авторефераты диссертаций БЕСПЛАТНАЯ  БИБЛИОТЕКА

АВТОРЕФЕРАТЫ КАНДИДАТСКИХ, ДОКТОРСКИХ ДИССЕРТАЦИЙ

<< ГЛАВНАЯ
АГРОИНЖЕНЕРИЯ
АСТРОНОМИЯ
БЕЗОПАСНОСТЬ
БИОЛОГИЯ
ЗЕМЛЯ
ИНФОРМАТИКА
ИСКУССТВОВЕДЕНИЕ
ИСТОРИЯ
КУЛЬТУРОЛОГИЯ
МАШИНОСТРОЕНИЕ
МЕДИЦИНА
МЕТАЛЛУРГИЯ
МЕХАНИКА
ПЕДАГОГИКА
ПОЛИТИКА
ПРИБОРОСТРОЕНИЕ
ПРОДОВОЛЬСТВИЕ
ПСИХОЛОГИЯ
РАДИОТЕХНИКА
СЕЛЬСКОЕ ХОЗЯЙСТВО
СОЦИОЛОГИЯ
СТРОИТЕЛЬСТВО
ТЕХНИЧЕСКИЕ НАУКИ
ТРАНСПОРТ
ФАРМАЦЕВТИКА
ФИЗИКА
ФИЗИОЛОГИЯ
ФИЛОЛОГИЯ
ФИЛОСОФИЯ
ХИМИЯ
ЭКОНОМИКА
ЭЛЕКТРОТЕХНИКА
ЭНЕРГЕТИКА
ЮРИСПРУДЕНЦИЯ
ЯЗЫКОЗНАНИЕ
РАЗНОЕ
КОНТАКТЫ

Математическое моделирование и инструментальные средства управления сетевым сообществом практики

На правах рукописи

Проценко Дмитрий Сергеевич

МАТЕМАТИЧЕСКОЕ МОДЕЛИРОВАНИЕ И ИНСТРУМЕНТАЛЬНЫЕ СРЕДСТВА

УПРАВЛЕНИЯ СЕТЕВЫМ СООБЩЕСТВОМ ПРАКТИКИ

Специальность 05.13.18 – Математическое моделирование, численные методы

и комплексы программ

АВТОРЕФЕРАТ

диссертации на соискание учёной степени

кандидата технических наук

Москва – 2009

Работа выполнена в Государственном университете – Высшей школе экономики (ГУ-ВШЭ).

доктор технических наук, профессор,

Научный руководитель:

Мальцева Светлана Валентиновна доктор технических наук, профессор,

Официальные оппоненты:

Иванников Александр Дмитриевич кандидат технических наук, доцент, Восков Леонид Сергеевич Институт системного анализа Россий

Ведущая организация:

ской академии наук

Защита состоится «_» декабря 2009 г. в часов на заседании диссертационного совета Д 212.048.09 при Государственном университете – Высшей школе экономики по адресу: 105187, Москва, ул. Кирпичная, д. 33.

С диссертацией можно ознакомиться в библиотеке Государственного университета – Высшей школы экономики

Автореферат разослан «_» ноября 2009 г.

Учёный секретарь диссертационного совета д.т.н., доцент В.А. Фомичев

Общая характеристика работы

Актуальность проблемы. Развитие Интернет, в частности, на основе концепции Web 2.0, предполагает развитие ресурсов сети, формируемых за счет пользовательского контента. Количество форм таких ресурсов постоянно уве личивается: блоги, форумы, интегрированные среды, которые объединяют бло ги и форумы, коммерческие сообщества. Центральное место среди них занима ют социальные сети. В последние несколько лет феномен развития социальных сетей привлек в их состав миллионы пользователей. По данным аналитического сервиса comScore World Metrix 1, с июня 2006 по июнь 2008 года у 7 крупней ших мировых социальных сетей резко увеличилось общее количество уникаль ных пользователей. Например, за 2 года самые крупные порталы MySpace про демонстрировал прирост количества пользователей на 75%, в результате чего его аудитория составила 117 млн. человек, а количество пользователей портала Facebook выросло на 423%, обогнав при этом MySpace, и составив аудиторию в 131 млн. человек. Сейчас насчитываются тысячи сетевых сообществ, которые сильно отличаются друг от друга: имеют различное программное обеспечение и технологии коммуникаций, тематику и направления деятельности, способы формирования аудитории и принятия новых участников. Распространение со циальных сетей не обошло стороной и крупные компании. Стали появляться внутрикорпоративные социальные сети.

Сообщества практики (Community of Practice) представляют собой част ный случай сетевого сообщества, объединяющего людей, заинтересованных в приобретении и развитии знаний в определенной области и использовании их на практике. Такие сообщества могут объединить практиков, компетентных в определенной предметной области по всему миру. Сообщества практики, как правило, представляют собой регламентированные по разным параметрам сете вые сообщества, имеющие свой подъязык и правила общения, их деятельность, также как и деятельность любого сетевого коллектива, не требует необходимо сти присутствия всех участников в одном и том же месте.

Международная аналитическая компания comScore. - [Электронный ресурс]. - Режим доступа:

http://www.comscore.com Одной из организационных форм научного сетевого сообщества является сеть мастерства (Network of Excellence). Объединение участников сети направ лено на достижение долгосрочной и прогрессивной интеграции исследователь ского потенциала участников, а также на получение научных результатов. Сети мастерства представлены в Европе как специфический инструмент, разрабо танный в 6-ой и 7-ой рамочных европейских Программах для создания Единого Европейского Пространства 2.

Сетевые сообщества создаются не только в Интернет, крупные компании также создают свои внутренние сетевые сообщества, как средство управления знаниями внутри компании. Примерами платформ для реализации сетевого со общества внутри компании могут быть: Microsoft Share Point Portal Server, ВЕА WebLogic Portal, IBM WebSphere Portal, OracleAS Portal.

Важной особенностью сообществ практики является то, что основой и ре зультатом их существования является формирование и развитие определенной предметной области (домен сообщества практики), представляющей собой об ласть знаний, определяющую интересы членов сообщества, стимулирующую их общение и включающую основные проблемы, решением которых они зани маются. Это делает для сообществ практики неэффективными информацион ные модели, которые, как правило, являются основой создания программного обеспечения управления сообществами. Такие модели позволяют реализовать механизмы ручного управления контентом сообщества и формирования домена сообщества. Сервисы сообщества ограничены стандартным набором поисковых сервисов.

Для эффективного функционирования сообществ практики необходимы методы, позволяющие моделировать домен сообщества и основные процессы, связанные с его формирование и развитием. Созданные на их основе механиз мы управления сообществом и реализующие их инструментальные средства должны учитывать семантические связи между объектами сообщества. Цен Seventh Research Framework Programme (FP7). - [Электронный ресурс]. - Режим доступа:



http://ec.europa.eu/research/fp тральной частью программной среды сообщества в этом случае является сервер отношений - программно-сервисная компонента, позволяющая определять от ношения между объектами сообщества. При этом важной особенностью про граммной среды функционирования сетевого сообщества является интеграция ручных и автоматических методов управления, что делает необходимым при сутствие сервисов информационного сопровождения принимаемых решений.

Исследования в области математического моделирования и создания про граммных средств для управления сетевыми сообществами проводились в по следнее время многими исследователями и исследовательскими коллективами и отражены в обширной литературе. Следует отметить работы B. Alger, R.

Hamman, M.S. Nilan, J. Preece, H. Rheingold, W.E. Steinmueller, B. Wellman, F.

Bell, E. Zaitseva, N. Coates, C. Coppola, E. Neelly, R. Studer, V.R. Benjamins, D.

Fensel, P. Spyns, D. Oberle, R. Volz, О.И. Боровиковой, Ю.А. Загорулько.

Исследования в области моделирования социальных процессов отражены в работах С.А. Айвазяна, Ф.Т. Алескерова, Ю.М. Плотинского, Г.В. Градосель ской, О.М. Роя, В.А. Давыденко, Г.Ф. Ромашкиной, С.Н. Чуканова, в том числе исследованиям в области моделирования социальных сетей посвящены работы R. Hamman, M.S. Nilan, H. Rheingold.

Важной частью моделирования деятельности сообщества является пред ставление знаний о предметной области. Исследованиям в области посвящены работы Д.А. Поспелова, Т.А. Гавриловой, В.Ф. Хорошевского, Г.С. Плесневича, Дж. Элти, М. Кумбса, Л.С. Болотовой, А.А. Смолянинова, В.А. Геловани, А.А.

Башлыкова, В.Б. Бриткова, Е.Д. Вязилова, П. Джексона, Б.Я. Советова, Д. Мар селлуса, В.А. Фомичева, С.О. Кузнецова, В.В. Корнеева, В.В. Девяткова, Ж.-Л.

Лорьера, А.И. Змитровича. Учитывая, что в концепции Web 2.0 основой семан тической метаинформации являются онтологии, следует отметить также работы специалистов в области онтологического моделирования: N. Guarino, R.

Mizoguchi, H. Takeda, M. Uschold, M. Gruninger, T.R. Gruber, C. Vogel, Б.В. Доб рова, Н.В. Лукашевич, О.И. Боровиковой, Ю.А. Загорулько, А.С. Клещева, И.Л.

Артемьевой, А.С. Нариньяни, Т.А. Гавриловой.

Важным аспектом создания программного инструментария сетевого со общества является его реализация как Интернет-ресурса. Методы создания про граммных средств для портальных решений отражены в работах: N. Guarino, H.

Takeda, M. Uschold, M. Gruninger, О.И. Боровиковой, Ю.А. Загорулько, А.Д.

Иванникова, М.В. Булгакова, В.З. Ямпольского, А.Ф. Тузовского.

Проведенные исследования позволяют осуществить переход от информа ционных моделей, как основы для управления функционированием сетевых со обществ практики к новым моделям на основе методов представления знаний, что позволит создать более эффективный инструментарий управления сообще ствами.

Основной проблемой в этом направлении является создание моделей, практически применимых при разработке программного обеспечения сооб ществ практики, учитывающих особенности среды функционирования, требо вания сложившейся практики управления сообществами, особенности источни ков информации, на основании которой формируется домен сообщества.

Целью работы является совершенствование процессов функционирова ния сетевых сообществ практики на основе создания математических моделей сообщества и инструментальных программных средств для обеспечения его функционирования.

Достижение этой цели предполагает необходимость решения следующих задач:

• исследование принципов функционирования сетевых сообществ практики;

• исследование методов представления и интеграции знаний для идентифика ции предметной области (домена) сетевого сообщества;

• создание математической модели сетевого сообщества практики;

• разработка методов и алгоритмов для обеспечения функционирования сете вого сообщества практики.

Объектом исследования являются модели, методы и программные сред ства, обеспечивающие функционирование сетевого сообщества практики.

Предметом исследования являются способы и методы моделирования сетевого сообщества практики и его предметной области.

Методы исследования. Для решения поставленных задач в диссертаци онной работе рассматривались существующие модели и методы представления знаний, применены методы теории множеств, системный подход, методы объ ектно-ориентированного проектирования и программирования.

Научная новизна: В работе предложены:

• интегрированная модель сетевого сообщества практики на основе комби нации инфологической и онтологической моделей;

• метод формирования групп объектов сетевого сообщества на основе ана лиза сходства частных онтологий объектов;

• методика создания информационного и программного обеспечения для поддержки функционирования сетевого сообщества на основе разрабо танных моделей и методов.

Практическая ценность работы состоит в:

• математическом, программном и методическом обеспечении для созда ния и поддержки функционирования сетевого сообщества практики, раз работанном на основе предложенных моделей и методов;

• реализации набора основных операций над объектами сообщества в виде программно-сервисного компонента — сервера отношений, позволяющих интегрировать его в программное обеспечение сообществ произвольной структуры.

Апробация работы. Основные положения диссертационной работы док ладывались и обсуждались на научно-технических конференциях студентов, аспирантов и молодых специалистов МИЭМ (Москва, 2004 – 2007 гг.), на IV, V, VII Межвузовских ежегодных научно-практических конференциях «Информа ционные технологии XXI века (Москва, 2003, 2005 г.), на XII Международной студенческой школе-семинаре (Судак, 2004 г.), на XIV Всероссийской научно методической конференции "Телематика'2007" (Санкт-Петербург, 2007 г.).





Описываемые в диссертации методы моделирования сетевого сообщества практики разработаны и апробированы автором в проекте сети мастерства ГУ ВШЭ «Модели и методы управления сложными социально – экономическими системами на основе современных информационных технологий». Результаты диссертационной работы были использованы в Институте развития бизнес информатики ГУ-ВШЭ при выполнении работ по обеспечению логической сис тематизации и семантической согласованности данных по проектам, реализуе мым в предметной сфере, и при разработке новой концепции порталов ВИНИ ТИ и Межгосударственного Координационного Совета стран СНГ по научно технической информации.

Публикации. По теме диссертационной работы опубликовано 13 науч ных работ, включая 2 публикации в журналах "Автоматизация и современные технологии" и "Известия высших учебных заведений. Проблемы полиграфии и издательского дела", входящих в Перечень ВАК РФ.

Получено свидетельство Федеральной службы по интеллектуальной соб ственности, патентам и товарным знакам (Роспатент) о государственной реги страции программы для ЭВМ «Сервер отношений сетевых сообществ практи ки» (Relationship Server of Network Communities of Practice) № 2009610664 от января 2009 г.

Структура диссертационной работы. Диссертационная работа состоит из введения, 4 глав, заключения, списка литературных источников из 120 на именований и 2 приложений. Работа содержит 4 таблицы и 34 рисунка.

ОСНОВНОЕ СОДЕРЖАНИЕ РАБОТЫ

Во введении обоснована актуальность темы диссертационной работы, сформулированы цели и задачи работы, определена практическая значимость, приведены сведения об апробации и внедрении работы.

В первой главе рассматривается понятие сетевого сообщества, принципы функционирования сетевых сообществ практики, приведена классификация со обществ. На основании проведенного анализа устанавливаются факторы, от ко торых зависит существование и развитие сетевого сообщества.

Отмечаются проблемы, возникающие при создании и функционировании сообществ практики. Важной особенностью сообществ практики является то, что результатом их существования является формирование и развитие опреде ленной предметной области (домен сообщества практики), представляющей со бой область знаний, определяющую интересы членов сообщества, стимули рующую их общение и включающую основные проблемы, решением которых они занимаются.

Проведенный анализ текущего состояния развития сетевых сообществ и технологических приемов, направленных на управление ими, показал, что про граммная инфраструктура сообщества и заложенные в ее основу модели долж ны обеспечивать решение следующих основных задач: формирование и разви тие домена сетевого сообщества;

возможность семантической интеграции уча стников сообщества на основе единого понятийного аппарата;

соответствие те матики и интересов участников сообщества;

эффективное управление сообще ством. Показано, что решение этой задачи возможно на основе интеграции ме тодов информационного и онтологического моделирования.

Определено понятие объекта сообщества. Таким объектом может быть любой структурный компонент сообщества или протекающих в нем процессов, с которым связана определяющая его информация, на основании которой про исходит пополнение или изменение домена сообщества. Показано, что форми рование и развитие домена сообщества происходит на основе анализа инфор мации, связанной с объектами сообщества и их взаимодействием.

Проведен анализ функциональной инфраструктуры сообщества практики.

Показано, что особенностью функционирования сообщества является отсутст вие четко определенных процессов. Основу функционирования составляет со вместное использование объектами сообщества определенного набора серви сов. В качестве сервисного ядра программного инструментария сообщества вы делена компонента сервера отношений - программно-сервисная компонента, позволяющая определять отношения между объектами сообщества.

Определен перечень задач сервера отношений в контексте решения задач семантической интеграции объектов сетевого сообщества. Основные функции сервера отношений:

установление отношений между объектами внутри сети;

установление отношений между внутренними и внешними объектами;

формирование групп из множества внутренних объектов в соответст вии с задачами внутренних процессов сообщества;

формирование групп из множества внутренних объектов для задач, свя занных с взаимодействием с внешней информационной средой.

Определены основные задачи управления функционированием сообщест ва и возможность их реализации на основе использования сервера отношений.

Во второй главе проведен анализ сетевого сообщества практики как сложной системы и предложена математическая модель сообщества.

Показано, что современное сетевое сообщество практики представляет собой сложную систему, состоящую из технической, программной, информа ционной, семиотической, лингвистической, семантической и административной подсистем, совместное функционирование которых проявляется в виде процес сов создания и потребления информации и знаний в определенной предметной области. При описании сетевого сообщества выделены три основных уровня абстрагирования их описания: информационный, семантический и функцио нальный, на каждом из которых используются разные модели сообщества.

На информационном уровне рассматривается только совокупность ин формации, представляющая информационное пространство сетевого сообщест ва и определяющая занимаемую им область в глобальном информационном пространстве. Эта информация используется в процессах формирования кон тента сайта сетевого сообщества, его администрирования и информационного обеспечения формирования семантической подсистемы.

На семантическом уровне рассматривается совокупность знаний, которые порождается функционированием сообщества практики. На этом уровне проис ходит абстрагирование от физической или абстрактной сущности объекта со общества и замена его семантической моделью на основе содержания связанно го с ним информационного элемента и общих для всех компонент сообщества формальных правил представления ее смысла.

На функциональном уровне рассмотрению подлежат описания алгорит мов операций по обработке информации и знаний, реализующие основные сер висы сообщества. На информационном уровне используется инфологическая модель, позволяющая отразить иерархию информационных объектов сообще ства: информационный объект, информационный кластер, информационная об ласть. На семантическом уровне каждому из информационных объектов ста вится в соответствие семантический объект: домен объекта, домен группы, до мен сообщества. Для представления объектов на семантическом уровне исполь зуется онтологическая модель.

На функциональном уровне для каждого из выделенных уровней иерар хии определяется сервисный объект: сервис объекта, сервис группы, сервис со общества. Основные процессы управления сообществом направлены на повы шение получаемого эффекта от индивидуальных и коллективных источников информации и знаний для накопления и облегчения доступа к знаниям, повтор ного или многократного их использования. Использование объектного подхода к формированию инфологической модели сетевого сообщества практики на всех уровнях иерархии позволяет представить ее в форме теоретико множественной модели вида M 1 = K, A, R,W, Z KA, Z RW, (1) где:

— K = {ki | i = 1,..., N } — множество классов объектов сетевого сообщест ва, где k i — i -ый класс объекта сетевого сообщества;

N — A = {ai | i = 1,..., N } — множество атрибутов классов A = U Ai, где i = Ai = {ail | lq = 1,..., N i } — множество атрибутов i -го класса;

q — R = {rj | j = 1,..., M } — множество связей между классами объектов, где r j - j -ое отношение между компонентами ( k1, k 2 ) множества K ;

M — W = {w j | j = 1,..., M } — множество атрибутов связей W = UW j, где j = W j = {w jk | k p = 1,..., M j } — множество атрибутов i-го класса ;

p — Z KA : A K — отображение множества атрибутов классов на множе ство классов;

— Z RW : W R — отображение множества атрибутов связей на множест во связей.

В этой модели объекты сетевого сообщества рассматриваются как экзем пляры классов, а связи между ними как экземпляры связей между классами.

Инфологическая модель является наиболее распространенной в практике основой для разработки базы данных при создании программного обеспечения администрирования сообщества. Ее недостатком для моделирования сообщест ва практики является то, что она ориентирована, в основном, на поддержку процессов информационного обмена между объектами сообщества, поэтому на ее основе можно построить концептуальные модели задач и процессов.

Для моделирования предметной области в контексте основной цели со общества практики использован инструментарий онтологического моделирова ния. На семантическом уровне формируются модели предметных областей раз ных уровней иерархии на основе онтологий. Важным требованием к модели яв ляется обеспечение возможности ее интеграции с инфологической моделью.

Онтологическая модель сообщества на всех уровнях иерархии представ лена парой M 2 = D, C, (2) где:

— D = {d k | k = 1,..., K } — множество понятий предметной области, где d k — k -ое понятие;

— C = {cl | l = 1,..., L} — множество связей между понятиями, где c l — l ая связь между понятиями.

Связь между инфологической и онтологической моделью сообщества осуществляется за счет внесения в онтологическую модель знаний о структуре объектов сообщества, задаваемой инфологической моделью, а также понятий и связей между ними, выделенных на основе анализа информации объектов со общества, задаваемой значениями атрибутов классов объектов, и информации о связях между объектами, задаваемой значениями атрибутов связей между клас сами. Это позволяет совместить онтологию задач, задаваемую инфологической моделью, с онтологией предметной области.

Для отображения в онтологии структуры инфологической модели выде лим: из множества А подмножество AK A — наименований классов;

из мно жества W подмножество WR W — наименований связей между классами. До полнив модель (1) множеством параметров атрибутов классов, В, и множеством параметров атрибутов связей между классами T, выделим из множества B под множество B A B — наименований атрибутов классов и из множества T под множество TR T — наименований атрибутов связей между классами.

Тогда подмножество понятий онтологической модели, D1 D, описы вающее структуру инфологической модели, D1 = AK U WR U BA UT R.

Подмножество связей между понятиями онтологической модели, C1 C, описывающее структуру связей инфологической модели, включает E1К — множе ство связей между понятиями-наименованиями классов и понятиями-атрибутами классов, множество связей между понятиями-наименованиями связей и понятия ми-наименованиями классов. В инфологической модели объекты сообщества представлены как экземпляры классов. В тоже время инфологическая модель, как правило, наряду с классами, описывающими реальные объекты сообщества, со держит классы вспомогательных объектов, необходимых для описания процессов внутри сообщества, которые не несут информации о предметной области. Выде лим в модели (1) множество информационных объектов, обладающих знаниями о предметной области («контейнеры знаний»), в явном виде:

— O = {oi | iO = 1,..., N O } — множество информационных объектов сооб O щества, где oi - iO -ый объект, O — K I = {ki | iO = 1,..., N O } - множество классов информационных объектов O сообщества, где ki - класс, к которому принадлежит iO - ый объект;

K I K.

O Для множества К1 введем множество механизмов классов:

X I = {xi | io = 1,..., N o }, где xi — механизм io -го класса, задающий функцию o o f i : o D, C отображения объекта o, принадлежащего к классу k i на мно o O жества онтологической модели предметной области сообщества D и С, X o X, где X — множество всех механизмов классов модели М1. Механизм преобразует инфологическое представление объекта в онтологическую модель объекта M o = Do, Co, где Do D, Сo С.

Для создания программного обеспечения, поддерживающего функциони рование сообщества, важно, чтобы представление сообщества на разных уров нях абстрагирования и иерархии было методологически единым. Учитывая, что формирование понятийного пространства сообщества, так же, как и модериро вание объектов сообщества предполагает ручные операции, связанные с отбо ром объектов и уточнением связей между ними, целесообразно понятийное пространство модели представить также, как и информационное, в формате, ко торый может быть программно реализован в реляционной базе данных.

Дополним множество классов К модели M1 множеством понятий D онто логии M 2, рассматривая их как отдельные классы, для которых введем множе ство AD, расширяющее выразительные возможности онтологии. Пусть K = K U D. Аналогично дополним множество связей между классами R, мно жеством связей между понятиями онтологии, С, для которых введем множество WC. Пусть R = R U C ;

расширенное множество атрибутов классов A = A U AD ;

расширенное множество атрибутов связей W = W U WC. Введем новые отобра жения: Z K A : A K — отображение множества атрибутов классов на множе ство классов;

Z RW : W R — отображение множества атрибутов связей на множество связей.

Тогда модель сообщества практики примет вид M 3 = K, A, R,W, Z K A, Z R W, O, K I, X I (3) На каждом из уровней иерархии объекты сообщества представляются аналогичной моделью, компоненты которой являются подмножествами мно жеств модели М3. Это позволяет развивать модель сообщества «снизу-вверх», проводя мониторинг изменений информационных объектов и доменов объек тов, что позволяет избежать разрыва между доменом сообщества и совокупно стью доменов его объектов, что является одной из проблем сетевых сообществ.

В третьей главе описываются задачи функционирования сетевого сооб щества практики и предлагаются методы их решения. В частности, решаются такие задачи, как: определение сходства онтологий, определение кластеров объектов сети, включение нового объекта в состав сообщества, модернизация домена сети.

При решении этих задач используется тот факт, что объекты сетевого со общества практики описаны в нашей работе с использованием онтологических моделей. Приводится подробное описание разработанных методов вычисления близости онтологий объектов, позволяющую количественно определить схо жесть двух объектов сетевого сообщества. Предлагается использовать разрабо танные методы при проектировании программно-сервисной компоненты – сер вера отношений. На основании экспериментальных данных предлагается ис пользовать меру сходства Жаккарда (экспериментальные данные приведены на рис. 1.) как наиболее точно определяющую сходство объектов. Она располага ется ближе всех мер сходства к прямой, зависящей от процента одинаковых по нятий в сравниваемых объектах, полученной при помощи экспертов.

Рис. 1. Результаты эксперимента по выбору меры сходства Методика установления отношений между объектами сетевого сооб щества. Задача установления отношений между объектами сетевого сообщест ва решается как задача установления степени сходства между локальными он тологиями объектов. Исходными данными являются заранее построенные он тологии объектов сетевого сообщества. Методика установления отношений вы глядит следующим образом:

Для всех пар объектов, представленных онтологиями i и i +1, подлежа щих сравнению, выполняются следующие действия:

1. Определяются множества общих элементов, при этом учитываются как понятия, так и связи между понятиями:

aп = D I D и ac = C I C.

i +1 i + i i 2. Вычисляются степени общности двух множеств по формуле:

a S Jac =.

p1 + p 2 a Общая онтология сетевого сообщества практики строится на основании доступной информации о пользователях включая их профили и отражает ре зультаты их деятельности, выраженные в научных работах, проектах, всевоз можных публикациях и др. Общая онтология может быть сформирована с применение двух подходов: автоматическом, когда происходит анализ всей ин формации о пользователях сообщества без вмешательства эксперта, и полуав томатический, когда эксперт в режиме диалога с ЭВМ принимает решения о вариантах построения онтологии. Отметим, что второй подход реализуется как автоматизированный и зачастую эксперту необходимо выбирать из предложен ных вариантов. Предполагается, что при построении общей онтологии проис ходит анализ множества документов, в которых заключается информация о пользователях и связанная с их деятельностью. При анализе документов следу ет обеспечить минимальную дублируемость информационных элементов и ми нимизировать связи между информационными элементами. Анализ документов предполагает разбор каждого предложения, с выделением значимых информа ционных элементов и связей между ними. В результате документ разбивается на n групп, где n – количество предложений в документе.

Метод формирования групп объектов. Задача разбиения объектов сете вого сообщества практики, которые представлены в виде документов, на груп пы объектов схожих по тематике, представляет собой задачу кластеризации до кументов в пространстве весовых коэффициентов терминов. Кластеризация до кументов – процесс выявления семантически похожих групп документов, при этом, в отличие от классификации, никакие характеристики групп не задаются заранее.

Учитывая специфику представления данных в модели предметной области сетевого сообщества, становится возможным получать более точную кластери зацию. Для этого предлагается использовать дополнительную кластеризацию по связям между понятиями объектов. Результаты кластеризации наборов объектов по понятиям и дополнительной кластеризации по связям приведены на рис. 2.

Кластеризация объектов сетевого сообщества Количество кластеров Кластеризация по понятиям Кластеризация по связям 7 24 50 115 120 270 290 300 Количество объектов Рис. 2. Кластеризация объектов сетевого сообщества по понятиям и связям Эксперименты показывают, что использование в качестве параметров кла стеризации связей между понятиями, позволяет получить кластеры, в которых среднее значение сходства объектов выше по сравнению с кластеризацией только с использованием понятий, при этом границы кластеров хорошо разли чимы. Это происходит в тех случаях, когда при дополнительной кластеризации образуются дополнительные кластеры.

Методика классификации объектов сетевого сообщества практики.

Исходными данными являются заранее построенные онтологии объектов сете вого сообщества практики. Как правило, при классификации используются он тологии кластеров k сетевого сообщества и онтологии внешних ' и внут ренних объектов о. Компоненты онтологий k, о принадлежат общей он тологии сетевого сообщества. Методика представима в виде последователь ности следующих шагов:

1. Ввод объектов, представленных отологиями k или о, подлежащих классификации и указание порогового значения Rп.

2. Задание групп, существующих в сообществе, к которым необходимо отнести объекты. Каждая группа представлена онтологией k.

3. Выбор пары двух множеств из пунктов 1 и 2.

4. Определение множества общих элементов, учитываются понятия и свя зи между понятиями:

aп = Dk I Dо и ac = Dk I Dо.

5. Вычисление степени общности двух множеств по формуле a S Jac =.

p1 + p 2 a 6 Сравнение полученного значения S Jak с Rп.

7. Если полученное значение S Jak больше Rп, то отнесение объекта к те кущему кластеру, в противном случае выбирается следующий кластер и пере ход к шагу 4.

8. Проверка просмотрены ли все пары, если нет, то на шаг 3.

Модернизация домена сети. В процессе функционирования сетевого со общества практики неизменно происходит его развитие за счет творческого процесса его участников. В сообществе появляются новые результаты научной и практической деятельности его участников, какие то результаты устаревают и теряют свою актуальность. Подобный процесс развития сетевого сообщества неизбежно приводит к изменению его предметной области. Домен сетевого со общества всегда должен находится в актуальном состоянии, и отражать про цессы, происходящие в сетевом коллективе. Обязательной является возмож ность учитывать вектор развитие сетевого сообщества. Это позволит отслежи вать развитие тематической направленности работы сообщества со временем и, возможно, будет способствовать правильному выбору направлений научных тематик.

Возможны два направления модернизации домена сетевого сообщества практики:

1. Без изменения структуры. Суть подобной модернизации заключается в изменении весов понятий и связей общей онтологии домена сети. Подобный подход может быть применим, когда происходят дискуссии, рецензии, коммен тарии материалов внутри сообщества без добавления новых работ.

2. С изменением структуры. Стоит отметить, что при подобном подходе может в общей онтологии домена сети происходить два вида изменений, свя занных как с добавлением или удалением понятий, так и добавлением или уда лением связей между понятиями. Ситуация, когда необходимо изменять онто логию сетевого сообщества, чаще всего происходит при добавлении нового члена сети или новых материалов.

Добавление новых объектов в сетевое сообщество практики и связанное с этим изменение общей онтологии домена сети происходит с учетом анализа новых объектов на предмет соответствия области деятельности сообщества.

Предварительно происходит оценивание нового объекта с использованием ме ры близости.

Первым этапом является построение онтологии нового объекта на основе имеющейся информации о нем.

На втором этапе происходит сравнение онтологии домена сети с онтоло гией нового объекта. Осуществляется поиск общих информационных элемен тов и связей между ними для сравнения. Существует экспериментально полу ченный пороговый коэффициент Rп, ниже которого включение нового объекта в сообщество является не целесообразным.

Третий этап происходит, если сравнение двух онтологий дало значение больше порогового коэффициента Rп. На этом этапе происходит изменение структуры общей онтологии с учетом онтологии нового объекта – изменяются веса понятий и связей общей онтологии, и как правило, добавляются новые по нятия и связи.

Заключительным этапом является отнесение нового объекта к одной из групп, существующей внутри сетевого сообщества. На этом этапе происходит просмотр общих понятий онтологий, выявленных на втором этапе, и подсчет их количества по принадлежности к каждой из существующей групп. Далее про исходит отбор групп, где число совпавших терминов получилось максималь ным. Таким образом, мы выявляем заранее кластеры, к которым может быть близок новый объект. Далее происходит сравнение онтологии нового объекта с онтологией кластера. Если сравнение двух онтологий дали значение больше порогового коэффициента Rп2, то происходит отнесение нового объекта к этому кластеру. В противном случае, происходит сравнение со следующим кластером, где присутствует наибольшее количество общих понятий. Надо отметить, что возможна ситуация, когда новый объект не был отнесен ни к какой группе, но решение о принятии объекта в сеть принято. Становится понятным, что сфор мированные ранее группы должны быть изменены с учетом нового объекта.

Тогда администратор может принять решения о новой кластеризации объектов сетевого сообщества практики, с целью обеспечения актуального состояния кластеров.

В четвертой главе описывается программное обеспечение для создания и поддержки функционирования сетевого сообщества практики, приводятся методические рекомендации по его применению для создания и поддержки функционирования сетевых сообществ практики. Предложена архитектура и программная реализация сервера отношений.

Общая архитектура портала сетевого сообщества, использующего сервер отношений (рис. 3) состоит из 4-х основных компонент: сервера приложений, обеспечивающего функционирование портала сетевого сообщества практики;

сервера онтологий, позволяющего работать с онтологиями сетевого сообщест ва, формализованных на естественном языке;

Windows-приложения, осуществ ляющего семантический анализ объектов сетевого сообщества и построение онтологий;

сервера отношений, осуществляющего поддержание функциониро вания сетевого сообщества практики.

Логически архитектуру портала сетевого сообщества, использующего сервер отношений можно разделить на три взаимосвязанных уровня: уровень интерфейса, уровень бизнес-логики и уровень данных.

Интерфейс Интерфейс участников Интерфейс администратора и сообщества администратора модераторов Портал сетевого сообщества практики Уровень Web - обозреватель Windows-приложение Web - обозреватель интерфейса Сервер приложений Сервер отношений Сервер онтологий Уровень бизнес-логики Уровень данных База данных Хранилище онтологий База данных портала сервера отношений Рис. 3. Общая архитектура портала сетевого сообщества, использующего сервер отношений Дается описание этапов проектирования и программной реализации сер вера онтологий и сервера отношений сетевого сообщества практики. Поясня ются основные программные интерфейсы. Приведены данные эксперименталь ного исследования разработанных моделей и методов.

Основные результаты и выводы Разработанные в диссертации методы, находясь в русле доминирующих сегодня направлений исследовательской активности в сфере сетевых сообществ и онтологического моделирования, обеспечивают совершенствование теорети ческой базы моделирования сетевых сообществ практики. Разработанный по результатам исследований сервер отношений, реализующий предложенные ме тоды формирования и обработки семантических данных объектов, может слу жить основой для организации взаимодействия членов сетевого сообщества в различных предметных областях. В ходе исследований, проведённых в настоя щей диссертационной работе, получены следующие основные результаты:

1. На основе проведенного исследования принципов функционирования сетевых сообществ практики сформулированы особенности современного сете вого сообщества практики, представляющего собой сложную систему, состоя щую из технической, программной, информационной, семиотической, лингвис тической, семантической и административной подсистем, совместное функ ционирование которых проявляется в виде процессов создания и потребления информации и знаний в определенной предметной области.

2. На основе проведенного анализа сообщества практики как сложной системы определены уровни абстрагирования: информационный, семантиче ский и функциональный, на каждом из которых сетевое сообщество практики можно представить семейством моделей, описывающих его поведение и струк туру в рамках независимых между уровнями законов, принципов и понятий.

3. На основе проведенного исследования методов представления и инте грации знаний для идентификации предметной области сетевого сообщества, сформулированы особенности формирования знаний о предметной области се тевого сообщества практики, показана взаимосвязь моделей предметной облас ти сообщества с моделями задач и процессов сообщества.

4. На основе проведенного анализа методов моделирования информаци онной архитектуры и знаний о предметной области сообщества предложена оригинальная интегрированная математическая модель сетевого сообщества практики на основе теоретико-множественного представления инфологической модели сообщества и онтологической модели предметной области сообщества.

Преимуществом модели по сравнению с существующими является возмож ность использования единой модели представления сообщества на разных уровнях абстрагирования, что обеспечивает использование единой информаци онной архитектуры при разработке программного обеспечения для поддержки функционирования сообщества.

5. На основе анализа задач управления функционированием сетевого со общества выделены основные задачи, решение которых направлено на развитие домена сообщества. Предложены методы их решения, в том числе, разработан метод формирования групп объектов сетевого сообщества на основе анализа сходства частных онтологий объектов, обеспечивающий более высокую точ ность определения сходства по сравнению с существующими методами.

6. На основе проведенного анализа функциональной инфраструктуры со общества практики определено сервисное ядро программного инструментария сообщества, выделена компонента сервера отношений. Разработана методика создания сервера отношений и предложен программный инструментарий реа лизации набора основных операций над объектами сообщества в виде сервера отношений, позволяющих интегрировать его в программное обеспечение со обществ произвольной структуры.

Публикации по теме диссертации Публикации в журналах, входящих в Перечень ВАК 1. С.В. Мальцева, Д.С. Проценко. Серверы отношений сетевых сообществ практики на основе онтологических моделей //Автоматизация и современные технологии. – 2008. – № 3. – C. 26-29. (вклад автора 0,16 п.л.).

2. В.В. Никитин, С.В. Мальцева, Д.С. Проценко. Интегрированная систе ма разработки образовательных стандартов на основе технологий управления знаниями // Журнал "Известия высших учебных заведений. Проблемы поли графии и издательского дела". – 2009. – № 1. – С. 51–58. (вклад автора 0,1 п.л.).

Другие публикации и тезисы докладов 3. С.В. Мальцева, Д.С. Проценко. Программный комплекс для создания типовых сервисов и компонент в составе Интернет-ресурсов // Информацион ные технологии XXI века. Материалы IV Межвузовской ежегодной научно практической конференции. – Москва, 2003. – C. 24–25. (вклад автора 0,05 п.л.).

4. Д.С. Проценко, С.В. Мальцева. Программные средства информацион ного сопровождения WEB-ресурсов Интернет // Информационные технологии XXI века. V Межвузовская научно-практическая конференция: Материалы конференции. – М., ИИТ МГУС, 2003. – 379с. – С. 64–68. (вклад автора 0, п.л.).

5. Д.С. Проценко. Автоматизация сопровождения WEB-ресурсов Интер нет // Научно-техническая конференция студентов, аспирантов и молодых спе циалистов МИЭМ. Тезисы докладов. – М.: МИЭМ, 2004. – 617 c. – C. 269–270.

6. Д.С. Проценко. Управление информационным содержанием WEB – ре сурсов Интернет // «Новые информационные технологии». Тезисы докладов XII Международной студенческой школы-семинара. – М.: МГИЭМ, 2004. – 421с. – С. 324–325.

7. Д.С. Проценко. Онтологическое моделирование Интернет-ресурсов // Научно-техническая конференция студентов, аспирантов и молодых специали стов МИЭМ. Тезисы докладов. – М.: МИЭМ, 2005. – 429с. – С.67–68.

8. Д.С. Проценко. Использование онтологий для проектирования Интер нет-ресурсов // Информационные технологии XXI века. Материалы VII Межву зовской научно-практической конференции. – М., 2005. – 302 с. – С. 84–87.

9. Д.С. Проценко. Проектирование и расширение онтологий программно информационных продуктов // Научно-техническая конференция студентов, аспирантов и молодых специалистов МИЭМ. Тезисы докладов. – М.: МИЭМ, 2006. – 440c. – С. 128–129.

10. Д.С. Проценко. Методы построения онтологий предметных областей программно-информационных продуктов // Искусственный интеллект в XXI веке. Решения в условиях неопределенности: сборник статей IV Международ ной научно-технической конференции. – Пенза, 2006. – С. 48–49.

11. Д.С. Проценко. Проектирование онтологий предметных областей про граммно-информационных продуктов // Научно-техническая конференция сту дентов, аспирантов и молодых специалистов МИЭМ. Тезисы докладов. – М.:

МИЭМ, 2007. – 469с. – С. 142–143.

12. С.В. Мальцева, Д.С. Проценко. Серверы отношений сетевых сооб ществ // Труды XIV Всероссийской научно-методической конференции "Телематика'2007". Том 2. Секции D, E. – Санкт-Петербург, 2007. – С. 340–341.

(вклад автора 0,06 п.л.).

13. С.В. Мальцева, Д.С. Проценко, В.А. Фомичев, и др. Отчет о научно исследовательской работе по теме: «Разработка вариантов и правил обеспече ния логической систематизации и семантической согласованности данных по проектам, реализуемым в предметной сфере». – Регистрационный номер науч ного отчета в ВНТИЦ – 01.2.00951569. – 2009. (вклад автора 0,5 п.л.).

Свидетельства об официальной регистрации программ, разработанных на основе результатов диссертации:

14. Программа «Сервер отношений сетевых сообществ практики» (Rela tionship Server of Network Communities of Practice) / Д.С. Проценко // Свиде тельство о регистрации в Роспатенте программы для ЭВМ № 2009610664 от января 2009 г.

Лицензия ЛР № 020832 от 15 октября 1993 г.

Подписано в печать 18 ноября 2009 г. Формат 60x84/ Бумага офсетная. Печать офсетная.

Усл. печ. л. 1,0.

Тирах 100 экз. Заказ № Типография издательства ГУ-ВШЭ 125319, г. Москва, Кочновский пр-д, д.

 

Похожие работы:





 
2013 www.netess.ru - «Бесплатная библиотека авторефератов кандидатских и докторских диссертаций»

Материалы этого сайта размещены для ознакомления, все права принадлежат их авторам.
Если Вы не согласны с тем, что Ваш материал размещён на этом сайте, пожалуйста, напишите нам, мы в течении 1-2 рабочих дней удалим его.