скачать книгу бесплатно
Применение элементов искусственного интеллекта в решении прикладных задач
Сергей Сергеевич Павлов
Вадим Николаевич Шмаль
Sergey Pavlov, master Plekhanov Russian University of Economics.
Vadim Shmal, Ph. D., associate professor Russian University of Transport (MIIT).
Применение элементов искусственного интеллекта в решении прикладных задач
Учебник
Сергей Павлов
Вадим Шмаль
© Сергей Павлов, 2022
© Вадим Шмаль, 2022
ISBN 978-5-0059-3954-8
Создано в интеллектуальной издательской системе Ridero
Введение
Различные подобласти исследований ИИ сосредоточены вокруг конкретных целей и использования определенных инструментов. Традиционные цели исследований ИИ включают рассуждение, представление знаний, планирование, обучение, обработку естественного языка, восприятие. Общий интеллект (способность решать произвольные задачи) является одной из долгосрочных целей в этой области. Для решения этих проблем исследователи ИИ адаптировали и интегрировали широкий спектр методов решения проблем, включая поиск и математическую оптимизацию, формальную логику, искусственные нейронные сети и методы, основанные на статистике, вероятности и экономике. ИИ также опирается на информатику, психологию, лингвистику, философию и многие другие области. Не существует единой системы ИИ, которая решает все задачи или решает их эффективно.
Ключевым преимуществом ИИ является его способность решать проблемы в реальном мире. Но, есть также много потенциальных проблем. Важной задачей в области ИИ является определение того, какие из возможных проблем с наибольшей вероятностью могут быть решены с помощью ИИ, а какие требуют различных методов. Некоторыми из основных областей, которые способствуют решению сложных проблем ИИ, являются теория, инженерия и математика. Хотя большинство исследователей ИИ считают, что ИИ сыграет важную роль в будущем экономическом и технологическом развитии, есть много скептиков. Их скептицизм включает в себя опасения по поводу возможного неправильного использования ИИ, опасения по поводу его негативного воздействия и неуверенность в способности ИИ решать настоящие проблемы. Однако этот спор не единственный в этой области. Многие исследователи ИИ считают, что невозможно предсказать, какие из задач будут решаться ИИ в будущем. Причины этого заключаются в том, что, хотя в реальном мире необходимо решить множество важных проблем, не существует единого механизма или технологии, решающих их все.
Что такое ИИ?
На высоком уровне ИИ – это понятие вычислительных систем, которые работают со все большей и большей сложностью, чтобы понимать, прогнозировать и решать проблемы в реальном мире. Это определение ИИ является определением интеллекта и не ограничивается компьютерными системами.
ИИ – это область исследований, которая фокусируется на создании интеллектуальных машин, устройств, систем, алгоритмов и так далее. Компьютеры лежат в основе ИИ, а интеллектуальная машина спроектирована таким образом, чтобы она могла эффективно решать проблемы в реальном мире.
Для решения подобных задач можно использовать множество различных алгоритмов и интеллектуальных систем. Машина может быть разумной, если она может выполнять интеллектуальные задачи – эта концепция отличается от системы ИИ, которая имеет определенный набор правил, включая способность учиться, учиться выполнять интеллектуальные задачи, а также иметь долговременную память. Все виды алгоритмов можно использовать для решения интеллектуальных задач – научиться вести себя, обнаруживать закономерности и отличать реальный мир от его симуляций.
Исследователи ИИ считают, что все интеллектуальные системы можно улучшить, улучшив их способность выполнять интеллектуальные задачи – это называется алгоритмическим интеллектом или способностью машины к обучению. Однако в этой области существуют некоторые разногласия по поводу определения интеллектуальных машин, а также надежности и надежности существующих методов проектирования и улучшения интеллектуальных систем.
Эволюция ИИ
Путь от конкретной проблемы к решению ИИ называется процессом «машинного обучения». Примеры алгоритмов машинного обучения включают машинное обучение в форме нейронных сетей, которые могут идентифицировать закономерности в реальном мире и системы классификации, которые могут идентифицировать различные объекты в заданном наборе изображений.
Одной из важных особенностей ИИ является то, что качество предсказаний можно улучшить, изменив параметры (которые называются «признаками») и набор данных (в случае алгоритмов классификации). Например, в случае алгоритмов классификации, если набор данных основан на идентификации разных цветов, то при изменении набора данных прогнозы изменятся и могут лучше предсказывать цвета. Эта особенность машинного обучения играет ключевую роль в понимании точности алгоритмов ИИ.
ИИ – это динамичная и быстро развивающаяся область исследований с широким спектром различных приложений. Существует несколько интерпретаций ИИ. ИИ – это не отдельная технология, а целый ряд технологий, в частности, машинное обучение, искусственные нейронные сети, крупномасштабные распределенные системы и так далее. В частности, машинное обучение и глубокое обучение – это два разных термина, используемых в разных дисциплинах. Машинное обучение – это метод применения алгоритмов машинного обучения в машине, которая требует любого рода входных данных, например, в автомобиле, который будет водить сам себя.
Концепция ИИ
ИИ обычно используется для описания технологии, которая использует принципы обработки информации и управления информацией, такие как вычисление, хранение, маршрутизация и обработка входных сигналов или информации для интеллектуальных прогнозов или решений – это называется искусственным интеллектом. ИИ имеет разные определения, основанные на различных областях исследования и различных приложениях.
Системы ИИ могут быть интеллектуальными тремя различными способами:
1. Обучение: системы ИИ могут научиться распознавать закономерности в реальном мире и классифицировать их. Например, системы искусственного интеллекта могут распознавать закономерности в изображениях и классифицировать их в соответствии с их особенностями.
2. Интеллект: системы ИИ могут быть интеллектуальными, если они понимают процессы, участвующие в процессе принятия решений или во взаимодействии между человеком и интеллектуальной системой.
3. Рассуждение: системы ИИ также могут рассуждать, используя различные входные данные – например, системы ИИ могут понимать правила, которые делают логический вывод. Например, системы ИИ могут понять, как человек учится, основываясь на определенной логике, и анализировать эту логику, чтобы предсказать лучшую стратегию обучения.
Передовые методы машинного обучения будут использоваться для улучшения систем ИИ и принятия более эффективных решений. Например, системы ИИ могут изучать логическую структуру с помощью таких понятий, как восприятие, решение, действие и т. д. Затем они могут начать учиться действовать на основе логики. Фактически, системы ИИ могут учиться как на наборе реальных данных, так и на правилах, которые были установлены путем подкрепления предыдущих решений – это называется машинным обучением.
Этот процесс происходит в больших масштабах в компьютерах. Например, можно предсказать поведение человека на основе его наблюдаемого поведения и его прогнозируемого поведения. В другом смысле машинное обучение часто называют процессом объединения прошлых событий с данными из текущего сценария и предсказания будущего текущей ситуации. С этой точки зрения машинное обучение – это задача, которая выполняется в текущей ситуации.
С другой стороны, с точки зрения видения системы ИИ могут принимать решения. Системы ИИ могут определять правильные ответы на основе различных входных данных и понимать причины решения, принятого системой. В этом контексте системы ИИ в основном учатся вести себя на основе своего опыта.
Термин ИИ широко известен, но многие люди не понимают концепции и различных приложений ИИ. Причина, по которой люди путаются в отношении ИИ, заключается в том, что ИИ определяется на основе разных областей исследования, и ИИ используется в разных приложениях – и они также называются разными технологиями.
Некоторые приложения ИИ так же просты, как, например, использование алгоритма машинного обучения для классификации изображений. В другом смысле это также, может быть, процесс обнаружения новых закономерностей в данных и принятия решений на основе этих закономерностей. Например, компьютер может принимать решения на основе изображений, которые классифицируются по таким категориям.
Есть два подхода, которые можно использовать для определения качества системы ИИ. Один подход – это общий подход, и он не обязательно делает систему ИИ отличным решением. Второй подход называется конкретным подходом и направлен на то, чтобы сделать систему ИИ отличным решением. В общем подходе цель состоит в том, чтобы иметь системы ИИ, которые могут работать с ограниченными задачами. Конкретный подход предназначен для решения одной конкретной проблемы.
Каждый подход имеет свои сильные и слабые стороны. Например, конкретный подход лучше подходит для принятия решений на основе конкретных требований. Например, лучше выполнять конкретную задачу. Общий подход обычно очень эффективен для принятия решений, но не всегда эффективен для решения конкретной проблемы. Например, общий подход может быть эффективным для улучшения существующей модели.
Приложения и возможности ИИ
Искусственный интеллект можно использовать для анализа информации и принятия решений на основе данных. Благодаря этим решениям предприятия могут получить информацию, которая поможет им принимать более обоснованные решения. Это означает, что ИИ может обеспечивать обратную связь различными способами, от простых идей, таких как оптимизация маркетингового подхода, до сложных систем, таких как решение в контексте решения. Это поможет бизнесу оптимизировать решение и сделать его лучше, но и проще.
По мере развития технологий ИИ появляются новые приложения. Например, технологии искусственного интеллекта могут помочь улучшить здравоохранение – например, для выявления рака у пациентов. С другой стороны, ИИ также может помочь нам в решении деловых и технических проблем путем разработки более эффективных процессов.
Алгоритмы машинного обучения, как их чаще называют, могут принимать данные в виде текстов, изображений, аудио, видео или измерений, обрабатывать их и определять набор правил. Основываясь на наборе правил, которые изучает машина, она может принимать решения и выполнять действия на основе этого решения. Это позволяет технологиям ИИ улучшать системы, продукты, процессы и информацию. Приложения ИИ чаще называют классом приложений, но их можно использовать для разных целей.
Моделирования интеллекта
Общая проблема моделирования (или создания) интеллекта разбита на подзадачи. Они состоят из определенных черт или возможностей, которые исследователи ожидают от интеллектуальной системы. Черты, описанные ниже, привлекали наибольшее внимание в прошлом, хотя этот список далеко не исчерпывающий.
Дизайн (конструкция) интеллекта. Имитация интеллекта. Демонстрируйте интеллект.
Первый касается наличия интеллектуальных систем, способных имитировать поведение, наблюдаемое в широком диапазоне ситуаций и условий. Часто предполагается, что системы искусственного интеллекта будут создаваться для воспроизведения многих функций, отображаемых реальным интеллектом, с намерением в конечном итоге показать, что настоящий интеллект возможен.
Демонстрационная часть посвящена демонстрации реального интеллекта. Это говорит о том, что настоящие интеллектуальные системы существуют.
У нас есть конкретные примеры реальных интеллектуальных систем с большими наборами данных. Такие системы запускают полезные алгоритмы в реальных ситуациях. Алгоритмы не обязательно имитируют поведение, наблюдаемое в реальном мире; однако они были разработаны для достижения конкретных целей.
Приложения интеллекта включают в себя распознавание событий и действий, которые явно не определены текущим человеческим программированием. Это характеристика систем искусственного интеллекта, которые сегодня называют прогнозирующим интеллектом.
Обнаружение типов объектов и объектов. Идентификация различных предметов или деталей. Распознавание информации, связанной с этими объектами. Создание объектных или информационных представлений. Интерпретация информации. Анализ информации, представленной объектами. Установление отношений между объектами. Это примеры интеллекта в информатике. Примеры включают алгоритмы обработки изображений, сети, базы знаний, виртуальные вычислительные среды (суперкомпьютеры) и искусственные нейронные сети (искусственные нейроны).
В области компьютерных наук искусственный интеллект и искусственные нейронные сети считаются системами искусственного интеллекта. Таким образом, искусственный интеллект определяется как «разработка интеллектуальных систем, которые могут имитировать сложный интеллект, который может иметь вычислительную мощность, подобную человеческой».
Создание интеллектуальных систем требует правильного понимания интеллекта. Это означает разработку более интеллектуальных систем с правильным пониманием интеллекта. Это включает в себя разработку интеллектуальных систем, которые могут имитировать когнитивные процессы, человеческое восприятие, человеческое мышление.
Интеллект в когнитивных системах Проектирование и создание интеллектуальных систем, способных имитировать сложное когнитивное поведение. Эти системы должны быть чрезвычайно сложными и надежными. Более сложное когнитивное поведение требует более мощных вычислительных и вычислительных ресурсов. Понимание и совершенствование вычислительных процессов и механизмов интеллекта. Есть три аспекта, которые участвуют в понимании и улучшении вычислительных процессов и механизмов интеллектуальных систем: когнитивные системы, когнитивная наука и когнитивная психология.
Исследование интеллектуальных систем, имитирующих сложное когнитивное поведение
Исследования и разработки интеллектуальных систем, имитирующих сложное когнитивное поведение, – это научное исследование, направленное на разработку более интеллектуальных систем. Такие системы необходимы для имитации сложного когнитивного поведения. Эти системы должны быть чрезвычайно интеллектуальными и мощными.
Важным моментом в исследованиях и разработках в области искусственного интеллекта является то, что мы должны разработать искусственный интеллект, который имитирует сложное когнитивное поведение. Более сложное когнитивное поведение требует более мощных вычислительных и вычислительных ресурсов. Поэтому, чтобы ученые и инженеры создавали интеллектуальные системы, нам нужно тратить больше вычислительных ресурсов.
Это приводит к вопросу: сколько вычислительных ресурсов требуется для создания более интеллектуальных систем?
Во-первых, нам нужно понять и дать определение интеллекту. Мы определяем интеллект как интеллектуальную систему, которая может действовать как интеллектуальная система. Таким образом, интеллектуальная система имитирует сложное когнитивное поведение. Система может имитировать различные виды когнитивного поведения. Однако вопрос о том, насколько сложным является это когнитивное поведение, является предметом споров. Это вопрос, требующий ответа от более сложных когнитивных моделей поведения. Кроме того, нам нужно решить, как мы можем создавать более интеллектуальные системы.
Во-вторых, нам нужно понять и дать определение обучению. Обучение – это процесс обучения, за которым следует эволюция интеллектуальной системы. Обучение – это действие, которое необходимо для получения вознаграждения. Это то, что делают люди. Точно так же интеллектуальные системы учатся выполнять более сложные когнитивные действия. Интеллектуальные системы учатся более сложному когнитивному поведению в своей среде. Если их использовать в разных средах, они учатся выполнять более сложные когнитивные действия.
В-третьих, мы должны создать системы, имитирующие определенные сложные когнитивные модели поведения. Есть два типа систем, которые используются для имитации сложного когнитивного поведения. Первый называется эволюционным вычислением. Эволюционные вычисления – это механизм построения более сложных когнитивных моделей поведения. В некотором смысле эволюция – это механизм для создания более разумного когнитивного поведения. Кроме того, эволюция – это механизм построения более сложных когнитивных моделей поведения. Он также используется в машинном обучении. Другими словами, это механизм, который позволяет интеллектуальным системам обучаться и выполнять более сложные когнитивные действия. Еще одним механизмом, имитирующим сложное когнитивное поведение, является моделирование. Моделирование – это механизм моделирования когнитивного поведения.
Эти знания нужны ученым и инженерам. Эти знания важны для ученых и инженеров. Им нужно знать, что требуется в исследованиях и разработках в области искусственного интеллекта.
Все эти шаги требуют больше вычислительных ресурсов для создания более интеллектуальных систем. Более сложное когнитивное поведение требует более мощных вычислительных и вычислительных ресурсов.
Существует пять типов систем искусственного интеллекта. Во-первых, это программные системы. Программные системы – это системы искусственного интеллекта, которые моделируются на компьютерах. Второй – аппаратные системы. Это системы искусственного интеллекта, которые моделируются на компьютерах и в конечном итоге создают и имитируют физическое поведение реальных объектов. Третий – конвергентные алгоритмы. Конвергентные алгоритмы – это алгоритмы, которые обучаются и имитируются машинами. Четвертый – причинно-следственные алгоритмы. Это алгоритмы, имитирующие физическое поведение. Это самый важный алгоритм машинного обучения. Последний вид – эволюционные алгоритмы. Эволюционные алгоритмы – это системы, имитирующие поведение биологических животных и растений.
Представление знаний
Представление знаний и инженерия знаний позволяют программам ИИ разумно отвечать на вопросы и делать выводы о фактах реального мира, для чего ранее требовались люди.
Следующим крупным прорывом в технологии знаний, который полностью изменит правила игры для каждой существующей сегодня компании, будет инженерия знаний, особенно с точки зрения представления знаний и инженерии знаний.
Мы должны реалистично оценивать влияние, которое он окажет на большую часть работы, которую выполняют люди. Мы все еще находимся в зачаточном состоянии инженерии знаний, и у ИИ просто не было времени и ресурсов, чтобы улучшить его до такой степени, чтобы мы могли использовать его для решения реальных проблем.
Независимо от того, будет ли ИИ развиваться дальше, инженерия знаний – это область, в которой мы можем извлечь выгоду уже сейчас.
Чтобы ускорить развитие этой области, технологические компании должны быть готовы идти на риск и активно взаимодействовать с экспертами по темам, связанным с инженерией знаний. Сама по себе инженерия знаний уже демонстрирует большой потенциал для улучшения многих существующих приложений ИИ.
Представление знаний и рассуждение – это область искусственного интеллекта (ИИ), предназначенная для представления информации о мире в форме, которую компьютерная система может использовать для решения сложных задач, таких как диагностика состояния здоровья или ведение диалога на естественном языке. Применение ИИ можно найти во многих областях, но прежде всего в областях обработки данных, таких как обработка сигналов от датчиков и обработка результатов поиска и документов при обработке больших данных.
Интеллектуальный анализ данных также стал областью, получившей развитие с появлением больших данных. Интеллектуальный анализ данных – это область, связанная с созданием инструментов, которые собирают, анализируют и организуют информацию в упрощенные представления. После сбора информации ее можно использовать для прогнозирования в области финансов, медицины, химии и многих других областях.
Алгоритмы графов, которые представляют собой инструменты интеллектуального анализа данных, могут использоваться для представления данных в компьютерной системе. Это специализированные инструменты, часто основанные на нейронных сетях, которые хорошо подходят для интеллектуального анализа данных. Графические алгоритмы обычно используются для моделирования данных в виде простых диаграмм или карт, таких как графики данных, показывающих какую-либо информацию. Алгоритмы графов позволяют представлять данные в виде последовательности узлов, каждый узел представляет данные и связи между этими узлами.
Нейронные сети – это особый тип нейронной сети, используемый для выполнения искусственного интеллекта, графовых алгоритмов и машинного обучения. Нейронные сети – это тип машинного обучения, который активно исследуется на протяжении десятилетий. Они очень эффективны в основных вычислительных приложениях и приложениях искусственного интеллекта, особенно при обучении. Нейронные сети делятся на различные типы, такие как долгосрочные, краткосрочные, случайные, линейные и векторные.
Преимущества нейронных сетей хорошо известны. Нейронные сети можно применять для решения множества задач, они гибки и своевременно генерируют результаты. Они применяются для решения различных задач, включая распознавание образов, обнаружение аномалий и машинное обучение. Нейронная сеть – это просто набор узлов и соединений, которые действуют как входы и выходы, чтобы помочь нейронным сетям выполнять сложные задачи и генерировать желаемые результаты.
Современные архитектуры глубокого обучения, которые реализуют нейронные сети, чрезвычайно мощны и эффективны и могут использоваться для эффективного решения проблем с данными, которые было бы трудно решить традиционными методами. Алгоритмы машинного обучения для нейронных сетей разработаны специально для имитации аспектов обработки информации человеческим мозгом, что позволяет нейронным сетям решать сложные задачи.
Системы искусственного интеллекта не ограничиваются задачами обработки данных и могут использоваться для обеспечения лучшего понимания окружающего мира и улучшения определенных аспектов человеческого поведения. ИИ выходит за рамки обработки данных и начинает использовать машинное обучение в реальном мире.
В деловом мире системы ИИ могут помочь повысить производительность и сократить ненужные накладные расходы в таких областях, как управление цепочками поставок и оптимизация поставок, производство, запасы, управление взаимоотношениями с клиентами и контроль качества. Системы искусственного интеллекта можно использовать для создания новых продуктов, обнаружения новых идей и шаблонов, а также для улучшения процесса управления запасами в производственной или сбытовой компании.
В здравоохранении системы искусственного интеллекта можно использовать для анализа огромных объемов данных с медицинских или диагностических изображений для выявления определенных заболеваний и изменений в тканях.
В соответствии с законом системы ИИ могут обеспечивать поддержку принятия решений в области подготовки к судебному разбирательству, объективности, фактов и другой юридической информации. Они могут выявлять потенциальные предубеждения в доказательствах и представлять данные на рассмотрение судов.
Наконец, системы ИИ могут помочь в различных отраслях с производством и логистикой. Системы искусственного интеллекта могут помочь сократить объем запасов на заводе или использовать беспилотные транспортные средства и машины, чтобы сократить время и усилия, необходимые для доставки грузов.
Текущие приложения ИИ включают ряд проблем в области обработки информации, компьютерного зрения, распознавания речи, распознавания текста, обработки изображений, обработки видео, обработки звука, машинного обучения. Многие из лежащих в основе алгоритмов машинного обучения разрабатывались десятилетиями, и сейчас многие системы достигли своих пределов.
ИИ начинает достигать предела производительности технологии в определенных задачах и переходит в новые и более сложные области.
Из-за разнообразия приложений пройдет несколько лет, прежде чем системы ИИ полностью раскроют свой потенциал. В деловом мире системы искусственного интеллекта могут повысить эффективность и скорость компании, а также сократить или устранить ненужные расходы за счет анализа данных и разработки новых процессов для создания новых продуктов.
Система ИИ может использовать информацию, которая была предоставлена системе, чтобы определить, должна ли она делать прогноз относительно результата конкретного решения. Например, система ИИ может понять, что было принято определенное решение на основе информации, предоставленной пользователем. Затем он может определить, является ли прогноз, предоставленный пользователем, точным. Если прогноз, который делает система ИИ, точен, она может сократить время обработки и повысить точность принятия решений.
Логико-лингвистическое моделирование
Логико-лингвистическое моделирование представляет собой шестиэтапный метод, разработанный в первую очередь для построения систем, основанных на знаниях, но он также применяется в ручных системах поддержки принятия решений и системах анализа и доставки информации. Он использует структурированные модели, основанные на знаниях, такие как графики, блок-схемы, сети и циклы обратной связи, для описания потока информации в сложных системах, таких как социальные сети и бизнес-сети. Затем эти модели можно использовать для оценки правильности передачи информации и получения ожидаемых результатов. Диапазон приложений варьируется от информационных систем и бизнес-аналитики до создания и управления знаниями, оптимизации бизнес-процессов и систем управления знаниями. Однако процесс начинается с определения конкретной предметной проблемы или предметной области и продолжается формулировкой для нее соответствующей логической модели. Этот шаг непрост, потому что разные модели, основанные на знаниях, описывают разные аспекты проблемы. Логико-лингвистическая модель строится как набор наиболее релевантных предположений, сделанных в заданной области знаний. Логико-лингвистическая модель организована как естественная иерархия, начиная с самой простой гипотезы и заканчивая самой сильной гипотезой. В строгой логической структуре предположение о первом уровне абстракции означает, что система была разработана без введения каких-либо вторичных предположений, поэтому она обладает согласованностью на высоком уровне и ограничениями на относительно низком уровне. Предположение о втором уровне абстракции означает, что система была разработана без каких-либо вторичных предположений. Предположение о третьем уровне абстракции означает, что система была разработана без каких-либо вторичных предположений. На этом заключительном этапе большинство ограничений в системе было снято, поэтому существует минимальная вероятность того, что система полностью выйдет из строя. Каждый уровень абстракции подразумевает, что определенные ограничения были удалены или сокращены. Ограничения, вводимые ограничениями на начальном уровне абстракции, обычно сокращают диапазон возможностей, доступных системе. Если на втором уровне абстракции появляются какие-либо режимы отказа, для их устранения обычно достаточно третьего уровня. Логическое моделирование начинается с определения конкретной предметной проблемы или предметной области и продолжается формулировкой для нее соответствующей логической модели. Результаты процесса моделирования показывают, какие ограничения могут быть удалены или сокращены, а какие ограничения прямо подразумеваются в логической модели. Если все ограничения сняты или уменьшены, система имеет очень высокую степень сложности. Однако, когда первичное предположение было изменено, уровень сложности обычно снижается. Время, необходимое для построения логической модели, часто обратно пропорционально количеству включенных в нее ограничений. Когда ограничений слишком много, необходимо построить разумную логическую модель, чтобы показать эффективность системы. Однако если ограничений нет, то систему можно построить очень быстро. Результаты процесса моделирования показывают, какие ограничения могут быть удалены или сокращены, а какие ограничения прямо подразумеваются в логической модели. Как отмечалось ранее, процесс начинается с определения конкретной предметной проблемы или предметной области, системы оптимизации бизнес-процессов и управления знаниями. Затем процесс переходит к формулированию соответствующей логической модели для него. В бизнес-процессах требования и ограничения системы подробно описаны в документе бизнес-требований. Точно так же ограничения, налагаемые на систему бизнес-процессами, описаны в документе бизнес-процессов. Таким образом, проблема и ограничения специфицируются и определяются вместе.
Большинство людей считают, что логическая модель должна также описывать систему. Однако часто это не так. Логическая модель конкретной системы может описывать логические отношения между ограничениями, но не может описывать или объяснять сами ограничения. Существует множество способов просмотра логической модели. Однако логические модели, как правило, дают полное представление о системе как логически, так и структурно. Таким образом, не обязательно логическая модель системы считается завершенной. Логическая модель описывает структурное представление системы, но обеспечивает структурное представление только для определенных логических ограничений. Примеры методов структурного моделирования включают топологический метод, структурную декомпозицию и методы структурной декомпозиции и реконфигурации. Хотя структура выражается структурной диаграммой, это не обязательно означает, что структура включает в себя все ограничения. Другим видом структурного моделирования является декомпозиция конструкции на слои структурных компонентов. Структура может представлять логическую систему, бизнес-процессы и логические ограничения, но она также может быть выражена в виде ограничений, определенных в бизнес-процессе, а затем назначенных логическому компоненту и логическим ограничениям. Декомпозиция может выполняться в рамках бизнес-процесса и может потребовать удаления или изменения некоторых или всех ограничений в логической модели. Кроме того, может потребоваться модификация логической модели путем соответствующей структурной декомпозиции для включения новых структурных элементов. В качестве альтернативы может потребоваться структурная декомпозиция для преобразования логической структуры в новые структурные элементы. Декомпозиция и структурная декомпозиция – это процессы, которые создают новые структурные элементы и передают их логическим ограничениям, но эти новые элементы могут иметь только те же логические ограничения в структурной декомпозиции, что и переданные элементы. Декомпозиция происходит для логических ограничений, которые считаются полными, или для ограничений, логическое представление которых определено в логической модели. Процесс добавления ограничений к структурному элементу требует структурной декомпозиции, поскольку именно здесь создается и добавляется новый элемент. Топологический метод позволяет устранить ограничения в структурном элементе без изменения логической модели, тогда как методы структурной декомпозиции и реконфигурации обычно требуют структурной декомпозиции в качестве явного шага перед изменением логики. Топологический метод может быть наиболее общим типом структурной декомпозиции и имеет то преимущество, что не требует дополнительных шагов структурной декомпозиции. Например, декомпозиция может быть проведена в компоненте бизнес-процесса. В этом бизнес-процессе могут быть и другие элементы, которые также могут быть включены в качестве структурных элементов. Декомпозиция может происходить в логической модели или, в зависимости от текущей логической модели, в структурном компоненте, компоненте бизнес-процессов или топологическом компоненте. Если структурная декомпозиция выполняется топологическим методом, это может устранить больше ограничений. Процесс структурной декомпозиции может включать в себя несколько этапов, таких как извлечение структурного элемента на основе логического компонента, представляющего логическое ограничение. Например, логическая модель, представляющая структуру с ограничениями, выраженными в виде логических ограничений, может потребовать топологической декомпозиции, прежде чем можно будет смоделировать структуру логических компонентов.
В этом разделе структура логического компонента рассматривается как топологическая декомпозиция логической структуры. Методы топологической декомпозиции и структурной декомпозиции и реконфигурации могут использоваться для декомпозиции логических компонентов в этой логической структуре. Если структурный элемент и логический компонент имеют разные логические ограничения, то логический компонент будет создан и передан в логические ограничения при структурной декомпозиции, но логический элемент не будет помещен в логические ограничения.
Логический компонент не может быть непосредственно помещен в структуру как структурный элемент. Структурный элемент либо создается, либо добавляется в топологическую структуру из логических ограничений в топологической структуре. Методы топологической декомпозиции и структурной декомпозиции и реконфигурации могут использоваться для создания структурных элементов в топологической структуре. Логические элементы топологической структуры помещаются в топологическую структуру путем наложения структурных ограничений на топологическую структуру.
Семантическая неоднородность
Семантическая неоднородность возникает, когда схема базы данных или наборы данных для одного и того же домена разрабатываются независимыми сторонами, что приводит к различиям в значении и интерпретации значений данных. Чтобы различать базы данных и наборы данных с разными целями и структурами авторства, метаданные в разных хранилищах данных иногда помечаются тегами метаданных, описывающими запрос и точку сбора. Это называется семантической неоднородностью.
Например, схемы базы данных могут быть разработаны для разных приложений с разными семантическими структурами, но с согласованностью. С другой стороны, наборы данных и ресурсы могут извлекаться разными способами и представлять разные информационные ресурсы. Аналитика данных – это процесс сведения информации к ее наиболее релевантной сути, оценки актуальности и интерпретации различных объектов данных и информационных точек на основе их связи с другими данными.
Семантическая неоднородность играет ключевую роль во многих случаях, например:
Эффективное управление знаниями, управление рассредоточенными, сложными и постоянно меняющимися активами знаний.
Создание ориентированной на человека инфографики, веб-приложений или аудиовизуального контента в системах управления знаниями.
Независимо разработанные базы данных знаний и мультимедийные среды (например, веб-сайты, веб-приложения) уже используются многими профессионалами. И теперь быстрорастущий рынок Интернета вещей (IoT) все больше внимания уделяет совершенствованию встроенных устройств, таких как интеллектуальные устройства и датчики, которые являются источниками знаний, а также информации. И хотя самоорганизующиеся и самонастраивающиеся системы все чаще встречаются в динамических промышленных системах, более разнообразные подходы новых поколений экспертов по всему миру вдохновляют на создание совершенно новых концепций в управлении знаниями. Это также проявляется в разработке подходов к базам данных для конкретных приложений, которые специфичны для каждой области или проекта.
Учитывая разные уровни накопления знаний в разных областях, мы не ожидаем, что базы данных для конкретных приложений в системах управления знаниями будут использоваться для всех видов данных. Только представьте, если бы в системе управления знаниями, основанной на данных, можно было бы найти только базу данных или запрос, который подходит для приложения. Это может показаться в некоторых случаях слишком простым, а иногда и слишком наивным. Когда мы имеем дело с несколькими системами данных для управления знаниями, мы ожидаем, что базы данных или механизмы запросов разного уровня сложности смогут работать вместе. Это могло привести к созданию многочисленных баз данных и механизмов запросов, что привело к семантической неоднородности.
В настоящее время, когда все больше и больше баз данных разрабатываются на основе конкретных баз данных по одной и той же теме, может возникнуть необходимость в определении новых наборов данных (образцов) для каждой базы данных или запроса к базе данных. Некоторые решения существуют, например, для классификации полей метаданных в базах данных и базах данных для разных коллекций. Но задача состоит в том, чтобы как можно чаще использовать существующие базы данных, а не создавать новые базы данных с разными целями.
Еще одним хорошим примером семантической неоднородности является множество программных платформ и механизмов обработки данных, используемых для веб-сервисов. У каждой платформы и базы данных есть свой способ отображения данных. Важно не использовать разные источники данных для разных веб-приложений, а найти способ согласовать разные источники данных с разными веб-приложениями. Хотя источники данных, управление данными, приложения и системы неоднородны, нам нужна база данных, которая предоставляет все необходимые данные, когда требуются разные приложения или системы. И по мере разработки новых платформ и баз данных можно ожидать, что семантическая неоднородность останется ключевой особенностью систем анализа данных.
Обнаружение данных
Сложность различных баз данных и механизмов данных часто скрыта от конечного пользователя. Во многих случаях, если пользователь данных не знаком с источниками данных, системами управления данными и анализа данных, он, вероятно, не сможет найти нужные ему данные. Инструменты обнаружения данных, которые используются специалистами по данным на предприятии, обеспечивают более целостное представление данных во всех приложениях и источниках данных и используются для обнаружения источников данных и систем управления данными. Поэтому инструменты обнаружения данных, предназначенные для обнаружения источников данных и систем управления данными, должны быть способны интегрироваться со всеми системами, используемыми для создания данных. Кроме того, любой инструмент должен иметь возможность связать инструмент обнаружения данных с другими инструментами анализа данных или системами управления данными.
