Введение к работе
Представляемая работа посвящена исследованию и разработке методов и средств создания систем, поддерживающих интеллектуальный доступ к данным автоматизированных информационно-справочных систем (АИСС).
Актуальность темы. В настоящей работе рассматриваются проблемы организации диалога оператора терминала с информационной системой на некотором подмножестве естественного языка, содержащего вопросительные и побудительные предложения. На основе семантического анализатора предлагается транслятор с естественного языка на SQL-подобный язык запросов информационной системы.
Основы методик представления семантики текстов были заложены в публикациях Поспелова Г.С., Поспелова Д.А. (1981), Белоногова Г.Г. (1983), Апресяна Ю.Д. (1967), Минского М. (1979), Хомского Н. (1961-1962), Попова Э.В. (1982), Мильчука И.А. (1982), Тузова В.А. (1970-2007) и др. Результаты их развития излагались в работах Полякова А.О. (1985), Кузнецова И.П. (1986), Леонтьевой Н.Н. (1986), Рубашкина В.Ш. (1989–2005), Хорошевского В.Ф. (2002), Емельянова Г.М. (1998-2003), Волковой И.А. (2006).
Целью диссертационной работы является расширение функциональности АИСС, включающее элементы искусственного интеллекта за счет организации интеллектуального доступа к базам данных (БД), используя проблемно-ограниченное подмножество естественного языка (ЕЯ), и средства динамической обработки и представления данных.
Достижение сформулированной цели предполагает решение следующих основных задач:
-
Исследование представления внешней информационной модели предметной области с целью выбора модели данных.
-
Формирование структуры информационной базы данных на основе выбранной модели данных.
-
Разработка АИСС, поддерживающей сформированную структуру данных.
-
Формализация многокритериальной оптимизационной задачи построения расписания ВУЗа и разработка алгоритма его построения.
-
Разработка формального механизма преобразования запроса к данным на проблемно-ориентированном подмножестве ЕЯ в язык запросов к базе данных АИСС и его реализацию.
Объектом диссертационных исследований является интеллектуальный диалог оператора терминала с АИСС для организации доступа к базе данных и механизм формирования учебного расписания.
Предметом исследования является модельно-алгоритмическое обеспечение автоматизированного формирования и выполнения и анализа результатов запросов, заданных на SQL-подобном классе языков и проблемно-ограниченном подмножестве ЕЯ.
Методы исследования. Для решения поставленных задач в работе используются методы исследования информационных систем, дискретной математики, математической и формальной лингвистики.
Научная новизна работы заключается в следующем:
-
Разработано формализованное описание проблемно-ориентированного подмножества ЕЯ.
-
Разработан формальный механизм преобразования запросов к данным на проблемно-ориентированном подмножестве ЕЯ на запросы на языке платформы АИСС.
-
Формально описана постановка многокритериальной оптимизационной задачи построения расписания ВУЗа и предложены алгоритмы построения оптимального расписания учебных занятий ВУЗа.
-
Разработан алгоритм преобразования запросов на проблемно-ориентированном подмножестве ЕЯ на запросы на языке 1CQ.
Практическая значимость полученных результатов. Областью непосредственного практического применения теоретических результатов работы является автоматизация процессов учета, хранения, обработки и анализа информации об основных процессах, характеризующих деятельность подразделений высшего учебного заведения.
Обоснованность и достоверность научных положений подтверждена всесторонней апробацией основных теоретических положений диссертации в печатных трудах, докладах на Международных и Всероссийских научных конференциях, положительными результатами практического использования разработанной АИСС в различных отечественных организациях.
Реализация результатов работы. Используя предложенную платформу и разработанный механизм семантического анализатора на проблемно-ограниченном подмножестве ЕЯ разработаны и внедрены следующие АИСС:
-
АИСС «ВУЗ» организации учебного процесса в 2010/2011, 2011/2012 учебных годах в Санкт–Петербургском государственном университете водных коммуникаций в деканате гидротехнического факультета.
-
АИСС «Звездочка» автоматизации учета и контроля хозяйственной деятельности юридического отдела ОАО «ЦС «Звездочка».
-
АИСС «Спектр» обеспечения курсов переподготовки и повышения квалификации учебного центра ОАО «ПО «СЕВМАШ».
-
АИСС «Автошкола» автоматизации комплекса услуг по подготовке специалистов «ДОСААФ России» г. Северодвинска.
Основные положения, выносимые на защиту. Исходя из рассмотренных в предлагаемой работе новых вопросов формируются положения, выносимые на защиту.
-
Формализованное описание проблемно-ориентированного подмножества ЕЯ и формальный механизм преобразования запросов к данным на проблемно-ориентированном подмножестве ЕЯ на запросы на языке платформы АИСС.
-
Алгоритм преобразования запросов на проблемно-ориентированном подмножестве ЕЯ на запросы на языке 1CQ.
-
Формальное описание постановки многокритериальной оптимизационной задачи построения расписания ВУЗа.
-
Алгоритмы построения оптимального расписания занятий ВУЗа.
Личный вклад соискателя. Все научные и практические результаты получены соискателем самостоятельно в процессе многолетней научной работы.
Диссертационная работа соответствует формуле, а также следующим пунктам паспорта научной специальности 05.25.05 – Информационные системы и процессы:
п.3. Информационное обеспечение процессов и систем в части принципов организации и структурирования данных, концептуального, логического, физического проектирования табличных и текстовых баз данных информационных систем;
п.4. Лингвистическое обеспечение информационных систем и процессов в части методов и средств проектирования словарей данных как лексических комплексов, а также методов семантического, синтаксического и прагматического анализа текстовой информации с целью ее формализации для представления в базах данных и организации интерфейсов информационных систем с пользователями;
п.6. Сетевые информационные ресурсы и технологии, в том числе разработка и исследование принципов организации и функционирования распределенных информационных систем и баз данных.
Апробация работы. Основные результаты диссертационной работы были представлены на 9 конференциях: V международной научно-технической конференции «Информатизация процессов формирования открытых систем на основе СУБД, САПР, АСНИ и систем искусственного интеллекта», г. Вологда, 2009 г, IV всероссийской научно-технической конференции по имитационному моделированию и его применению в науке и промышленности «ИММОД-2009», г. Санкт-Петербург, 2009 г., VII международной научной конференции «Инновации в науке и образовании», г. Калининград, 2009 г., Межвузовской научно-практической конференции молодых ученых, посвященной 200-летию транспортного образования в России «Водный транспорт России: история и современность», г. Санкт-Петербург, 2009 г., VIII Всероссийской школе-семинаре «Прикладные проблемы управления макросистемами», г. Апатиты, 2010 г., XII Санкт-Петербургской международной конференции «Региональная информатика (РИ-2010)», г. Санкт-Петербург, 2010 г., Международной научно-практической конференции «Информационные и коммуникационные технологии в образовании: ресурсы, опыт, тенденции развития (ИТО)», г. Архангельск, 2011 г., XII международной научно-практической конференции «Формирование новой информационной среды образовательного учреждения с использованием технологий «1С»», г. Москва, 2011 г., III межвузовской научно-практической конференции студентов и аспирантов «Современные тенденции и перспективы развития водного транспорта России», г. Санкт-Петербург, 2012 г.
По теме диссертации опубликовано 13 работ, в том числе: 3 статьи в журналах из перечня ВАК Министерства образования РФ («Журнал университета водных коммуникаций», «Вестник Санкт-Петербургского университета»). Публикации отражают основные полученные результаты диссертационной работы.
Структура и объём работы. Диссертационная работа состоит из введения, четырех глав, заключения, изложенных на 134 страницах машинописного текста, и библиографического списка, включающего 131 источник.
