Контекст та інтегрована знання-орієнтована підтримка прийняття рішень

Метою дослідження є представлення трансдисциплінарної та контекстно-орієнтованої підтримки прийняття рішень.

Сучасна підтримка прийняття рішень характеризується переходом від вузько дисциплінарного прийняття рішень до взаємодіючої множини предметних областей, що об'єднує різні аспекти розгляду: представлення, зміст, інтерпретація та використання, постійною зміною середовища прийняття рішень, постійного накопичення нових знань, використання активних знань. Таке прийняття рішень розглядається як застосування міждисциплінарного знання, що дає пов'язаний з переходом від дискретного, атомарного світосприйняття до системного, з необхідності використання контексту міждисциплінарного знання.

Будемо розуміти під інтегрованою підтримкою прийняття рішень інтелектуальну комп'ютерну технологію посилення можливостей людини, що приймає рішення (ЛПР), в процесі спостереження за станом проблемної області, діагностики проблемних ситуацій і цілей дій, планування дій та генерацію способів їх реалізації, формування раціональних варіантів рішень з використанням експертних знань і методів моделювання та оптимізації.

Інтегрована технологія реалізується на знаннях та на реальності. Це вимагає розуміння природи прийняття рішень в її внутрішньої складності, у множинності і в той же час в глибокій єдності, що вимагає перетину кордонів між дисциплінами, створення засобів інтеграції, представлення та використання знань. Реальність представляється через множину контекстуальних характеристик, включаючи проблема, модель взаємодії, технології, інструменти та їх використання тощо.

Прийняття якісних рішень відбувається як через горизонтальні перехресні вузли (перетину кордону), так і через вертикальні перехресні ієрархічні зв'язки (перетинання ієрархічних рівнів), при цьому можливо отримання раніше недоступної інформації, що в подальшому дає змогу розвивати нові знання та розуміння.

Це визначає розгляд підтримки прийняття рішень як інтегрованої технології, що базується на між- / мульти- / транс-дисциплінарності. Згідно [5]: міждисциплінарність передбачає збереження дисциплінарних кордонів; мультидисциплінарність - об'єднання методологічного і концептуального інструментаріїв різних предметних областей, не інтегрована суміш дисциплін, в якій кожна предметна область зберігає власну методологію і власні теоретичні припущення; трансдисциплінарність - спосіб синтезування ресурсів дисциплінарної та недисциплінарної сфер, фінальним результатом якого є пізнавальна модель.

Розгляд інтеграції в підтримці прийняття рішень реалізує концепцію, яка дозволяє перетинати кордони предметних областей прийняття рішень і означає:

• у вузькому сенсі - інтеграцію різних форм та методів розв'язання задач прийняття рішень;

• в широкому сенсі - єдність знання за межами конкретних предметних областей.

Такий підхід обумовлений існуванням узгодженості щодо взаємодії всіх частин системи (підсистем) та системи в цілому, що має за мету отримання гармонії у відносинах і усунення виникаючих конфліктів шляхом компромісу або знаходження консенсусу.

Розглянуте положення визначає основну ідею в представленому дослідженні феномену між- /мульти- /транс- дисциплінарного знання. Перший аспект пов'язаний зі зміною уявлень про світ. Другий аспект інтеграції - орієнтація на пізнання відкритих систем, нерозривно пов'язаних з навколишнім середовищем, в динамічній взаємодії яких народжується новий порядок і змушує переглянути ситуацію, що означає отримання нових знань для таких систем та процесів прийняття рішень.

Для цього використовується представлення знань через взаємопов'язану множину онтологій, що представляє собою багаторівневу асоціативну структуру [6]:

де 0_meta - мета-онтологія; 0_core - базова онтологія; 0_cntxt - контекстна онтологія;

{Odm} - множина онтологій представлення процесу прийняття рішень, що включає представлення задач та їх розв'язання на рівні проблемної області, онтологій предметно-формального та формального представлення та реалізацій цього процесу; 0_R - онтологія реалізацій, що включає опис програмного забезпечення для підтримки прийняття рішень; O_USer - онтологія представлення користувача та взаємодії з ним; Inf - модель машини виводу, що асоціюється з множиною онтологій O.

Прийняття рішень на основі такої множини онтологій імплементується шляхом побудови онтологокерованих підходів, методів та алгоритмів. Реалізація такого підходу базується на представленні процесу прийняття рішень як засобу розповсюдження знань, що реалізує ланцюг "інформація-консультація-прийняття рішень-навчання" та описується множиною онтологій, що інтегруються за допомоги системи "з'єднувачів".

Під контекстом [6] будемо розуміти будь-яку інформацію, яка може бути використана або характеризує відповідну складову процесу розв'язання проблемних задач. Одним з сучасних засобів реалізації такого підходу для використання знань є онтології.

Складність в реалізації прийняття рішень полягає в необхідності синтезу різних точок зору зацікавлених суб'єктів на проблему, управління великою кількістю інформації, що стосується завдання, та розуміння рішень, які визначили такий розгляд задачі прийняття рішень та самого процесу прийняття рішень. Крім того, знання, пов'язані з проблемою, розподіляються серед різними зацікавленими сторонами, такими як власники проблеми та особами, що приймають рішення.

Це визначає необхідність розгляду процесів прийняття рішень на основі представлення багаторівневої системи управління та прийняття рішень в ній через модель актуального контексту [7]. Використання контексту в такому випадку дозволяє, не впливаючи безпосередньо на логічний висновок, обмежитися тільки значущими для даного контексту правилами/процедурами.

Контекстна онтологія 0_cntxt допомагає розпізнати, зрозуміти та представити відповідні явища як контексти та в межах контекстів. Загальна мета контекстної онтології полягає в тому, щоб визначити поняття та конструкції, які допомагають нам зрозуміти природу, цілі та значення окремих сутностей. Таким чином, замість того, щоб розглядати проблемну область як базову структуру сутностей, онтологія контексту визначає розгляд сутності в контексті від спеціальних ролей або значень. Така онтологія представляється у вигляді взаємопов'язаної множини онтологій, що являє собою асоціативну структуру наступного вигляду: де 0_ctx - онтологія контексту; 0_іауєг- онтологія шарів; 0_aspect - онтологія точок зору.

Онтологія точок зору 0_aspect отримується з онтології шарів та онтології контексту. Онтологія шарів 0і_ауег забезпечує поняття та конструкції для розуміння та структуризації прийняття рішень, особливо через поняття системи підтримки прийняття рішень (СППР), системи об'єктів та системи використання, а також служить концептуальною основою для того, щоб структурувати процес прийняття рішень на чотирьох шарах (реалізація, метод, модель та проблема). Онтологія контексту 0_ctx містить деталізовані поняття та конструкції контекстних областей та міжобласних відношень.

Будемо розглядати контекст як конструкцію, що складається з понять в межах відповідних контекстних областей та описується онтологією контексту через наступну структуру контекстних областей [0]:

На загальному рівні структура O_ctx описується наступними контекстними областями: O^A - мета/результат; O^_tx - актор; ^op - процес/дія; ^O° - об'єкт; ^OC_tx - середовище; O_ctx - можливості; Octx - засоби; O_c^R_tx - представлення; O_c^P_tx^lc - розташування; O^T_ctx - час.

Онтологія шарів допомагає розпізнати, зрозуміти та представити структуру прийняття рішень на основі контекстів. Онтологія шарів описує відношення складових прийняття рішень на загальному рівні та їх реалізацію на відповідних рівнях: проблема, модель, метод та реалізація в рамках системи реалізації, системи об'єктів, системи використання та системи управління.

Визначмо онтологію шарів, яка забезпечує поняття та конструкції, щоб визначити, зрозуміти, структурувати та представити статичні та динамічні особливості представлення процесу прийняття рішень в розрізі чотирьох шарів.

Оіауег ІРіауег' 0layer) - ^{онтологія} шарів. 0%_уег містить поняття та конструкції, які пов'язані з процесом прийняття рішень в цілому. 0f_ayer представляє структурований процес прийняття рішень, що пов'язаний з визначеною системою шарів.

Будемо розрізняти

0™_ауег =(Prblmi_ayer, Mdli_ayer, Mthi_ayer, Rlztni_ayer'⁾

як систему з чотирьох шарів: проблема, модель, метод та реалізація. Розглянемо деякі з них. В будь-якому контексті, що охоплює розв'язання задач, людина використовує конструкції, які можуть допомогти визначити, проаналізувати, розробити та реалізувати розв'язання проблеми. Одним з таких засобів є моделі, що описує онтологія Mdiy_ayer.

MdVfayer = (Level,ViewP,Rel^mdl),

яка забезпечує поняття та конструкції для того, щоб визначити, зрозуміти, структу- рувати і представити сутності з точки зору моделей в межах моделі системи. Поняття та конструкції Mdl™_ayer отримуються з базової онтології, онтології контексту, онтології рівня [О_ом] та онтології точок зору.

Будемо виділяти три точки зору щодо поняття моделі. Mdl™_ayer розглядається за ситуаційною, функціональною та системною точками зору на наведену модель.

Іншим засобом є методи, які описуються через онтологію Mth'^_ayer. Знання методів Mth™_ayer складається з чотирьох компонентів: знання процесу методу, знання проблемної області, знання технологій реалізації та знання поведінки користувача. Знання процесу означає знання, яке стосується, як виконати методу. Знання проблемної області означає знання, яке стосується реалізації прийняття рішень, її системи використання та її системи об'єктів.

В кожній проблемній області є власні специфіки, які необхідні для того, щоб знати, як виконати метод. Знання технології означає знання, яке стосується пошуку, використання та налаштування апаратного та програмного забезпечення для прийняття рішень в визначеній задачі. Знання поведінки користувача означає знання, що визначають особливості наявних проблем людини та їх поведінку, а також як соціальні та організаційні аспекти, які повинні бути взяті до уваги в розробці та в організації роботи методу.

При їх розгляді будемо використовувати

-терміни про види контекстів, що пов'язані з прийняттям рішень: система реалізацій Sriayer, система об'єктів So_iayer, система використання Su_iayer та система управління Sm_iayer. Sri_ayer можна визначити як систему, що описує акторів, інформацію та дані, засоби та розташування і яка збирає, зберігає, обробляє та поширює інформацію про результати, що представляється системою об'єктів, для того, щоб реалізувати та/або поліпшити дії системи використання. So_iayer представляє систему, про яку внаслідок інтересів системи використання СППР збирає, зберігає, обробляє та поширює інформацію для системи використання. Межа Soi_ayer повністю визначається інтересами системи використання. S°iayer є частиною дійсності, яку розглядають як проблемну область для прийняття рішень. Ми визначаємо Su_iayer, як систему, яка використовує послуги, які забезпечені системою реалізації СППР, для прийняття рішень або інших дій, щоб планувати та виконати зміни (тобто зміни стану) в системі управління. Sm_iayer - система, якою управляє системою використання.

Актори в системі використання - користувачі, програмні компоненти. В рамках Su_iayer ми можемо розрізнити два види користувачів: кінцеві користувачі, які збільшують своє знання, взаємодіючи безпосередньо з СППР; непрямі користувачі, які збільшують своє знання, отримуючи результати СППР через користувачів СППР.

Su_iayer можна класифікувати за різними критеріями, наприклад, розглядатися на стратегічному, тактичному або оперативному рівнях. Результати Su_iayer можуть стосуватися людини-актора, про- грами-актора.

Особі, що приймає рішення необхідно врахувати множину деталей, що може виходити за можливості людського розуміння, щоб визнати та уявити собі їх всі одночасно. Тому необхідно сконцентрувати увагу на деяких конкретних речах. Центр уваги залежить від прийнятої точки зору.

Поняттю "точка зору" немає чіткого визначення, тому будемо використовувати точку зору як спосіб розгляду або оцінювання. Використання точки зору призводить до обмеженої або визначеної концепції певних сутностей та їх властивостей в реальності. Щоб отримати та пов'язати ці представлення визначається певна структура. Система точок зору складається з п'яти точок зору: з системної точки зору, інфологічної точки зору, концептуальної точки зору, управлінської точки зору та ре- алізаційної точки зору.

Онтологія точок зору забезпечує поняття та конструкції для того, щоб визначити, зрозуміти, структурувати та представити сутності з множини визначених точок зору (ракурсів, перспектив).

Онтологія точок зору:

де VofPaspect - системна точка зору, що відбиває склад взаємодіючих в процесах об'єктів проблемної області та відбиває взаємодію у процесах прийняття рішень. VofPa™gct - концептуальна точка зору, що відбиває зміст об'єктів проблемної області та їх взаємодію в процесах прийняття рішень. VofP**™ct - точка зору управління, що відбиває події та правила, які виникають, використовуються та впливають на виконання процесів прийняття рішень. VofPi'дsleCt - інформаційна точка зору, що відбиває взаємозв'язок функцій (дій) щодо перетворення об'єктів в процесах прийняття рішень. VofPaspect - реалізаційна точка зору, яка описує засоби реалізації елементів СППР та прийняття рішень. DimaSpect - виміри розгляду точок зору. Relaspect - відношення точок зору.

Системна точка зору є системою (статичною), яка складається з пов'язаних точок зору розгляду. Система точок зору є центральним поняттям в онтології точок зору. Концептуальна точка зору розглядає систему через семантичний зміст інформаційних об'єктів, який означає, що точка зору адресується до контексту системи об'єктів.

З управлінської точки зору система розглядається як система управління з відповідними подіями та правилами функціонування такої системи.

З інформаційної точки зору система вважається функціональною структурою інформаційної обробки мети, дій та об'єктів, незалежно від будь-яких особливостей представлення та реалізації. З реалізацій- ної точки зору система пов'язана з конкретним організаційним, управлінським та технічним контекстами.

Такий підхід робить реальним створення методологічних засобів, які дозволяють реалізацію одноманітного тлумачення проблем та результатів прийняття рішень, що базуються як на дисциплінарних, так і міждисциплінарних підходах. Ця обставина надає можливість інтерпретувати процес прийняття рішень та отримані результати в термінах, які будуть зрозумілі фахівцям різних предметних областей.

Таким чином між- /мульти- /трансдисциплінарність та контекст дають можливість підтримки процесу інтеграції знань в рамках інтегрованого прийняття рішень. Такий підхід реалізує явну інтеграцію певних правил для особи, що приймає рішення ї керується явними принципами та процедурами.

Такий підхід реалізується через онтології на основі теорій, технологій, методологій та принципів та їх практичної інтеграції. Людина, що приймає рішення має дотримуватись ряду контекстних змінних або ситуаційних обмежень в його робочому середовищі, а також здійснює будь-яку інтеграцію міркувань чи знань, використовуючи досвід, експертизу та інтуїцію, а не повністю чіткі інструкції. Висновки

Інтегрована підтримка прийняття рішень на базі між- /мульти- /транс- дисциплінарність та контекст має потенціал для використання як основи для створення сучасних середовищ для підтримки процесу прийняття рішень.

Версію такого онтологічного представлення було розроблено в рамках науково-дослідної роботи "Розробити контекстно-орієнтовані онтологокеровані алгоритми системної оптимізації на прикладі безпеки продуктів харчування".Література