Разработка и исследование методов создания компьютерной системы интеллектуальной поддержки решения задач физической химии в объеме университетского курса

• Автор: Цветников, Вадим Александрович
• Шифр специальности: 05.13.11
• Научная степень: Кандидатская
• Год защиты: 2004
• Место защиты: Владивосток
• Количество страниц: 211 с. : ил.

ОГЛАВЛЕНИЕ
ВВЕДЕНИЕ
ГЛАВА 1. МОДЕЛЬ ОНТОЛОГИИ ПРЕДМЕТНОЙ ОБЛАСТИ ХИМИЯ И ЕЕ ИСПОЛЬЗОВАНИЕ ПРИ СОЗДАНИИ ПРОГРАММНЫХ СИСТЕМ ОБЗОР ЛИТЕРАТУРЫ

1.1. Математическая модель онтологии предметной области и ее компоненты

1.1.1. Термины для описания ситуаций и модели ситуаций

1.1.2. Термины для описания знаний и модели знаний

1.1.3. Онтологические соглашения

1.2. Существующие онтологии химии.

1.2.1. Области применения моделей онтологии химии.

1.2.2. Компоненты моделей онтологий.

1.2.3. Выводы.

1.3. Программные системы для химии
1.3.1. Общая классификация
1.3.2. Программные системы физической химии.
1.3.3. Выводы.
1.4. Постановка задачи исследований.
ГЛАВА 2. ОНТОЛОГИЯ ФИЗИЧЕСКОЙ ХИМИИ .
2.1. Анализ предметной области
2.1.1. Учение о строении вещества.
2.1.2. Химическая термодинамика.
2.1.3. Химическая кинетика
2.1.4. Катализ
2.2. Структура предметной области.
2.3. Онтологии разделов.
2.3.1. Раздеп Элементы .
2.3.2. Раздел иВещества .
2.3.3. Раздел Реакции.
2.3.4. Раздел Основы термодинамики .
2.3.5. Раздел Термодинамика. Физические свойства
2.3.6. Раздел Термодинамика. Химические свойства
2.3.7. Раздел Химическая кинетика.
2.3.8. Раздел Термодинамика. Физические и химические свойства
2.4. Метаонтология
2.5. Выводы.
ГЛАВА 3. МОДЕЛЬ ОНТОЛОГИИ И БАЗА ЗНАНИЙ.
3.1. Модуль Элементы
3.2. Онтологические соглашения раздела Элементы
3.3. Модуль Вещества.
3.4. Онтологические соглашения раздела Вещества
3.5. Модуль Реакции
3.6. Онтологические соглашения раздела Реакции.
3.7. Модуль Основы термодинамики.
3.8. Онтологические соглашения раздела Основы термодинамики.
3.9. Модуль Термодинамика. Физические свойства.
3 Онтологические соглашения раздела Термодинамика. Физические свойства.
3 Модуль Термодинамика. Химические свойства
3 Онтологические соглашения раздела Термодинамика. Химические свойства
3 Модуль Химическая кинетика
3 Онтологические соглашения раздела Химическая кинетика
3 Модуль Термодинамика. Физические и химические свойства.
ГЛАВА 4. СПЕЦИФИКАЦИИ ВСЕХ КЛАССОВ ЗАДАЧ И МЕТОД СИНТЕЗА.
4.1. Спецификация задачи
4.2. Декомпозиция и метаклассы задач
4.3. Классы задач.
4.4. Примитивы
4.5. ГЕНЕРАЦИЯ МЕТОДА РЕШЕНИЯ КЛАССА ЗАДАЧ
4.5.1. Глобальные процедуры и переменные
4.5.2. Алгоритм.
4.5.3. Рекурсивная функция Фа.
4.5.4. Рекурсивная функция Фвс
4.5.5. Рекурсивная функция Ф0
4.5.6. Рекурсивная функция Фе.
4.5.7. Рекурсивная функция Фр.
4.5.8. Рекурсивная функция Фен
4.5.9. Рекурсивная функция Фи.
4.5 Рекурсивная функция Фк
ГЛАВА 5. РАЗРАБОТКА МЕТОДОВ РЕАЛИЗАЦИИ ОБОЛОЧКИ ИНТЕЛЛЕКТУАЛЬНОГО ПАКЕТА ПРИКЛАДНЫХ ПРОГРАММ ДЛЯ ФИЗИЧЕСКОЙ ХИМИИ
5.1.1. Модульная модель онтологии.
5.1.2. Редактор онтологий.
5.1.3. Модульная база знаний
5.1.4. Генератор редакторов знаний.
5.1.5. Синтез примитивов и редактор примитивов.
5.1.6. Примитив
5.1.7. Задача.
5.1.8. Подсистема объяснений.
5.1.9. Метод решения.
ГЛАВА 6. ТЕХНОЛОГИЯ ИСПОЛЬЗОВАНИЯ ИНТЕЛЛЕКТУАЛЬНОГО ПАКЕТА ПРИКЛАДНЫХ ПРОГРАММ ДЛЯ ФИЗИЧЕСКОЙ ХИМИИ В УЧЕБНОМ ПРОЦЕССЕ
6.1. Особенности реализации прототипа оболочки
ИНТЕЛЛЕКТУАЛЬНОГО ПАКЕТА ПРИКЛАДНЫХ ПРОГРАММ
6.1.1. Модульная база знаний.
6.1.2. Таблица знаний
6.1.5. Описание терминов.
6.1.4. Утверждение.
6.1.5. Примитив
6.1.6. Задача.
6.1.7. Метод решения.
6.2. Методы использования
6.2.1. Исследовательские задания.
6.2.2. Задания по изучению методов решения задач.
ЗАКЛЮЧЕНИЕ
ЛИТЕРАТУРА


Пока не создано ни одной онтологии химии, которая была бы использована в качестве основы для проектирования унифицированных баз данных. Упомянутая выше задача унификация химических баз данных частично пересекается с задачей одного из разделов химии - материаловедения [6]. Этот достаточно старый раздел химии занимается изучением свойств и классификацией веществ, разработкой и поддержкой их номенклатуры. Дело в том, что при современных темпах развития химии ежегодно синтезируются тысячи новых веществ, для которых должны быть найдены соответствующие им места в системе химических классов, исследованы или предсказаны их свойства. Для решения этой задачи используются многочисленные программные системы, в которых присутствуют функции классификации веществ и предсказания неизвестных свойств веществ на основе известных свойств [, , , , , , , , , , , , 0]. Систем, основанных на знаниях, среди них нет. Все они создаются независимо друг от друга и без какого-либо теоретического базиса, хотя онтологии кристаллов, керамических материалов, молекулярных веществ [, , -] могли бы быть с успехом применены для создания экспертных систем, решающих простейшие задачи интерпретации и классификации. На настоящее время не известно ни одной онтологии химии, нашедшей реальное применение в качестве основы для экспертной системы, решающей задачи материаловедения. Эта достаточно тривиальная область применения онтологий химии особенно часто упоминается в работах испанских исследователей []. Использование онтологии в качестве унифицированного толкового словаря профессиональных терминов по замыслу исследователей должно облегчить обмен информации между экспертами. В этом случае внимание исследователей уделяется больше описательной стороне онтологии как словарю терминов. Роль знаний, представленных в виде логических соотношений, при этом не учитывается. Однако и в этой области исследований пока не известно реальных результатов, воплощенных в системы генерации текстов на основе онтологий. Целью этого раздела является анализ основных компонентов существующих моделей онтологий химии. Рассмотрим эту типологию применительно к известным онтологиям химии. Центральным понятием химии является понятие “химического вещества”. Хотя в разных онтологиях химии данная сущность называется по-разному (“вещество”, “соединение”, “материал”, “чистый образец” и др. В некоторых работах рассматриваются такие сущности, как химический элемент [, ] или смесь веществ []. Онтологий, рассматривающих обратимые или необратимые процессы (химические реакции, фазовые превращения, переносы тепла или вещества и т. Задача классификации является одной из важнейших в химии. Поэтому практически все онтологии разделов химии поддерживают системы классов для своих сущностей. Фиксированную иерархическую систему классов химических элементов имеет онтология Chemical-Elements. Расширяемую иерархическую систему классов имеют онтологии химических материалов [] и керамических веществ []. Как исключения, существуют онтологии, в которых классов нет вообще, пример - онтология “чистых образцов” (pure substaces, []). Однако, причина отсутствия классов конкретно в данной онтологии, по признанию ее авторов, заключается не в отсутствии необходимости в них, а в намеренном упрощении онтологии, цель которой - демонстрация иерархичности ее сущностей. В онтологии Chemical-Elements все свойства химических элементов делятся на две большие группы: являющиеся постоянными характеристиками элементов и функциями температуры. Таким образом, в онтологии определено множество унарных (Atomic-Volume-AtC, Atomic-Weight, Boiling-Point, Chemical-Group, Chemical-Symbol, Density-AtC, Electronegativity и т. Atomic-Volume, Density и т. Других функциональных терминов в данной онтологии нет. Свойства химических кристаллов не зависят ни от каких внешних условий, поэтому все функциональные термины онтологии Chemical-Crystals, описывающие эти свойства, являются унарными, предназначенными для описания геометрии рассматриваемых кристаллов (A-Distance, Alpha-Angle, В-Distance, Beta-Angle, С-Distance, Gamma-Angle и т. Cell-Volume, Ions-Per-Cell и т.