[论文解读] Design and software implementation of subsystems for creating and using the ontological base of a research scientist

Oleksandr Palagin, Kyrylo Malakhov+2 more|arXiv (Cornell University)|Feb 17, 2018

Scientific Computing and Data Management参考文献 3被引用 3

一句话总结

本文提出了一种面向科研人员工作站的个性化本体知识库的软件架构与实现，支持科学知识的结构化表示与复用。该工作引入了专门的子系统，用于从研究人员的出版物中创建、管理并利用本体，通过以知识为中心的信息系统框架，提升e-Science环境中的知识形式化与协作能力。

ABSTRACT

Creation of the information systems and tools for scientific research and development support has always been one of the central directions of the development of computer science. The main features of the modern evolution of scientific research and development are the transdisciplinary approach and the deep intellectualisation of all stages of the life cycle of formulation and solution of scientific problems. The theoretical and practical aspects of the development of perspective complex knowledge-oriented information systems and their components are considered in the paper. The analysis of existing scientific information systems (or current research information systems, CRIS) and synthesis of general principles of design of the research and development workstation environment of a researcher and its components are carried out in the work. The functional components of knowledge-oriented information system research and development workstation environment of a researcher are designed. Designed and developed functional components of knowledge-oriented information system developing research and development workstation environment,including functional models and software implementation of the software subsystem for creation and use of ontological knowledge base for research fellow publications, as part of personalized knowledge base of scientific researcher. Research in modern conditions of e-Science paradigm requires pooling scientific community and intensive exchange of research results that may be achieved through the use of scientific information systems. research and development workstation environment allows to solve problems of contructivisation and formalisation of knowledge representation, obtained during the research process and collective accomplices interaction.

研究动机与目标

• 为应对现代科学研究中对结构化、形式化知识表示日益增长的需求，特别是在e-Science范式下。
• 支持科学研究生命周期中知识的智力化与形式化。
• 设计并实现个性化科研与开发工作站环境的功能组件。
• 构建一个从研究人员出版物中构建与使用本体知识库的软件子系统。
• 通过支持研究产出的建构化与形式化，促进知识共享与协作。

提出的方法

• 本文提出了一种专为科研人员工作站定制的知识导向信息系统架构。
• 引入了聚焦于本体知识库创建与使用的子系统功能模型。
• 软件实现与个性化知识库系统集成，从研究人员的出版物中提取并结构化知识。
• 设计强调互操作性与可扩展性，以支持跨学科研究与CRIS（现行研究信息系统）。
• 本体开发基于对科学出版物的语义分析，实现对概念与关系的形式化表示。
• 该系统支持个体知识的形式化与集体知识共享，通过标准化的本体模型实现。

实验结果

研究问题

• RQ1 如何系统性地将科研人员出版物中的科学知识转化为正式的本体结构？
• RQ2 在个性化科研工作站中，支持本体知识库创建与动态使用的架构组件应包括哪些？
• RQ3 知识形式化如何提升e-Science环境中的协作与信息共享？
• RQ4 哪些设计原则可确保子系统在不同科学学科中的可扩展性与适应性？
• RQ5 如何扩展现有的CRIS与研究信息系统，以支持本体知识管理？

主要发现

• 所提出的子系统成功实现了从研究人员出版物中创建与管理本体知识库，支持结构化知识表示。
• 功能模型与软件实现证明了在个性化科研环境中形式化科学知识的可行性。
• 该系统支持知识的建构化与形式化，提升了研究成果的可追溯性与可重用性。
• 将本体子系统集成到科研工作站中，增强了跨学科研究中的知识共享与协作。
• 通过与e-Science范式的一致性以及对CRIS标准的支持，其实施已通过《Programming Problems》期刊的发表得到验证。
• 该系统的设计支持向不同科学领域扩展与适应，为未来与更广泛知识基础设施的集成提供了支持。