматриваются вопросы использования конструктивных свойств теории онтологий при проектировании и построении классификаторов информационно-аналитических систем на основе таксономий как типа компьютерных онтологий . Определяются определенные модели таксономий и их применение при решении задач ИАС. Описываются механизмы формирования множества таксономий и иерархий на основе определенных свойств концептов онтологии. Приводится пример ИАС, ориентированной на решение задач паспортизации сельских территорий.
The article is devoted to the use of structural properties of the theory of ontology in the design and construction of classifiers information and analytical systems based on taxonomies as a particular type of computer ontologies. Identify specific model taxonomies and their use in solving the IAS. Describe the mechanisms of multiple taxonomies and hierarchies based on certain properties of ontology concepts. An example of IAS, which is focused on solving certification rural areas.
|
| first_indexed | 2025-11-25T20:53:19Z |
| format | Article |
| fulltext |
Математичне моделювання в економіці ________________________________
40
УДК 005.94 + 004.9 +519.7
© О.П. Кучеров, О.Є. Стрижак
ФОРМУВАННЯ ОПЕРАЦІЙНОГО СЕРЕДОВИЩА
ІНФОРМАЦІЙНО-АНАЛІТИЧНИХ СИСТЕМ НА ОСНОВІ ОНТОЛОГІЙ
У статті розглядаються питання щодо використання конструктивних властивостей
теорії онтологій при проектуванні та побудові класифікаторів інформаційно-аналітичних
систем на основі таксономій як певного типу комп’ютерних онтологій. Визначаються певні
моделі таксономій та їх застосування при вирішенні завдань ІАС. Описуються механізми
формування множини таксономій та ієрархій на основі певних властивостей концептів он-
тологій. Наводиться приклад ІАС, яка орієнтована на вирішення задач паспортизації
сільських територій.
Ключові слова: інформаційно-аналітична система, онтологія, властивість, ієрархія,
таксономія, знання.
Головним завданням будь-якої інформаційно-аналітичної системи (ІАС) є отримання
інформації – тобто управління інформаційними потоками, та її перетворення, обробка
і аналіз – тобто управління інформаційними процесами [1]. Управління процесами обробки
інформації у середовищі ІАС реалізується на основі використання певних ієрархій, які відоб-
ражають властивості інформаційних процесів, що складають операційне середовище систе-
ми. Від оптимального визначення та динаміки формування ієрархій взаємодії компонентів
операційного середовища ІАС певним чином залежить ефективність її використання. Тому
дуже важливо мати певні інструменти, за допомогою яких можливо досить ефективно спро-
ектувати та реалізувати механізми управління ієрархією, яка відображає взаємодію усіх ком-
понентів ІАС.
Одним з таких інструментів може бути онтологічна модель [2, 3, 6], яка у своїй інфор-
маційній основі має механізм динамічного формування та використання ієрархій у вигляді
певних таксономій [4]. Онтологія деякого операційного середовища в загальному випадку
формально представляється впорядкованою трійкою:
О = <X, R, F>, (1)
де X, R, F - кінцеві множини відповідно:
X – концептів (понять, термінів) предметної області (ПрО), на основі яких формується
предметна складова операційного середовища ІАС;
____________________________Розділ 1. Інформаційні технології в економіці
41
R – відношень та властивостей між ними (будемо вважати, що властивості є інтерпре-
тацією відношень, тобто існує перетворення, яке кожному відношенню встановлює
відповідність певної властивості);
F – функцій інтерпретації (визначень) X та/або R, які складають функціональну части-
ну операційного середовища ІАС.
Тоді певна таксономія може бути створена певною непустою множиною відношень
упорядкованості , де |
(2)
Причому множина має властивість асоціативності [5, 6].
Тоді під таксономією у контексті застосування множин онтологій у процесі створення
ІАС можливо розглядати певну множину концептів онтології, які завжди мають бінарне
не комутативне відношення, яке можливо інтерпретувати як властивість бути елементом
певного класу. Причому з цих онтологій також можливо утворення упорядкованої множи-
ни, елементи якої також мають бінарну не комутативну властивість бути елементом певної
онтології.
У формалізованому вигляді це буде виглядати наступним чином:
(3)
Це твердження можливо представити у наступній інтерпретації – множини тавтологій
і тверджень створюють певні категорії [5], властивості концептів, які створюють ці тавто-
логії і твердження також створюють категорію. Онтології, які створюються цими концепта-
ми та властивостями, також створюють певну категорію. І між цими категоріями завжди
існує морфізм (рис. 1) [5].
R F
Комутативна діаграма, яка представлена на рис. 1, показує, що усі концепти створюють
за своїми властивостями множину певних класів. Усі твердження, які можуть бути сформо-
вані з концептів, що створюють клас на основі певної означеної властивості, повинні бути
тавтологіями [6], і на їх основі створюється певна множина онтологій, усі елементи якої ма-
ють властивість – бути елементом певної онтології.
На основі тавтологій, як представників класів, які створюються концептами онтологій
операційного середовища ІАС, може бути створена система класифікації, яка, як і будь-яка
Математичне моделювання в економіці ________________________________
42
система, повинна представляти певну ієрархію, кожен з елементів якої, у свою чергу, має
внутрішню структуру (елементи внутрішньої структури та їх зв’язки) і взаємодіє із
зовнішнім середовищем. Якщо перекласти це мовою класифікацій, то внутрішня структура –
це угруповання об’єктів класифікації, зв’язки внутрішньої структури – це взаємне
співвідношення угруповань об’єктів класифікації, а взаємодія із зовнішнім середовищем – це
взаємозв’язки між класифікаційними угрупованнями різних концептів. У взаємозв’язках ж є
два аспекти взаємозв’язку угруповань:
структурний – входження об’єктів класифікації до операційного середовища ІАС на
основі бінарних відношень та властивостей;
лексико-семантичний – формування певних множин тверджень-висловлювань, які є
тавтологіями відносно проблем, які вирішуються в операційному середовищі ІАС.
Практично завдання створення системи класифікації в ІАС зводиться до поєднання
класифікацій на структурному та лексико - семантичному рівнях:
1) при взаємодії з однорідними класифікаціями найчастіше просто вихідна кла-
сифікація ІАС розширюється:
– додаються нові показники, у вигляді тавтологій, в існуючі розділи, підрозділи і т.д.
з присвоєнням нових кодів згідно із системою кодування, прийнятою в ІАС ;
– додаються нові розділи, підрозділи і т.д. також у вигляді тавтологій;
2) при взаємодії з різнорідними класифікаторами, які базуються на інших словниках,
показники мають інший сенс і т. п., необхідно розглядати кожен окремий елемент кла-
сифікацій.
Тобто такі класифікатори можливо розглядати як упорядковані множини тавтологій, на
основі яких можуть бути створені таксономії операційного середовища ІАС.
Будь-яка ІАС забезпечує вирішення певного набору задач проблемних ситуацій з набо-
ром заданих цілей, які можуть бути представлені у вигляді кортежу [7]:
T = <K, K
*
, Aim>, K – модель ПрО, яка відображає проблемну ситуацію;
K
*
– кортеж станів ПрО, які актуалізуються на кожному кроці досягнення цілей;
K
*
= <К0, К1, … ,Кі, … ,Кn>, Aim = F×R – набір цілей.
Тоді процес вирішення задачі може являти собою певну послідовність упорядкованих
тавтологій, кожна з яких наслідує усі властивості концептів, які складають тавтологію, що їй
безпосередньо передує. У введеній нами формалізації цей процес можливо представити
у наступному вигляді:
I = <K, K
*
, F×R, X, Rt, F, A, (Х×Rt×Rs, R
+
×Rt)>, (4)
А – множина аксіом; Rs – множина обмежень; Rs=R
+
×R; Rs – може бути розглянуто як зами-
кання відношень Rt; R
+
– множина властивостей, які можуть характеризувати елементи мно-
жини таксономій – Rt.
____________________________Розділ 1. Інформаційні технології в економіці
43
Тоді множину станів вирішення задачі I можливо розглядати як послідовність упоряд-
кованих тавтологій, які визначають множину можливих таксономій як функціональних ком-
понентів операційного середовища ІАС.
Типова ІАС може бути створена певним набором тавтологій, які формуються на основі
класів, що створено ієрархічною структурою концептів-об’єктів. Ці тавтології створюють
класи, які і визначають тематику завдань ІАС.
Розглянемо ІАС, яка забезпечує вирішення проблем паспортизації в аграрному секторі
України. Її первинну таксономію, а тому й онтологію, будуть складати адміністративні оди-
ниці – область, район, сільрада, село. Кожна з цих одиниць має складну структуру і також
може бути представлена певними онтологіями, які мають властивість асоціативності. Тобто
вони можуть бути визначені як класи, де концептами є певні характеристики сільської місце-
вості.
Онтологія такої ІАС може бути представлена у наступному вигляді, згідно з вище-
визначеним формалізмом.
(5)
де
W – клас концептів державного рівня, D – класи концептів обласного рівня, P – класи кон-
цептів рівня сільради, Z – класи концептів рівня село;
Rt – множина таксономічних відношень;
F – множина функцій, які забезпечують вирішення задач .
Зрозуміло, що (6)
Властивість асоціативності для класів W, D, P, Z може бути визначена на основі за-
стосування формул (2) і (6).
Тоді завдання, які спроможна вирішувати ІАС, можуть бути визначені у наступному
вигляді:
, A, F,F ) (7)
Розглядаючи процес рішення завдань ІАС, у площині використання певної сукупності
знань, застосуємо положення теорії управління економікою знань [10] стосовно визначених
класів, формули (5)–(7). Згідно з одним з положень вказаної роботи, сума структурних чисел
W+D+P+Z дає довжину шляху доступу до об’єкту, а середнє значення довжини доступу по
всіх об’єктах визначає ентропію (ступінь порядку) системи об’єктів паспортизації сільської
місцевості, що складають операційне середовище ІАС.
Таким чином, для формування онтології адміністративної системи управління держав-
ного рівня досить визначення 4-х класів. Причому ці класи за властивостями своїх концептів
Математичне моделювання в економіці ________________________________
44
мають властивість асоціативності і тому можуть складати категорії виду, які відображено на
рис. 1. Тобто певний об’єкт паспортизації і усі його властивості однозначно можуть бути
визначені у операційному середовищі ІАС.
Це правило назвемо правилом структурного індексу. Мова йдеться про означення су-
купності символів, які будемо називати структурним індексом, якому надається знак ¤ –
«структурний індекс», по аналогії із знаком № – «порядковий номер» в упорядкованому пе-
реліку об’єктів, наприклад в базі даних. Ці символи – суть імена концептів онтології ІАС.
Символи (перший рівень ієрархії складається з одного елемента і окремої позначки не
потребує). Для переліку елементів в класі потрібно більше 30 символів, для цього підходить
поєднання цифр та літер латинського алфавіту, яке загальноприйнято в шістнадцятирічній
системі числення і використано в роботі [9]. В цій системі використовуються всі десять
цифр, 26 великих та 26 маленьких літер латинського алфавіту, всього 62 символи. Тобто об-
рано наступний ряд символів: «0 1 2 3 4 5 6 7 8 9 A B C D E F G H I J K L M N O P Q R S T U
V W X Y Z a b c d e f g h i j k l m n o p r s t u v w x y z». Для однозначності далі будемо його
називати: «ряд 62». Таким чином, для створення бази знань адміністративно-територіального
поділу сільських поселень України множина понять предметної області ПрО складається
з класів чотирьох рівнів ієрархії – { W, D, P, Z }, кожен з яких включає в себе імена об’єктів
у символьному вигляді, і кожен символ може приймати певне значення з ряду 62. Викори-
стовуючи таку систему, області України отримують наступні структурні індекси:
Таблиця 1 – Структурні індекси областей України
Структурний
індекс
Об’єкт Структурний
індекс
Об’єкт
¤1000
¤2000
¤3000
¤4000
¤5000
¤6000
¤7000
¤8000
¤9000
¤A000
¤B000
¤C000
Автономна Республіка Крим
Вінницька область
Волинська область
Дніпропетровська область
Донецька область
Житомирська область
Закарпатська область
Запорізька область
Івано-Франківська область
Київська область
Кіровоградська область
Луганська область
¤D000
¤E000
¤F000
¤G000
¤H000
¤I000
¤J000
¤K000
¤L000
¤M000
¤N000
¤O000
¤P000
¤Q000
¤R000
Львівська область
Миколаївська область
Одеська область
Полтавська область
Рівненська область
Сумська область
Тернопільська область
Харківська область
Херсонська область
Хмельницька область
Черкаська область
Чернівецька область
Чернігівська область
Місто Київ
Місто Севастополь
Як показано на рис. 2, с. Гвоздів має Структурний індекс ¤A7C1, що означає: с. Гвоздів
є першим по списку селом Гвоздівської сільської ради, яка має Структурний індекс ¤A7C0 і є
____________________________Розділ 1. Інформаційні технології в економіці
45
дванадцятою по списку сільських рад Васильківського району, який має Структурний індекс
¤A700 і є сьомим районом по списку Київської області, яка має Структурний індекс ¤A000 і є
10-ою областю України.
Рис. 2 – Панель АІС «Село», де обрано с. Гвоздів, Васильківського району, Київської області
Таким чином ми робимо числення всіх населених пунктів України з точним вказуван-
ням його адміністративного підпорядкування.
Запропоновану структуру знань покладено в основу аналітичної інформаційної системи
«Село» паспортизації сільських територій. Викладено парадигму управління сільськими
територіями [10]. В якості механізму управління сільськими територіями запропоновано
механізми вибору та оптимізації на основі аналізу властивостей об’єктів паспортизації, які
викладено у нормативних документах [11, 12].
Математичне моделювання в економіці ________________________________
46
Розроблена система у вигляді Структурних індексів добре зарекомендувала себе в АІС
«Село» для аналітичного оброблення інформації паспортів сільських населених пунктів і має
бути запропонована для використання в усіх галузях сільського господарства на рівні рішен-
ня Міністерства аграрної політики і на рівні Кабінету Міністрів України.
Висновки. Запропоновано зміну парадигми управління сільськими територіями на всіх
рівнях, від державного через регіональний і впритул до місцевого самоврядування. В якості
механізму управління сільськими територіями запропоновано систему знань, яка формується
на основі онтологій задач, які повністю описують устрій, структуру та функції адміністра-
тивно-територіального управління сільськими територіями України. Запропоновану структу-
ру знань покладено в основу аналітичної інформаційної системи «Село» паспортизації
сільських територій.
Список використаної літератури
1. Белов В.С. Информационно-аналитические системы. Основы проектирования и примене-
ния: учебное пособие, руководство, практикум / Московский государственный университет
экономики, статистики и информатики. – М., 2005. – 111 с.
2. Гаврилова Т.А. Базы знаний интеллектуальных систем / Т.А. Гаврилова,
В.Ф. Хорошевский. – СПб.: Питер, 2001. – 384 с.
3. Guarino N., The Ontological Level. In: Casati R., Smith N. and White G. (eds.), Philosophy and
the Cognitive Sciences, Vienna: Holder-Pichler-Tempsky, 1994.
4. Шаталкин А.И. Таксономия. Основания, принципы и правила. – М.: Товарищество науч-
ных изданий КМК, 2012. – 600 с.
5. Букур И., Деляну А. Введение в теорию категорий и функторов. М.: Мир, 1972. – 259 с.
6. Мендельсон Э. Введение в математическую логику. – М. Наука, 1971. – 320 с.
7. Кантор Г. Труды по теории множеств. – Москва: Наука, 1985.
8. Стрижак О.Є. Онтологічний інтерфейс як засіб представлення інформаційних ресурсів в
ГІС-середовищі / Попова М.А., Стрижак О.Є. // Ученые записки Таврического национально-
го университета имени В.И. Вернадского. Серия «География». Том 26 (65). 2013 г. № 1,
С. 127–135.
9. Бендас Т.В. Гендерная психология: Учебное пособие. – СПб.: Питер, 2005. – 431 с.
10. Кучеров О.П. Теорія управління економікою знань. – К.: НДІ «Украгропромпродук-
тивність», 2008. – 260 с.
11. Європейська Хартія місцевого самоврядування [Електронний ресурс]. – Режим доступу:
http://www.zakon.rada.gov.ua/cgi-bin/ laws/main.cgi?nreg=994 036.
12. Закон України «Про місцеве самоврядування в Україні» / Верховна Рада України. – К.:
Парламентське вид-во, 2010. – 80 с.
Стаття надійшла до редакції 05.03.13 українською мовою
____________________________Розділ 1. Інформаційні технології в економіці
47
© О.П. Кучеров, А.Е. Стрижак
ФОРМИРОВАНИЕ ОПЕРАЦИОННОЙ СРЕДЫ
ИНФОРМАЦИОННО-АНАЛИТИЧЕСКИХ СИСТЕМ НА ОСНОВЕ ОНТОЛОГИЙ
В статье рассматриваются вопросы использования конструктивных свойств теории
онтологий при проектировании и построении классификаторов информационно-
аналитических систем на основе таксономий как типа компьютерных онтологий . Опреде-
ляются определенные модели таксономий и их применение при решении задач ИАС. Описы-
ваются механизмы формирования множества таксономий и иерархий на основе определен-
ных свойств концептов онтологии. Приводится пример ИАС, ориентированной на решение
задач паспортизации сельских территорий.
© O.P. Kucherov, O.E. Stryzhak
FORMATION OF THE OPERATING ENVIRONMENT OF INFORMATION ANALYSIS
SYSTEMS BASED ON ONTOLOGIES
The article is devoted to the use of structural properties of the theory of ontology in the design
and construction of classifiers information and analytical systems based on taxonomies as a partic-
ular type of computer ontologies. Identify specific model taxonomies and their use in solving the
IAS. Describe the mechanisms of multiple taxonomies and hierarchies based on certain properties
of ontology concepts. An example of IAS, which is focused on solving certification rural areas.
|
| id | nasplib_isofts_kiev_ua-123456789-86363 |
| institution | Digital Library of Periodicals of National Academy of Sciences of Ukraine |
| issn | 2409-8876 |
| language | Ukrainian |
| last_indexed | 2025-11-25T20:53:19Z |
| publishDate | 2013 |
| publisher | Інститут телекомунікацій і глобального інформаційного простору НАН України |
| record_format | dspace |
| spelling | Кучеров, О.П. Стрижак, О.Є. 2015-09-15T19:36:34Z 2015-09-15T19:36:34Z 2013 Формування операційного середовища інформаційно-аналітичних систем на основі онтологій / О.П. Кучеров, О.Є. Стрижак // Математичне моделювання в економіці: Зб. наук. пр. — 2013. — Вип. 3. — С. 40-47. — Бібліогр.: 12 назв. — укр. 2409-8876 https://nasplib.isofts.kiev.ua/handle/123456789/86363 005.94 + 004.9 +519.7 У статті розглядаються питання щодо використання конструктивних властивостей теорії онтологій при проектуванні та побудові класифікаторів інформаційно-аналітичних систем на основі таксономій як певного типу комп’ютерних онтологій. Визначаються певні моделі таксономій та їх застосування при вирішенні завдань ІАС. Описуються механізми формування множини таксономій та ієрархій на основі певних властивостей концептів онтологій. Наводиться приклад ІАС, яка орієнтована на вирішення задач паспортизації сільських територій. В статье рассматриваются вопросы использования конструктивных свойств теории онтологий при проектировании и построении классификаторов информационно-аналитических систем на основе таксономий как типа компьютерных онтологий . Определяются определенные модели таксономий и их применение при решении задач ИАС. Описываются механизмы формирования множества таксономий и иерархий на основе определенных свойств концептов онтологии. Приводится пример ИАС, ориентированной на решение задач паспортизации сельских территорий. The article is devoted to the use of structural properties of the theory of ontology in the design and construction of classifiers information and analytical systems based on taxonomies as a particular type of computer ontologies. Identify specific model taxonomies and their use in solving the IAS. Describe the mechanisms of multiple taxonomies and hierarchies based on certain properties of ontology concepts. An example of IAS, which is focused on solving certification rural areas. uk Інститут телекомунікацій і глобального інформаційного простору НАН України Математичне моделювання в економіці Інформаційні технології в економіці Формування операційного середовища інформаційно-аналітичних систем на основі онтологій Формирование операционной среды информационно-аналитических систем на основе онтологий Formation of the operating environment of information analysis systems based on ontologies Article published earlier |
| spellingShingle | Формування операційного середовища інформаційно-аналітичних систем на основі онтологій Кучеров, О.П. Стрижак, О.Є. Інформаційні технології в економіці |
| title | Формування операційного середовища інформаційно-аналітичних систем на основі онтологій |
| title_alt | Формирование операционной среды информационно-аналитических систем на основе онтологий Formation of the operating environment of information analysis systems based on ontologies |
| title_full | Формування операційного середовища інформаційно-аналітичних систем на основі онтологій |
| title_fullStr | Формування операційного середовища інформаційно-аналітичних систем на основі онтологій |
| title_full_unstemmed | Формування операційного середовища інформаційно-аналітичних систем на основі онтологій |
| title_short | Формування операційного середовища інформаційно-аналітичних систем на основі онтологій |
| title_sort | формування операційного середовища інформаційно-аналітичних систем на основі онтологій |
| topic | Інформаційні технології в економіці |
| topic_facet | Інформаційні технології в економіці |
| url | https://nasplib.isofts.kiev.ua/handle/123456789/86363 |
| work_keys_str_mv | AT kučerovop formuvannâoperacíinogoseredoviŝaínformacíinoanalítičnihsistemnaosnovíontologíi AT strižakoê formuvannâoperacíinogoseredoviŝaínformacíinoanalítičnihsistemnaosnovíontologíi AT kučerovop formirovanieoperacionnoisredyinformacionnoanalitičeskihsistemnaosnoveontologii AT strižakoê formirovanieoperacionnoisredyinformacionnoanalitičeskihsistemnaosnoveontologii AT kučerovop formationoftheoperatingenvironmentofinformationanalysissystemsbasedonontologies AT strižakoê formationoftheoperatingenvironmentofinformationanalysissystemsbasedonontologies |