Сетевое обучение проектированию онтологий на примере онтологии компьютерных вирусов

Сетевое обучение проектированию онтологий на примере онтологии компьютерных вирусов

Галеев И.Х., Абуталипова Л.Н., Филяев А.И., Колосов О.В.

Казанский Государственный Технологический Университет, интернет — ресурс ─ ifets.ieee.org

Специалистами отдела ИТСО КГТУ более 4-х лет успешно осуществляется Международный интернет-проект IFETS East-Euro (http://ifets.ieee.org/russian/). IFETS East-Euro – это Восточно-Европейская подгруппа Международного форума «Образовательные технологии и Общество», под эгидой IEEE LTTC. (Технический Комитет IEEE по Технологиям Обучения, IEEE Computer Society Technical Committee on Learning Technology, http://lttf.ieee.org/index.html). Основной целью проекта IFETS-East-Euro является повышение квалификации субъектов учебного процесса в системе открытого образования путем организации единого информационного пространства для обмена мнениями и опытом между специалистами в области информационных технологий обучения, разработчиками программного обеспечения, преподавателями, менеджерами учебного процесса, администраторами информационно-образовательных сред и студентами.

На IFETS East-Euro организуются регулярные тематические телеконференции, посвященные проблемам внедрения новых информационных технологий в образование, в ходе которых выявляются типовые проблемы, производится их анализ, а также систематизация и распространение накопленного опыта их решения. На данный момент в форуме прошло около двадцати формальных дискуссий (адрес архива дискуссий http://ifets.ieee.org/russian/discussions/archive.html). Кроме формальных, прошло множество неформальных, стихийно-возникающих обсуждений. Общий объем дискуссионного материала составил более 1500 писем [1]. В рамках форума издается Восточно-европейская секция Международного рецензируемого журнала «Educational Technology & Society» (ISSN 1436-4522). С апреля 2000 года журнал выходит 4 раза в год в электронном виде (адрес архива журнала http://ifets.ieee.org/russian/periodical/izgurn.html). Поддерживается и развивается информационный сайт IFETS East-Euro, который включает в себя библиотеку переводов англоязычных статей ведущих специалистов в области информационных технологий обучения (http://ifets.ieee.org/russian/depository/trans.html).

Целью нового сетевого проекта «Сетевое обучение проектированию онтологий на примере онтологии компьютерных вирусов», осуществляемого IFETS-East-Euro, является дальнейшее развитие единого информационного пространства и повышение его информационной безопасности. Это обусловлено тем, что, во-первых, онтологии стали центральными компонентами многих больших приложений, однако при всей той пользе и широком спектре возможностей, которые дает использование онтологий в приложениях, количество учебного материала по созданию онтологий крайне мало и не соответствует растущему интересу [2], и во-вторых, компьютерные вирусы не знают государственных границ и языковых барьеров. Актуальность информационной безопасности общества и ущерб, наносимый компьютерными вирусами, общеизвестны.

Выполнение рассматриваемого проекта предусматривает:

создание электронного учебника по моделям представления знаний и проектированию онтологий и размещение его на сайте IFETS-East-Euro;
проектирование опытного образца онтологии компьютерных вирусов силами участников IFETS-East-Euro и размещение его на сайте IFETS-East-Euro.

Проект осуществляется с использованием следующих инструментальных средств поддержки дистанционного обучения и проектирования онтологий.

Более двух месяцев — с ноября 2003 по февраль 2004 гг. — на форуме «Образовательные технологии и Общество» ( http://ifets.ieee.org/russian/forum.html ) продолжалась дискуссия о проблемах выбора платформ для дистанционного обучения. Изучение вопроса о выборе технологии для поддержки дистанционного обучения позволяет сделать следующие выводы. Во-первых, существующие средства создания дистанционных курсов являются дорогостоящими или подразумевают дорогостоящую техническую поддержку фирмы-производителя системы (http://www.brandon-hall.com). Во-вторых, в России в настоящее время выбор систем ДО весьма ограничен (http://www.cnews.ru/edu/it_russia/). В-третьих, большинство систем не обеспечивают поддержку всей технологической цепочки создания и сопровождения (так называемого жизненного цикла) дистанционного обучения. В-четвертых, многие системы ориентированы на использование только интернет-технологии для реализации всех компонент дистанционного курса. И наконец, многие системы подразумевают, что службы поддержки системы ДО могут быть размещены только на серверах фирм-производителей систем, что делает разрабатываемые дистанционные курсы зависимыми от состояния этих фирм и их политики.

В ходе обсуждения участники дискуссии пришли к выводу, что программные продукты «eLearning Server 3000 v2.0», «eLearningOffice 3000 v2.0», «HyperMetod 3.5» компании ГиперМетод (http://www.hypermethod.ru) являются эффективными инструментальными средствами поддержки дистанционного обучения. Указанные программные продукты позволяют создавать собственные учебные центры в Интернет/Интранет и организовывать полный цикл дистанционного обучения. Они внедрены в ряде крупных российских и зарубежных университетах (около 70 внедрений).

В последние годы разработка онтологий ─ формальных явных описаний терминов предметной области и отношений между ними ─ переходит из мира лабораторий по искусственному интеллекту на рабочие столы экспертов по предметным областям. Во всемирной паутине онтологии стали обычным явлением. Онтологии в сети варьируются от больших таксономий, категоризирующих веб-сайты (как на сайте Yahoo!), до категоризаций продаваемых товаров и их характеристик (как на сайте Amazon.com). Консорциум WWW (W3C) разрабатывает RDF (Resource Description Framework), язык кодирования знаний на веб-страницах, для того, чтобы сделать их понятными для электронных агентов, которые осуществляют поиск информации. Управление перспективных исследований и разработок министерства обороны США (The Defense Advanced Research Projects Agency, DARPA) в сотрудничестве с W3C разрабатывает Язык Разметки для Агентов DARPA (DARPA Agent Markup Language, DAML), расширяя RDF более выразительными конструкциями, предназначенными для облегчения взаимодействия агентов в сети. Во многих дисциплинах сейчас разрабатываются стандартные онтологии, которые могут использоваться экспертами по предметным областям для совместного использования и аннотирования информации в своей области. Например, в области медицины созданы большие стандартные, структурированные словари, такие как snomed и семантическая сеть Системы Унифицированного Медицинского Языка (the Unified Medical Language System). Также появляются обширные общецелевые онтологии. Например, Программа ООН по развитию (the United Nations Development Program) и компания Dun & Bradstreet объединили усилия для разработки онтологии UNSPSC, которая предоставляет терминологию товаров и услуг (http://www.unspsc.org/). Онтология определяет общий словарь для ученых, которым нужно совместно использовать информацию в предметной области. Она включает машинно-интерпретируемые формулировки основных понятий предметной области и отношения между ними. Онтологии разрабатываются для совместного использования людьми или программными агентами общего понимания структуры информации, для возможности повторного использования знаний в предметной области, для того чтобы сделать допущения в предметной области явными, для отделения знаний в предметной области от оперативных знаний, для анализа знаний в предметной области. Для создания онтологии компьютерных вирусов выбран инструмент Protégé -2000, разработанный в Стэнфордском университете (США). Protégé-2000 ─ это «метаинструмент», который помогает пользователям создавать системы приобретения знаний для конкретной предметной области, и эксперты могут использовать эти системы для того, чтобы вводить и просматривать информацию, содержащуюся в электронных базах знаний. Модульная архитектура Protégé-2000 чрезвычайно сильно расширяет класс систем, которые можно собирать для выполнения определенных задач по приобретению знаний, и способствует тому, что будущие системы приобретения знаний могут быть лучше настроены в соответствии с определенными требованиями конечных пользователей. Разработчики Protégé-2000 заявляют [3]: «Так как система является открытым программным продуктом, трудно подсчитать количество пользователей…» Сейчас у списка рассылки, посвященного Protégé, почти 9000 подписчиков, а на сайте Protégé (http://protege.stanford.edu/) зарегистрировалось более 20000 пользователей (хотя Protégé можно загрузить и без регистрации). С сайта можно скачать 85 разнообразных плагинов к Protégé. Сообщество пользователей Protégé-2000 весьма активно и имеет представителей более чем в 100 странах [4].

К достоинствам рассматриваемого проекта «Сетевое обучение проектированию онтологий на примере онтологии компьютерных вирусов» относится то, что он обладает научной новизной для значительной части участников IFETS-East-Euro (около 500 человек), а также имеет практическую значимость как для участников IFETS-East-Euro, так и для других специалистов в области информационных технологий.

Литература

И.Х. Галеев, Л.Н. Абуталипова, О.В. Колосов, А.И. Филяев. Форум «Образовательные технологии и общество» – эффективный ресурс единого образовательного информационного пространства СНГ // Материалы Всероссийской научно-методической конференции Телематика’2004, С.─Петербург, 7─10 июня 2004 г. ─ С.464─465.
Natalya F. Noy and Deborah L. McGuinness. «Ontology Development 101: A Guide to Creating Your First Ontology». Stanford Knowledge Systems Laboratory Technical Report KSL-01-05 and Stanford Medical Informatics Technical Report SMI-2001-0880, March 2001. http://protege.stanford.edu/publications/ontology_development/ontology101.html.
Gennari J.H. et al. The Evolution of Protégé: An Environment for Knowledge-Based Systems Development, 2002.
Веб-сайт Protege-2000: The Protégé Ontology Editor and Knowledge Acquisition System. http://protege.stanford.edu/index.html.