01.03. Онтонет управление информационной средой мобильного пользователя

Информационную образовательную среду мобильного пользователя НЕТБУКом или МИДЛБУКом, несмотря на все технологические ограничения этой техники, можно характеризовать как интегрированный продукт слияния и отображения сомножества различных разрозненных образовательных и иных порталов, библиотек, блогов, викиагрегаций и т.п. При этом информсреда непрерывно обновляется, видоизменяется и расширяется новыми включениями. Даже при достижении аддитивности, эргодичности и когнитивности, как совершенно необходимых условиях успешного объединения в консорциум пользователя всех вводимых компонент, постоянно «домокловым мечём» нависает угроза возникновения и развития системных конфликтов, связанных с онтологическими неопределённостями, разночтениями и противоречивыми толкованиями как ключевых слов тезауруса, так и всеми без исключения понятиями, используемыми в слэнговом контент-поиске информации в собственных информационных ресурсах пользователя, размещённых на мобильном аппарате или на хосте.

Наиболее эффективным и относительно несложным способом преодоления этой неприятной трудности может являться применение пользователями и модераторами информационных консорциумов некоторых элементов Онтонет управления. В какой то мере методы и приёмы Онтонет напоминают формирование и использование в Макромедиа реализациях list проигрываемых и отобранных аудио и видео файлов, работу с папкой «Избранное» и тому подобное с той лишь разницей, что в Онтонет управлении контентом речь идёт прежде всего о взаимодействии пользователя на уровне метаметаданных, то есть метаданных о метаданных. Это характерная особенность Онтонет управления контентом.

Строго говоря, Онтонет это дальнейшее углубление принципов и технологий, заложенных в Семантические сети (Semantic Web). Развитая семантическая сеть, согласно достаточно давно сложившимся представлениям, это информационная модель предметной области, имеющая вид ориентированного графа. Сеть в математике представляет собой разновидность графа – набора вершин, соединённых дугами (рёбрами). В семантической сети роль вершин выполняют понятия базы знаний (объекты), а дуги (причем направленные) задают отношения между ними. Объектами могут быть понятия, события, свойства, процессы. Таким образом, семантическая сеть является одним из способов представления знаний. В названии соединены термины из двух предметных областей: семантика и сеть. Семантика в языкознании изучает смысл единиц языка. Таким образом, семантическая сеть отражает семантику предметной области в виде понятий и отношений и является абстрактным формальным модельным представлением предметной области с позиций семантики.

Для всех семантических сетей справедливо разделение по арности и количеству типов отношений. По количеству типов отношений, сети могут быть однородными и неоднородными. Однородные сети обладают только одним типом отношений (стрелок). В неоднородных сетях количество типов отношений больше двух. Классические иллюстрации данной модели представления знаний представляют именно такие сети. Неоднородные сети представляют больший интерес для практических целей, но и большую сложность для исследования. Неоднородные сети можно представлять как переплетение древовидных многослойных структур. Примером такой сети может быть Семантическая сеть Википедии. Непосредственно на платформе НЕТБУКа организовать такую сложную сеть едва ли возможно, да и незачем. Но репликатировать в информационное пространство нетбучной техники учебные и научные материалы из многоуровневых расслоенных внешних источников знаний (порталов, библиотек, Вики и т.д.) приходится регулярно и это должно быть очень просто, предсказуемо и однозначно даже в условиях мобильных действий.

Для разделения по арности типичными являются сети с бинарными отношениями (связывающими ровно два понятия). Бинарные отношения очень просты и удобно изображаются на графе в виде стрелки между двух концептов. На практике, однако, могут понадобиться отношения, связывающие более двух объектов — N-арные. При этом возникает сложность — как изобразить подобную связь на графе. Концептуальные графы снимают это затруднение, представляя каждое отношение в виде отдельного узла. В практическом плане задание определяющих концептуальных графов через назначаемые онтологии той или иной предметной области (например, изучаемой дисциплины) и есть отражение развития Семантичексих сетей до уровня, названного в специальной литературе «Онтонет». Это особенно явственно проявляется в реализации задач, связанных с информационным обеспечением образовательной индустрии на мобильной основе, где точность и оперативность отыскания и описания учебной информации по метаданным, метаданным в метаданных и по другим семантическим признакам является важнейшими характеристиками функционирования таких систем. А это и есть Онтонет. В нём основной акцент делается на работе с метаданными, однозначно характеризующими свойства и содержание ресурсов Всемирной паутины или других, часто разрозненных массивов, вместо используемого в настоящее время текстового анализа документов.

Согласно концепции патриарха и создателя WWW сэра Тима Бернерса-Ли семантическая сеть является интегральным понятием, объединяющим ряд наиболее перспективных направлений развития Интернета и представляет собой многослойную архитектуру, каждый последующий уровень которой отвечает за более тонкие механизмы представления и обработки данных и знаний. Эта структура представлена на приведенной ниже схеме, получившей в научных источниках название «сэндвича» Бернерса-Ли:

Интерпретация архитектуры семантической сети «сэндвичем» Бернерса-Ли:

1 - Стандартизация символьных систем и систем идентификации (Unicode/URI); 2 - Общий язык обмена информацией (XML + пространства имен + XML-схема + XML-запросы); 3 - Общий язык обмена знаниями и метаданными (RDF + RDF-схема); 4 - Формализация отраслевых корпоративных знаний (словарь онтологий); 5 - Формализация отраслевых знаний (логика); 6 - Интеллектуальная обработка знаний (доказательства, опирающиеся на когнитивность и эргодичность); 7 - Формирование сообществ (Доверие, опирающееся на аддитивность, конфлюэнтность и когнитивность).

В основе концепции лежат стандарты, спецификации и рекомендации консорциума W3C (World Wide Web Consortium) для расширяемого языка разметки XML, языка описания структуры XML документа XML Schema, языка запросов XQuery, словаря RDF, унифицированного идентификатора ресурса URI, языка онтологии сетевых сервисов OWL-S. Прогресс концепции заключается в том, чтобы последовательно стандартизировать «семантический сэндвич» – слой за слоем, снизу вверх. Таким образом, выстраиваются механизмы функционирования на каждом уровне. Необходимые средства для формализации информационных процессов на каждом отдельно взятом уровне уже выработаны – их в должном количестве предоставляют математическая логика и искусственный интеллект, теории формальных и информационных систем. Методология такой формализации Онтонет разработана в диссертациях и публикациях И.О. Дементьева и А.Ю Войтовича. Суть методологии состоит в уровневом представлении морфизмов по восходящей от простых семантических сетей к Semantic Web 2.0 и далее к высшему способу организации информационного взаимодействия – Онтонет. Полный охват всех признаков Онтонет в сочетании с эффективной реализацией принципов и технологий Макромедиа в Экстранет пространстве позволяет ставить вопрос о возникновении совершенно новой перспективной мега архитектуры: в едином глобальном пространстве объявленной совсем недавно Бернерсом-Ли технологии GGG вместо World Wide Web, а в локальном репликатируемом пространстве каждого конечного пользователя (в том числе мобилити НЕТБУКа) - так называемого информационного облака. Здесь уместно пояснить, что Тим Бернерс-Ли, создатель Всемирной паутины (World Wide Web, WWW), предложил дальнейшую концепцию развития своего детища - "гигантский глобальный граф" (Giant Global Graph). Суть концепции GGG сводится к формированию единой модели, описывающей взаимные связи всех пользователей Интернета. Концепция "гигантского глобального графа" фактически подразумевает перевод всех социально-ориентированных сервисов на единый глобальный движок, который позволит вывести интернет на качественно новый уровень. Информационное облако конечного мобильного пользователя здесь трактуется как облако тегов, определённых Онтонет средой пользователя, из которой он конфигурирует своё локальное информационное образовательное пространство. Точнее, О́блако тегов, Облако меток, или Облако ключевых слов (англ. tag cloud, wordle) — визуальное представление списка ярлыков (или категорий). Частота упоминаний, поисков, ссылок в Интернете с определённого сайта неких слов, терминов, имён отображается в специальной области в виде изображения этих слов в формате гиперссылок. Размер изображения тем больше, чем чаще использовался данный тег (слово, термин или имя). Облако тегов может быть реализовано в виде трехмерного Flash-ролика. Примеры подобного рода можно найти в блогах WordPress. Оно относительно просто конфигурируется из Интернет-сайтов и сетевых архитектур Экстранет по классификационным признакам, онто соглашениям, онтологиям и динамическим онтологиям, построенным на принципах Фолксономии (согласно этому принципу в Онтологию и список ключевых приоритетов, например, в «Избранное», автоматически вносятся часто запрашиваемые адреса).

Методология формализации Онтонет должна учитывать все кратко перечисленные выше особенности и тенденции. Следовательно, формализмы межслойного взаимодействия «сэндвича» Ли в Онтонет должны удовлетворять следующим основным требованиям:

• формализмы должны быть строго определенными на заданном множестве, в том числе на бесконечных множествах;

• формализмы должны быть достаточно выразительными, чтобы иметь средства для решения нетривиальных задач;

• формализмы должны быть легкими с алгоритмической точки зрения, чтобы обеспечивать решение задач за допустимое время;

• формализмы должны быть интуитивно понятными для сохранения главного преимущества семантических сетей в модели «сэндвича» Бернерса-Ли – машинного понимания содержания контента системы;

• формализмы должны представлять описания морфизмов двойственной или N-арной категории знаниевых или понятийных областей в информационном поле.

При таких условиях построение информационной среды, реализующей принципы «семантического сэндвича», сводится к анализу и регулированию информационных морфизмов на межуровневом взаимодействии «сэндвича» Бернерса-Ли. Формализмы в проекте детализируются с опорой на применение фундаментальных методов синергетической теории информации.

Уровень 1: стандартизация символьных систем и систем идентификации (unicode/uri)

Единая среда невозможна без наличия ряда базовых договоренностей, связанных с представлением информации, то есть без введения в действие онтологического соглашения всех участников мультиагентной информационной среды. В качестве основополагающих понятий пирамиды семантической сети используются две ключевые позиции:

1. Единая система кодирования символов (букв) мировых языков (как естественных, так и искусственно созданных), предоставляющая каждому символу каждого языка его уникальный идентификационный номер (код). Такой системой кодирования является Unicode.

2. Единая система идентификации ресурсов, то есть присвоение ресурсам уникальных имен на основе понятия унифицированного идентификатора ресурса (uniform resource identifier, URI).

Уровень 2: Общий язык обмена информацией (XML + пространства имен + XML-схема)

Невозможно обойтись без единого и признаваемого всеми языка представления информации, причем такого языка, который делал бы упор в первую очередь не на ее внешнее представление (как в HTML), а на внутреннюю логическую структуру данных. Такой язык построен на основе единой системы идентификации ресурсов и единого «мирового алфавита» Unicode. Это – расширяемый язык разметки (extensible markup language, XML). Более точно XML характеризуется рядом авторов как схема построения специализированных языков описания данных и знаний, отличающихся используемыми терминами (словарями), но имеющими единый синтаксис и правила построения.

Уровень 3: Общий язык обмена знаниями и метаданными (RDF + RDF-схема)

Информационные системы должны функционировать не только с данными, но и со знаниями. Одной из связанных с таким подходом задач является создание продвинутых сервисов организации информационного пространства в удобном для пользователя интерфейсе. Решение этой задачи базируется на построении систем метаописаний ресурсов. Поскольку компьютер в априори не интеллектуализирует представление знаний представленных вербально, например, на естественном языке, то чтобы облегчить для него эту задачу, знания нужно формализовать, то есть представить на формальном языке, обладающем строгой и однозначной семантикой. Решение этой проблемы на основе XML отражено в ряде Internet публикаций, согласно которым был построен базовый язык представления знаний, ориентированный на создание систем метаописаний ресурсов. Это язык RDF и RDF-схема. С помощью RDF/RDFS можно описывать классы объектов разнообразных предметных областей, а также задавать основные свойства этих классов и описывать их иерархии. В семантической сети RDF отводится еще одна роль – базового формализма описания знаний. Сам RDF не обладает всеми необходимыми для этого качествами, но на его основе строятся языки (например, DAML+OIL и OWL – это уровень 4 и 5 семантического «пирога»), напрямую ориентированные на эту задачу.

Уровень 4: Формализация отраслевых корпоративных знаний (словарь онтологий)

На этом уровне обеспечивается формализованное описание знаний о предметных областях. Чтобы описать знания о предметной области, необходимо, как минимум, произвести два следующих действия:

• описание объектов предметной области;

• описание правил взаимодействия объектов друг с другом, а также свойств объектов.

Описание объектов предметной области – это третий уровень пирога Бернерса-Ли, а описание свойств объектов – уровень 5. Как правило, объекты предметной области образуют иерархию классов. В результате возникает иерархия (древовидная структура), определяемая как таксономия. Таксономии являются основой для описания объектов предметной области, обеспечивая классификацию объектов в соответствии с некоторым набором критериев. Связь между третьим и вторым уровнем «пирога» Бернерса-Ли строится, в частности, на том, что элементы таксономий используются в качестве значений полей метаописаний.

Уровень 5: Формализация отраслевых знаний (логика)

На уровне 5 предметные области представляются как иерархии объектов, причем иерархии обеспечивают классификацию объектов в соответствии с определенными критериями. Уровень 5 позволяет описывать свойства и взаимодействие объектов на некотором языке, имеющем строгую логическую семантику, а значит, допускающем автоматическую обработку. На этом уровне знания о предметных областях формируются как онтологии.

Онтологии характеризуются следующим равенством:

Онтология = Таксономия + Формальное описание свойств

Здесь онтологии следует интерпретировать как способ существования метаданных, а метаданные – как способ организации онтологий. Онтологии являются оптимальным уровнем описания предметных областей, позволяющих учитывать их внутреннюю иерархию, и описывать свойства и взаимодействие элементов.

Уровень 6: Интеллектуальная обработка знаний

На этом уровне работает система логического вывода (автоматического доказательства, то есть переход от релевантности к пертинентности с исчезновением вовсе потребности в такой оценке, как релевантность), позволяющая получать из явно записанных знаний о предметной области новые неявные знания. Например, если известно, что ресурс X является частью ресурса Y, а ресурс Y является частью ресурса Z, то можно сделать вывод, что ресурс X является частью ресурса Z и т.д.

Уровень 7: Формирование сообществ (доверие)

Это высший уровень, позволяющий учитывать человеческий фактор и формировать виртуальный социум, систему сообществ по интересам. Онтологии (формализованные знания предметной области, на базе которых строится данное сообщество), распределенные по сети, способны служить магнитом, притягивающим новых участников, обеспечивать мощные сервисы по обмену информацией внутри сообщества. «Виртуальные агенты» представителей сообщества, работающие на основании знаний, заложенных в онтологию, могут искать и автоматически коллекционировать информацию, нужную их хозяевам, налаживать контакты с другими агентами и т.д. Чтобы знания, накапливаемые внутри сообщества, были значимыми, внутри такого сообщества обязательно должен быть установлен определенный уровень доверия между его членами, регламентированный с позиции, трактуемых сравнительно новой дисциплины: Информационно-социальных технологий. Согласно парадигмам этой дисциплины должно быть достигнуто всестороннее полноценное гармоничное управленческое мультиагентное соглашение по каждому проекту, а для интегративных межпроектных решений необходимы синхронизация и единая унифицированная платформа этих соглашений наряду с аналогичными требованиями в адрес языковых / платформенных и онтологических соглашений проектов.

Представляется вероятным, что высший интеллектуальный уровень оценки и отбора информации едва ли посилен достигнутым к 2011 году техническим возможностям нетбучной техники. Да и едва ли в его реализации есть необходимость в условиях насыщенной динамичной учебной деятельности. Зато все ниже расположенные уровни доступны и реализуемы, причём главенствующее, наиболее принципиальное значение в Онтонет приобретает уровень создания, повседневного использования и упорядочения Онтологий той или иной изучаемой или исследуемой предметной области (дисциплины).

Так, например, в отраслевом документе «Классификатор типов информационных ресурсов сферы образования», представленные приложением №2 руководящего документа Министерства образования и Науки РФ от 2006 года «Метаданные для информационных ресурсов сферы образования. Руководство по применению информационной модели и её XML-привязки. Версия 0.1» приводится Тематический классификатор для учебного предмета "Информатика и информационно-коммуникационные технологии" (см. Приложения, Четвёртая часть РТМ3 на CD-ROM). Другим примером является предложенный в диссертации А.Ю. Войтовича «Онторегулятор предметной области «Теория информационных процессов и систем» (см. там же).

Приведённые и им подобные онтологические описания могут быть взяты за основу формирования онтологий предметной информационной среды мобильного пользователя НЕТБУКа или МИДЛБУКа.