Что это такое и как быстро получится построить систему онтологий в важнейшей отрасли России

Меньше месяца остаётся до начала проведения Международной научной конференции XVII Академические чтения, посвящённые памяти основателя НИИСФ РААСН, академика РААСН Георгия Львовича Осипова. Мероприятие названо так: «Актуальные вопросы строительной физики. Энергосбережение. Надёжность строительных конструкций и экологическая безопасность. Искусственный интеллект».

В этом году Академические чтения будут проходить на двух площадках:  30 июня в традиционно переполненном зале театра «Вишнёвый сад» (Москва, Малая Сухаревская площадь, дом 10) состоится пленарное заседание, а в период с 1 по 3 июля Академические чтения продолжатся в стенах НИИСФ РААСН (Москва, Локомотивный проезд, дом 21, стр. 3).

На площадках НИИСФ РААСН запланированы следующие несколько секций:

• Строительная и архитектурная акустика.
• Водоснабжение и водоотведение.
• Строительная теплофизика и энергосбережение.
• Строительная светотехника.
• Инженерные системы зданий и сооружений.

По понятным причинам, одно из центральных мест в рамках Академических чтений займёт III Всероссийская научно-практическая конференция «Машинное обучение и искусственный интеллект в управлении жизненным циклом объектов капитального строительства». Она пройдёт 1 июля в самом большом зале НИИСФ РААСН, именуемом как «Светотехнический купол», который является эмблемой института.

Разговор об искусственном интеллекте начнётся уже на пленарном заседании, на котором планируется выступление академика РАН, доктора физико-математических наук, директора Института системного программирования РАН, профессора факультета управления и прикладной математики МФТИ и давнего друга НИИСФ РААСН Арутюна Аветисяна. Тема его выступления звучит так: «Онтологии и искусственный интеллект в строительстве: теория и практика».

Я проинформировал Арутюна Ишхановича, что в зале театра «Вишнёвый сад» в основном соберутся представители архитектурно-проектного и строительного сообществ, для многих из которых понятие «онтологии» не знакомо. Он пообещал сделать так, чтобы в ходе его выступления этот термин стал понятным целевой аудитории пленарного заседания.

Вообще понятие «онтологии» в настоящее время в профессиональной ИТ-среде стало общеупотребимым. В частности одна из рабочих подгрупп недавно созданной комиссии Минстроя России по вопросам внедрения сервисов ИИ и цифровизации в сфере строительства и ЖКХ тоже называется «Построение онтологий». Думается также, что слово «онтология» не один раз прозвучит на III Всероссийской научно-практической конференции по ИИ в Светотехническом куполе НИИСФ РААСН. На современном толковании этого понятия я остановлюсь чуть позже. А пока несколько слов о самой конференции.

С приветствием к её участникам и вступительным словом любезно согласился выступить директор департамента цифрового развития Минстроя России Николай Парфентьев.

Бесспорным украшением мероприятия станет выступление директора мегафакультета трансляционных информационных технологий НИУ «ИТМО», профессора факультета цифровых трансформаций, руководителя национального Центра когнитивных разработок, научного руководителя исследовательского центра в сфере ИИ «Сильный искусственный интеллект в промышленности» Александра Бухановского. Он не только один из самых титулованных экспертов в сфере ИИ, но и блестящий оратор.

К сожалению, мы не смогли предоставить возможность выступить на конференции всем, кто этого хотел. В противном случае она бы затянулась до поздней ночи. Ниже я остановлюсь на некоторых выступлениях, темы которых известны на данный момент.

Менеджер проекта департамента проектного администрирования программ цифровой трансформации в сфере строительства и ЖКХ на базе ФАУ «ФЦС», член комиссии Минстроя России по вопросам внедрения сервисов ИИ и цифровизации в сфере строительства и ЖКХ Сергей Сухов расскажет о целях и задачах стоящих перед этой комиссией. Не секрет, что её деятельность для многих является тайной за семью печатями.

Широкий резонанс, как представляется, вызовут выступления первого заместителя начальника Главгосэкспертизы России Вадима Андропова и заместителя руководителя Центра цифровой трансформации этого ведомства Александра Перепелицы. Содокладчики поделятся наработками ведомства в части создания на его базе Центра инженерии данных и технологий искусственного интеллекта (ЦДИ). Из выступления министра строительства и ЖКХ РФ Ирека Файзуллина на недавно завершившемся XV Всероссийском съезде Национального объединения изыскателей и проектировщиков профессиональному сообществу стало известно лишь то, что этот центр создаётся по решению Правительства РФ и что его создание преследует целью разработку и внедрение передовых решений в сфере ИИ, а также формирование в строительстве единой цифровой среды.

Из выступлений на различных площадках начальника Главгосэкспертизы России Игоря Манылова для ведомства это будет означать «своеобразный выход за пределы ведомственного колодца, на широкую поляну». По словам Игоря Евгеньевича, работа по созданию ЦДИ будет вестись в коллаборации с институтом развития «ДОМ.РФ», с органами стройконтроля, надзора, Нацобъединениями строителей, проектировщиков и изыскателей и так далее.

Открытым, однако, остаётся вопрос о месте и роли в создании ЦДИ многочисленных разработчиков ИИ-сервисов. Этот вопрос всех очень сильно волнует.

Всего на конференции ожидаются выступления около двадцати спикеров. И хотя анонсировать все их выступления не представляется возможным, на одном из них я всё же не могу не остановиться.

Речь идёт о выступлении до недавнего времени начальника Центра компетенций по ведению ТИМ компании «РЖД», а ныне члена рабочей группы по созданию ко-пилотов для целей проектирования объектов капитального строительства компании Яндекс и параллельно основателя и ведущего Телеграм-канала «СтроИИка» Игоря Рогачёва.

Тема его выступления звучит так: «Экономически оправданное применение ИИ в проектировании». В выступлении будет представлен взгляд с точки зрения практического управления процессом внедрения ИИ в проектировании для получения максимальных эффектов при минимальном бюджете. Эта тема представляется крайне актуальной, поскольку существующие на сегодняшний день подходы и технологии в сфере ИИ рискуют превратиться в бесконечное поле экспериментов.

На этом в анонсах Академических чтений и конференции по ИИ хочется поставить точку и перейти к вопросам современного толкования понятия «онтологии», без которого понять саму суть искусственного интеллекта не представляется возможным.

Первоначально понятие «онтология» появилось как раздел философии, в котором исследуются всеобщие основы, принципы бытия, его структура и закономерности. Но в конце XX века оно стало широко использоваться в информатике и инженерии знаний.

В сфере информационных технологий под онтологией понимается структура, описывающая некоторую реальность (или систему) с помощью слов заданного словаря и множества допущений на значения этих слов. Основная цель создания онтологий заключается в обеспечении поддержки деятельности по накоплению, совместному использованию и повторному использованию знаний.

Неформально онтология представляет собой некоторое описание взгляда на мир применительно к конкретной предметной области. Это описание состоит из терминов и правил использования этих терминов, ограничивающих их значения в рамках конкретной области. На формальном уровне онтология – это система, состоящая из набора понятий и набора утверждений об этих понятиях, на основе которых можно строить классы, объекты, отношения, функции и даже целые теории.

На базовом уровне онтологии должны, прежде всего, обеспечивать словарь понятий (терминов) для представления и обмена знаниями о предметной области и множество связей (отношений), установленных между понятиями в этом словаре.

Основными компонентами современных онтологий являются:

• Классы. Обычно организованы в таксономии, каждая из которых представляет собой древообразную структуру, задающую классификацию понятий (классов) по принципу от общего к частному (таксономия является скелетом любой онтологии).
• Отношения. Представляют тип связей между концептами предметной области.
• Функции. Специальный случай отношений, в которых каждый элемент определяется по значениям совокупности предшествующих элементов.
• Аксиомы. Моделируют предложения, которые всегда истинны.
• Экземпляры. Представляют конкретные объекты реального или абстрактного мира.

Существует множество различных классификаций онтологий. Наиболее важной и в теоретическом, и практическом плане считается классификация онтологий по назначению (или по цели создания):

• Онтологии верхнего уровня. Включают самые общие понятия, которые не зависят от конкретных предметных областей и задач (являются общими для них). Такими понятиями могут быть «время», «пространство», «объект», «событие» и так далее.
• Онтологии предметных областей. Описывают понятия и отношения, характерные для конкретных предметных областей (например, медицины, археологии, энергетики, права).
• Онтологии задач. Включают понятия и отношения, описывающие конкретную задачу или деятельность (например, диагностику или обучение).
• Онтология приложений. Объединяет в себе онтологию задач и онтологию предметной области для того, чтобы специализировать входящие в них понятия для применения в конкретном приложении.

В заключение этого материала нельзя не остановиться на применении онтологий. Они широко применяются в таких классах систем, основанных на знаниях, как:

• экспертные системы;
• системы поддержки принятия решений;
• порталы научных знаний;
• обучающие и советующие системы;
• системы управления знаниями предприятия;
• лингвистические процессоры.

Наиболее важными задачами, решаемыми с помощью онтологий, являются:

• семантическое (онтологическое) описание Интернет-ресурсов, доступное поисковым агентам;
• информационный поиск (расширение и специализация запросов на основе онтологии для повышения релевантности и полноты ответов);
• интеграция разнородных источников данных (использование онтологии на концептуальном уровне и при поиске);
• обработка текстов на естественном языке (модель предметной области задается в виде онтологии).

Системы, основанные на онтологиях, разработаны для самых разных областей человеческой деятельности: защита окружающей среды, медицина, промышленность региональное управление, право и другое.

Онтологии могут использоваться как при проектировании и разработке интеллектуальных систем (в управляемой онтологией разработке системы), так и в качестве полноценного компонента в процессе функционирования системы (в управляемой онтологией системе).

При разработке интеллектуальных систем онтология может использоваться для:

• формирования и фиксации общего разделяемого всеми экспертами знания о предметной области;
• явной концептуализации предметной области, позволяющей описывать семантику данных;
• обеспечения возможности переиспользования знаний;
• описания функциональности системы (типов решаемых задач).

В процессе функционирования интеллектуальной системы онтология может использоваться для обеспечения:

• совместного использования разнородных данных и знаний;
• процесса решения задач, составляющих функциональность системы;
• лучшего понимания предметной области пользователями системы

Заметим, что строительство в вышеперечисленном перечне областей человеческой деятельности, основанных на онтологиях, в настоящее время отсутствует. Причина этого понятна. Построение онтологий для предметных областей, связанных со строительством, всё ещё находится в зачаточном состоянии. Не случайно, самую первую рабочую подгруппу в составе недавно созданной комиссии Минстроя России по вопросам внедрения сервисов ИИ и цифровизации в сфере строительства и ЖКХ, как отмечалось в самом начале, назвали «Построение онтологий».

На перечисленных в начале этого материала секциях, которые запланированы к проведению в рамках Академических чтений, соберутся ведущие отечественные эксперты в предметных областях, связанных со строительством. Смею предположить, что большинство из них никогда и слыхом не слыхивали об онтологиях. Между тем, без их активного участия построение онтологий для предметных областей, связанных со строительством, а вместе с ними и создание ИИ-сервисов в этой сфере может оказаться крайне проблематичным.

Удастся ли втянуть их в деятельность рабочей подгруппы «Построение онтологий» – пока под большим вопросом. Выработка подходов к решению этой проблемы видится в качестве одной из целей как Академических чтений в целом, так и конференции по ИИ, которая будет проводиться в рамках этих чтений.

Подписывайтесь на За-Строй.РФ в МАХ 

При полном и/или частичном копировании данного материала, для последующего размещения его на стороннем ресурсе, обратная, индексируемая ссылка на источник обязательна!