sotrud.ru 1


Онтологическое моделирование 
Татьяна Альбертовна Гаврилова
Гаврилова Т.  2012




Краткое введение
Навыки системно-
аналитического мышления и 
«компрессии» больших 
объемов информации

Гаврилова Т.  2012
2





Виды информации
Информация
ДАННЫЕ - факты, 
ЗНАНИЯ 
- закономерности, 
характеризующие 
полученные в результате 
отдельные свойства 
практики и связывающие 
объектов, процессов, 
данные.
явлений.  
ДОКУМЕНТЫ 
(КОНТЕНТ) 
-
неструктурированная
информация (письма,
отчеты, схемы, фото)
Гаврилова Т.  2012
3

Основы инженерии знаний
Инженерия знаний - наука о методах и 
технологиях получения, 

структурирования 

и формализации данных и знаний
для эффективного управления 
и разработки автоматизированных 
систем.  
Гаврилова Т.  2012
4




Основные фазы обработки знаний
ЗНАНИЯ
 ПОЛЕ ЗНАНИЙ
БАЗА ЗНАНИЙ
ХАОС
МОДЕЛИ
МЕНТАЛЬНЫЕ
ПОЛУЧЕННЫХ
ПРЕДСТАВЛЕНИЯ
МОДЕЛИ
ЗНАНИЙ
ЗНАНИЙ
Протоколы интервью,
Интеллект-карты,
Фреймы,
стенограммы,
концептуальные
семантические сети,
документы, фото и
графы, таблицы
продукции
пр.
решений
Гаврилова Т.  2012
5



Извлечение знаний
Гаврилова Т.  2012

Онтологический 

инжиниринг

– это методология и технология 
проектирования, разработки и 
использования онтологий для 
структурирования  и тиражирования знаний в 
различных предметных областях и приложениях.
Гаврилова Т.  2012



Онтологический инжиниринг
Хаос
Онтология
C
A
S
A
F
W
D
N
D
B
L
H
G
W
R
S
U
C
G M
E
M
N
R
U
H
L
F
B
E
Гаврилова Т.  2012





Определение онтологии
Под онтологией понимается явное 
описание множества объектов и связей 
между ними (структурированный 
словарь).
Формально онтология состоит из понятий 
терминов, организованных в таксономию, 
их описаний и правил вывода. 
По определению Тома Грубера [1993 ], 
применившего это понятие в области 
информационных технологий
онтология — это спецификация 
концептуализации .

Гаврилова Т.  2012



Онтология докомпьютерной эры

гия (от греч.  όντος — сущее, то, что 
существует и λόγος — учение, наука) — раздел 
философии, изучающий проблемы бытиянаука 
о бытии.

гия (от греч. γνώσις — «знание» и
λόγος — «учение, наука») - раздел философии,
изучающий проблемы знания.
 Эпистемология - (от греч. επιστήμη - знание)
раздел
философии,
изучающий
теорию
познания
или
часть
гносеологии,
которая
изучает происхождение и развитие научного
знания.

Термин «гносеология» активно применялся в немецкой философии

XIX
в.; термин «эпистемология» используется в в англо-
американской философии XX в.
В русской философии в XIX преобладал первый термин, а со 2-й пол.
XX в. более употребляемымГаври
яв лов
ля а Т.  20
ет 1
ся 2второй






Микеланжело
Рафаэль
Лоренцо
Перуджино
Донателло
Синьорелли
Фра Анжелико
Мазаччо
Ботичелли
Вероккио
Гирландайо
Тициан
Тинторетто
Мантенья
Пинтурикки
Я. Беллини
Веронезе
о
Леонардо
Джорджоне
Венециано
Карпаччо
Дж. Беллини
Джотто
Чимабуэ
Гаврилова Т.  2012





Чимабуэ
XIII
Джотто
Венециано
XIV
Мазаччо
Я. Беллини
Фра Анжелико
Донателло
Мантенья
Вероккио
Карпаччо
XV
Гирландайо
Лоренцо
Синьорелли
Ботичелли
Дж. Беллини
Пинтуриккио
Леонардо
Перуджино
Тициан
Джорджоне
XVI
Микеланджело
Веронезе
Рафаэль
Тинторетто
ПЕРУДЖА
ФЛОРЕНЦИЯ
ВЕНЕЦИЯ
Гаврилова Т.  2012



История: пионеры ОИ
Джеймс Хендлер,
Университет Мэриленда 
(University of Maryland) 
Дитер Фенсель,
Том Грубер,
Университет Инсбрука, 
Университет 
Австрия
Массачусеттса
(University of Innsbruck, 
(University of 
Semantic Web
Austria)
Massachusetts) 
Знания
Искусственный 
Онтологический 
интеллект
Никола Гуарино,
инжиниринг
Институт когнитивных наук 
Человеко-машинное
и технологий Тренто -
взаимодействие
Ричиро Мизогучи,
Рим, Италия
Университет Осаки 

(Institute for Cognitive 

(Osaka University)
Sciences and 
Technology Trento-
Roma, Italy )
Марк Эйзенштадт,
Открытый Университет Великобритании
(Open University, UK)
Гаврилова Т.  2012



Онтологический инжиниринг
Гаврилова Т.  2012


Гаврилова Т.  2012


Типы онтологий
Генеалогия
Партономия
Атрибутивная 
структура
Таксономия
Гаврилова Т.  2012
Функциональности

Партономия (или мереология )
(отношение «Имеет-часть»)
Компьютер
Внешние 
Память
Процессор
устройства
Устройства
Долго-
Экран
Видео
Контроллер
ввода
временная
Клавиатура
Блок 1
Мышь
Блок 2
Гаврилова Т.  2012

Другой формат партономии
Компьютер
Внешние 
Память
устройства
Устройства
Долго-
Экран
Видео
ввода
временная
Клавиатура
Мышь
Процессор
Контроллер
Блок 1
Блок 2 Гаврилова Т.  2012


Генеалогия (отношение «отец-сын»)
Гаврилова Т.  2012


Атрибутивная структура понятия «Малое 
предприятие»
Гаврилова Т.  2012


Таксономия “ПО для автоматизации 
предприятия”
(отношение «род-вид»  или АКО (А-kind-of)
Гаврилова Т.  2012




Пример таксономии
Методы извлечения 
знаний
Коммуникативные
Текстологические
• анализ документов
• анализ справочников
Групповые
Индивидуальные
• круглый стол
• мозговой 
штурм
Активные

Пассивные

• игры
• интервью
• наблюдение
• анкетирование
• вербальные
• ролевые
отчеты
игры
• лекции
Гаврилова Т.  2012


Формирование категорий
Категория 
(по общему свойству 2)
Концепт  A
Свойство 2
Свойство 1
3
Концепт  B
Свойство 2
Свойство 4
Свойство 3
Гаврилова Т.  2012

Связь атрибутивной 
структуры и таксономии
Основные атрибуты выступают 
классо-образующими признаками (в 
соответствии с приоритетом) для 
таксономии. 
приоритет
Посуда (назначение (1), тип еды (2), 
материализготовитель(3), цена….)
Приготовление
пищи
Посуда
Употребление пищи
Гаврилова Т.  2012

Рецепт

Формирование глоссария предметной 
области.

Установление связей между понятиями 
глоссария и их визуализация.

Категоризация понятий и 
формирование мета-понятий (снизу-
вверх).

Детализация (сверху-вниз).

Ре-инжиниринг (уточнение, разрешение 
противоречий, синонимии, 
избыточности, перестройка, 
дополнение).
Гаврилова Т.  2012


Когнитивно-перцептивные 
принципы онтологического 
дизайна (из гештальт 
психологии)
1. Принцип хорошего гештальта (хорошей 
формы) или Закон прегнантности (Mакс 
Вертгеймер) - организация любой структуры 
в природе или в сознании должна быть 
настолько хороша (регулярна, полна, 
сбалансирована или симметрична), насколько 
позволяют существующие условия.
Гаврилова Т.  2012


Принципы Гештальт-психологии

1.Принцип хорошего гештальта (хорошей формы) или Закон 

прегнантности: организация любой структуры в природе или в сознании 
должна быть настолько хороша (регулярна, полна, сбалансирована или 
симметрична), насколько позволяют существующие условия.
2. Закон близости
4. Закон включения
3.Закон сходства
5. Закон парсимонии
(принцип Оккама)
c
a
a
b
d
Гаврилова Т.  2012




Закон прегнантности
Гаврилова Т.  2012

Когнитивная 
эргономичность 
Гармония =
« концептуальный баланс 
+ ясность»

Гаврилова Т.  2012




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.
Гаврилова Т.  2012

Концептуальный баланс
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.
Гаврилова Т.  2012

Ошибки категоризации
A
H
m
n
q
B
w
s
d
f
g
h
j
k
e
r
t
y
u
i
l
m
p
Гаврилова Т.  2012
o


Учебные онтологии
Структура курса
Гаврилова Т.  2012




Объектно-структурный анализ (Гаврилова, 1996)
s_1 - ЗАЧЕМ-знания (стратегический анализ: 
назначение и функции системы);
s_2 - КТО-знания (организационный анализ: 
коллектив разработчиков системы);
s_3 - ЧТО-знания (концептуальный анализ: концепты 
и отношения );
s_4 - КАК-знания (функциональный анализ: гипотезы 
и модели принятия решения);
s_5 - ГДЕ-знания (пространственный анализ: 
окружение, оборудование, коммуникации);
s_6 - КОГДА-знания (временной анализ: временные 
параметры и ограничения);
s_7 - ПОЧЕМУ-знания (каузальный анализ:  
формирование подсистемы  объяснений);
s_8 - СКОЛЬКО - знания (экономический анализ: 
ресурсы, затраты, прибыль, окупаемость).
Гаврилова Т.  2012
34

Матрица объектно-структурного анализа (Гаврилова, 1996)
Уровень 
Уровень 
Уровень 
Уровень 
Уровень страты 
области 
проблемы 
задачи  подзадачи..
Un
U1
U2
U3
... 
Стратегический анализ s1
E11
E21
E31
Ei1
En1
Организационный анализ s2
E21
Концептуальный анализ s3
E31
Функциональный анализ s4
E41
Пространственный анализ s5
E51
Временной анализ s6
E61
Каузальный анализ s7
E71
Экономический анализ s8
E81
.....
Eij
sm
Em1
Emn
Гаврилова Т.  2012
35


Онтология магистерской программы
«Магистр международного менеджмента» (Волков Д.Л., Гаврилова Т.А.)
Гаврилова Т.  2012


Пример онтологии курса (Страхович Э.В.)
Гаврилова Т.  2012


Пример онтологии курса (Лещева И.А.) 

Гаврилова Т.  2012



Гаврилова Т.  2012

Литература

МОДЕЛИ И МЕТОДЫ ФОРМИРОВАНИЯ ОНТОЛОГИЙ
Гаврилова Т.А., Кудрявцев Д.В., Горовой В.А.
Научно-технические ведомости Санкт-Петербургского государственного 
политехнического университета
. 2006. № 46. С. 21-28

ОБ ОДНОМ ПОДХОДЕ К ОНТОЛОГИЧЕСКОМУ ИНЖИНИРИНГУ
Гаврилова Т.А.
Новости искусственного интеллекта. 2005. № 3. С. 25-31.

ВИЗУАЛЬНЫЕ МЕТОДЫ РАБОТЫ СО ЗНАНИЯМИ: ПОПЫТКА 
ОБЗОРА
Гаврилова Т.А., Гулякина Н.А.
Искусственный интеллект и принятие решений. 2008. № 1. С. 15-21. 
Гаврилова Т.  2012


Заключение
Визуальные онтологии -
это:
• Наглядно
• Просто
• Системно
• Интересно
• Образно
c2cinternet.org
Гаврилова Т.  2012
1-human-fact.livejournal.com


gavrilova@gsom.pu.ru
42