автореферат диссертации по информатике, вычислительной технике и управлению, 05.13.02, диссертация на тему:Вербально-семантическая информационно-аналитическаясистема для решения задач математического моделирования

НАЦЮНАЛЬНА АКАДЕМ1Я НАУК УКРАГНИ Ф1зико-механ1чний ¡нститут ¡м. Г. В. Карпенка

ОД

На правах рукопису

. :,\Р :0;'!6

ЖУК Петро Антонович

ВЕРБАЛЬНО-СЕМАНТИЧНА 1НФОРМАЦ1ЙНО-АНАЛ1ТИЧНА СИСТЕМА ДЛЯ РОЗВ'ЯЗУВАННЯ ЗАДАЧ МАТЕМАТИЧНОГО МОДЕЛЮВАННЯ

Спекал ьнютъ:

05.13.02 - математичне моделювання в наукових дослщженнях 05.13.04 - автоматиэоваш системи управлЫня I системи обробки ЫформацИ

Автореферат дисертацй на здобуття наукового ступеня кандидата твхннних наук

ЛЬВ1В - 1996

Дисертац'юю е рукопис

Робота виконана в Центр! э ¡нформац!йних проблем територШ 1нституту прикладних проблем механ1ки i математики ¡м. Я.С.Пщстригача Нац'юнально? академи наук УкраТки

Науковий кер1вник: Член-коресп. HAH УкраТни, докт.техн.наук, проф. ГРИЦИК Володимир Володимирович

ОфМйн! опоненти: професор, докт. ф1з.-мат. наук ВАЛЬКОВСЬКИЙ В.О., канд. техн. наук, от. н. е., ДЕРКАЧ Б.Т.

Провщна установа: 1нститут мбернетики ¡м. В.М.Глушкова HAH Укра!ни

Захист в!дбудеться " (Ь/ГМЩ^ШЬ р. о J& год. на засщанш спец1ал1зовано1 радй .02 при

(ЭДзико-мехаычному iHCTvrryri HAH Укра?ни (290601, Львт, вул. Наукова, 5).

3 дисертац1ею можна ознайомитись в б!блютец! Ыституту (вул. Наукова, 5).

Автореферат розюланий "/(у" г р.

Внений секретар спец)ал1зованоТ вчено! ради, канд.техн.наук, ст.наук.сп. __Р.А.Бунь

ЗАГАЛЬНА ХАРАКТЕРИСТИКА РОБОТИ

Актуапьнють роботи та стан проблеми. 3 швидким розвитком потужностей комп'ютерно? технжи I застосуванням ¡нформацмних систем у все б'шьш рюномажтних сферах людсько! д!яльност1 суттево зростае значения математичного моделювання та створення ужверсальних ¡нформац1йно-анал1-тнчних систем I баз знань. Для цих систем характерними особливостями е багатотематичнгсть, багатоцтьовють, вщкри-т!сть, можливють сприйняття та семантичнсй ¡нтерпретацн будь-якоТ ¡нформацп. Оскшьки ужверсальним способом представления ¡нформацн, з якою оперуе людина, е природна мова, необхщною властивгстю повинна бути можливють семан-тичноТ ¡нтерпретацП природное мови. Можливють представления в ¡нформасуйних системах алгоритма та довтьних зв'язюв м1ж об'ектами засобами природное мови робить так! системи надзвичайно потужжм ¡нструментом для розв'язування задач математичного моделювання, зокрема, в економщ! та гумажтаржй сфер!.

Суттевий внесоку розвитку наукового напрямку, пов'я-заного з ¡нтерпретац!ею природно! мови та семантичним представлю )ням знань в ЫформацШних системах, внесли укра!нсью й зарубЬкж вчеж В.М.Глушков, Ю.В.Капггонова, А.О.Стогжй, Т.К.В|'нцюк, Н.Хомський, М.Мжський, Т.ВЫофад, П.В1нсто1. Дж.Слейг'ал, А.С.Нар1ньян'1, А.Е.К1брик, В.Квайн та ¡нин. Переважна ильюсть робп- у цьому напрямку присвячена теоретичному анализу проблем, яю виникають у зе'язку з еемантичною ¡нтерпретац!ею природной мови, або побудов1 спещ'ашзованих ¡нформац1йних систем, то ¡нтерпретують досить вузы«' й обмежеж' шдмножини природно? мови, як

правило, в окремих галузях знань. У данм робст вперше розроблено i досж'джено унтерсальне семантичне представления украшсько» моей, що реализована як базове представления знань довшьноТ тематики а ¡нформацЮно-аналггичмй систем!. Í

Як показуе досв!д, розвитку сучасноТ науки, дуже часто

важливГ hobí результати виникають на стику р1зних галузей дослщжень. При цьому необх'щний одночасний розгляд 1 анал|з великого обсягу р>знотематичних знань, що без використання -потужнЫ ¡нформацшних систем у багатьох випадках е практично неможливим. Так! системи повинн! забезпечувати збереження i сум1сну обробку ¡нформацн, що стосуеться р1зних гапузей, íl ефективне тематичне структу-рування, можлйвосп розширення та поглиблення тематики. Повинна бути эабезпечена мсжлив1сть використання одже? й rieí ж ¡нформацн для розв'язування великоГ юлькосл цшком р1зних за типом i складнютю задач: bía доводок до реал'оацм потужних математичних моделей i керування складними техн1чними системами. Тому все частое ЫформацШн) системи створюються не для розв'язування конкретних зктуальних на даний час задач, а для комплексного збору й обробки ¡нформацн прооб'ект у цшому. Представления знань засобами природно! мови найкраще забезпечуе к повне та багатоцЫьове використання, оскшьки саме природна мова вщображае модель свпу, систему лозначень i домовленостей, яка об'еднуе pi3H¡ теми та галузк

Мета ооботи i задач1 досл1дження. Метою роботи е розроб-лення вербально-семантичноинформацтно-аналп-ичноТ системи, яка би дозволяла виконувати семантичну 1нтерпретац1ю та оброблення дов1льно| багатотематично! вербально! ¡нформацн

Ч

для Ц1леи математичного моделювання.

Для досятвння мети виконувалися наступи!'заедания: -формулювання й обфунтування концептуальних положень, яю лежать в основ1 ¡нформацмно? технологи, що створюстъся;

-формулювання вимог до мови семантичного представления вербально! тформаци, побудова формально? граматики, що породжуе мову, яка задовольняе цим умовам, дослщження властивостейтако? граматики;

-побудова та дослщження властивостей формально? семантичноТ модел1, яка дае спос1б ¡нтерпретаци вербальних знань в ¡нформац!йн)'й систем!;

-створення та досл!дження системи базових функций, яка забезпечуе семантичну ¡нтерпретац!ю та оброблення ¡нформа-цп в ¡нформацШнЮ систем!';

-створення алгоритм1в вербально-семантично? ¡нформа-1Мйно-анал!тичноТ системи та »х комл'ютерна реал1зац1я;

-розв'язування засобами створено! системи конкретних комплексних задач наукових дослджень у сутгево р1зних галузях: когн1толопчн! дослщження територм Украши' та дослщження штроенергетичного потен^алу в репонах УкраТни.

Методи дослшжень. При виконаны роботм використовува-лися летоди та апарат теора множин, теор» формальних гра-матик, теор» дедуктивного виведення, загально? теорн систем, теорн апгоритм!в, математично! лшгвкзтики, теори граф! , математичноТ логЫи, семантики, математично! статистики, програмування. -

Теоретичний анашз поеднуеться з розробленням г чгорит-та I створенням програмного эабезпечення, яке використо-вуеться для розв'язування прикладних задач.

Наукова новизна. Запропонований лцрод до семантично! (нтерпретацй природноТ мови дозволив вперша реал1зувати комп'ютерну ¡нформацШну систему, в як!й може бути представлена та семантично ¡нтерлретоваиа ¡нформацт, виражена засовами природноТ украТнсько! мови. Запропоновано та дослужено безконтекстну граматику семантичного представления вербально! ¡нформацп та семантичну модель предметно! сфери ¡нформацмно! системи у форм) узагальненого пперграфа. Доведено ¡нтерпретовмсть семантичного представления, тобго однозначну вщповщжсть будь-якого речения, породженого граматикою семантичного представления, п!дграфу узагальненого пперграфа, який реал!зуе семантичну модель. Сформульо-вано критерн якост! семантичного представления вербально! ¡нформацн. Розроблено алгоритми семантично! ¡нтерпретацй. вербально! ¡нформацн, генерацГ нових- знань шляхом дедуктивного виведення на узагальненому пперграфк Запропоновано технолопю реал!заци математичних моделей на основ! вербального представления астивних \ пасивних знань в ¡нформацм-Н1Й системи

На захист виносяться наступи! основн! положения:

- концепция побудови ун!версально! ¡нформацмно-аналтач-но! системи з базоаим вербально-семантичним представлениям ¡нформаци;

- безконтекстна граматика семантичного представления знань, виражених природною украТнською мовою;

... - семантична Ыформацмна модель, яка забезпечуе ¡нтер-претацто речень вербально-семантичного представления в !нформац1йн!й систем!;

- формулювання та доведения 'верджень, яю виражають основн! властивост1 граматики семантичного представления

б

та семантичноТ ¡нформацмнсн модели зокрема, семантичну ¡нтерпретовнють;

- базова система функций на семантичмй ¡нформацжжй модел(, яка реашзуе представления, ¡нтерпретац1ю I повну множину операцм над вербально-семантичною ¡нформащею;

- алгоритми та д1юча програмна реализацст вербально-семантично? ¡нформац1йно-анал1тично1 системи "Поступ", яка реалгауе семантичну ¡нтерлретацю й оброблення довтьно! багатотематичио? вербальное ¡нформацн для ц!лей математич-ного моделювання;

- науков! досл'щження в двох р')зних галузях знань на основ! математичних моделей, реалЬованих засобами системи "Поступ".

Достов1ржсть основних наукових положень I отриманих результат ¡в забезпечуеться застосуванням математичних метод в викладок, безпосередньою перевфкою придатнооп запропо-нованих формальних структур для опису вщповщних клаа'в об'ектт, спшпадмням результатов у вщомих часткових випад-ках. Отриман! результати використаж для розв'язування конкретних задач математичного моделювання. Достов1рнють отриманих даних пщтверджно практикою.

Практична ц!нн!сть. Одержан! результати закладають основу для повно! семантично! ¡нтерпретаци знань, виражених природ-ною украТнською мовою, що дозволить перейти до створенки комп'ютерних ¡нформацмних систем яюсно нового ртня, яю характеризуються унщерсальн'ютю, простотою введеня ¡нфор-маци, зокрема алгоритмт, повнотою використання ¡нф-рмацн, широкими можливостями 7? анализу та одержання нових знань. На основ) проведених досл'щжень розроблено структуру та алгоритми вербально-семантично! ¡нформац!йно-аналггичноТ

системи "Поступ", яка програмно реатзована » апробозана. Система "Поступ" е потужжм ¡нструментом для реалгёацп математичних моделей I наукових дослщжень у рЬних галузях. Особливо ефективним виявилось застосування системи для роза'язування задач в економнних I гумажтарних науках, осктьки вона забезпечуе семантичне представления й ефек-' тивне еикористання довтьноТ вербально! ¡нформацн. Доцшьно застосовувати систему для дослщжень на стику р1зних наук, зокрема для комплексных дослщжань територ'|альних об'еетш, а також для побудови математичних моделей на основ! велико! илькост! емга'ричних I теорвтичних законом(рностей, р!зно-планових 1 р'.зних за достов!р!-истю шэдних даних.

РеалЬашя результат робота. На баз! системи "Поступ", яка е основним практичним результатом дано! роботи, реалшоваио комп'ютерну ¡нфопмац)йио-анаштичну систему Львшсько! облает!, ¡нформац!йну систему для цЬпей землзкори-стування 1вано-Франк1Всько1 облает!', на замовлення Ради з вивчення продуктивних сил створено комп'ютерну ¡нформацй-но-картограф!чну систему Житомирсько! обласп', ор^ентовану на жформац1ю про динам1ку .змии стану радюактивного забруднення територн внаслщок аварн на ЧАЕС. Здмснеио розроблення ¡нформацмно-аналгтично! системи Захщного реп-ону УкраТни для потреб альтернативно! енергетики. Найповжше використан1 _ можливост) системи "Поступ" при створены багатотематично! комп'ютерно! ¡нформацмно! . системи об'ектно-ор'тнтованого типу з украшознавства для наукових до-сл)джень, прийняття радень та забезпечення навчального про-цесу в рамках Державно! науково-техннно! програми 8.3.1. На основ} ц'|е! системи проведено ряд комплексних сощолопч-

них досл1Джень I прогнозт, виконано анаттичж дослщження соц1ально-пол1тичноТ, демограф1чно? й еколопчно? ситуацП в територтх Укражи, розроблено та передано в АдмМстрац'то Президента проект нового адммютративного подЫу УкраГни. Результата досл'щжень, виконаних на основ! ¡нформацшно! системи з украТнознавства, використовувались АдмМстрацюю Президента УкраТни, Верховною Радою, Нацюнальним ¡нститутом стратепчних дослщжень.

Дпробашя роботи.

Основж результата були викладвн! та обговорен!:

- на Третей м1жнародн!й науково-практичжй конференцП "Проблеми украТжзаца комп'ютерт",Львт, 1993р.,

- на мЬкнародн'1й науково-практичнм конференци "Карпа-ти - украшський мгст в бвропу: проблеми \ перспективи", Льв)в,1993р.,

- на Друпй украТнсьюй конференци з автоматичного керування, Льв1в, 1995р.,

- на семжарах у Державному ком!теп з питань науки ) технологий УкраТни, Нацюнальному ¡нститут! стратепчних дос-ладжень, 1нститут( психологи НАНУ, 1ППММ НАНУ, ФМ1 НАНУ, Секцн ¡нформатики ЗНЦ НАНУ, 1991-1995рр.

Пуслжаии. За темою дисертацмноТ роботи опублжовано дев'ять наукових робп.

Структура й об'ем ооботи. Дисертацш складаеться с вступу, чотирьох роздмв, висновк1в I викладена на 148 сторшках включно з перел!ком лкератури та додаткт.

ЗМ1СТ РОБОТИ

У встуго окреслюеться коло питань, яю е предметом досль дження, показуеться актуальнють напряму роботи, вводяться

основа понятгя I коротко описуеться зм'ют дисертаци.

Заеданиям пеошого роздту е опис концепци системи "Поступ", формально представления основних структур, що задають семантику мформаци I дослщження зв'язку мок ними.

Концепц!я системи "Поступ" задае наступи! осноеж П влас-тивост»: об'ектнють, природну ерархннють ¡нформаиуйних структур, суб'ектну розподтенгсть, паспортизованють ¡нфор-маци, вербальн1'сть, семантичну ¡нтерпретовнють ¡нформацм, вербальне представления активних зиань.

Базовим концептуальним постулатом, на якому фунтуеться система, е принцип первинносл слова, прнродноГ мови, як основи форм I зм1сту ¡нформацП. Модель св1ту та !нфор-мацмж структур и системи будуються, виходячи з !х Ыдповщ-ност1 модел! та структур! знань, вщображеш'й у ппироджй мов!. Звичайно, це не виключае можливост)' спец1шизованих форм введения та воображения ¡нформаци (таблиц!, графой тощо), як! широко використовуються в математичному моделюаанн!, однак ц! форми е пох'щмими вщ вербального представления.

Вербальне представления виконуе в систем! три осноеж функцп: сприйняття ¡нформацП, внутршне представления для. збереження й оперуваиня мформацШю, вщображення шфор-мацП для користувача. Кожна з цих функций вимагае в!д вербального представления певних специф!чних властивостей.

Отже, в робот! ¡нформацмнрТ системи з природною мовою вид'тяються 3 блоки. Герменевтичний блок - перетво-рення вхщно! ¡нформацп у внутр'ише (семантичне) представления, в'щд'1ляючи зм!ст ¡нформацП в!д особливостей стану суб'екпв та Залогу. Семантичний блок - збер!гання, допов-нення, пошук, групування, перетворення семантичноТ ¡нформацП, генерування ново! семантичноТ ¡нформацн засобами дедук-

тивного виведення та математичного моделювання. Риюрич-ний блок - перетворення вербапьно! ¡нформаци з семантич-ного представления в форму, яка найкраще вщповщае конк-ретиим потребам користувача, його особливостям I стану.

П|дад, Эапропонований в данЫ робол, передбачае першо-чергову побудову та розвиток сёмантичного блоку. У цьому ва-р1йнтг ¡нформацмна система створюеться, функцюнуе й апро-буеться для розв'язування задач математичного моделювання й анал1зу складних систем, використовуючи семантичне представления ! як внутршне, I як вхщне, I як вихщне.

Отжв, першочерговим завданням е побудова сёмантичного представления вербальноТ ¡нформаци для природноТ украГнсь-ко1 мови, яке повинно задовольняти наступним умовам.

А. 1. Будь-який ¡нформативний текст, написаний украТнсь-кою мовою, може бути без втрати ¡нформаци про об'екти, ¡мена яких е в тексту представлений у форм! послдовност! речень сёмантичного представления.

А.2. Кожне речения сёмантичного представления повинно бути семантично ¡нтерпретовним, тобто задавати певне спш-в!дношення чи стан об'екпв, якому можуть бути однозначно приписан! певн1 властиаосп, яке може бути за наявносгп вщ-пов1дних засоб!в змодельовано чи перев|рена його ¡стиннкпъ.

Д ч генерацп мови сёмантичного представления пропонуёться безконтекстна формальна граматика в.

б = <Р-, Мн ,УТ , <речення О», де \/м - множина нетерммальних символш, Ут -множина термЫальних символш (сл!в), Р - множина правил постановки.

^ = 2,

^о - { <речення 0>, <речення>, <уточнення>, <питання речення>} и { <речення прйсудка р |р<=В > } и {<група

(<питальне речення> " <питальне речення>" <група

присудка р> |реВ'} {<реашзацш абстракта к>-»к , Спитапьне речення> , | кеК} {<питальне речення><питальне речення> <уточнення>

Прим'пка. У опис» Р вЫ нетермжальн! та термжальж симво-ли в правих частинах продукцм роздшеж пробтами. {,},-> , ... , | , вирази пгсля | 1 позначення зм1нних е символами метамови опису Р.

У опис1 Р використаж наступи! позначення: р) - змют '¡-го члена речення присудка р, V (Р) - ктьюсть фжсованих членш речень присудка р, - множина слш, що можуть бути значениями змюту, який вщображаеться нетерммальним символом г, 2.множина змгстт, що можуть бути вщображеж ц1ли-ми речениями, а (г) - множина абстрактщ, що можуть мати змют, який задаеться г\ а (г) с К , С(у ) - змют уточнения сенсу у (уточнения певного сенсу задають умови, для яких формулюеться основний змют речення, й ¡ним необов'язков1 для основного зм|'сту осо5ливост1), В' - множина присудив, пометами в речениях яких можуть бути ц1ш речення.

Розглядаеться питания вщповщносл мови, згенерованоТ граматикою в, умовам А.1 А.2. Семантична ¡нтерпретовнють розглядаеться як в1дпов!дн1сть мЬк речениями семантичного представления й елементами певно? семантично? модел! св!ту, що описуе вщношення та властивосл об'екпв, як1 становлять зм'ют в'щповдних речень. Така семантична модель представлена в форм1 узагапьненого пперграфа Н.

Н=<У, N. В>,

де V - множина вершин, N - базова множина нав'язок (уза-гальнених кольор1в) на дуги-пперграфа, И - множина дуг (орь ентованих) пперграфа, позначених нав'язками. Вершинами

присудка р | р ¿8} и {<реал!зацш абстракта к >|к еК}, дв В -множима вс!х присудив, К - множина вс1х абстрактов (загаль-них назв об'екп'в, яю можуть мати р1эн« конкрет' реал|'заци), 2. - нвтермжальна множина зм(спв окремих членш речень.

V, »У^и V',, дв Ут0 - множина 8с1х ст'в природно! мови, яю Ытерпретуютъся системою, тобто лросггих ¡мен об'ект'т ! чисел,

УТ ={ . , , , який , " } - множина службових (системних) термшальних символ1а (тут одним з символ^ е кома (,), яка в цм формул» е ще й розд1лювачем метамови).

1мена об'екп'в (елементи \/т0) у семантичному лредставлен-н! вживаються в осноених ОнфМтивних) граматичних формах, чи в формах, яю в|'дображають специф|ку 1х використання та розумЫня тексту.

Р: <речення 0> -> <речення> . <речення> -> <речення> <угочнення> {<реченння> -> <речення присудка р > | р€В } {<речення присудка р >~> 2](Р) <група присудка р > | реВ} {<група присудка р> -> р 22(р)...гу(())(р)|реВ}

(2 -+ м \ г*г, тец(г)} (г -* " <речення> " | г¿2') {г <реалшц!я абстракта к> \ге2, кеа (г)) {<уточнення>-у у с(у)(уеГ)

{<реал|'зац|'п абстракта к> <реалЬац1я абстракта к:> ,

<питальне речення> , | кеК} {<питальне речення> якйй <група присудка р > | р€Ч} {<питальне речения? <речення> у який|у€П {<питальне речення> Р) р який Я3ф)../у^)(р)|(реВ) & V (РЬ2}

пперграфа е вс'| предмета! члени речень, I т> речения, як! е частинами складних речень. Дугам пперграфа вщповщають речення, а нав'яэки вщображають ¡нтерпретац)й-ний сенс речень. тобто суть актуально! властивост! чи зв'язку, який задаеться речениям. ^

Таким чином, \/=\/л иймйг, де Ут0 - множина об'ект'ш, ¡мена яких е неслужбовими термК напьними символами граматики в, О - множина об'екпв ¡з складними ¡менами (¡мена яких задаються речениями чи означениями), Вт - множина дуг, що можуть трактуватися, як вер-шини; !м в1дпов!дають речення граматиш в, що виступають як члени складних речень, N задав множини слш, яю використо-вуються при побудов! нав'язок для конкретних речень.

М=< В, Г, А, М >, де В - множина можливих прису;,юв зБ; Г - множинасенсш уточнень з Б; А - множина об'ектш з атрибутивним викорис-танням, тобто таких, ям можуть описувати певн'| властивост! ¡нших об'екта, при цьому деяю речення, в як! входять ¡мена цих об'екпв, олисують властивост! чи зв'язки не цих об'екпв, а ¡нших предметних члежв речення,- в цьому випадку дуга, яка вщображае речення, не ¡нцидемтна вершин!, яка вЦцтовщае атрибутному об'екгу; М - множина чисел, яка використовуеть-ся для вщображення шьюсних властивостей об'ект'ш.

У робот! показано достатшсть Н для семантично? ¡нтерпре-товност! будь-яко? множини речень, породжених в. Вказуеться способ побудови кожного речення певного шдграфа Н, що однозначно вщображае його змют I не заложить вщ ¡нших речень.

Другий оо?д|д метить досл!джения властивостей семантично! модел) Н, зокрема, зв'язаних !з трактуванням й елементш у

систем! понять природное мови, а також реал1зац!ею в обчис-лювальжй систем!. Представлено трактування основних кон-цептуальних положень !нф0рмац!йн01 системи "Поступ" у тер-мжах семантично! модел! св!ту Н. Так, будуеться тематично-множинна ерарх!я вершин Н. Ця ерарх1я задаеться множиною тем 0с:V, множиною типт об'екгё Тс^, сукупнютю множин I, цшком й однозначно заданими на V функцтми Э(м) ! т(ш) та частковою на 0 хТфункц!ею р1(Э,т), При цьому 3(<о)- тема об'еюга юеГ; Э(ш)е0, т(со) - тип об'екта ыеГ; т(ю)еТ, цт(3,т) - множина э I, що мютить об'екти типут теми Й. Мно-жина © частково впорядкована вщношенням "надтема" <т.

Для тако? ерарх« повинн! виконуватися наступи! умови:

УмеУЭце! (со ер)

Уце! (Уюец (нт(а(ш),т(«>)) = р)

Розглядаються зв'нзки м!ж моделями св!ту, як! реашзують-;я в р!зних локальних базах. Досл!дження зв'язностей р!зних 11дграфт Н можуть дати висновки про повноту представления чформацй в темах Г дозволяють формулювати запитй на цтьо-19 введения ¡нформацн, якоТ бракуе.

Для деяких присудив наявн! певж лолчж умови, що за'язу->ть коректжсть речень з цими присудками з коректжстю евних (нших речень. При приеднанн! до Н дуг, що 81дпов1да->ть таким реченняМ, виникае задача нвсуперечливост! ¡нфор-1ац!1 в Н, яка вимагав ефективного алгоритму виявлення !н-юрмацЮних конфл!кт(в ( формулюаання правил зм!ни модаль-остей речень у цих випадках. Так! алгоритми пропонуються в загальненому вигляд1 як алгоритми для розв'яэування задач

дедуктивного виаедення нових знань на семантмчжй модель Доводиться теореми про коректн|'сть пропонованих алгоритмов.

Ряд задач виникае у зв'язку з тематичною структурою Ыформацн. Кожна тема утворюе в Н певний подграф. Такий пщграф може бути видалений з Н (знищення в баз! ¡нформаци, яка стосуеться певноТ теми), приеднаний до ¡ншого семантич-ного г!перграфа (¡мпорт тематичноГжформаци ¡ншою локальною базою). Теми можуть також задавати обмеження на пошук чи виведення. Оскшьки об'екти в тем) зв'язаж з ¡ншими темами {зокрема, частини нав'язок - вщношення, уточнения,- часто мають значно ширшу сферу використання, нЬк тема), при роэ-дшенн! та элита тематичних пщграфш виникае ряд проблем 31 зовжшнЫи зв'язками. Об'екти, яю аикористовуються а ршних темах, доцтьно групувати в теми, як! е перетинами тем,« ма-. ють вищий лрк>р»тет збереження та ерархмний ршень. Таким чином, виникае задача портняння природноТ ерархн тем з ерарх)чною структурою, яка виходить з будови Н .

Вводиться ряд ¡иформашйних структур, що иеобх!дж для програмно! реал1зац)Т системи оперування э! сухупнклю знань, представлених у вигляда Н. Вся ¡нформац!я, яка представлена в п'перграф! Н збер|гаеться з об'ектами, що вщповвдають його вершинам, у структурах, яю назван) фреймами. При цьому обов'язковою I реглзментованою е лише невелика частина »н-формацн, переважно. для об'еквв спецгальних типш. 1нша час-тина Ыформацн доетьна I для не? у фреймах нема специально видшеного мюця, що еЦумзняе даний способ представления ¡н-формацП в фреймах в«д класичного. Речення в фреймах представлен') у еигля^й посл'щовностей лог!чних зносок вс членю I впорядкован! лексографнно ащповщно до порядку логзносок. При цьому, присудок, як структурно I семантично визначаль-

ний член речения, ставиться на перше мгсце. Речения, яке вщповщае певн!й дуз1 Н, збер1гаеться в фреймах усЫ об'ектщ, ям в'щпов'щають ¡нциндентним до ц!е1 дуги вершинам. 3 кож-ним речениям у фреймах збер1гаеться деяка службова ¡нфор-м'ОДя, зокрема верифжацтний показник, який аказуе на походження речения, та його модапьнють.

Формулюеться ряд задач над введ§ними структурами, як! за'язан1 з оптимальною програмною рвал!зац!ею системи, ! пропонуються шляхи Тх розв'язку.

У третьому розп'1л1 описан! засоби обробки жформацй» ма-тематичного моделювання, як! реал!зован! в систем! "Поступ".

Завданням ¡нформац!йноТ системи е реал1зац!я на семан-тичн1й модел! св!ту Н наступних основних функцШ: доповнення Н (вершинами, дугами, темами-пщграфами задано» структу-ри); вив1Д на засоби вщображення ¡нформацй частин плергра-фа Н, представлених у р!зних формах, зокрема, у вигляд) се-мантичного тексту; пошук об'екта (вершини Н) з заданими властивостями; пошук речения заданого змюту; видалення частин Н; видшення пщграфа Н, що вщображае сукупн!сть ¡н-формац!? певного тематичного налрямку; дедуктивно виведен-ня речения заданого змгсту; перев!рка ¡стинност! твердження, заданого певним речениям; виконання дн, задано? речениям (зокрема, крону алгоритма, який реал!зуе математичну модель). Виконуючи осиовн! функцн, можна створювати приклад-и1 процедури оброблення та воображения ¡нформаци в р|'зних тематичних галузях. 3 !ншого боку, Ц1 функц!? сам1 е достатньо складними, можуть бути реал|'зован! в рйних вар!антах, !х без-посередня прогрямна реал!зац!я метила б багато труп операторе, як! повторюються в рЬних функц1ях. Тому видшяетъся множина Р0 базових елементариих функщй, яи реатзуються на

базов»й ужверсальжй мов! програмування, а вс! !нин можуть бути побудован! з них засобами системи. Множина Р0 включае наступи! функци: створення ввршини (об'екта); створвння дуги (речения); текстове вщображення ¡меж об'екта; текстове в'щ-ображення речения; переб!р (цикл) об'ектш множини; пошук речения, заданого його частиною; знищення дуги; знищення вершини; змЫа ¡меж Ьб'екта; постановка в реченж (змжа члена речения); вид'лення частини складного речения; арифметичн!, симаояьн! та лопчш операцп.

Показано, що ее! основж функци реал!3уються через сукуп-нють Р0 базових функцм (повнота Р0), I що жодна з базових функций не може бути реализована через сукупнють ¡нших (незвщжсть Р0 ).

Функци рвал1зуються наказовими речениями. Послщовност! наказових речень, тобто певн! алгоритми, становлять активн! знания,, яю в систем! "Поступ" збер|'гаються, як I пасивж, у вербально-семантичному представленн!. При цьому, однак, кр!м вербально-!мперативного способу представлення {наказов! речения в граматиц'1 6), використовуетъся також звичний для запису алгоритм!в операторний спосШ представлення ак-тивних знаиь, а якому виклик функци представляеться и ¡ме-нем з взятими в дужки I розд!леними комами параметрами. Вводиться додатков! множини терм!нальних симеогав Ут ! нетермтальних символ!в та правил подстановки Р\ яю до-повнюють граматику О до граматики Ог, що включае опера-торне представлення. При цьому

У'ы- { <оператор>, { <функцт типу £ > | £е5 )} де Н - множина р&них тип!в функц!й, 2„- нетермЫальна множима операторних змюга парамефю,

А/'т « { виконати, 1,1,1,1) и о

да о - множима ¡мен oneparopie, ф - множина ¡мен функций, {, i - функцмно-операторн! роздюювач! (дужки), 1,1- коментар-н! дужки. , ■ ..

Р': <речення> виконати <опвратор> . <оператор> <опвратор> <оператор> { <оператор> о (z,(o).....Zv,.^» I creó)

{ z.-> <функц1я типу $ >. | £• е 5, г е

{<функцш типу £■> -+ф (z,(<í>), ..., ^(ф)) | § е н, ф е ф($) } { г <оператор> | ze2„} { z -> i <оператор> 11 ze \ }

да г ¡{а) - змют j -го параметра оператора , г ¡(a) е 2а и v(ct) - арнють оператора, - нетермЫальна множина фун-кщ'йних smíctíb типу % , нетермЫальна множина функцмних 3míctíb параметров, Zj(<?)- зм!ст j-ro параметра функци , v(q>)-арн1сть функци, <р(§) - множина функц!й типу\ .

Показуеться екв!аалентн!стъ вербально-!мперативного та операторного представления активних знань.

Описуються особливосл реал1зацн основних функцШ у вереи 3.1 системи "Поступ", зокрема представления виащно! ¡нформац» в р1зних формах i способи оргажзацм д1алогу системи з користувачем. В юнцГтретього роздшу формулю-ються ochobhí задач! герменевтичного та риторичного блок!в, як' передб^чаеться реал!зувати в наступних версиях системи.

Четверти^ оозд!л м!стить опис застосування системи "Поступ" у двох сугтево р!зних галузях наукових досл!джень. КогитолоНчж дослщжоння територ^й УкраТни, проведен! з до-помогою системи, зв'язаж з необх!дн!стю оброблення велико! к!лькост! вербально? ¡нформац!!, яка узагальнюеться, групуеть-ся i представляеться в часовому та просторовому вим!рах.

Досл'щжония а1гроонергетичиого потенциалу в рег'юнах УкраТни зв'язане з! значною базою активних знань, яка м!стить метео-ролопчн! та географмж закономерности емгоричн! залежноси, корекц1йн1 та ¡нтерполяцмж алгоритми. Часто ц! знания е аль-тернативними м!Ж собою ! Тх застосування зв'язане з певними умовами. Тому в такому досл'щженж важливою е можливють оперативного автоматизованого комбжуеання р>зних еар1аит1в та швидко! апробаци р!зних схем моделювання, що забезпечу-еться системою. Для кожного а прикладе наводяться фраг-менти моделей септу, ерарх^чж структури тбматично! {нформа-цй, зразки тематичних активних знань. Вкззуються осноан! тех-жчн! характеристики системи при реал<зац!? цих задач. Видшя-ються основж проблеми й альтернативн! вар!анти ршень, як! виникли при апробацл системи. Розв'язування задач з допомогою системи "Поступ" гк>р:внюеться з можливим роза'язуванням Ышими методами.

Узагальненням досв'щу використання системи "Поступ" б перел'ж осноаних переваг ц!е! оистеми поршняно з Ышими за-собами, а також основних налрямш ?! вдосконалення. Даеться також характеристика класге задач, для яких використання системи найефективжше.

ОСНОВН! РЕЗУЛЬТАТИ РОБОТИ

1. Сформульовано й обГрунтовано концепцию универсально! вербально-семантично! ¡нформаЩйно-аналпично! системи для наукових дослщжень з предстааленням знань природною мовою.

2. Запропоновано безконтекстну граматику, яка описуе семантичне представления будь-яко! ¡нформац», виражено! природною укражською мовою,! досл'вдкено и властивость

3. Запропоновано способ представления семантично! модел! дов1'льних знань у форм! узагапьненого п'перграфа та дослщжено оластивост) такого представления.

4. Доведено семантичну ¡нтерпретовнють мови, породже-но1 граматикою семантичного представления, як однозначну вщповщжсть мвх речениями ц1е! мови 1 гндграфами узагальненого п'перграфа.

5. Побудовано шформац^н! структури, що необх!д»»для реал!заци семантичного представления природно! мози й семантично! модел! зиаиь в ¡нформаи!йН1й систем!, дослщжено властивсст; цих структур, роза'язано ряд задач к сптим!зацн.

6. Лобудоаано базопу систему функц!й оербальнс-сгман-тично! ¡иформац1Йно-анап!тично? системи, дослщжено 17 влас-тивост1, сформульовано ряд задач на семантичшй модел! знань, що оиникають при побудош" та реал!зац!Т математичних моделей з допомогого та ко! системи, I запропонокано сар!анти Тх розв'язування.

7. Розроблено алгоритми, програмно реал!зовано 1 апро-бовано вербально-семантичну !нформац!йно-анал!тичну систему "Поступ" I на прикладах конкретиих задач показано н при-датнють як основи для створення багатотематичних семантич-них !иформац!йно-аналгтчних систем з широкими можливос-тями для розв'язування задач математичного моделювання а рюних галузях знань.

Осиовн! результата дисертац!йно? роботи викладено в наступних публжа^ях:

1. Жук П.А., Комиссарчук А.А. Моделирование сложных гидрологических систем с использованием данных дистанционного зондирования/ Информационные системи исследова-

ния природних ресурсов.-Киев:Ин-т кибернетики АН УССР, 1982.- С. 3-8.

2. Жук П.А. Метод виделения структуры для моделирования непреривных систем/Теоретико-системные методы и их использование в автоматизированных системах.- Киев:Ин-т кибернетики АН УССР,1983,-С. 65-76.

3. Гера Б.В., Жук П.А., Починайко P.C., Чапля Е.Я. Принципы построения и перспективы развития геоинформационных систем для мониторинга природных ресурсов/ Прикладные проблемы моделирования и оптимизации {тез. докладов).-Москвз:ВНИИ Системных исследований, 1991.- С. 14-15.

4. Жук П.А., Кравець B.C. Концепцж створення географЫноТ ¡нформацмно! системи Карпатського репону/ Карпати -укражський MicT в Европу: проблеми 1 перспективи (тези доп. М1жн. наук.-прак. конф.).- Льв'т:1н-т економиси АН Укражи, 1993.-С. 78-79.

5. Жук П.А., Кравець B.C. Дослщження еколопчно чистих джерел енергм в Карпатському perioHi/ Карпати -украТнський мют в Европу: проблеми i перспективи <тези доп. мЬкн. наук.-прак. конф.).- Львт:1н-т економжи АН УкраТни, 1993.-С. 177-178.

6. Жук П.А. Вербально-семантична ¡нформаицйно-аналГгична система "Поступ": концепцш i застосування/ Друга укражська конференция з автоматичного керування "Автоматика-95": працК- Льв1в:ФМ1 HAH Укражи,1995.-Т.З.- С. 22.

7. Жук П.А. Семантична "жтерпретаадя природно? укражсько! мови в ¡нф0рмац1йн1й систем!/ Друга украТиська конференцт з автоматичного керування "Автоматика-95": працК- Львт:ФМ! HAH УкраТни,1995.- Т.З.- С. 23-24.

8. Жук П.А. Використання вербалько-семантичноТ ¡нформащй-н0-анал!тичн01 систем« для психотформац!йно1 класиф1кац!1 perlOHiß Укражи/ Друга украТнська конференция з автоматичного керування "Автоматика-95": прац).- Льв'ш: ФМ1 HAH Укра!ни,1995.- Т.З.- С. 24-25.

9. Жук П.А. Картографуваиня бфективност! вИроэнергетичних пристроТв э допомогою аналтчночнфортц/йно! системи/ Перша м¡«народна науково-техжчна конференц!я матема-тичного моделювання в електротехшц! й електроенергетиц! (твзи доп.}.- Льв!в: Державний Уншерсотет "Льв^вська Пол!техн!ка, 1995,-С. 72-73.

Особистий вклад. Bei результати. шо складають осноаний змют дисертац1йно1 роботи, отримзш автором самостажо. В публшац|"ях, написания у cniBaßTopcTni, дисертантов! належать: в роботах [1,3] - концепцш ¡нформацШних систем, а роботах [4,5] - постановка задач, системна концепция та каукоае кер!вництво.

Жук.П.А. Вербально-ссмантическая информационно-аналитическая система для решения задач математического моделирования.

Дисертация на соискания ученой степени кандидата технических наук по специальностям 05.13.02 - математическое моделирование в научных исследованиях, 05 Л3.04 - автоматизированные системы управления и системы обработки информации. Физико-механический институт им.Г.В.Карпенко HAH Украины,Львов, 1996.

В диссертационной работе разработана новая концепция вербально-семантической информационной системы, обёспе-

чивающей семантическую интерпретацию и обработку произвольной многотематической вербальной информации для целей математического моделирования. Предложена и исследована грамматика описания знаний и метод ее семантической интерпретации. Разработаны алгоритмы семантической обработки знаний в информационной системе, которые программно реализованы и апробированы дпя решения задач математического моделирования.

ZhukPX Verbally-semantic Informativ-Analytic System for Mathematical Modelling Problems Solutions.

Dissertation for obtaining of scientific degree of candidate of sciences (engineering) on the specialities 05.13.04 - the mathematical modelling in scientific research, 05.13.04 - the automated control systems and information processing systems. Physical and Mechanical Institute of National Academy of Sciences of Ukraine, Lviv, 1996. * - ■

New verbally-semantic informativ system's conception which has ability to support semantic interpretation and processing of muttithematic verbal information for mathematical modelling purposes is performed in dissertation. Knowledges description ■ grammar and its semantic Interpretation method was proposed and investigated. Knowledges semantic processing algorithms for informativ system are performed corresponding software was used for solution of the mathematical modelling problems.

Kni040Bi слов?: математичне моделювання, ¡формацмна система, семантичний акал1з, програмне забезпечення, природна мова, база энаиь, формальна граматика, математмч-на лжгвютика.