WWW.BOOK.LIB-I.RU
БЕСПЛАТНАЯ  ИНТЕРНЕТ  БИБЛИОТЕКА - Электронные ресурсы
 

«На сегодняшний момент успешность организации напрямую связана с тем, насколько эффективно она использует доступную ей информацию. При этом её информационные потребности сводятся к хранению уже не ...»

А.А. Миронова

МЕТОДЫ ВИЗУАЛИЗАЦИИ ОНТОЛОГИЙ

г. Магнитогорск, ГОУ ВПО «Магнитогорский государственный университет»

На сегодняшний момент успешность организации напрямую связана

с тем, насколько эффективно она использует доступную ей информацию.

При этом её информационные потребности сводятся к хранению уже не

данных, а знаний. Это значит, что структура представления информации

требует тщательного пересмотра; иными словами, в настоящий момент происходит смена парадигм в области представления и поиска информации; по её окончании пользователи получат новый инструмент, в роли которого, очевидно, выступит семантическая сеть.

Семантическая сеть – расширение существующей Всемирной паутины, основанное на идее об обмене информацией с явными, формальными и доступными для машин описаниями знаний. Обеспечение информации такими семантиками приведет к созданию приложений, которые увеличат понимание того, что содержится в обработанной информации [6]. Этот потенциал необходим для улучшения методов работы с информацией в самом широком смысле: например, эффективные поисковые машины, мобильные агенты для решения различных задач, и т.д. Узлами семантической сети являются онтологии – механизмы представления формального и общего описание области. По своей природе онтология не может быть простой, сеть онтологий достаточно сложна для человеческого восприятия. По этой причине для работы с онтологиями целесообразно задействовать методы и технологии визуализации.

Визуализация онтологий не может быть простой задачей. При создании инструментов визуализации важно, чтобы они не только помогали эффективно отображать всю информацию, но, в тоже время, позволяли пользователю легко выполнять различные операции над онтологиями. В области визуализации онтологий есть несколько работ, главным образом, в области представления онтологий в двухмерном пространстве. Разумеется, этим методы визуализации не исчерпываются.

Цель настоящей статьи заключается в том, чтобы рассмотреть существующие методы и технологии визуализации онтологий и подобных структур (графов, деревьев и т.п.). Такой краткий обзор методов может быть полезен для выбора метода визуализации для решения задач конкретной предметной области, с учётом функциональных (например, навигационные способности) и нефункциональных (например, размер онтологии) требований.

1. ПОНЯТИЕ ОНТОЛОГИИ Понятие онтологии [11], заимствованное из философии, сейчас активно применяется в искусственном интеллекте и информатике. В философии онтология изучает категории бытия, которые существуют или могут существовать. В искусственном интеллекте онтологии упоминаются в контексте с такими понятиями как концептуализация, знание, представление знаний, системы, основанные на знаниях. Одни учёные пытаются дать неформальные определения, другие описывают онтологии на основе понятий и конструкций логики и математики. Но, несмотря на то, что построено множество различных онтологий и увеличивается область их применения, до сих пор нет точного определения этого понятия применительно к области искусственного интеллекта.

Самым распространенным на данный момент является определение T. Gruber, согласно которому онтология является точной спецификацией концептуализации. С этой точки зрения каждая база знаний, экспертная система, или агент знаний фиксируется явно или неявно некоторой концептуализацией. Множество объектов и отношения между ними отражаются в словаре, в котором экспертная система представляет свои знания.





Таким образом, считается, что основу онтологии составляют множества представленных в ней терминов.

M. Ushold также считает, что онтология является спецификацией концептуализации, но только в той ее части, которая зависит от определенной области интересов. Независимо от вида онтологии в нее необходимо включить словарь терминов и некоторые спецификации их значений, что позволяет ограничивать возможные интерпретации терминов и отражать взаимодействие понятий, включенных в структуру данной области.

Заметим, что при таком подходе понятие онтологии сильно пересекается с уже давно принятым в информатике и лингвистике понятием тезауруса.

H. Takeda ставит онтологии в центр проблемы организации знаний, так как в каждой области могут существовать различные понимания одних и тех же терминов. В этом случае онтология используется для структурирования информации, являясь посредником между человеко- и машинно-ориентированным уровнем представления информации. Здесь онтология определяется как соглашение о некоторой области интересов для достижения определенных целей.

Неформально, онтология представляет собой некоторое описание взгляда на мир применительно к конкретной области интересов. Это описание состоит из терминов и правил использования этих терминов, ограничивающих их значения в рамках конкретной области. На формальном уровне, онтология - это система, состоящая из набора понятий и набора утверждений об этих понятиях, на основе которых можно строить классы, объекты, отношения, функции и теории. Онтология, как пример общего соглашения о семантике области, способствует установлению корректных связей между значениями элементов области, тем самым, создавая условия для их совместного использования. Онтологии можно применять в качестве строительных блоков компонентов баз знаний, схемы объектов в объектно-ориентированных системах, концептуальной схемы баз данных, структурированного глоссария взаимодействующих сообществ, словаря для связи между агентами, определения классов для программных систем.

2. МЕТОДЫ ВИЗУАЛИЗАЦИИ ОНТОЛОГИЙ

Методы визуализации онтологий могут быть сгруппированы различными способами: по способу представления, размерности изображения, способа взаимодействия с пользователем. По типам, методы могут быть разбиты на следующие группы [5]:

1) Иерархический список;

2) Узлы-связи и деревья;

3) Масштабируемые;

4) Заполнение пространства;

5) Фокусирование и искажение;

6) Трёхмерные ландшафты.

Методы, попавшие в одну из категорий, могут содержать в себе черты другой. Дополнительно методы в каждой группе разбиты на двух- и трехмерные. Двухмерные методы используют поверхность экрана как плоскость без каких-либо элементов глубины. Трехмерные методы вводят еще одно измерение для того, чтобы приблизиться к представлению реального мира или улучшить взаимодействие с пользователем. Также некоторые трехмерные методы позволяют пользователю передвигать и вращать объекты в виртуальном мире и/или перемещаться в нём.

Иерархический список Многие инструменты визуализации онтологий, в том числе Protege [1], OntoEdit [2], Kaon [3] и некоторые другие, предлагают в качестве основного способа визуализации представления в стиле Windows Explorer.

При этом таксономия онтологии представляется как дерево.

Узлы-связи и деревья Методы этой категории отображают онтологию как набор соединяющихся узлов, представляющих онтологию. Пользователю обычно предоставляется возможность разворачивать и сворачивать узлы и поддеревья для управления детализацией информации.

Двумерные OntoViz [4] – плагин визуализации для Protege, использует библиотеку GraphViz для создания простого представления онтологии в виде двумерного графа. Есть возможность для каждого класса отображать имя, свойства, наследование и роли. Случаи могут быть показаны разными цветами.

IzaVis [7] – визуальная среда для создания и редактирования rdfонтологий в форме направленных графов. Графы визуализируются с помощью эллипсов, прямоугольников и рёбер между ними. Узлами являются классы, индивиды и значения свойств, свойства представляются как рёбра графа.

SpaceTree [8] – визуализатор деревьев, выполненный на основе диаграмм узел-связь с использованием сворачивания узлов, которые не могут быть отображены. В данной реализации свёрнутые узлы представляются специальными иконками, затенение которых пропорционально количеству свёрнутых узлов, а ширина – глубине скрываемого поддерева.

OntoTrack [Liebig и Noppens, 2004] – инструмент «в одном представлении» для просмотра и редактирования онтологий с иерархическим расположением. Данный метод напоминает визуализацию SpaceTree, поскольку представляет, отход от иерархий с треугольниками ширины, длины и штриховки, которая приближает глубину, ветви и число подклассов.

GoSurfer [GoSurfer] – инструмент визуализации для поиска данных, связанный с определенными генами Go, как входными данными. Используется принцип визуализации дерева сверху вниз и инструменты для того, чтобы сравнить гены относительно их соответствующих сроков в онтологии Go, то есть, сравнение путей онтологии.

Трехмерные OntoSphere [9]. Предлагает визуализацию типа узел-связь, и использует три различных представления онтологии для представления пользователю обзора или деталей, в зависимости от его потребностей. Корневая сцена представляет сферу с расположенными на её поверхности классами верхнего уровня, представляемых как малые сферы. Она визуализирует не таксономию, а ролевые отношения между классами. Цвет и размер используются для выделения поддеревьев и их размера. Сцена дерева отображается по левому щелчку на классе и показывает класс и его поддерево.

Масштабируемые Grokker – система для отображения карт знаний. Она предлагает графическое представление для информации типа результатов web-поиска или файлового поиска. Механизм кластеризации показывает документы как наборы вложенных диаграмм Вена. Пользователь может перемещаться по иерархии простыми кликами на круге. Когда круг выделен он увеличивается, делая своё содержание видимым. Круги заполнены цветом, подсказывающим, что они находятся на нижних уровнях иерархии. На нижних уровнях иерархии пользователь может выбирать документы для просмотра в большом окне.

Jambalaya [10] – плагин визуализации для Protege, использующий SHriMP(Simple Hierarcical Multi-Perspective). SHriMP использует вложенный просмотр графа и концепцию вложенных перемещаемых представлений.

CropCircles. Визуализация, представляющая дерево иерархии классов в виде набора окружностей. Узлам выделяется соответсвующее место для того, чтобы обеспечить размещение всех поддеревьев. Единственный потомок помещается как концентричекий круг в своего родителя, несколько потомков помещаются в родителя от больших к меньшим.

Пользователь может щелчком по окружности выделить её и просмотреть список непосредсвенных потомков соответсвующего узла.

Заполнение пространства TreeMaps. Использует 2-х мерный подход к заполнению пространства для представления иерархий, с помощью прямоугольной области с прямоугольным разбиением. Размер и цвет используются для представления данных. Пользователь может более детально просмотреть интересующую его область двойным щелчком, при этом она увеличится до размера всего окна.

Information Slices. Использует один или несколько дисков для компактного двумерного представления иерархий. Каждый диск представляет многое уровни иерархии, обычно на каждом диске размещается 5–10 уровней иерархии.

SequoiaView визуализирует деревья подобно TreeMaps. Происходит объединение Treemaps (заштрихованная область) с Squarified Treemaps, который использует прямоугольники с меньшим форматом изображения.

Фокусирование и искажение Двумерные TGVizTab. Встраивает визуализацию Touchgraph в Protege. Touchgraph – это среда с открытым исходным кодом для создания и просмотра графов. Она размещает семантически схожие узлы рядом. Это визуализация позволяет пользователю выполнять навигацию постепенно делая видимыми разные части графа. Также возможно сворачивать и разворачивать узлы. Кроме того пользователь имеет полный контроль над цветом и видимостью отдельных типов связей, может менять степень увеличения или делать граф гиперболическим.

MoireGraphs [Jankun и Кван, 2003] – визуализация объединения топологии графа. Центр поддержек и контекст с рядом методов взаимодействия для исследования графа, имея визуальное содержание, (например, изображения, документы и т.д). Эта техника использует радиальные графы. В этих графах сосредоточенный узел появляется в центре, в то время как узлы, связанные с этим, помещены вокруг него. Каждый следующий уровень узлов отдален от центрального, соответствуя внешнему концентрическому кругу.

Трехмерные 3D Hyperbolyc Tree. Было создано для визуализации web-сайтов, но использовалось как файловый браузер. Он представляет дерево в гиперболическом пространстве для достижения большей плотности отображаемых данных. Узлы дерева размещаются на поверхности сферы.

Информационные ландшафты File system navigator. Создавался как трёхмерный файловый обозреватель для UNIX-систем. Высота узлов на плоскости представляет количество содержащихся в них файлов. При взгляде сверху узлы образуют двухмерное дерево, представляющее иерархию файловой системы. Выбор узла подсвечивает его, а двойной щелчок открывает его подсвечивает его, а двойной щелчок открывает его для детального просмотра.

Harmony Information Landscape. Был разработан для гипертекста и упорядочивает узлы, представляемые как трёхмерные объекты, непосредственно на плоскости. Объекты при этом отличаются цветом и размером в зависимости от содержимого. Кроме того, так как документы гипертекстовые, между ними также отображаются связи. В случае с онтологией аналогично могут визуализироваться роли.

3. ЗАКЛЮЧЕНИЕ Таким образом, в настоящее время существует множество методов и инструментов визуализации онтологий. В основном это методы в области графов, визуализации иерархии, а также в двумерном и трехмерном пространстве. Выбор какого-то конкретного метода визуализации для данной предметной области является специфическим и должен иметь свои особенности.

Не существует одного определенного метода, который соответствовал бы приложению. Следовательно, жизнеспособное решение состоит в том, чтобы предоставить пользователю несколько визуализации, таким образом, чтобы он в состоянии мог выбрать тот, который является соответствующим для его текущих потребностей. Некоторые инструменты управления онтологией уже обеспечивают комбинации методов визуализации. Например, Protg, который включает несколько плагинов визуализации.

–  –  –

http://ontologynavigator.parissor- bonne.fr/docOntology/Ontology%20Visualization%20Method%20A%20Surv ey.pdf Ontology-based Information Visualisation. DOI= [6] http://cciweb.uncc.edu/~ras/RS/OBIV.pdf IzaVis Overview. DOI= http://www.w3.org/2001/11/IsaViz/ [7]

–  –  –

http://www.cs.umd.edu/hcil/spacetree/ Ontosphere 3d. DOI = http://ontosphere3d.sourceforge.net/ [9] [10] Jambalaya – Protg wiki. DOI = http://protegewiki.stanford.edu/index.php/Jambalaya [11] Организация эффективного поиска на основе онтологий. DOI =




Похожие работы:

«влеченности в использование программы, интереса к решению прикладных задач. Эта технология позволяет упростить использование программного продукта и расширить его возможности благодаря элементам игрового действа1. Геймификация или применение игровых подходов и п...»

«Работа с возражениями при демонстрации дизайна Сибирикс / Владимир Завертайлов Ничего не будет про креатифф и боевое НЛП Приглашается доброволец, имеющий опыт общения с клиентами Добрый день. Меня зовут Владимир. Занимаюсь производством и продажей стульев...»

«База нормативной документации: www.complexdoc.ru ГЛАВНОЕ УПРАВЛЕНИЕ ГЕОДЕЗИИ И КАРТОГРАФИИ ПРИ СОВЕТЕ МИНИСТРОВ СССР ИНСТРУКЦИЯ по съемке и составлению планов подземных коммуникаций Утверждена Главным управлением геодезии и картографии при Совете Министров СССР Обязательна для всех ведомств и у...»

«Документация открытого квалификационного отбора потенциальных поставщиков на оказание услуг стационарной физической охраны объектов Ф–ла Банка ГПБ (АО) в г. Екатеринбурге, расположенных в Тюменской области (без автономных округов) на 2017–2018 гг. г. Екатеринбург 1. Извещен...»

«Том 9, №3 (май июнь 2017) Интернет-журнал "НАУКОВЕДЕНИЕ" publishing@naukovedenie.ru http://naukovedenie.ru Интернет-журнал "Науковедение" ISSN 2223-5167 http://naukovedenie.ru/ Том 9, №3 (2017) http://nauko...»

«АДМИНИСТРАЦИЯ КОРКИНСКОГО МУНИЦИПАЛЬНОГО РАЙОНА ПОСТАНОВЛЕНИЕ от 25.11.2016 № 814 Коркино Об утверждении муниципальной Программы "Развитие муниципальной службы Коркинского муниципального района" на 2017 год В соответствии с Федеральным законом от 2 март...»

«Содержание Введение.. 7 Раздел 1. Политика как область теоретических исследований и реальная деятельность.. 9 Глава 1. Политическая наука в системе гуманитарного знания. 9 1. 1. Предмет политической науки. 9 1.2. Становление и развитие политической науки. 15 1.3. Российская политическая наука. 23 Глава 2. Поли...»

«Закрытое акционерное общество "МКС-Томск" ДОГОВОР № на содержание общего имущества жилищного фонда ТСЖ г. Томск "_" _ 20 год Товарищество собственников жилья "_", именуемое в дальнейшем "Заказчик", в лице председателя, действующего на основании Устава, с одной стороны, и Закрытое акционерное общество "МКС-Томск", им...»








 
2017 www.book.lib-i.ru - «Бесплатная электронная библиотека - электронные ресурсы»

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.