Онтология дискретной математики в образовании

Иван Игоревич Молотков; Федор Александрович Новиков

doi:10.32603/2071-2340-2021-1-69-85

Иван Игоревич Молотков Санкт-Петербургский национальный исследовательский Академический университет им. Ж. И. Алфёрова Российской академии наук, ул. Хлопина, дом 8, корпус 3, литер А, 194021, Санкт-Петербург, Россиянкт-Петербургский национальный исследовательский университет ИТМО, Кронверкский пр., 49, лит. А, 197101, Санкт-Петербург, Россия
Федор Александрович Новиков Санкт-Петербургский государственный электротехнический университет «ЛЭТИ» им. В. И. Ульянова (Ленина), ул. Профессора Попова, 5, корп. 3, 197376, Санкт-Петербург, Россия

DOI: https://doi.org/10.32603/2071-2340-2021-1-69-85

Ключевые слова: Онтология, учебный процесс, формализация знаний, систематизация знаний, дискретная математика, обучение, UML, RDF, RDFS, OWL

Аннотация

В настоящее время онтологии широко используются в информатике для формализованного представления знаний о различных предметных областях. Разработаны и успешно применяются специальные формальные языки описания онтологий, которые позволяют описывать онтологии в форме, доступной для использования как человеком, так и компьютером. Среди разнообразных вариантов использования онтологий особое место занимает применение онтологий в образовании, поскольку систематизация и упорядочение знаний, будучи главным конкурентным преимуществом онтологического подхода, одновременно является одной из главных целей образовательного процесса. В статье предложены оригинальные приёмы построения онтологий для использования в образовательном процессе высшей школы. Центральной идеей является построение фасетных, иначе говоря, — многогранных онтологий, в которых различные аспекты одной и той же предметной области описываются концептуально схожими, но синтаксически различными средствами. Такой подход обеспечивает более точное и семантически адекватное описание при сохранении известной лаконичности и наглядности обозначений. В качестве языка описания онтологий предлагается использовать унифицированный язык моделирования UML 2, прекрасно зарекомендовавший себя при формализации во многих случаях. Изложение ведётся на примере построения онтологии дискретной математики, причём приводимые в статье диаграммы онтологий внедрены в учебные процессы Академического и Политехнического университетов Санкт-Петербурга.

Биографии авторов

Иван Игоревич Молотков, Санкт-Петербургский национальный исследовательский Академический университет им. Ж. И. Алфёрова Российской академии наук, ул. Хлопина, дом 8, корпус 3, литер А, 194021, Санкт-Петербург, Россиянкт-Петербургский национальный исследовательский университет ИТМО, Кронверкский пр., 49, лит. А, 197101, Санкт-Петербург, Россия

Студент Академического университета им. Ж. И. Алфёрова, molotkov.ivan.igorevich@gmail.com

Федор Александрович Новиков, Санкт-Петербургский государственный электротехнический университет «ЛЭТИ» им. В. И. Ульянова (Ленина), ул. Профессора Попова, 5, корп. 3, 197376, Санкт-Петербург, Россия

Доктор технических наук, профессор СПбГЭТУ «ЛЭТИ» им. В. И. Ульянова (Ленина), fedornovikov51@gmail.com

Литература

T. Hofweber, “Logic and Ontology,” E. N. Zalta ed., in The Stanford Encyclopedia of Philosophy, Sum. 2020. [Online]. Available: https://plato.stanford.edu/archives/sum2020/entries/logic-ontology/

T. R. Gruber, “The role of common ontology in achieving sharable, reusable knowledge bases,” in Proc. of the Second International Conference Principles of Knowledge Representation and Reasoning, vol. 91, 1991, pp. 601–602.

V. A. Lapshin, “Ontologii v informatsionnykh sistemakh” [Ontologies in information systems], Moscow: Nauchnyi mir, 2010.[Online] (in Russian). Available: http://isdwiki.rsuh.ru/moodle/pluginﬁle.php/128/ course/section/36/bookLapshin.pdf

“Metody inzhenerii znanii” [Knowledge Engineering Techniques], in Upravlenie znaniyami. [Online] (in Russian). Available: https://sites.google.com/site/upravlenieznaniami/inzeneria-znanij/ sredstva-inzenerii-znanij

National Center for Biotechnology Information, “The Taxonomy Database,” in www.ncbi.nlm.nih.gov. [Online]. Available: https://www.ncbi.nlm.nih.gov/taxonomy/

S. Decker et al., “The semantic web: The roles of XML and RDF,” IEEE Internet computing, vol. 4, no. 5, pp. 63–73, 2000. doi: 10.1109/4236.877487

B. McBride, The resource description framework (RDF) and its vocabulary description language RDFS, Berlin, Heidelberg: Springer, pp. 51–65, 2004.

D. L. McGuinness et al., “OWL web ontology language overview, W3C recommendation,” in W3C, 10 feb. 2004. [Online]. Available: https://www.w3.org/TR/2004/REC-owl-features-20040210

S. Craneﬁeld and M. K. Purvis, UML as an ontology modeling language, Dunedin, New Zealand: Uneversity of Otago, 1999.

F. A. Novikov, Discrete Mathematics: A Textbook for High Schools, St. Petersburg: Piter, 2017 (in Russian).

F. A. Novikov, “Discrete mathematics for programmers,” in Professional’naya razrabotka programm- nykh sistem. [Online] (in Russian). Available: http://uml3.ru/index.html

I. Schinz et al., “The Rhapsody UML veriﬁcation environment,” in Proc. of the Second International Conference on Software Engineering and Formal Methods, SEFM, 2004 – IEEE, 2004. pp. 174–183.