Перспективы применения онтологических моделей для повышения эффективности анализа экологических и других взаимосвязанных с ними рисков

Экология человека – наука, рассматривающая биосферу как экологическую нишу человечества, изучающая природные, социальные и экономические условия как факторы среды обитания человека, обеспечивающие его нормальное развитие и воспроизводство [1]. Важными компонентами ее структуры являются анализ, диагностика, прогноз и учет существующих рисков для окружающей среды и здоровья человека, которые составляют область экологической рискологии.

Спектр используемых здесь данных весьма широк, и включает объединенные и интегрированные знания из разнообразных дисциплин, таких как экономика, биология, медицина, социология, и т. д.

Риски, которым подвергается современный человек со стороны окружающей среды [2] можно рассматривать в комплексном взаимодействии (рис. 1), что требует совершенствования методов исследования, позволяющих расширить спектр представлений об окружающем мире. С математической точки зрения, риски представляют собой взаимно пересекающиеся множества. В местах подобных пересечений могут возникать новые, комплексные риски, примеры которых на рис. 1 затемнены.

Рис. 1. Взаимосвязь рисков в окружающей среде

Одним из возможных способов решения задачи совершенствования методов исследования экологических и других, связанных с ними рисков, является повышение уровня разработки моделей обработки данных и их взаимное комплексирование на базе онтологий.

В настоящее время в Украине экологические данные накапливаются в проблемно-ориентированных базах данных. Это вызвано наличием большого количества источников информации, а именно министерств и ведомств, как правило, представляющих данные в различных форматах отчетности (табл. 1). Зачастую отсутствует взаимно-однозначное соответствие между понятиями в различных предметных областях, поскольку в научных и технических сообществах существует собственная терминология, методы и инструментальные средства обработки данных.

Таблица 1 – Организации-поставщики данных экологического и социально-гигиенического мониторинга Украины

Одним из возможных путей решения данной проблемы является создание единой базы знаний, позволяющей объединить разнородные подходы к сбору и обработке экологических данных. Такая база знаний позволит перейти от оценки текущего состояния к прогнозированию многочисленных взаимосвязанных рисков, вызванных усугубляющимся ростом техногенной нагруженности окружающей среды.

Современные технологии оперирования базами данных и знаний

Основными требованиями к технологии оперирования экологическими базами знаний [5] является доступность информации, открытость протоколов, поддержка обработки различных форматов и данных использование сети Интернет, которая позволяет связать воедино компоненты Веб-пространства, объединив огромное количество информации в формате, приспособленном для восприятия ее человеком. В то время как человек лучше понимает контекст информации, компьютеры позволяют обрабатывать большие ее объемы, выполнять формирование сложных запросов и поиск данных. Поэтому, в настоящее время, большую популярность приобретают методы, объединяющие возможности компьютерной обработки и человеческой способности анализа данных путем разработки и применения новых открытых стандартов.

После проведения анализа существующих технологий с учетом указанных выше требований, в качестве наиболее оптимальной была выбрана концепция Семантической Сети (Semantic Web) [3], являющаяся дополнением сети Веб и предоставляющая возможности извлечения смысла (семантики) из данных.

Среди существующих технологий семантической обработки данных [3, 4] можно выделить следующие (табл. 2).

Таблица 2 – Современные технологии семантической обработки информации

Несмотря на наличие большого количества инструментов оперирования базами знаний, вопрос создания онтологий для каждой специфической предметной области требует дополнительных исследований.

Обзор применения современных информационных технологий в сфере экологии и социально-гигиенического мониторинга

В настоящее время учеными Украины и России разработано несколько проектов (табл. 3), использующих современные информационные (в том числе и семантические) технологии для сбора, обработки, хранения и использования данных в области экологии, медицины, социологии, санитарии и гигиены.

Таблица 3. – Проекты, использующие информационные технологии в сфере экологии и социально-гигиенического мониторинга

Анализ указанных проектов показал, что в основу разработки каждого из них закладывалось решение важной прикладной проблемы. Вместе с тем, для повышения уровня решения комплекса этих и ряда других задач экологических исследований, а также прогнозирования разнообразных рисков возможно создание онтологической модели их комплексного взаимодействия с последующей ее реализацией на основе применения компьютерной интеллектуальной обработки информации, что позволит:

• повысить эффективность использования экологической информации;
• объединить данные, полученные из различных источников, в единую базу знаний;
• создавать новые знания в области экологии и рискологии;
• выявить возможные новые зависимости и взаимосвязи между параметрами и показателями окружающей среды;
• идентифицировать возможные изменения и дополнения к действующей онтологической модели комплекса рисков с учетом реальных условий техногенной и природной среды;
• сформировать новые, релевантные по отношению к рассмотренным результатам, процедуры подготовки, принятия и анализа решений, направленных на снижение разнообразных рисков.

Выводы.

 Применение онтологических моделей в качестве инструмента семантической компьютерной обработки данных с целью учета и прогнозирования экологических и других взаимосвязанных с ними рисков позволит значительно повысить эффективность использования информации и обеспечить платформу для создания новых более качественных знаний.

СПИСОК ЛИТЕРАТУРЫ

1. Евграфова Н.И. Справочное пособие к лекционному курсу «Основы экологии» для студентов всех специальностей дневной и заочной формы обучения // Евграфова Н.И., Глиняная Н.М., Юсина А.Л. – Краматорск: ДГМА, 2003. – 160 с.
2. Большаков А.М. Оценка и управление рисками влияния окружающей среды на здоровье населения // Большаков А.М., Крутько В.Н., Пуцилло Е.В. –  М. : Эдиториал УРСС, 1999. – 255 с.
3. Рогушина Ю.В., Гладун А.Я. Технологии Semantic Web и их использование при разработке интеллектуальных приложений // ISSN 1727-4907 Проблемы программирования – 2008 - № 2-3 (специальный выпуск) – С. 385-394
4. Madin J. An ontology for describing and synthesizing ecological observation data // Madin J., Bowers S., Schildhauer M., Pennington D., Villa F. - Ecological Informatics, vol. 2, 2007 – pp. 279– 296

УДК 004.89+004.912+004.5+004.93’1+519.7
Коротенко Л.М. Перспективы применения онтологических моделей для повышения эффективности анализа экологических и других взаимосвязанных с ними рисков [Електронний ресурс]  / [Коротенко Л.М., Коротенко Г.М., Харь А.Т.] // Збірник наукових статей “ІІІ-го Всеукраїнського з’їзду екологів з міжнародною участю”. – Вінниця, 2011. – Том.1. – С.139–141. Режим доступу: http://eco.com.ua/

Скачати в форматі pdf: