Интеллектуальные системы и технологии
УДК 004.7:004.422.8
,
, д-р техн. наук, проф.
Санкт-Петербургский государственный
университет телекоммуникаций
им. проф. -Бруевича в г. Санкт-Петербурге
ГЕНЕРАЦИЯ ОНТОЛОГИЧЕСКИХ МОДЕЛЕЙ КОЛЛЕКЦИЙ ЭКСПОНАТОВ
Одна из обширных областей внедрения информационных инфраструктур ориентируется на музейную деятельность [1,2]. Сложность ручной обработки огромных массивов данных, распределенных по разным источникам на бумажных носителях, является первоочередной причиной необходимости создания и сопровождения информационных систем учёта музейных предметов. При большом разнообразии типов музейных предметов (декоративно-прикладное искусство, скульптуры, нумизматика и фалеристика, оружие, документы, книги, ткани и т. д.) проявляется объективная необходимость в индивидуальном подходе к процессу атрибуции. В условиях непрерывного процесса поступления новых предметов в собрания музеев и проведения атрибуции повышается востребованность оперативной регистрации. В представленной ситуации онтологический подход к созданию информационных систем учёта музейных предметов становится опорным базисом для отображения научной систематизации музейных коллекций экспонатов. Ключевым процессом при формировании онтологий для информационных систем учёта музейных предметов является корректное, полное и непротиворечивое наполнение онтологии информацией.
Образование онтологии должно осуществляться в процессе совместной деятельности группы профессионалов по выделению базовых концепций предметной области и постепенному наполнению онтологии концептами. По мере разрастания масштабов онтологии увеличивается и сложность процессов по объективному выбору места нового концепта в общей системе и корректировке структуры онтологии. Традиционное выполнение этого процесса сотрудником музея с помощью выбранного редактора онтологии характеризуется высокой трудоёмкостью и риском принятия субъективных решений. Для исключения указанных негативных последствий предлагается формализация процесса генерации онтологических моделей коллекции экспонатов.
В предлагаемом методе генерации онтологических моделей коллекций экспонатов исходные модели могут строиться с помощью редактора онтологий на основе научных систематизаций, разработанных профессионалами соответствующих предметных областей.
Модель онтологии образуемой коллекции экспонатов описывается кортежем
,
где 
– множество концептов 
, образующих онтологию 
и представляющих коллекцию экспонатов;
– количество концептов, соответствующих экспонатам;
– множество атрибутов концепта 
, характеризующих i-ый экспонат;
– количество атрибутов, описывающих концепт ( i-ый экспонат);
– отношение непосредственного наследования.
Отношение непосредственного наследования 
задаётся матрицей размером 
. Элементы задаваемой матрицы определяются следующим образом:
если концепт 
в онтологии непосредственно наследует концепт , то элемент матрицы 
, в противном случае 
.
Профессионалом предметной области, к которой относится коллекция экспонатов, формируется описание нового экспоната. При формировании составляется набор определяющих атрибутов
,
где j – количество атрибутов нового экспоната.
Из корневого концепта онтологии и непосредственно наследующих ему концептов для нового вводимого концепта формируется множество потенциальных концептов родителей 
. Во множество 
включаются такие концепты, для которых выполняется условие:
.
Корневой концепт 
учитывается в формируемом отношении 
. С помощью элементов отношения определяются потенциально возможные места размещения вводимого концепта
.
В предлагаемом методе генерации онтологических моделей коллекции экспонатов различаются следующие этапы.
Этап 1.
Организуется просмотр потенциальных концептов-родителей. Если 
, то осуществляется переход к Этапу 5. При этом считается, что все потенциальные концепты-родители рассмотрены.
Этап 2.
Из множества выбирается следующий по порядку элемент. Допустим, что из множества выделяется концепт 
. В этом случае рассматриваются три возможных варианта:
1). 
.
В этом варианте концепт 
и все его наследники признаются неперспективными. Концепт исключается из множества 
. Описанная операция проводится в целях ускорения процесса решения задачи по отношению к схеме полного перебора.
2) 
.
Приведённым выше условием описывается тот вариант, при котором вводимый концепт должен быть вставлен между и , где 
. В этом варианте концепт и все его наследники признаются неперспективными.
Концепт выводится из множества . С помощью указанной операции ускоряется процесс решения задачи по отношению к схеме полного перебора. Существовавшее в онтологии отношение 
исключается, т. е. 
.
Далее вводятся два новых отношения 
и 
, 
и 
. Затем выполняется проверка: является ли введённый концепт обобщённым. Для этого осуществляется переход к Этапу 1.
3) 
.
Представленное условие трактуется так, что 
наследует . Затем во множество вводится новый элемент 
, т. е.
.
Подобным образом фиксируется потенциальное место для вводимого концепта и исключается из множества . Корневой сегмент также исключается из множества 
и из множества 
.
Этап 3.
Из потенциальных мест размещения вводимого концепта исключают, если таковой имеется, менее перспективный концепт, , а именно:
.
Этап 4.
Для концепта формируется множество 
– множество непосредственно наследуемых ему концептов 
таких, что
.
Множество объединяется со множеством 
. Затем осуществляется переходят к Этапу 1.
Этап 5.
Место для включения вводимого концепта найдено (||≠0) и он должен включаться в состав онтологии. В том случае, если находится лишь одно потенциальное место (||=1), то 
.
Если во множестве временно образованного отношения находится более одного элемента, то соответствующий ему концепт онтологии является обобщением. В этом случае
.
После определения места нового экспоната в иерархии могут быть автоматически определены новые экспонаты боле высоких уровней на основе выявления общих для различных экспонатов наборов атрибутов:
,
где 
– новое представление экспоната верхнего уровня по отношению к экспонатам и , имеющее набор атрибутов 
.
БИБЛИОГРАФИЧЕСКИЙ СПИСОК
1. , Котлова интерактивной информационной системы культурно-досуговых учреждений // Наука и образование: проблемы и стратегии развития. 2015. № 1 (1). С. 142-145.
2. , Котлова методологии создания виртуальных музеев и их внедрение // Наука и образование: проблемы и стратегии развития. 2015. № 1 (1). С. 173-177.
