ARTIFICIAL INTELLIGENCE AND DECISION MAKINGARTIFICIAL INTELLIGENCE AND DECISION MAKINGИскусственный интеллект и принятие решений2071-859426939810.14357/20718594230202Knowledge RepresentationПредставление знанийResearch ArticleModel of System-Object Three-Dimensional Knowledge BaseМодель системно-объектной трехмерной базы знанийMatorinSergey I.МаторинСергей Игоревич
Russian Federation

Doctor of Technical Sciences, Professor of the Department of Information and Robotic Systems; Professor of the Department of Information Systems and Technologies

доктор технических наук, профессор кафедры информационных и робототехнических систем; профессор кафедры информационных систем и технологий

matorin@softconnect.ruGulSvetlana V.ГульСветлана Владимировна
Russian Federation

Graduate Student

аспирант

medintseva@bsu.edu.ruBelgorod National Research UniversityБелгородский государственный национальный университетBelgorod University of Cooperation, Economics and LawБелгородский университет кооперации, экономики и права15042023215301011202410112024Copyright ©; 2023, ФИЦ ИУ РАНCopyright ©; 2023,2023ФИЦ ИУ РАНhttps://journals.rcsi.science/2071-8594/article/view/269398

The article deals with the original model of the knowledge base, based on a threedimensional classification and the system-object approach "Unit-Function-Object", which provides storage of interconnected information about conceptual and material systems. A formal description of the knowledge base model by means of descriptive logic is presented. The procedures for using the knowledge base built according to the proposed model for predicting and supporting management, as well as the procedures for creating using system classification analysis and maintenance, are described. An example of three-dimensional classification in the field of emergency situations is given.

В статье рассматривается оригинальная модель базы знаний, основанная на трехмерной классификации и системно-объектном подходе «Узел-Функция-Объект», обеспечивающей хранение взаимосвязанной информации о концептуальных и материальных системах. Представлено формальное описание модели базы знаний средствами дескрипционной логики. Описаны процедуры использования базы знаний, построенной по предлагаемой модели, для прогнозирования и поддержки управления, а также процедуры создания с использованием системного классификационного анализа и сопровождения. Приведен пример трехмерного классифицирования в области чрезвычайных ситуаций.

knowledge basethree-dimensional classificationUnit-Function-Object system-object approachconceptual systems (class systems)material systems (phenomenon systems)база знанийтрехмерная классификациясистемно-объектный подход Узел-Функция-Объектконцептуальные системы (системы-классы)материальные системы (системы явления)Matorin S.I. Otechestvennaya uchebnaya literatura po iskusstvennomu intellektu [Domestic educational literature on artificial intelligence] // Iskusstvennyy intellekt i prinyatiye resheniy [Artificial Intelligence and Decision Making]. 2021. No. 3. P. 106 -113.Маторин С.И. Отечественная учебная литература по искусственному интеллекту // Искусственный интеллект и принятие решений. 2021. №3. С. 106-113.Proskurin A. V., Buzayev D. V. Problemy proyektirovaniya i razrabotki bazy znaniy [Problems of design and development of the knowledge base] // Aktual'nyye problemy aviatsii i kosmonavtiki [Actual problems of aviation and cosmonautics]. 2012. T.1. No. 4. P. 344-346Проскурин А. В., Бузаев Д. В. Проблемы проектирования и разработки базы знаний // Актуальные проблемы авиации и космонавтики. 2012. Т.1. №4. С. 344-346.Gavrilova T.A., Khoroshevskiy V.F. Bazy znaniy intellektual'nykh sistem [Knowledge bases of intellectual systems]. SPb: Piter. 2003. 384 p.Гаврилова Т.А., Хорошевский В.Ф. Базы знаний интеллектуальных систем. СПб.: Питер. 2003. 384 с.Enrico Motta. The knowledge modeling paradigm in knowledge engineering. The Open University Walton Hall. 2003. 29 p.Logunova Ye.A. Obzor podkhodov k razresheniyu nedostatkov produktsionnoy bazy znaniy sistemy logicheskogo vyvoda [Overview of approaches to resolving the shortcomings of the production knowledge base of the inference system] // Modern high technologies. 2015. No. 9. P. 46-48.Логунова Е.А. Обзор подходов к разрешению недостатков продукционной базы знаний системы логического вывода // Modern high technologies. 2015. №9. С. 46-48.Balanova L.A., Yushchenko Ye.V. Modeli predstavleniya znaniy: vidy, primeneniye, dostoinstva i nedostatki [Models of knowledge representation: types, application, advantages and disadvantages] // Electronic resource. URL: https://files.scienceforum.ru/pdf/2020/5e04a0ce76fcc.pdf.Баланова Л.А., Ющенко Е.В. Модели представления знаний: виды, применение, достоинства и недостатки // Электронный ресурс. URL: https://files.scienceforum.ru/pdf/2020/5e04a0ce76fcc.pdf.Bolotova L.S. Sistemy podderzhki prinyatiya resheniy chast' 1 [Decision support systems part 1] // Electronic resource. URL: https://studme.org/244010/informatika/sistemy_podderzhk i_prinyatiya_resheniy_chast_1.Болотова Л.С. Системы поддержки принятия решений. Часть 1. Электронный ресурс. URL: https://studme.org/244010/informatika/sistemy_podderzhk i_prinyatiya_resheniy_chast_1.Problemy predstavleniya i modelirovaniya znaniy [Problems of Knowledge Representation and Modeling] // Electronic resource. URL: https://lektsia.com/6xc78c.html.Проблемы представления и моделирования знаний // Электронный ресурс. URL: https://lektsia.com/6xc78c.html.Sosinskaya S.S. Predstavleniye znaniy v informatsionnoy sisteme. Metody iskusstvennogo intellekta i predstavleniya znaniy [Representation of knowledge in the information system. Methods of artificial intelligence and knowledge representation]. Staryy Oskol: TNT. 2015. 216 p.Сосинская С.С. Представление знаний в информационной системе. Методы искусственного интеллекта и представления знаний. Старый Оскол: ТНТ. 2015. 216 с.Kravchenko YU.A., Novikov A.A., Markov V.V. Metod sozdaniya ontologii predmetnoy oblasti na osnove glossariya [A method for creating an ontology of a subject area based on a glossary] // Izvestiya YUFU. Tekhnicheskiye nauki [Izvestiya SFedU. Technical science]. 2015. No. 6(167). P. 158-168.Кравченко Ю.А., Новиков А.А., Марков В.В. Метод создания онтологии предметной области на основе глоссария // Известия ЮФУ. Технические науки. 2015. №6(167). С.158-168.Smirnov C.V. Ontologicheskoye modelirovaniye v situatsionnom upravlenii [Ontological modeling in situational management] // Ontologiya proyektirovaniya [Ontology of design]. 2012. No. 2. P. 16-24.Cмиpнoв C.B. Онтологическое моделирование в ситуационном управлении // Онтология проектирования. 2012. №2. С. 16-24.Gribova V. V., Kleshchev A. S., Moskalenko F. M., Timchenko V. A., Fedorishchev L. A., Shalfeyeva Ye. A. Upravlyayemaya grafovymi grammatikami razrabotka obolochek intellektual'nykh servisov na oblachnoy platforme IACPaaS [Graph grammar-driven development of shells for intelligent services on the IACPaaS cloud platform] // Programmnaya inzheneriya [Software Engineering]. 2017. V.8. No. 10. P. 435-447.Грибова В. В., Клещев А. С., Москаленко Ф. М., Тимченко В. А., Федорищев Л. А., Шалфеева Е. А. Управляемая графовыми грамматиками разработка оболочек интеллектуальных сервисов на облачной платформе IACPaaS // Программная инженерия. 2017. Т.8. №10. С. 435-447.Gribova V. V., Kleshchev A. S., Moskalenko F. M., Timchenko V. A., Fedorishchev L. A., Shalfeyeva Ye. A. Oblachnaya platforma IACPaaS dlya razrabotki obolochek intellektual'nykh servisov: sostoyaniye i perspektivy razvitiya [IACPaaS cloud platform for developing shells of intelligent services: state of the art and development] // Programmnyye produkty i sistemy [Software & Systems]. 2018. No. 3(31). P. 527-536.Грибова В. В., Клещев А. С., Москаленко Ф. М., Тимченко В. А., Федорищев Л. А., Шалфеева Е. А. Облачная платформа IACPaaS для разработки оболочек интеллектуальных сервисов: состояние и перспективы развития // Программные продукты и системы. 2018. №3 (31). С. 527-536.Volkova G.A. Sozdaniye "ontologii vsego". Problemy klassifikatsii i resheniya [Creation of "ontology of everything". Problems of classification and solution] // Novyye informatsionnyye tekhnologii v avtomatizirovannykh sistemakh [New information technologies in automated systems]. 2013. No. 16. P. 293-300.Волкова Г.А. Создание "онтологии всего". Проблемы классификации и решения // Новые информационные технологии в автоматизированных системах. 2013. № 16. С. 293-300.Platonov A.V., Poleshchuk Ye.A. Metody avtomaticheskogo postroyeniya ontologiy [Methods for automatic construction of ontologies] // Programmnyye produkty i sistemy [Software & Systems]. 2016. No. 2(114). P. 47-52.Платонов А.В., Полещук Е.А. Методы автоматического построения онтологий // Программные продукты и системы / Software & Systems 2016. № 2(114) С. 47-52.Zagorul'ko YU.A., Borovikova O.I., Zagorul'ko G.B. Primeneniye patternov ontologicheskogo proyektirovaniya pri razrabotke ontologiy nauchnykh predmetnykh oblastey [Application of Ontology Design Patterns in the Development of the Ontologies of Scientific Subject Domains] // Sbornik trudov XIX-y Mezhdunarodnoy konferentsiiЗагорулько Ю.А., Боровикова О.И., Загорулько Г.Б. Применение паттернов онтологического проектирования при разработке онтологий научных предметных областей // Сборник трудов XIX-й Международной конференции «Аналитика и управление данными в областях с интенсивным использованием данных» (DAMDID/ RCDL’2017). М.: ФИЦ ИУ РАН. 2017. С. 331-339.«Analitika i upravleniye dannymi v oblastyakh s intensivnym ispol'zovaniyem dannykh» (DAMDID/ RCDL’2017) [Proceedings of the XIX International Conference "Analytics and Data Management in Data Intensive Domains" (DAMDID / RCDL'2017)]. Moskva: FITS IU RAN [FRC CSC RAS]. 2017. P. 331-339.Gangemi, A. Ontology Design Patterns for Semantic Web Content. In: Gil, Y., Motta, E., Benjamins, V.R., Musen, M.A. (eds). The Semantic Web – ISWC 2005. LNCS, 3729. Berlin, Heidelberg: Springer. 2005. Р. 262-276.Gangemi, A. Ontology Design Patterns for Semantic Web Content. In: Gil, Y., Motta, E., Benjamins, V.R., Musen, M.A. (eds). The Semantic Web – ISWC 2005. LNCS, 3729. Berlin, Heidelberg: Springer. 2005. Р. 262-276.Ontology Engineering with Ontology Design Patterns: Foundations and Applications (Studies on the Semantic Web). Hitzler, P., Gangemi, A., Janowicz, K., Krisnadhi, A., Presutti, V. (eds), IOS Press/AKA, 2016. Р. 388.Ontology Engineering with Ontology Design Patterns: Foundations and Applications (Studies on the Semantic Web). Hitzler, P., Gangemi, A., Janowicz, K., Krisnadhi, A., Presutti, V. (eds), IOS Press/AKA, 2016. Р. 388.Микони С.В. О качестве онтологических моделей // Онтология проектирования. 2017. Т.7. №3(25). С. 347-360.Mikoni, S.V. O kachestve ontologicheskikh modeley [On the quality of ontological models] // Ontologiya proyektirovaniya [Design ontology]. 2017. V. 7. No. 3(25). P. 347-360.Смирнов С.В. Онтологический анализ предметных областей моделирования // Известия Самарского научного центра РАН. 2001. Т.3. №1 С. 62-70.Smirnov S.V. Ontologicheskiy analiz predmetnykh oblastey modelirovaniya [Ontological analysis of subject domains of modeling] // Izvestiya Samarskogo nauchnogo tsentra RAN [Proceedings of the Samara Scientific Center of the Russian Academy of Sciences]. 2001. V. 3. No. 1. P. 62-70.Хофман И. Активная память: эксперимент. исслед. и теории человеческой памяти: Пер. с нем. М.: Прогресс.1986. 312с.Hoffman I. Aktivnaya pamyat': eksperiment. issled. i teorii chelovecheskoy pamyati [Active memory: an experiment. research and the theory of human memory]: Per. s nem [Per. with him]. M.: Progress, 1986. 312 p.Бова В.В., Кравченко Д.Ю., Лещанов Д.В., Новиков А.А. Компьютерная онтология: задачи и методология построения // Информатика, вычислительная техника и инженерное образование. 2014. № 4 (19). С. 1-11.Bova V.V., Kravchenko D.YU., Leshchanov D.V., Novikov A.A. Komp'yuternaya ontologiya: zadachi i metodologiya postroyeniya [Computer ontology: tasks and methodology of construction] // Informatika, vychislitel'naya tekhnika i inzhenernoye obrazovaniye [Informatics, computer science and engineering education]. 2014. No. 4 (19). P. 1-11.Карпов В.Э., Карпова И.П. К вопросу о принципах классификации систем // Информационные технологии. 2002. №2. С. 35–38.Karpov V.E., Karpova I.P. K voprosu o printsipakh klassifikatsii system [To the question of the principles of classification of systems] // Informatsionnyye tekhnologii [Information technologies]. 2002. No. 2. P. 35–38.Бокий Г.Б. Роль классификационной системы в процессе получения новых научных знаний // Проблемы системных исследований. Новосибирск: НГУ. 1985. С. 45-63.Bokiy G.B. Rol' klassifikatsionnoy sistemy v protsesse polucheniya novykh nauchnykh znaniy [The role of the classification system in the process of obtaining new scientific knowledge] // Problemy sistemnykh issledovaniy [Problems of System Research]. Novosibirsk: NGU. 1985. P. 45-63.Субетто А.И. Метаклассификация как наука о механизмах и законах классифицирования. СПб.: Исслед. центр проблем качества подготовки специалистов. 1994. 254 с.Subetto A.I. Metaklassifikatsiya kak nauka o mekhanizmakh i zakonakh klassifitsirovaniya [Metaclassification as a science about the mechanisms and laws of classification]. SPb.: Issled. ts-r problem kach-va podgot-ki spetsov. 1994. 254 p.Гулакова Т.К., Кузьмич Р.И. Поиск закономерностей в задаче классификации // Материалы VI Всероссийской научно-практической конференции «Актуальные проблемы авиации и космонавтики»: в 2 т. Т. 1. Технические науки. Красноярск: Сиб. гос. аэрокосмический ун-т. 2010. С. 317-318.Gulakova T.K., Kuz'mich R.I. Poisk zakonomernostey v zadache klassifikatsii [Search for patterns in the classification problem] // Materialy VI Vserossiyskoy nauchnoprakticheskoy konferentsii «Aktual'nyye problemy aviatsii i kosmonavtiki» [Proceedings of the VI All-Russian Scientific and Practical Conference "Actual Problems of Aviation and Cosmonautics"]. V. 1. Tekhnicheskiye nauki [Technical sciences]. Krasnoyarsk: Sib. gos. aerokosmich. un-t [Sib. state aerospace un-t]. 2010. P. 317-318.Масич, И.С., Краева Е.М., Кузьмич Р.И., Гулакова Т.К. Сравнительный анализ методов классификации данных на практических задачах прогнозирования и диагностики // Научно-технический журнал: «Системы управления и информационные технологии». 2011. №1 (43). С. 20-25.Masich, I.S., Krayeva Ye.M., Kuz'mich R.I., Gulakova T.K. Sravnitel'nyy analiz metodov klassifikatsii dannykh na prakticheskikh zadachakh prognozirovaniya i diagnostiki [Comparative analysis of data classification methods for practical problems of forecasting and diagnostics] // Nauchno-tekhnicheskiy zhurnal: «Sistemy upravleniya i informatsionnyye tekhnologii» [Scientific and technical journal: "Control systems and information technologies"]. 2011. No. 1(43). P. 20-25.Кондаков Н.И. Логический словарь–справочник. М.: Наука. 1975. 720 с.Kondakov N.I. Logicheskiy slovar'–spravochnik [Logical dictionary-reference book]. M.: Nauka, 1975. 720 p.Полищук Ю.М., Хон В.Б. Теория автоматизированных банков информации. М.: Высшая школа. 1989. 184 с.Polishchuk YU.M., Khon V.B. Teoriya avtomatizirovannykh bankov informatsii [Theory of automated information banks]. M.: Vysshaya shkola [Higher school]. 1989. 184 p.Бреховских С.М. Основы функциональной системологии материальных объектов. М.: Наука. 1989. 192 с.Brekhovskikh S.M. Osnovy funktsional'noy sistemologii material'nykh ob"yektov [Fundamentals of functional systemology of material objects]. M.: Nauka. 1989. 192 p.Мельников Г.П. Системология и языковые аспекты кибернетики. М.: Сов. Радио. 1978. 368 с.Mel'nikov G.P. Sistemologiya i yazykovyye aspekty kibernetiki [Systemology and linguistic aspects of cybernetics]. M.: Sov. Radio. 1978. 368 p.Теория систем и системный анализ // Учебник. А.Г. Жихарев, О.А. Зимовец, М.Ф. Тубольцев, А.А. Кондратенко; под ред. С.И. Маторина. М.: КНОРУС. 2021. 456 с.Teoriya sistem i sistemnyy analiz: uchebnik [Systems theory and systems analysis: textbook]. S.I. Matorin, A.G. Zhikharev, O.A. Zimovets and others; ed. S.I. Matorina. Moskva; Berlin: Direktmedia Pablishing, 2019. 509 p. URL: http://biblioclub.ru/index.php?page=book&id=574641.Маторин С.И., Жихарев А.Г. Учет общесистемных закономерностей при системно-объектном моделировании организационных знаний // Искусственный интеллект и принятие решений. 2018. №3. С. 115-126.Matorin S.I., Zhikharev A.G. Uchet obshchesistemnykh zakonomernostey pri sistemno-ob"yektnom modelirovanii organizatsionnykh znaniy [Accounting for system-wide patterns in system-object modeling of organizational knowledge] // Iskusstvennyy intellekt i prinyatiye resheniy [Artificial intelligence and decision making]. 2018. No. 3. P. 115-126.Маторин С. И., Жихарев А. Г., Михелев В.В. Учет общесистемных закономерностей при концептуальном моделировании понятийных знаний // Искусственный интеллект и принятие решений. 2019. №3 С. 12-23.Matorin S. I., Zhikharev A. G., Mikhelev V.V. Uchet obshchesistemnykh zakonomernostey pri kontseptual'nom modelirovanii ponyatiynykh znaniy [Accounting for system-wide patterns in the conceptual modeling of conceptual knowledge] // Iskusstvennyy intellekt i prinyatiye resheniy [Artificial intelligence and decision making]. 2019. №3. Р. 12-23.Ackoff R.L. General system theory and systems research: Contrasting conceptions of system science // In Proceedings of the Second Systems Symposium at Case Institute of Technology. New York; London: Wiley. 1964. P. 51-60.Ackoff R.L. General system theory and systems research: Contrasting conceptions of system science // In Proceedings of the Second Systems Symposium at Case Institute of Technology. New York; London: Wiley. 1964. P. 51-60.Маторин С. И., Михелев В.В. Анализ роли и структуры информационных (концептуальных) систем // Научно-техническая информация. Сер. 2. 2020. №4. С. 11-17.Matorin S.I. and Mikhelev V.V. An Analysis of the Role and Structure of Information (Conceptual) Systems // Automatic Documentation and Mathematical Linguistics, 2020, Vol. 54. No. 2. P. 105–112.Маторин С.И., Михелев В.В. Системно-объектный детерминантный анализ. Построение таксономии предметной области // Искусственный интеллект и принятие решений. 2021. №1. С. 15-24.Matorin S.I., Mikhelev V.V. Sistemno-ob"yektnyy determinantnyy analiz. Postroyeniye taksonomii predmetnoy oblasti [System-object determinant analysis. Building a taxonomy of the subject area] // Iskusstvennyy intellekt i prinyatiye resheniy [Artificial Intelligence and Decision Making]. 2021. No. 1. P. 15-24.Schmidt-Schauss M., Smolka G. Attributive concept descriptions with complements // Artificial Intelligence. Elsevier Science Publishing Company, Inc. 1991. № 48(1). P. 1-26.Schmidt-Schauss M., Smolka G. Attributive concept descriptions with complements // Artificial Intelligence. Elsevier Science Publishing Company, Inc. 1991. № 48(1). P. 1-26.Гуль С.В., Маторин С.И. Проблемы концептуального классификационного моделирования // В сборнике: Информационно-аналитические системы и технологии. Материалы IХ Международной конференции. Белгород, 2022. С. 51-59.Gul' S.V., Matorin S.I. Problemy kontseptual'nogo klassifikatsionnogo modelirovaniya [Problems of conceptual classification modeling] // V sbornike: Informatsionnoanaliticheskiye sistemy i tekhnologii. Materialy IX Mezhdunarodnoy konferentsii [In the collection: Information-analytical systems and technologies. Materials of the IX International Conference]. Belgorod, 2022. S. 51-59.