Облегчая мозговой штурм: как работать с онтологическими моделями. Источник: depositphotos.com

Облегчая мозговой штурм: как работать с онтологическими моделями

Аспирант кафедры интеллектуальных технологий в гуманитарной сфере факультета инфокоммуникационных технологий Университета ИТМО Игорь Коцюба — победитель внутривузовского конкурса «Аспирант года-2015». В интервью новостному порталу он рассказал о тайнах онтологических систем, интеллект-картах и мозговых штурмах, а также о том, как эти технологии могут облегчить жизнь разработчикам образовательных программ, студентам, школьникам, бизнесменам, управленцам и фанатам планирования.

«Когда я добавил информацию к портофолио и отправил его на конкурс, я, честно говоря, не ожидал какого-то особого результата — просто нажал „отправить“. Через неделю, когда узнал, что я на первом месте, был очень удивлен. Но ощущения были потрясающие», — рассказывает лучший аспирант 2015 года.

По словам Игоря Коцюбы, на конкурсе учитывались публикации в журналах, индексируемых Scopus и Web of Science, изданиях ВАК, а также участие в международных научно-практических конференциях. Отдельно оценивалась внеучебная работа. Так, прошлым летом аспирант проходил повышение квалификации на Educational Data mining в Мадриде, став единственным представителем России на конференции. Чтобы обсудить технологии исследования и обработки образовательных данных, на мероприятие приехало немало специалистов из США, Австралии, Великобритании, Испании и Польши. Вместе они работали по секциям, которые выбирали сами. Много было времени и на нетворкинг: больше всего петербургскому аспиранту понравилась открытость участников конференции для общения как во время работы, так и в неформальной обстановке.

Университет ИТМО. Игорь Коцюба
Университет ИТМО. Игорь Коцюба

Если говорить о сфере деятельности лучшего аспиранта Университета ИТМО, она неразрывно связана с автоматизацией и информатизацией образовательных технологий. С момента написания бакалаврской работы Игорь Коцюба занимался так называемыми когнитивными моделями, в том числе интеллект-картами (mind maps). Они представляют собой некую древовидную структуру, помогают пользователю проводить мозговой штурм и развивать ассоциативное мышление, применяя определенные визуальные модели. Как объясняет молодой ученый, данное направление пришло из психологии и изначально применялось для техник эффективного запоминания у школьников. Сейчас mind maps расширили области применения: если раньше они были нужны в педагогике и коррекционной психологии, то сейчас они применяются как визуальные модели при работе со знаниями в принципе.

«Самое интересное направление, связанное с инженерией знания, — это онтологические модели, предоставляющие формальное описание предметной области. Для того, чтобы эксперт, работающий в какой-то сфере, мог формально работать с ее определенными объектами, ему предлагается использовать промежуточные модели построения онтологий, которыми я и занимаюсь. Я также разрабатываю методологию того, как человек может применить это при проектировании образовательных траекторий студентов, при разработке учебных планов и образовательных программ с определенными алгоритмами, которые позволяют оценить качество этих промежуточных моделей и ускорить процесс их обработки», — рассказывает Игорь Коцюба.

Онтология предметной области хорошо зарекомендовала себя в качестве метода построения баз знаний при создании интеллектуальных систем, поясняет аспирант. Так, большое количество исследований связано с проблемами построения онтологий в сфере образования, в том числе онтологий учебного процесса и учебного плана. Ученые также интересуются, как их можно использовать для решения проблем создания индивидуальных траекторий обучения. Но сама разработка онтологии представляет собой сложный трудоёмкий процесс, для облегчения которого могут быть использованы различные промежуточные модели, такие как интеллект-карты.

Университет ИТМО. Онтологические модели и интеллект-карты в образовании
Университет ИТМО. Онтологические модели и интеллект-карты в образовании

Первым делом нужно предложить эксперту, начинающему работу по формированию онтологии, устроить мозговую атаку с помощью mind maps, подчеркивает аспирант. Сначала буквально на бумаге строится некий центральный узел — проблема, которую необходимо решить. Далее, согласно технологии, нужно понять, какие основные ассоциации возникают со словом, которое обозначает некую центральную проблему. Указывать их необходимо как ассоциации первого уровня и располагать на равном удалении от центрального понятия. Затем надо проводить ассоциации второго уровня и так далее. Таким образом, получается некое дерево с центральным узлом, развивающееся по периферии. При работе с интеллект-картами используется множество готовых программ и сервисов, чтобы пользователь имел формальные рамки для той предметной области, с которой он будет работать. Воспользовавшись программой, можно быстро посмотреть на результат, структурировать и упорядочить понимание обработанной информации. С точки зрения психологии это гораздо приятнее и понятнее, чем переваривать тяжелые и большие тексты, ведь готовую структуру можно использовать как опорный конспект, объясняет аспирант.

По словам Игоря Коцюбы, научные эксперименты в области психологии и педагогики уже доказали, что такой подход к процессу обучения позволяет значительно сократить образовательную нагрузку. Однако модель имеет свои ограничения: «ветвить» ее бесконечно нельзя. Вдобавок, могут возникнуть определенные проблемы восприятия информации или погрешности с точки зрения объективности и законов построения. Чтобы топология не нарушалась, аспирант занимается разработкой метрик и алгоритмов, направленных на анализ качества построенной модели.

Университет ИТМО. Онтологические модели и интеллект-карты в образовании
Университет ИТМО. Онтологические модели и интеллект-карты в образовании

На этом мастерство построения онтологической модели не заканчивается. Поняв, с какими объектами ему предстоит работать, эксперт должен указать типы связей между ними, ведь недостаточно указать лишь родственную связь между понятиями. Допустим, один объект является подвидом и родителем другого — при указании таких связей начинается уже другое формальное описание, называемое концептуальной картой, являющееся основным устройством для перехода к онтологической модели. В свою очередь, используемые для анализа и разрабатываемые Игорем Коцюбой алгоритмы и метрики позволят экспертам быстро вычислять недочеты, возникшие при работе. Аспирант знает, о чем говорит, ведь уже сам не раз применял интеллектуальные карты, чтобы решить свои преподавательские задачи.

«Моя работа пока в процессе, и я как преподаватель кафедры еще не пользуюсь своими методиками напрямую, но магистерскую диссертацию я защищал по похожей тематике. Более того, когда я разрабатываю рабочую программу по дисциплинам, которые преподаю, я пытаюсь оптимизировать свою работу путем использования вышеперечисленных алгоритмов. Конечно, для объемных задач нет какой-то панацеи, которая везде будет эффективна. Однако все эти алгоритмы и формы представления знаний достаточно просты, и понять их легко, прочитав несколько книг из списка специальной литературы. Кроме того, как я уже говорил, программные пакеты с mind maps есть и для детей, и для студентов, и для сотрудников компаний. Можно испытать эту технологию, просто скачав ее. Кто знает, возможно, кому-то это существенно облегчит жизнь», — заключил аспирант.

Редакция новостного портала
Архив по годам: