close

Вход

Забыли?

вход по аккаунту

?

Poyasnitelnaya zapiska(7)

код для вставкиСкачать
Министерство образования и науки Российской Федерации
ИРКУТСКИЙ ГОСУДАРСТВЕННЫЙ ТЕХНИЧЕСКИЙ УНИВЕРСИТЕТ
кафедра Автоматизированных систем
Допускаю к защитеРуководительБахвалова З.А.И.О. Фамилия
ПРОЕКТРОВАНИЕ И РЕАЛИЗАЦИЯ HTML ДОКУМЕНТА
наименование темы
ПОЯСНИТЕЛЬНАЯ ЗАПИСКА
к курсовой работе по дисциплине
Информатика
ПЗ
обозначение документа
Выполнил студентИТб-11-2Яковлева И.С.шифрподписьИ.О. ФамилияНормоконтрольБахвалова З.А.подписьИ.О. ФамилияКурсовой проект защищен с оценкойИркутск 2013 г.
Министерство образования и науки Российской Федерации
ИРКУТСКИЙ ГОСУДАРСТВЕННЫЙ ТЕХНИЧЕСКИЙ УНИВЕРСИТЕТ
ЗАДАНИЕ
НА КУРСОВОЕ ПРОЕКТИРОВАНИЕ (КУРСОВУЮ РАБОТУ)
По курсу ИнформатикаСтудентке Яковлевой И.С.Тема проектаПРОЕКТРОВАНИЕ И РЕАЛИЗАЦИЯ HTML ДОКУМЕНТАИсходные данныеОнтологии в информатикеРекомендуемая литература1. http://htmlbook.ru/ интернет справочник по созданию html документов.2. Новые информационные технологии в образовании. Международная научно-__ практическая конференция. Материалы конференции 26-28 февраля 2008 года___ Часть 2 Екатеринбург2008 3. Морис Б. HTML в действии./ Перев. с англ. - СПб: Питер, 1997.-256с.: ил4. Федорчук А. Как создаются Web-сайты. - Издательство "Питер", 2000 5.Информатика: Базовый курс / С.В.Симонович и др. - СПб.: Питер, 2001.6.Мержанова М. Оформляем веб-страницу с помощью стилевых таблиц. Мир____ ПК.№5. (май) 2004.-79-85.Графическая часть на ______________ листах.
Дата выдачи задания " 24 " февраля 2013 г.
Дата представления проекта руководителю " 8 " мая 2013 г.
Руководитель курсового проектирования (курсовой работы)_______________
Оглавление
Задание.................................................................................. 2
Логическая структура ................................................................2
Физическая структура................................................................ 3
Шаблон дизайна .......................................................................7
Исходные тексты страниц ..........................................................10
Исходный текст таблицы стилей ..................................................17
Тестирование сайта...................................................................19
Порядок разработки сайта ..........................................................24
Список литературы ..................................................................25
Приложение........................................................................... 26
Задание курсовой работы: Создать Web-сайт на тему
67Онтологии в информатике.
Логическая структура сайта.
Логическая структура сайта представлена таким образом, что с любой страницы сайта можно попасть на любую другую страницу сайта. Навигация выполняется при помощи меню и кнопок.
Меню Кнопки
Также из любой страницы сайта есть возможность связаться с автором сайта, написав ему письмо. Для этого пользователю достаточно иметь подключение к сети Интернет и щелкнуть по электронному адресу автора, приведенному внизу каждой страницы. Электронный адрес является ссылкой для автоматического открытия почтовой службы пользователя.
Физическая структура сайта.
Сайт представляет из себя папку html_kurs, в которой находится 14 папок, каждая из которых вмещает в себя все необходимые файлы для одной html страницы; папка, в которой находится описание стиля сайта.
№ПапкаИмя файлаПринадлежность к html страницеРазмер файлаДата последнего изменения1indexindex.htmlГлавная страница4.83 Кб1мая2012ont.gifИзображение - схематическая онтология 425х2418.37 Кб11апр2012ontogif.gifАнимация логотипа Protege 144х14417.1 Кб11апр20122fil_onfil_on.htmlОнтологии в философии15.6 Кб22апр2012angel.gifАнимация Ангел 240х32026.9 Кб2апр2012razum.gifИзображение- схема взаимосвязи разума бытия и сознания 385х39113.2 Кб2апр2012shema.gifИзображение-схема философского мировоззрения 813х92416.9 Кб2апр20123fil_inffil_inf.htmlОнтологии в информатике16.3 Кб22апр2012man.gifИзображение-схема человека 300х30016.6 Кб2апр20124gengen.htmlГенная онтология6.64 Кб22апр2012gen.gifИзображение генотипа 800х40017.8 Кб2апр20125web30web30.htmlРазработка технологий Web-3.012.1 Кб22апр20126el_biblel_bibl.htmlИспользование онтологий для создания библиотек9.63 Кб22апр2012books.gifИзображение книг 200х1538.00 Кб13апр2012
7u4_ku4_k.htmlИспользование онтологий при планировании учебных курсов8.45 Кб22апр20128mod_int_prmod_int_pr.htmlОнтологическая модель интеллектуального пространства.12.0 Кб22апр2012int.gifИзображение 200х20011.2 Кб13апр20129primerprimer.htmlПримеры онтологий4.44 Кб22апр2012formula.gifИзображение-формула составления онтологий 445х2734.95 Кб2апр2012ier.gifИзображение - иерархия онтологий 376х30513.4 Кб2апр2012ontology.gifИзображение - методы анализа данных 496х3826.60 Кб2апр2012ru4ka.gifИзображение - онтология "ручка" 419х4439.13 Кб2апр2012soc.gifИзображение - онтология "общество" 378х2093.27 Кб2апр2012structura.gifИзображение - онтология "база знаний" 493х35115.3 Кб2апр2012voda.gifИзображение - онтология "вода" 320х2775.17 Кб2апр201210syssys.htmlИнформатизация учебного процесса15.8 Кб22апр2012student.gifИзображение 407х5806.88 Кб12апр2012
11prog_ontprog_ont.htmlПрограмма для составления онтологий6.66 Кб22апр2012Prot.pngИзображение - скриншот Protege 750х600155 Кб12апр2012Splash.gifИзображение - логотип Protege 144х1444.80 Кб11апр2012pic.htmlИзображение - скриншот Protege 750х600 в полный размер341 байт22апр201212resres.htmlРезюме1.62 Кб22апр2012menu.htmlЛевый блок меню1.33 Кб22апр2012resum.htmlПравый блок резюме2.34 Кб5мая2012myfoto.gifИзображение - фото автора сайта 200х26729.6 Кб16апр201213dictdict.htmlСловарь18.4 Кб22апр2012dnk.gifИзображение- спираль днк 122х17617.9 Кб15апр2012Goclenius.gifИзображение - портрет Гоклениуса 117х14415.8 Кб16апр201214mapmap.htmlКарта сайта4.73 Кб22апр2012map.gifАнимация- фоновое изображение карты сайта 160х12025 Кб22апр2012icons1.gifИзображение-ссылка на index.html 65х601.98 Кб13апр20122.gifИзображение-ссылка на fil_on.html 65х601.83 Кб13апр20123.gifИзображение-ссылка на fil_inf.html 65х601.75 Кб13апр20124.gifИзображение-ссылка на gen.html 65х602.21 Кб13апр20125.gifИзображение-ссылка на web301.64 Кб13апр20126.gifИзображение-ссылка на el_bibl.html 65х601.84 Кб13апр20127.gifИзображение-ссылка на u4_k.html 65х601.84 Кб13апр20128.gifИзображение-ссылка на mod_int_pr.html 65х601.82 Кб13апр20129.gifИзображение-ссылка на primer.html 65х601.98 Кб13апр201210.gifИзображение-ссылка на sys.html 65х602.33 Кб13апр201211.gifИзображение-ссылка на prog_ont.html 65х601.80 Кб13апр201212.gifИзображение-ссылка на res.html 65х601.84 Кб13апр201213.gifИзображение-ссылка на dict.html 65х601.63 Кб13апр201215stylestyle.cssДокумент таблицы стилей1.40 Кб2мая2012logo.gifАнимация для header и footer 300х30010.6 Кб2апр2012header.gifИзображение-логотип 95х521.62 Кб27март2012sample.htmlhtml-документ шаблон всех страниц1.37 Кб6мая2012
Шаблон дизайна
Все страницы, за исключением карты сайта, условно делится на 4 блока. Верхний блок с названием, левый с главным меню, правый непосредственно с информативным содержанием страницы и нижний содержит в себе ссылку для связи с автором сайта.
Фоновое изображение для верхнего и нижнего блока - header.gif
Параметры шрифта для верхнего и нижнего блока:
цвет:#EE1289;
семейство шрифтов:cambria;
размер шрифта верхнего блока:50pt
размер шрифта нижнего блока: 16pt
Параметры левого блока:
Цвет фона: #FFFACD
Размер шрифта ссылок: 16pt
Семейство шрифта ссылок: tahoma
Цвет шрифта ссылок: #8B5A2B
Параметры слова "Меню":
Семейство шрифта: cambria
Цвет шрифта: #9370DB
Размер шрифта: 30 pt
Параметры основного блока:
Красная строка:10px;
Семейство шрифта:tahoma;
Размер шрифта:12pt;
Цвет шрифта:#1C1C1C;
Параметры кнопок:
Цвет фона: white;
Ширина: 150px; Высота: 40px;
Цвет текста: #9370DB;
Шрифт текста:cambria;
Размер шрифта:18pt;
Жирность шрифта:900;
Дизайн страницы, выполненной с использованием фреймов:
Фреймовая страница состоит из 2 вложенных страниц. Первая - menu.html - это левый блок меню, который отвечает всем параметрам левого блока других страниц. Вторая вложенная страница - resum.html - это непосредственно содержимое правого блока, которое также отвечает всем параметрам правого блока обычной страницы. Единственным отличием страницы резюме, от остальных страниц является то, что фоновым цветом всех блоков является #FFC0CB. Это позволяет добиться корректного отображения фреймов на всех браузерах (без пробелов и отступов).
Дизайн карты сайта.
Отличием дизайна карты сайта от дизайна обычной страницы является то, что левый и основной блок объеденены и фоном задано изображение map.gif на котором расположен ряд ссылок на страницы. Параметры ссылок те же, что и для ссылок левого блока обычной страницы.
Исходный текст шаблона html-страницы.
<html>
<head>
<title>Шаблон</title>
<link rel="stylesheet" type="text/css" href="style\style.css">
</head>
<body>
<table width="100%" border="0" height="100%" align="left" cellspacing="0" cellpadding="0">
<tr>
<td colspan="2"><div class="header"><b>Название страницы</b></div>
</td>
</tr>
<tr>
<td width="auto" height="100%" valign="middle">
<div class="left_menu">
<font color="#9370DB" face="cambria" size="30">Меню:</font><br>
<a href="..\fil_on\fil_on.html" target="_top">Ссылки</a>
</div>
</td>
<td width="auto" height="100%" valign="middle" align="center">
<form>
<input type="button" value="Кнопка" onclick="location.href='#'">
<input type="button" value="Кнопка" onclick="location.href='#'">
<input type="button" value="Кнопка" onclick="location.href='#'">
<input type="button" value="Кнопка" onclick="location.href='#'">
</form>
<br><br>
<div class="content">
Содержание страницы
</div>
</td>
</tr>
<tr>
<td colspan="2" class="footer">
<img src="style\logo.gif" align="center" alt="Логотип" width="94" height="52" border="0" title="Обращайтесь">
Связаться с автором можно по электронному адресу
<a href="mailto:cyber_mary@list.ru">cyber_mary@list.ru</a>
</td></tr>
</table>
</body>
</html>
Исходный текст страницы, выполненной с использованием фреймов.
<html>
<head>
<title>Обратная связь</title>
<link rel="stylesheet" type="text/css" href="..\style\style.css">
</head>
<body bgcolor="#FFC0CB">
<table width="100%" border="0" height="100%" align="left" cellspacing="0" cellpadding="0">
<tr>
<td colspan="3"><div class="header"><b>Резюме</b></div></td>
</tr>
<tr>
<td><div class="left_menu_res">
<iframe width="100%" height="1250px" scrolling="no" src="menu.html" border="0" frameborder="0">
</iframe></div></td>
<td>
<form>
<input type="button" value="На главную" onclick="location.href='../index/index.html'">
<input type="button" value="Карта сайтa" onclick="location.href='../map/map.html'">
<input type="button" value="Словарь" onclick="location.href='../dict/dict.html'">
</form>
<iframe width="100%" height="1250px" scrolling="no" src="resum.html" border="0" frameborder="0">
</iframe>
</td>
<td>
<img src="..\res\myfoto.gif" align="top" title="Фотография автора сайта" alt="Фото автора" width="300" height="390" border="0">
</td>
</tr>
<tr>
<td colspan="3" class="footer">
<img src="..\style\logo.gif" align="center" title="Обращайтесь" alt="Логотип" width="94" height="52" border="0">
Связаться с автором можно по электронному адресу
<a href="mailto:cyber_mary@list.ru">cyber_mary@list.ru</a>
</td>
</tr>
</table>
</body>
</html>
Исходный текст страницы resum.html, использованной во фреймовой странице.
<html>
<head>
<title>Резюме</title>
<link rel="stylesheet" type="text/css" href="..\style\style.css">
</head>
<body bgcolor="#FFC0CB">
<div class="content">
<br><br><p>
<font size="5" color="#B03060">ФИО: </font> <br>Яковлева Ирина Сергеевна <p><font size="5" color="#B03060">Адрес: </font><br>город Иркутск, ул. Игошина 1<p>
<font size="5" color="#B03060">Семейное положение:</font> <br>не замужем<p>
<font size="5" color="#B03060">Домашний телефон: </font><br>998712696576 (звонить с 12:00 до 23:00)<p>
<font size="5" color="#B03060">Мобильный телефон</font> <br>89041521917 (звонить с 08:00 до 23:00) <br><p>
<font size="5" color="#B03060">E-mail:</font> <br>
<a href="mailto:cyber_mary@list.ru">cyber_mary@list.ru</a><p>
<font size="5" color="#B03060">Цель:</font> <br>
Получить высшее образование, приобрести знания программиста и реализовать желание работать в этой области. <p>
<font size="5" color="#B03060">Образование:</font><br>
Получаю высшее образование<br>
<u>Вуз:</u> НИ ИрГТУ <br>
<u>Факультет:</u> Кибернетики<br>
<u>Форма обучения:</u> Дневное отделение<br>
2011г. - 2015г.<p>
<font size="5" color="#B03060">Навыки:</font><br>
<u>Владение иностранным языком:</u><br>
Английский - читаю, перевожу, говорю. <br>
Узбекский - разговорный - в совершенстве, литературный - читаю, перевожу со словарем<br>
Программирую на delphi, pascal.<br>
Владею парикмахерскими навыками.<br>
<p><font size="5" color="#B03060">Владение автомобилем:</font><br>
Не владею
<p><font size="5" color="#B03060">Интересы/Хобби:</font><br>
Изучение языков программирования, фотография, парикмахерское искусство, легкая атлетика, путешествия, литература .
<br><br>
</div>
</body>
</html>
Исходный текст страницы левого блока ссылок, использованной во фреймовой странице:
(кодирование ссылок аналогично с кодированием ссылок левого блока обычных страниц)
<html>
<head>
<title>Меню</title>
<link rel="stylesheet" type="text/css" href="..\style\style.css">
</head>
<body bgcolor="#FFC0CB">
<div class="left_menu_res">
<font color="#9370DB" face="cambria" size="30">Меню:</font><br>
<a href="..\fil_on\fil_on.html" target="_top">Онтология <br>в философии</a>
<br><br>
<a href="..\fil_inf\fil_inf.html" target="_top">Информатика <br>и онтологии</a>
<br><br>
<a href="..\gen\gen.html" target="_top">Генная онтология</a>
<br><br>
<a href="..\primer\primer.html" target="_top">Примеры онтологий</a>
<br><br>
<a href="..\web30\web30.html" target="_top">Технологий WEB 3.0</a>
<br><BR>
<a href="..\mod_int_pr\mod_int_pr.html" target="_top">Модель <br>интеллектуального <br>пространства</a>
<br><br>
<a href="..\u4_k\u4_k.html" target="_top">Планированиe <br>учебных курсов</a>
<br><br>
<a href="..\el_bibl\el_bibl.html"target="_top">Созданиe электронных <br>библиотек</a>
<br><br>
<a href="..\sys\sys.html"target="_top">Информатизация <br>учебного процесса</a>
<br><br>
<a href="..\prog_ont\prog_ont.html"target="_top">Составлениe онтологий</a>
<br><br>
</div>
</body>
</html>
Исходный текст карты сайта:
<html>
<head>
<title>Карта сайта</title>
<link rel="stylesheet" type="text/css" href="..\style\style.css">
</head>
<body background="map.gif">
<table width="100%" border="0" height="100%" align="left" cellspacing="0" cellpadding="0">
<tr>
<td colspan="2"><div class="header"><b>Карта сайта</b></div></td>
</tr>
<tr>
<td width="auto" height="100%" valign="middle" align="center">
<div class="content">
<table width="90%" border="0" height="100%" align="center" cellspacing="10" cellpadding="10">
<tr><td colspan="4"><a href="..\index\index.html" title="На главную">На главную<br><img src="..\map\icons\1.gif" align="center" title="На главную" alt="На главную" width="65" height="60" border="0"></a>
</td></tr>
<tr>
<td><a href="..\fil_on\fil_on.html"title="Онтология в философии">Онтология <br>в философии<br><img src="..\map\icons\2.gif" align="center" title="Онтология в философии" alt="Онтология в философии" width="65" height="60" border="0"></a></td>
<td><a href="..\fil_inf\fil_inf.html"title="Информатика и онтологии">Информатика <br>и онтологии<br><img src="..\map\icons\3.gif" align="center" title="Информатика и онтологии" alt="Информатика и онтологии" width="65" height="60" border="0"></a></td>
<td><a href="..\gen\gen.html"title="Генная онтология">Генная <br>онтология<br><img src="..\map\icons\4.gif" align="center" title="Генная онтология" alt="Генная онтология" width="65" height="60" border="0"></a></td>
<td><a href="..\primer\primer.html"title="Примеры онтологий">Примеры<br> онтологий<br><img src="..\map\icons\5.gif" align="center" title="Примеры онтологий" alt="Примеры онтологий" width="65" height="60" border="0"></a></td></tr>
<tr><td>
<a href="..\web30\web30.html"title="О WEB 3.0">Технологии<br> WEB 3.0<br><img src="..\map\icons\6.gif" align="center" title="О WEB 3.0" alt="О WEB 3.0" width="65" height="60" border="0"></a></td>
<td><a href="..\mod_int_pr\mod_int_pr.html"title="Интеллектуальное пространство"> Модель<br> интеллектуального<br> пространства<br><img src="..\map\icons\7.gif" align="center" title="Интеллектуальное пространство" alt="Интеллектуальное пространство" width="65" height="60" border="0"></a></td>
<td><a href="..\u4_k\u4_k.html"title="Онтологии и учебные курсы"> Планирование<br> учебных курсов<br><img src="..\map\icons\8.gif" align="center" title="Онтологии и учебные курсы" alt="Онтологии и учебные курсы" width="65" height="60" border="0"></a></td>
<td><a href="..\el_bibl\el_bibl.html" title="Библиотеки">Создание <br>электронных библиотек<br><img src="..\map\icons\9.gif" align="center" title="Библиотеки" alt="Библиотеки" width="65" height="60" border="0"></a></td></tr>
<tr><td><a href="..\sys\sys.html"title="Онтологии и информатизация учебного процесса">Информатизация<br> учебного <br>процесса<br><img src="..\map\icons\10.gif" align="center" title="Онтологии и информатизация учебного процесса" alt="Онтологии и информатизация учебного процесса" width="65" height="60" border="0"></a></td>
<td><a href="..\prog_ont\prog_ont.html"title="Protege">Составление <br>онтологий<br><img src="..\map\icons\11.gif" align="center" title="Protege" alt="Protege" width="65" height="60" border="0"></a></td>
<td><a href="..\dict\dict.html"title="Словарь">Словарь<br><img src="..\map\icons\12.gif" align="center" title="Словарь" alt="Словарь" width="65" height="60" border="0"></a></td>
<td><a href="..\res\res.html"title="Резюме">Резюме<br><img src="..\map\icons\13.gif" align="center" title="Резюме" alt="Резюме" width="65" height="60" border="0"></a></td></tr>
</table><br><br>
</div></td></tr><tr>
<td colspan="2" class="footer">
<img src="..\style\logo.gif" align="center" title="Обращайтесь" alt="Логотип" width="94" height="52" border="0">
Связаться с автором можно по электронному адресу
<a href="mailto:cyber_mary@list.ru">cyber_mary@list.ru</a>
</td></tr></table>
</body>
</html>
Исходный текст файла стилевых таблиц.
a{text-decoration:none;
font-family:tahoma;
font-size:16pt;
color:#8B5A2B;}
body {
text-indent:10px;
font-family:tahoma;
font-size:12pt;
color:#1C1C1C;
padding:0px;
margin:0px;}
.header{
background: url(header.gif);
background-repeat:repeat;
width:100%;
height:90px;
text-align:left;
text-indent:40px;
color:#EE1289;
font-family:cambria;
font-size:50pt;
padding-top:0px;
border-bottom:1px solid black;
border-top:1px solid black;}
.left_menu{
border-right:1px solid black;
text-align:center;
width:250px;
height:100%;
background-color:#FFFACD;
margin:0;
padding-left:25px;
padding-right:25px;}
.left_menu_res{
border-right:1px solid black;
text-align:center;
width:300px;
height:100%;
background-color:#FFC0CB;
margin:0;
}
.content{
text-indent:20px;
margin:0;
width:90%;
height:100%;
text-align:justify;
padding:5px;}
input {
padding-top:0px;
margin:0;
position:relative right;
background-color:white;
width: 150px;
height: 40px;
color:#9370DB;
font-family:cambria;
font-size:18pt;
font-weight:900;}
.footer{
border-top:1px solid black;
border-bottom:1px solid black;
background: url(header.gif);
background-repeat:repeat;
width:100%;
height:90px;
text-align:center;
padding-right:40px;
text-indent:14px;
color:#EE1289;
font-family:cambria;
font-size:16pt;
padding-top:0px;}
table{text-align:center;}
Тестирование сайта.
В Mozilla Firefox 800х600: 1024х768:
1280х800:
В Opera 800х600:
1024х768 :
1280х800:
В Internet Explorer
800х600:
1024х768
1280х800
Вывод: Сайт отображается корректно на разных разрешениях экрана в разных браузерах.
Порядок разработки сайта:
1) Подбор информации по теме и ее структуризация.
2) Построение логической структуры сайта.
Разработка структуры расположения всех файлов сайта.
Разработка дизайна сайта.
3) Верстка html-страниц.
4) Тестирование. Проверка функциональности и наполнения сайта.
5) Составление подробной документации по сайту и подготовка отчета.
Использованное ПО:
Верстка страниц была выполнена в текстовом редакторе "Блокнот". Преимуществом "Блокнота" является простота использования, отсутствие лишних добавочных тегов. Форматирование изображений производилось на Adobe Photoshop и Photoscape графических редакторах. На Adobe Photoshop выполнялась минимизация и обработка изображений, на Photoscape создание анимаций.
Использованная литература.
1. Информатика: Базовый курс / С.В.Симонович и др. - СПб.: Питер, 2001.- 640 с.: ил.
2. Хеслоп Б., Бадник Л. HTML с самого начала./ Перев. С англ. - СПб: Питер, 1997.-416с.: ил.
3. Морис Б. HTML в действии./ Перев. с англ. - СПб: Питер, 1997.-256с.: ил.
4. Кент, Питер. Использование Netscape 3.: Перев. с англ. - К.: Диалектика, 1997.-304с.: ил. - Парал. тит. анг.
5. Информационные системы / Петров В.Н. - СПб.: Питер, 2002. - 688 с.: ил.
6. Мержанова М. Оформляем веб-страницу с помощью стилевых таблиц. Мир ПК.№5. (май) 2004.-79-85.
7. Аванесов В.С. Форма тестовых заданий.-М., 1991, 33с.
8. Федорчук А. Как создаются Web-сайты. - Издательство "Питер", 2000 9. Холмогоров В. Основы Web-мастерства. Учебный курс. - СПб: Питер, 2001. - 352 с. 10. Хольцшлаг, Молли, Э. Использование HTML 4, 6-е издание. Специальное издание.: Пер. с англ.: Уч. пос. - М.: Издательский дом"Вильямс", 2001. - 1008 с.: ил. - Парал. тит. англ. 11. http://psbatishev.narod.ru/glos/ глоссарий компьютерных терминов
12. http://htmlbook.ru/ интернет справочник по созданию html документов.
13. Новые информационные технологии в образовании. Международная научно-практическая конференция. Материалы конференции 26-28 февраля 2008 года Часть 2 Екатеринбург2008
14. Википедия Онтология (значения)
Приложение. Онтологии в информатике
Интеллектуальное пространство - это пространство, включающее в себя множество сенсоров и электронно-управляемых устройств. Эти сенсоры и устройства предоставляют информацию, которая используется для настройки функциональности пространства на текущие потребности человека, попавшего в такую среду.
Информация, предоставляемая сенсорами и устройствами, обладает свойством разнородности. Одним из способов, которые позволяют разрешить проблему разнородности информации и знаний, является стандартизация их представления. Универсальной моделью представления информации и знаний является онтология.
Онтологии делают возможным совместное и многократное использование информации и знаний, позволяют организовать обмен информацией и знаниями, предоставляют средства для интеграции разнородной информации.
Онтологии связывают два существенных аспекта: -определяют формальную семантику для информации, позволяя обработку информации компьютером,
-определяют семантику реального мира, позволяя связывать информацию, представленную в виде, требуемом для компьютерной обработки, с информацией, удобной для восприятия человеком, основываясь на общей терминологии.
Наука о сущем.
Термин "онтология" был введен философом из Германии Рудольфом Гоклениусом. В процессе развития вкладываемые в него понятия неоднократно изменялись. В средневековые времена, пытаясь составить учение о бытии, его рассматривали как философское доказательство истин в религии. С наступлением Нового времени онтология в философии стала представлять собой часть метафизики, изучающей сверхчувственную структуру всего существующего.
Сегодня онтология - это раздел философии о бытии, сверхчувственном мире и мире в целом.
Таким образом, термины "метафизика" и "онтология" близкие между собой по значению. Некоторое время они употреблялись как синонимы. Со временем термин "метафизика" вышел из употребления, а его место по праву заняла онтология.
Объект изучения в онтологии.
Есть два основных аспекта - бытие и небытие, - изучением которых занимается онтология в философии. Для философского осмысления всего существующего в мире категория бытия выступает в качестве исходной. Онтологическое исследование мира предусматривает использование целой системы философских категорий, основными из которых являются понятия бытия и небытия.
Бытие представляет собой всеохватывающую реальность, то, что существует, есть на самом деле. Понятие "бытие" включает в себя мир, который существует реально. Он составляет основу всех явлений и вещей, гарантирует их наличие. Небытие - это отсутствие, ирреальность всего, представляющего собой конкретное, сущее. Таким образом, онтология - это раздел философии о сущем, бытии.
Зарождение и развитие онтологии.
Какие же этапы становления прошла онтология в философии? Философия в качестве науки и вопрос о бытии возникают одновременно. Впервые его изучением занялся философ античности Парменид. Для него бытие и мысль являлись тождественными понятиями. Также он утверждал, что бытие не появилось откуда-то и уничтожить его также невозможно, оно недвижимо и никогда не закончится во времени. Небытие, по его мнению, не существует.
Демокрит придерживался точки зрения, что все сущее составляют атомы, таким образом признавая бытие и небытие.
Платоном было противопоставлено мир духовных идей и сущностей -- то, что представляет истинное бытие, миру чувственных вещей, которым свойственно изменяться. Он признавал и бытие, и небытие.
Аристотель представлял материю как "бытие в возможности". В учениях, которые возникли в средние века, под бытием понимали самого Бога. С наступлением Нового времени онтология в философии трактовала бытие как разум, сознание человека. Единственным, несомненным и подлинным бытием являлись личность, ее сознание и потребности, ее жизнь. Оно состоит из таких основных форм: духовное и материальное бытие человека, бытие вещей, бытие общества (социальное). Такое единство помогает представить общую основу всего существующего.
Философско-правовая онтология.
В чем состоит суть права в целом, невозможно понять без уяснения, что представляет собой философско-правовая онтология.
Реалиям повседневной жизни противопоставлена система нормативно-оценивающего мира, которой подчиняется человек. Она диктует каждой личности различные правила и требования -- политические, моральные, правовые. Эта система также вносит определенные нормы в жизненный мир каждого (например, с какого возраста можно посещать школу, принимать участие в выборных процессах, вступать в брак, привлекаться к административной и уголовной ответственности), предписывает определенные нормы поведения.
Таким образом, философско-правовая онтология - это способ организации и трактовка некоторых сторон социальной жизни и в то же время бытия человека. Бытие права и собственно бытие имеют существенные различия, ведь правовым бытием предусмотрено выполнение определенных обязанностей. Человек должен подчиняться законам, принятым в обществе. Поэтому философско-правовая онтология - это раздел науки, имеющий свою специфику. Бытие права он рассматривает как "бытие-обязанность". Право представляет собой сферу должного, а именно того, что "зримо" как бы не существует, но реальность которого имеет большое значение в жизни каждого представителя общества. Под правовой реальностью подразумевается еще и система, которая существует в рамках бытия человека. Она состоит из элементов, которым свойственно выполнение определенных функций. По сути, это надстройка, которая включает в себя правовые учреждения, отношения и сознание.
Философия Гегеля Георг Вильгельм Фридрих Гегель (1770 - 1831)был ярким представителем немецкого классического идеализма. Основная заслуга Гегеля перед философией заключается в том, что им были выдвинуты и подробно разработаны:
- теория объективного идеализма (стержневым понятием которой является абсолютная идея - Мировой дух);
- диалектика как всеобщий философский метод.
К важнейшим философским трудам Гегеля относятся: - "Феноменология духа"; - "Наука логики";
- "Философия права". Главная идея онтологии (учения о бытии) Гегеля - отождествление бытия и мышления. В результате данного отождествления Гегель выводит особое философское понятие - абсолютной идеи. Абсолютная идея - это: - единственно существующая подлинная реальность; - первопричина всего окружающего мира, его предметов и явлений;
- Мировой дух, обладающий самосознанием и способностью творить. Следующим ключевым онтологическим понятием философии Гегеля является отчуждение.
Абсолютный дух, о котором нельзя сказать ничего определенного, отчуждает себя в виде: окружающего мира; природы; человека; - а затем, после отчуждения через мышление и деятельность человека, закономерный ход истории возвращается снова к самому себе: то есть происходит круговорот Абсолютного духа по схеме: Мировой (Абсолютный) дух - отчуждение - окружающий мир и человек - мышление и деятельность человека - реализация духом самого себя через мышление и деятельность человека - возвращение Абсолютного духа к самому себе. Само отчуждение включает в себя: - творение материи из воздуха; - сложные отношения между объектом (окружающим миром) и субъектом (человеком) - через человеческую деятельность Мировой дух опредмечивает себя; - искажение, неправильное понимание человеком окружающего мира. Человек в онтологии (бытии) Гегеля играет особую роль. Он - носитель абсолютной идеи. Сознание каждого человека - частица Мирового духа. Именно в человеке абстрактный и безличный мировой дух приобретает волю, личность, характер, индивидуальность. Таким образом, человек есть "конечный дух" Мирового духа.
Через человека Мировой дух: - проявляет себя в виде слов, речи, языка, жестов; - целенаправленно и закономерно движется - действия, поступки человека, ход истории;
- познает себя через познавательную деятельность человека; - творит - в виде результатов материальной и духовной культуры, созданной человеком.
Онтология (в информатике) - это попытка всеобъемлющей и детальной формализации некоторой области знаний с помощью концептуальной схемы.
Обычно такая схема состоит из иерархической структуры данных, содержащей все релевантные классы объектов, их связи и правила (теоремы, ограничения), принятые в этой области. Этот термин в информатике является производным от древнего философского понятия "онтология". Онтология (новолат. ontologia от др. греч. ν род. п. ντος - сущее, то, что существует и λόγος - учение, наука) - раздел философии, изучающий проблемы бытия; наука о бытии. Термин "Онтология" был предложен Р. Гоклениусом в 1613 году в его "Философском словаре". Основной вопрос онтологии: что существует?
Развитие любой отрасли науки сопровождается точной детализацией определённой проблемной области. Применяемое в информатике понятие онтология включает в себя словарь терминов этой области и множество логических связей (типа "элемент-класс", "часть-целое"), которые описывают, как эти термины соотносятся друг с другом. Онтологии позволяют представить понятия в виде пригодном для машинной обработки и используются в качестве посредника между пользователем и информационной системой, позволяя формализовать договоренности о терминологии между членами корпоративного сообщества. В простейшем случае построение онтологии сводится к выделению концептов - базовых понятий данной предметной области, и построению связей между концептами - определению соотношений и взаимодействий базовых понятий. Концептом может быть описание задачи, функции, действия, стратегии, процесса соображения и т. п.
Базой для построения онтологии могут стать принципы:
- формализации (описания объективных элементов в единых, строго определенных терминах);
- использования ограниченного количества базовых терминов (сущностей), на основе которых конструируются все остальные понятия;
- внутренней полноты и логической непротиворечивости.
С одной стороны, онтология может рассматриваться как термин, символизирующий дальнейшее углубление в проблематику формального представления знаний и разработки методов и средств управления знаниями; с другой стороны - как термин, символизирующий вычленение из всего этого более узкой проблематики вычислительного моделирования терминологических и концептуальных систем. Расширительное понимание ведет к отождествлению понятий онтология и база знаний. Технически онтология в таком ее понимании - это (программная) библиотека словарных функций вида F(1)(D) F(2)(D1, D2), аргументами которых являются концепты. При таком понимании практика построения и использования онтологий может рассматриваться как прямое продолжение практики построения и использования информационно-поисковых тезаурусов. По глубине описания концептуальных систем онтологии можно расположить на шкале слабо структурированные - глубоко структурированные. Примером первых может служить WordNet, тогда как онтологии, создаваемые для решения частных, четко формулируемых проблем, как правило, на противоположном краю этой шкалы.
По степени зависимости от конкретной задачи онтологии бывают:
Верхнего уровня. Они описывают наиболее общие концепты (объект, событие, действие), которые независимы от конкретной проблемы или области. Поэтому уместны попытки унифицировать их для больших сообществ пользователей. Примером такой общей онтологии является коммерческий проект онтологии CYC. Это база знаний, содержащая все общие понятия окружающего мира, которая может быть использована разными программными средствами. По некоторым данным, в CYC уже представлены 10 концептов и 105 аксиом. Для представления знаний в рамках этого проекта разработан специальный язык CYCL. Ориентированные на предметную область. Во многих дисциплинах сейчас разрабатываются стандартные онтологии, которые могут использоваться экспертами по предметным областям (доменам) для совместного использования и аннотирования информации в своей области. Появляются обширные общецелевые онтологии. Так, программа ООН по развитию (United Nations Development Program) и компания Dun&Bradstreet объединили усилия для разработки онтологии UNSPSC, которая предоставляет терминологию товаров и услуг. Ориентированные на задачу. Это онтология, используемая конкретной прикладной программой и содержащая термины, которые используются при разработке ПО, выполняющего конкретную задачу. Она отражает специфику приложения, но может также содержать некоторые общие термины (например, в графическом редакторе будут и специфические термины - палитра, тип заливки, наложение слоев и т. д., и общие - сохранить и загрузить файл). Прикладные онтологии описывают концепты, которые зависят как от онтологии задач, так и от онтологии домена. Примером может служить онтология для вычислительной техники. Онтология проблемной области обобщает понятия, абстрагируясь от самих задач (так, онтология ПК независима от особенностей конкретных компьютеров). Описание системы в терминах сущностей, отношений между ними и преобразование сущностей, которое выполняется в процессе решения определенной задачи, относится к задачам онтологического анализа.
Основной особенностью этого подхода является разделение реального мира на составляющие и классы объектов и определение их онтологий, или же совокупности фундаментальных свойств, которые определяют их изменения и поведение. Эти подходы и методологии базируются на принципах: Ясности - эффективная передача смысла введенных терминов, объективность определений, фиксированный формализм;
Согласованность - логическая непротиворечивость определений, непротиворечивость утверждений в онтологии ее аксиомам;
Расширяемость - словари терминов можно расширять без ревизии существующих понятий. Минимум влияния кодирования - концептуализация онтологии должна быть специфицирована на уровне представления, а не символьного кодирования. Минимум онтологических обязательств - онтология должна содержать только наиболее существенные предположения о моделируемой предметной области. Онтологический инжиниринг подразумевает глубокий структурный анализ предметной области. Приведем простейший алгоритм онтологического инжиниринга: - выделение концептов
- определение "высоты" дерева онтологий; - распределение концептов по уровням; - построение связей между концептами;
- обсуждение противоречий и неточностей со специалистами. Методология построения онтологии предполагает обозначение целей и области применения; построение онтологии, а именно: фиксирование знаний; кодирование, выбор или разработку специального языка, непосредственно задание фиксированной концептуализации на выбранном языке представления знаний; совместное использование людьми или программными агентами общего понимания структуры информации; обеспечение возможности использования знаний; создание явных допущений и отделение знаний предметной области от оперативных знаний; анализ знаний в предметной области. Человеческая деятельность в большой степени зависит от имеющейся информации и способности извлекать знания. Но взаимопонимание специалистов усложняется различным пониманием специальных терминов и обозначений одних и тех же понятий. Поэтому возникает необходимость разработки формализованные модели представления знаний, которые обеспечивали бы обработку информации на семантическом уровне в системах управления знаниями (СУЗ). В этих системах ведущие позиции в модели описания знания занимают онтологии, потенциальные приложения которых, а также понимание разработчиком предметной области будут, несомненно, влиять на принятие решений. "Генная онтология" (англ. Gene Ontology или GO) - основной проект в области биоинформатики, посвященный унификации атрибутов генов и генных продуктов (англ. gene product) всех биологических видов.Целями проекта является поддержание и пополнение четко определённого списка атрибутов генов и их продуктов; составление аннотаций к генам и продуктам; распространение информации и инструментов доступа к растущей базе данных проекта.
В основе онтологии генов лежит семантическая сеть - формализованное описание объектов и процессов молекулярной биологии. Семантическая сеть представляет собой ориентированный граф, вершинами которого являются объекты предметной области, то есть гены и белки, а ребра задают отношения между ними. В системе GO поддерживается контролируемый словарь молекулярно-биологических терминов. С использованием этих терминов формируются аннотации генов, причем если гены выполняют сходную функцию или участвуют в одном биологическом процессе, то соответствующие им аннотации содержат одинаковые термины. Интерес к взаимосвязанным белкам обусловлен необходимостью всесторонней (прежде всего, функциональной) характеристики большого количества расшифрованных в течение последних 10-15 лет геномов. Несмотря на то, что нуклеотидные последовательности большого количества геномов полностью определены, многие из них, включая геном человека, содержат пробелы в функциональной аннотации, что существенно затрудняет системное понимание молекулярных механизмов.
В области биоинформатики сети, в основном, используются двумя способами: в первом направлении компьютерные сети (например, нейронные сети) рассматриваются как способ моделирования биологических процессов - дифференцировка, репликация ДНК, апоптоз и прочее. Второе направление представлено семантическими сетями, устанавливающими объекты предметной области - молекулярной биологии, и определяющими взаимосвязи между этими объектами. Эффективным инструментом для построения семантических сетей является исследование научно-технической литературы методами текстомики, в основе которой лежат подходы к интеллектуальному анализу текстов на естественных языках.
Пример онтологии:
Рис.1 - Онтология "Ручка"
Сейчас стало очень актуальным направление, связанное с "Семантическим вебом". Однако, порог начальных знаний для успешного и эффективного применения технологий WEB 3.0 достаточно высок, а "плюсы" от использования семантической разметки разработчикам часто не очевидны, поэтому внедрение данной технологии происходит очень медленным темпом. Таким образом, данную технологию используют в основном энтузиасты, исключительно в академических интересах. Встает задача о разработке системы, не требующей специфических знаний из области WEB 3.0, но дающей возможность использовать "плюсы" данной технологии. Здесь описывается система, позволяющая с помощью онтологии предметной области интуитивно конструировать веб-сервисы, автоматически строя описание структуры его интерфейса и семантики. Под онтологией в информатике понимается попытка всеобъемлющей и детальной формализации некоторой предметной области знаний с помощью концептуальной схемы. Обычно такая схема состоит из структуры данных, содержащей все релевантные классы объектов, их связи и правила (теоремы, ограничения), принятые в этой области. Этот термин в информатике является производным от древнего философского понятия "онтология".
Для описания онтологии используется разработанный и рекомендованный W3C формат - OWL. OWL - логический язык для формального описания онтологий. OWL предоставляет средства для логического описания семантики понятий, благодаря чему последние могут согласованно использоваться как людьми, так и приложениями в различных системах.
Под семантическим описанием веб-сервиса, вообще говоря, понимается семантическое описание четырех его характеристик: входных параметров, выходных параметров, предварительных условий, эффектов выполнения. Для описания семантики веб-сервисов в рассматриваемой работе используется разработанный W3C формат - OWL-S.
OWL-S - ,так же как и OWL, представляет собой логический язык формального описания онтологий. Однако, OWL-S описывает также структуру веб-сервиса и состоит из соответствующих его структуре четырех онтологий: базовой онтологии (отображающей связь с интерфейсом сервиса), онтологии сервиса (онтология верхнего уровня), онтологии модели сервиса, онтологии процесса.
Воспользовавшись готовой онтологией предметной области, или самостоятельно описав ее, разработчик с помощью рассматриваемой системы автоматической генерации веб-сервисов может в буквальном смысле интуитивно собирать сервисы, выбирая необходимые объекты онтологии и соединяя эти объекты описанными в онтологии связями.
Предполагается, что каждый класс содержит исчерпывающее описание всех возможных связанных с ним атрибутов, функций, связей с другими классами онтологии. Данное обстоятельство гарантирует, что таким образом детально описанный объект можно будет легко и интуитивно использовать при проектировании веб-сервиса.
Выбирая классы из палитры объектов онтологии, пользователь выбирает возможные входы и выходы сервиса. Для описания логики предусловий и эффектов сервиса предполагается указывать их на языке Prolog или SWRL.
Результатом работы данной программной системы является:
- веб-приложение на языке Java, сразу готовое к загрузке на сервер;
- соответствующие описание семантики веб-сервиса на языке OWL-S, в терминах онтологии OWL предметной области. -соответствующие описание интерфейса на языке WSDL, связанное с соответствующим OWL-S описанием;
Описание семантики OWL-S и описание интерфейсов WSD-L далее следует загрузить в специальный реестр, чтобы потенциальные клиенты могли его найти, используя технологии WEB 3.0, в частности технологию семантического поиска веб-сервисов.
Таким образом, единожды подробно описав онтологию некоторой предметной области (описав все объекты, функции, выполняемые этими объектами, отношения объектов в контексте рассматриваемой предметной области) с помощью рассматриваемой системы можно построить множество веб-сервисов, работающих с терминами из данной предметной области.
Система автоматической генерации Java веб-сервисов предоставляет возможность разработчикам, не знакомым с особенностями написания семантических описаний веб-сервисов (OWL-S) в автоматическом режиме, сгенерировать и разместить необходимую информацию об их услугах в формате WEB 3.0.
Данное приложение предполагает бизнес модель типа SaaS, предоставляя услуги разработчикам веб-сервисов через интернет. Причем, разработчик с помощью данной системы может как "собрать" абсолютно новый сервис, так и, предоставив системе исходные коды готового веб-приложения, получить соответствующие представленному исходному коду OWL-S и WSDL описания.
Таким образом, система автоматической генерации Java веб-сервисов и их семантических описаний на основе онтологии предметной области может быть очень удобным и востребованным инструментом поддержки использования идей концепции WEB 3.0 и может обеспечить повсеместное применение разработчиками OWL-S описаний веб-сервисов.
Мотивация разработчиков веб-сервисов использовать рассматриваемую систему заключается в более релевантном результате семантического поиска предоставляемых веб-сервисами услуг по сравнению с поиском, не использующим семантику, и, как следствие, в большем количестве клиентов, которые воспользуются их веб сервисом. Так же конкурентным преимуществом данной системы является простота и интуитивность разработки веб-сервиса (необходимо только знание предметной области, для которой разрабатывается сервис).
Онтологическая модель интеллектуального пространства.
В качестве средства формального описания онтологии интеллектуального пространства используется формализм объектно-ориентированных сетей ограничений (ООСО). В соответствии с этим формализмом онтология (O) описывается множествами классов, атрибутов классов, доменов атрибутов и ограничений, где
C - множество классов;
A - множество атрибутов классов;
D - множество доменов (областей допустимых значений) атрибутов:
R - множество ограничений.
Используемый формализм обеспечивает совместимость онтологической модели с
1) типовыми примитивами, используемыми при онтологическом моделировании,
2) представлениями, поддерживаемыми системами моделирования,
3) моделью задачи удовлетворения ограничений,
4) стандартами открытых сред и систем
5) внутренними представлениями знаний в решателях ограничений
Таким образом, представление знаний средствами формализма ООСО совместимо со стандартом OWL, используемым в качестве языка описания знаний в рамках технологии Semantic Web, и удобно описывается средствами языка XML (Extensible Markup Language), используемым в качестве базового языка для разработки распределенных приложений в рамках технологии W3C (World Wide Web Consortium).
Для создания онтологической модели интеллектуального зала применялась компьютерная среда управления онтологиями для моделирования контекста - WebDESO. Разработанная онтология представляет собой начальный вариант онтологии интеллектуального зала, Предполагается, что по мере применения этой онтологии для конкретных сценариев она будет расширяться.
Основными классами являются: "Пользователь", "Местоположение", "Окружающее среда", "Мероприятие", "Профиль", "Сервис", "Программное обеспечение", "Устройство".
Рассмотрим классы, делящиеся на подклассы.
Класс "Пользователь" можно разделить на два подкласса: "Участник" и "Не участник" мероприятия.
Аналогично было выделено два основных местоположения: "Интеллектуальный зал" и "Другие помещения". Участник мероприятия использует сервис, который можно разделить на следующие подклассы: "Автоматический" и предоставляемый "По требованию". Примерами сервисов являются:
1) Интерактивный телевизор,
2) Включение/выключение устройств, 3) Сопровождение мероприятия.
В подкласс "Автоматический" входят три группы сервисов: 1) до начала; 2) во время;
3) после мероприятия.
Класс "Мероприятие" имеет два подкласса "Запланированное" и "Незапланированное" мероприятие. Первый класс - это набор мероприятий, проводимых в определенное время согласно заранее составленному расписанию. При этом указывается дата, время начала и длительность мероприятия.
Ко второму классу относятся те мероприятия, которые не имеют точной даты и времени проведения, и необходимость в проведении которых возникает незадолго до самого мероприятия. К таким случаям можно отнести, например, незапланированный визит гостей в организацию, оснащенную интеллектуальным залом, перенос места проведения мероприятия и другие.
Следующий класс "Профиль", он не делится на подклассы, но имеет несколько атрибутов, описывающих, например ФИО, место работы, должность, возраст и другие характеристики пользователя. Данный класс имеет связь с классом "Пользователем" типа "многие ко многим", которая показывает, что каждый пользователь имеет свой профиль. Другая связь от класса "Сервис" к классу "Профиль" служит для выбора необходимых сервисов с помощью анализа характеристик и предпочтений, указанных в профиле. Класс "Окружающая среда" имеет четыре атрибута:
1) температура,
2) давление.; 3) влажность.
4) шум.
Далее этот список будет расширяться.
Рассмотрим класс "Устройство", он состоит из четырёх подклассов: 1) "Ввода",
2) "Вывода",
3) "Сенсор", 4) "Другое".
К первому из перечисленных подклассов на данный момент относятся: презентационный пульт, беспроводная клавиатура и мышь, сенсорный экран, установленный на широкоэкранной плазменной панели. Проектор и плазменная панель относятся ко второй группе. Распределённая система видеокамер и массивы микрофонов относятся к подклассу "Сенсор".
Класс "Другое" содержит все остальные устройства, например, группы света, двигатели штор и проекционный экран, а также модули управления перечисленными устройствами через вычислительные компоненты интеллектуального пространства.
Oтношения между классами,можно разделить на пять видов:
1) имеет;
2) участвует;
3) использует,
4) анализирует
5) запускает. По типу групповых связей эти отношения делятся на два вида:
1) один к одному;
2) многие ко многим.
Классы с подклассами связаны как один к одному, а классы между собой как многие ко многим.
С точки зрения интеллектуального пространства основными преимуществами онтологии являются, во-первых, то, что она обеспечивает представление информации одинаково понятное всем ресурсам такого пространства и таким образом обеспечивает интероперабильность этих ресурсов; и, во-вторых, служит основой для интеграции разнородной информации, поступающей от ресурсов. На примере разработанной онтологии интеллектуального зала показано, как такая онтология может использоваться для проведения в таком зале лекции. Представление знаний в форме онтологий все шире используется на практике в самых разнообразных областях человеческой деятельности. Являясь процессом целенаправленной передачи знаний, обучение служит весьма естественной областью для применения онтологий. В частности, от успехов в структурировании знаний и представлении их в машинном виде во многом зависит построение эффективных автоматизированных обучающих систем. Для целей образования также крайне важно, что в ходе процесса структурирования знаний для компьютера человек приходит к формированию их более четкой системы. Наличие "электронной модели" курса позволяет преподавателю более равномерно и логично распределять материал при объяснении, опираться на имеющиеся у обучаемых знания и своевременно организовывать повторение.
Здесь работе рассматриваются некоторые возможности применения онтологий в одной из областей педагогической деятельности - планировании учебных курсов. Подход опробован на примере представления программы учебного материала в виде онтологии и как основа для создания глоссария, т.е. списка базовых терминов с указанием их связей между собой. В обоих случаях для ведения онтологий использовался свободно распространяемый программный пакет Protégé.
В качестве первого применения онтологического подхода была предпринята попытка построить для нескольких тем курса физики старших классов программу, которая содержит в себе аннотации и ссылки по каждому из вопросов. Дополнительное преимущество такого подхода (по сравнению с традиционной "бумажной" программой) состоит в выделении связей между отдельными элементами курса, что весьма полезно при организации его изучения. Полученная в результате "электронная версия" плана оказалась весьма удобной.
Второе применение рассматриваемой технологии состояло в разработке глоссария базовых понятий по курсу "Архитектура ЭВМ", читаемому автором для студентов педагогического вуза. Полученные результаты также могут быть полезны и в качестве основы для анализа и разработки содержательной линии "Компьютер" в школьном курсе информатики. Рассматривались только фундаментальные понятия, а наиболее тривиальные термины (вроде конкретных названий устройств ввода/вывода или операционных систем) для улучшения обозримости результатов не включались. Итоговый глоссарий содержал более 120 базовых терминов и свыше 200 связей между ними, причем для описания потребовалось очень небольшое количество типов связей. Проведенный анализ показал, что компьютерный глоссарий является весьма наглядным средством для анализа связности материала. Например, из него отчетливо видно, что если в курсе информатики ученики не знакомятся с кодированием команд и данных, то изучение двоичной системы в нем есть не более чем дань традиции. Удается сделать и более сложные выводы о построении учебного материала.
Работа с онтологиями в качестве средства представления знаний показала, что из-за "разнородности" видов учебных материалов данный подход встречается с определенными трудностями: вспомним, что классические примеры онтологий строятся только по одному признаку, например, целое-часть или класс-подкласс. Гораздо лучше подходит для целей структурирования знаний более совершенная технология - построение карт предметной области (topic maps), для которой также существует бесплатное образовательное ПО. Одно из основных направлений информатизации образования является создание электронных библиотек. Основной задачей, возникающей при работе с полнотекстовыми базами данных, является задача поиска документов по их содержанию. Однако, ставшие традиционными средства контекстного поиска по вхождению слов в документ, представленные, в частности, поисковыми машинами в Интернет, зачастую не обеспечивают адекватного выбора информации по запросу пользователя. Основная проблема заключается в сложности точной формулировки запроса - подбора ключевых слов, которые предстоит искать в телах документов. Это может быть связано с рядом причин: недостаточным знанием пользователем терминологии предметной области, наличием в языке многозначных и синонимичных слов, и даже орфографическими ошибками в написании искомых слов, которые могут встречаться как в текстах, так и в самом запросе. Другая фундаментальная причина заключается в том, что иногда пользователь не знает точно, какую именно информацию ему хотелось бы получить, имея лишь общее представление о границах своих интересов. Так, например, пытаясь расширить свои познания в области компьютерной лингвистики, на поисковом сервере Google вы просто получите список из сотен тысяч документов, содержащих слова "computer" и "linguistic". А ведь хотелось бы расклассифицировать найденный материал по тематическим группам, отражающим, к примеру, основные событиям и разработки в этой области, фамилии и ссылки на публикации ведущих исследователей. Как видно этого примера, задача поиска информации тесно связана с задачей классификации текстов.
Использование онтологий для объяснения неявного и скрытого знания - возможный подход для достижения этой цели.
Формально онтология состоит из понятий [концепций], организованных в таксономию, их описаний и правил вывода.
В основе метода построения онтологии лежит простой постулат - эксперт в какой-либо предметной области пишет книги, статьи, обзоры по своей теме. Все эти произведения концентрируются в библиотеках и описываются в библиографических базах данных. При издании каждая книга получает также в обязательном порядке классификационный код, по какой-либо принятой в данной стране классификационной системе. Естественно, что автор книги с максимальной степенью приближения способен определить, к какой теме в рубрикаторе относится его книга.
Основу любой онтологии составляет таксономия концепций.
Таксономия - теория классификации и систематизации сложноорганизованных областей действительности, имеющих обычно иерархическое строение. Термин предложен в 1813 году швейцарским ботаником О. Декандолем, длительное время употреблялся как синоним систематики.
В 2000 году на съезде работников образования в Кремле состоялось принятие национальной Доктрины образования. Это был первый в новейшей истории России документ, определяющий основные ориентиры развития и контуры уже принципиальной иной в отличие от советской системы образования.
Принятие данного документа выявило острую необходимость изменения, а точнее - модернизации действующей системы образования. По замыслу авторов, принятой в 2001 году, Концепции модернизации российского образования задача всех органов власти и всех субъектов.
Именно в этом документе впервые информатизация образования была провозглашена как приоритетное направление развития отрасли.
Вместе с тем, в условиях когда "Россия стала открытой миру", наше государство (власть) не участвовало в формировании стратегии и тактики интернетизации образования.
Представленная выше ситуация требовала срочных действий со стороны правительства. Система образования нуждалась в понятной стратегии, четко проработанной тактике и масштабном финансовом обеспечении данного направления.
Так, в 2001 году появилась федеральная целевая программа "Развитие единой образовательной информационной среды (2001-2005 годы)", а в 2002 году - "Электронная Россия" (2002-2010 г.г.).
Одной из проблем современного отечественного образования является отсутствие единого электронного информационного пространства, равнодоступного для всех участников образовательного процесса - администрации вузов, преподавателей, обучаемых. При огромном количестве качественных учебно-методических наработок в области профессионального образования и значительном числе появляющихся автоматизированных информационных систем в этой сфере имеет место факт "информационного голода" со стороны участников образовательного процесса. Недостаток информации для администрации вуза проявляется при организации учебного процесса, когда содержание учебных дисциплин представляется приблизительно, на уровне их названий или, в лучшем случае, на уровне дидактических единиц. Это не позволяет обоснованно включить ту или иную дисциплину в учебный план в определенную фазу учебного процесса. Для преподавателя недостаток информации проявляется, в частности, во время разработки учебной программы дисциплины, когда преподаватели даже одной кафедры лишь приблизительно представляют содержание учебных дисциплин, которые преподаются на их же кафедре (еще хуже обстоит дело со сторонними дисциплинами). Таким образом, разработка учебных программ ведется в условиях неполноты информации, что снижает их качество.
Для обучаемого указанная проблема связана с лингвистическим аспектом извлечения знаний. Известно, что даже среди профессорско-преподавательского состава не наблюдается терминологического единства в профессиональной сфере. Так, если один преподаватель в состоянии обеспечить "чистоту" профессионального языка по своим дисциплинам, то практическое отсутствие активного, конструктивного информационного взаимодействия коллектива преподавателей в рамках даже одной кафедры приводит к "нагромождению" терминов и понятий, которые зачастую подменяют друг друга, не соответствуют эволюции прикладной и педагогической науки и приводят к затруднению формирования понятийной структуры субъекта образовательной деятельности (СОД). Отчасти поэтому менеджмент качества деятельности вуза связывает повышение качества образовательных услуг с разработкой вузом образовательной онтологии, которая бы несколько сняла остроту данной проблемы. Вхождение России в Болонский процесс, создание системы непрерывного образования, развитие дистанционного обучения, новые формы подачи знаний, растущее влияние бизнеса на программы подготовки специалистов, борьба за студентов - все это в корне меняет традиционные представления вузов об организации учебного процесса, заставляет перестраивать и интенсифицировать его. Кроме этого, на образовательную среду оказывают влияние глобальные экономические процессы: постепенно формируется сервисно-ориентированная экономика, которая влияет на изменения в конкретных отраслях. В результате возникает механизм обратной связи между предприятиями и поставщиком специалистов, т. е. ВУЗами.
Новые задачи и высокая динамика изменений образовательных процессов заставляет вузы уделять пристальное внимание созданию моделей деятельности и поддержке их средствами ИТ.
Для формализации знаний и создания информационного пространства ВУЗа может быть активно привлечена онтология, как инструмент.
В контексте информационных технологий под онтологией понимается система или схема понятий (а не терминов) области знаний, отношений между ними и правил операций над ними, исчерпывающим образом представляющая область знаний. Важнейшей задачей при построении глобальной системы формальных знаний является правильный выбор логической схемы, которая с одной стороны, должна быть достаточно выразительной, а с другой - понятной людям. Конструкцией, объединяющей разрозненную информацию о предметной области, и является онтология. В силу своей универсальности онтология может служить основой для самых разнообразных приложений. Для записи онтологий используются различные языки описания онтологий. По мнению специалистов в области искусственного интеллекта обеспечивается возможность совместного использования отраслевых знаний. Очевидно, что чем уже предметная область, тем реальнее построение машиночитаемой онтологии.
В современном мире любая компания рассматривается как совокупность материальных и нематериальных ресурсов, распределенных между ее бизнес-единицами и структурами. Именно неравномерное распределение ресурсов между предприятиями является причиной либо конкурентного преимущества, либо уязвимости компании. Интеллектуальные и информационные ресурсы приобретают все большее значение для развития не только конкурентоспособности и инвестиционной привлекательности компаний, но и всех сторон жизни мирового сообщества. Таким образом, проблемы системы образования становятся проблемами развития общества и государства.
Подготовка специалистов с соответствующей базой знаний является первостепенной задачей образовательных учреждений высшего профессионального образования. Требования, предъявляемые к качеству и эффективности образования, требуют реорганизации и информатизации системы образования.
Модернизация российского образования невозможна без внедрения информационных технологий в образовательный процесс. Техническое обеспечение - это необходимое, но не единственное условие информатизации образования.
Информационные и коммуникационные технологии становятся фундаментом, основой для построения структуры новой образовательной среды, организации учебно-исследовательского пространства нового типа.
Главной тенденцией в развитии информационных технологий является переход к сетевым телекоммуникационным технологиям, мультимедиа-технологиям и технологиям виртуальной реальности. В частности, развитие сетевых телекоммуникационных технологий позволяют студентам и преподавателям использовать: - удаленный доступ к базам данных и знаний для получения учебной, научной эстетической и другой информации в целях углубленного изучения учебных дисциплин; - оперативный обмен учебно-научной и методической информацией между учебными заведениями, учебно-методическими центрами, отдельными преподавателями и обучаемыми; - телеконференции в учебно-методических целях, с одновременным участием обучаемых и преподавателей из различных регионов.
Система образования настоящего периода переживает кризис. Основными причинами кризиса образования являются: опережающее развитие высоких технологий в сравнении с уровнем образования технических специалистов; возрастающий объем информации, важной для выпускника ВУЗа; достаточно низкая адаптируемость систем образования к быстро изменяющимся социально-экономическим условиям. Создать доступную для студента и преподавателя коллекцию цифровых ресурсов призван решить федеральный проект "Информатизация системы образования" (ИСО), реализуемый Национальным фондом подготовки кадров. При существующих проблемах информатизации образования и создания информационного пространства ВУЗа формализация и структуризация знаний с помощью онтологии даст возможность организовать активную самостоятельную работу студентов, улучшить обратную связь преподавателей и студентов и привлечь к образовательному процессу потенциальных работодателей. Protégé - это свободный, открытый редактор онтологий и фреймворк для построения баз знаний.
Платформа Protégé поддерживает два основных способа моделирования онтологий посредством редакторов Protégé-Frames и Protégé-OWL. Онтологии, построенные в Protégé, могут быть экспортированы во множество форматов, включая RDF (RDF Schema), OWL и XML Schema.
Protégé имеет открытую, легко расширяемую архитектуру за счёт поддержки модулей расширения функциональности.
Protégé поддерживается значительным сообществом, состоящим из разработчиков и ученых, правительственных и корпоративных пользователей, использующих его для решения задач, связанных со знаниями, в таких разнообразных областях, как биомедицина, сбор знаний и корпоративное моделирование.
Protégé доступен для свободного скачивания с официального сайта вместе с плагинами и онтологиями. Редактор Protégé-Frames
Редактор Protégé-Frames позволяет пользователям строить и заполнять онтологии, основанные на фреймах, в соответствии с OKBC (Open Knowledge Base Connectivity protocol - прикладной интерфейс программирования для доступа к базам знаний систем представления знаний). В этой модели онтология состоит из набора классов, организованных в категоризованную иерархию, для представления важных понятий области, набора слотов, связанных с классами для описания их свойств и отношений между ними, и набора экземпляров этих классов - отдельных экземпляров понятий, которые имеют определенные значения своих свойств. Редактор Protégé-OWL
Редактор Protégé-OWL позволяет пользователям строить онтологии для семантической паутины, в частности на OWL. OWL-онтология может включать описания классов, свойств и их экземпляров. Давая такую онтологию, формальная семантика OWL определяет как получать логические следствия, т.е. факты, которые не присутствуют непосредственно в онтологии, но могут быть выведены из существующих посредством семантики. Эти выводы могут быть основаны на одном документе или на множестве распределенных документов, которые были объединены с использованием определенных механизмов OWL[4]. Различия версий
Protégé 4.2 beta - поддерживает OWL 2.0
Protégé 4.1 - поддерживает OWL 2.0
Protégé 3.4.8 - поддерживает OWL 1.0, RDF(S) и Frames
Тезаурус
1. словарь,в котором максимально полно представлены все слова языка с исчерпывающим перечнем их употребления в текстах; в полном объеме осуществим только для мертвых языков;
2. идеографический словарь,в котором показаны сементические отношения(синонимические, родо-видовые и др) между лексическими еденицами;
3. в инфоматике-полный систематизированный набор данных о какой либо области знаний, позволяющий человеку или вычислительной машине в ней ориентироваться.
Апоптоз (греч. απόπτωσις - опадание листьев) - программируемая клеточная смерть, регулируемый процесс самоликвидации на клеточном уровне, в результате которого клетка фрагментируется на отдельные апоптотические тельца, ограниченные плазматической мембраной. Аристотель (др.-греч. Ἀριστοτέλης; 384 до н. э., Стагир - 322 до н. э., Халкида, остров Эвбея) - древнегреческий философ. Ученик Платона. С 343 до н. э. - воспитатель Александра Македонского. В 335/4 г. до н. э. Oсновал Ликей (др.-греч. Λύκειο Лицей, или перипатетическую школу). Натуралист классического периода. Наиболее влиятельный из диалектиков древности; основоположник формальной логики. Создал понятийный аппарат, который до сих пор пронизывает философский лексикон и сам стиль научного мышления.
Архитектура вычислительной машины (Архитектура ЭВМ, англ. Computer architecture) - концептуальная структура вычислительной машины, определяющая проведение обработки информации и включающая методы преобразования информации в данные и принципы взаимодействия технических средств и программного обеспечения.
Биоинформатика - это:
Mатематические методы компьютерного анализа в сравнительной геномике (геномная биоинформатика).
Исследование стратегий, соответствующих вычислительных методологий, а также общее управление информационной сложности биологических систем.
Pазработка алгоритмов и программ для предсказания пространственной структуры белков (структурная биоинформатика).
В биоинформатике используются методы прикладной математики, статистики и информатики. Биоинформатика используется в биохимии, биофизике, экологии и в других областях.
Демокрит Абдерский (Δημόκριτος; Абдеры, ок. 460 до н. э. - ок. 370 до н. э.) - древнегреческий философ, предположительно ученик Левкиппа, один из основателей материалистической философии.
Дидактическая единица - элемент содержания учебного материала, изложенного в виде утвержденной в установленном порядке программы обучения в рамках определенной профессиональной дисциплины или общеобразовательного предмета. Дидактическая единица - одна из предметных тем, подлежащих обязательному освещению в процессе подготовки специалистов, обучающихся по данной дисциплине (предмету).
Дистанционное обучение - взаимодействие учителя и учащихся между собой на расстоянии, отражающее все присущие учебному процессу компоненты (цели, содержание, методы, организационные формы, средства обучения) и реализуемое специфичными средствами Интернет-технологий или другими средствами, предусматривающими интерактивность.
Дифференцировка клеток - процесс реализации генетически обусловленной программы формирования специализированного фенотипа клеток, отражающего их способность к тем или иным профильным функциям. Иными словами, фенотип клеток есть результат координированной экспрессии (то есть согласованной функциональной активности) определённого набора генов.
Метафизика (др.-греч. "то, что после физики") - раздел философии, занимающийся исследованиями первоначальной природы реальности, мира и бытия как такового.
Мультимедиа - это взаимодействие визуальных и аудиоэффектов под управлением интерактивного программного обеспечения с использованием современных технических и программных средств, они объединяют текст, звук, графику, фото, видео в одном цифровом представлении.
Новое время (или новая история) - период в истории человечества, находящийся между Средневековьем и Новейшим временем.
Понятие "новая история" появилось в европейской историко-философской мысли в эпоху Возрождения как элемент предложенного гуманистами трехчленного деления истории на древнюю, среднюю и новую. Критерием определения "нового времени", его "новизны" по сравнению с предшествующей эпохой был, с точки зрения гуманистов, расцвет в период Ренессанса светской науки и культуры, то есть не социально-экономический, а духовно-культурный фактор. Однако этот период довольно противоречив по своему содержанию: Высокое Возрождение, Реформация и гуманизм соседствовали с массовым всплеском иррационализма, развитием демонологии, явлением, получившим в литературе наименование "охота на ведьм".
Понятие "новое время" было воспринято историками и утвердилось в научном обиходе, но смысл его во многом остаётся условным - не все народы вступили в этот период одновременно. Несомненно одно: в данный отрезок времени происходит возникновение новой цивилизации, новой системы отношений, европоцентристского мира, "европейского чуда" и экспансия европейской цивилизации в другие районы мира. Нуклеотидная последовательность, генетическая последовательность - порядок следования нуклеотидных остатков в нуклеиновых кислотах.(ДНК) Для записи нуклеотидных последовательностей ДНК используются символы латинского алфавита.
A = аденин
C = цитозин G = гуанин
T = тимин
R = G A гуанин или аденин - пуриновые (purine) основания
Y = T C пиримидиновые (pyrimidine) основания
K = G T содержащие кето-группу
M = A C содержащие аминогруппу
S = G C "сильные" (strong), образующие 3 водородные связи
W = A T "слабые" (weak), образующие 2 водородные связи
B = G T C (любой, кроме A)
D = G A T (любой, кроме C)
H = A C T (любой, кроме G)
V = G C A (любой, кроме T)
N = A G C T (любой)
Платон (др.-греч. Πλάτων, 428 или 427 до н. э., Афины - 348 или 347 до н. э., там же) - древнегреческий философ, ученик Сократа, учитель Аристотеля.
Репликация ДНК - процесс синтеза дочерней молекулы дезоксирибонуклеиновой кислоты на матрице родительской молекулы ДНК.
Рудольф Гоклениус (1 марта 1547, Корбах, Вальдек, Священная Римская империя - 8 июня 1628, Марбург, Гессен-Кассель, Священная Римская империя) - представитель поздней протестантской неосхоластики, последователь учения Филиппа Меланхтона. Учился в Марбурге, где получил степени доктора медицины, 1601; доктора физики, 1608; доктора математики, 1612. Известен тем, что предложил в научном обороте термин "психология" (1590), использованный в дальнейшем его учеником Оттоном Касманом (1594). Создал "Философский словарь" ("Lexicon philosophicum, quo tanquam clave philisophiae fores aperiunter". Fransofurti, 1613), в котором впервые дал определение таким понятиям, как "онтология", "антиномия". Семантика (от др.-греч. σημαντικός - обозначающий) - раздел языкознания, изучающий значение единиц языка. В качестве инструмента изучения применяют семантический анализ. В конце XIX - начале XX века семантика часто называлась также семасиологией (от др.-греч. sēmaino - указываю, означаю). Учёные, занимающиеся семантикой, до сих пор обычно называются семасиологами. Также "семантикой" может обозначаться сам круг значений некоторого класса языковых единиц (например, "семантика глаголов движения"). Cетевые телекоммуникационные технологии - ЭВМ, объединенные в сеть. Они делятся на основные и вспомогательные. Основные ЭВМ - это абонентские ЭВМ (клиенты). Они выполняют все необходимые информационно-вычислительные работы и определяют ресурсы сети. Вспомогательные ЭВМ (серверы) служат для преобразования и передачи информации от одной ЭВМ к другой по каналам связи и коммутационным машинам (host-ЭВМ). К качеству и мощности серверов предъявляются повышенные требования.
Унификация (от. лат. unus - один, facio - делаю; объединение) - приведение к единообразию, к единой форме или системе.
Технология виртуальной реальности - имитационное модлирование реального мира. То есть создание подобия реальности.
Электронная библиотека - виртуальная библиотека, где можно скачать книги .
Web 3.0 (определение Джейсона Калаканиса) - высококачественный контент и сервисы, которые создаются талантливыми профессионалами на технологической платформе Web 2.0.
2
Документ
Категория
Без категории
Просмотров
98
Размер файла
6 552 Кб
Теги
poyasnitelnaya, zapiska
1/--страниц
Пожаловаться на содержимое документа