Облачная платформа IACPaaS для разработки, управления и удаленного использования интеллектуальных сервисов

Облачная платформа IACPaaS (https://iacpaas.dvo.ru/) поддерживает три модели предоставления облачных сервисов – PaaS, SaaS и DaaS (Desktop as a Service) и предназначена для разработки (в том числе коллективной), управления, а также удаленного использования:
- прикладных интеллектуальных сервисов – систем с базами знаний для различных классов задач и предметных областей (экспертные системы, системы поддержки принятия решений, компьютерные тренажеры, интеллектуальные ассистенты и т.п.);
- инструментария для создания, сопровождения и обеспечения жизнеспособности прикладных сервисов и их компонентов (баз знаний, баз данных, онтологий и т.п.).
Инструментарий учитывает специфику систем с базами знаний (в частности, ориентирован на специалистов разных типов – экспертов, инженеров знаний, разработчиков программного обеспечения), упрощает и автоматизирует их разработку, снижает трудозатраты по сопровождению, обеспечивая, таким образом, повышение их жизнеспособности.
Основные особенности и преимущества платформы:
•    единое декларативное семантическое (концептуальное) представление всех информационных (онтологии, баз знаний, баз данных) и программных компонентов прикладных и инструментальных сервисов, единый язык для описания моделей (онтологий) всех компонентов;
•    явное отделение моделей компонентов от самих компонентов для их повторного использования и единый двухуровневый подход к формированию всех информационных и программных компонентов сервисов (сначала формируется структурная декларативная модель, затем по ней создается необходимый компонент);
•    интуитивно понятный редактор для формирования и модификации моделей всех компонентов с автоматической генерацией редакторов этих компонентов, поддерживающих несколько типов пользовательских интерфейсов;
•    механизмы связывания различных онтологий, баз знаний, баз данных и их фрагментов;
•    возможность экспорта/импорта информационных компонентов и их моделей в формате JSON;
•    поддержка трех технологий разработки интеллектуальных сервисов:
•    базовая (универсальная) технология;
•    технология разработки интеллектуальных сервисов с интерактивными виртуальными средами;
•    технологии разработки сервисов с присоединяемыми к управляющей процессом решения задач структуре агентами.
 
Платформа активно эксплуатируется, ведутся работы по её усовершенствованию и наращиванию сервисных функций. К настоящему времени на платформе созданы порталы знаний для следующих предметных областей:
•    медицина, 
•    лазерное аддитивное производство металлических изделий,
•    верификация интуитивных математических доказательств,
•    автономные необитаемые подводные аппараты,
•    знания по экспериментальной диагностике сельскохозяйственных культур,
•    защита информации,
•    педагогическая психология,
•    технология программирования.
На сегодняшний день платформа имеет более 400 зарегистрированных пользователей как в России, так и за рубежом.
В отличие от существующих аналогов платформа имеет инструментальную поддержку разработки всех компонентов интеллектуальных сервисов. Этот инструментарий является расширяемым. Единые принципы, механизмы и технологии создания прикладных и инструментальных сервисов, единые средства расширения и разработки инструментария позволяют наращивать его функциональность не только разработчикам, но и пользователям.
Ядро платформы реализовано в виде совокупности трех процессоров – процессора информационных ресурсов, процессора приложений и процессора пользовательского интерфейса – каждый из которых представляет собой набор функций для поддержки соответствующих компонентов прикладных и инструментальных сервисов.
Получены Свидетельства Федеральной службы по интеллектуальной собственности о государственной регистрации программ для ЭВМ: №2012618347; №2013619809; №2013660086.

Инструментальный сервис для создания профессиональных виртуальных интерактивных облачных сред

Сервис работает на облачной платформе IACPaaS (https://iacpaas.dvo.ru/) и предназначен для разработки профессиональных виртуальных сред различного назначения как облачных сервисов. Серверная модель сервиса основана на мультиагентном подходе и обеспечивает снижение трудоемкости создания и сопровождения виртуальных сред как отдельных облачных сервисов.
В отличие от существующих средств создания виртуальных сред, рассчитанных на программистов и инженеров, которыми осуществляется формирование проекта и его кодирование, трудоемкая отладка и сопровождение, в разработанном сервисе предлагается:
1) замена программирования созданием декларативной модели и ее интерпретацией;
2) включение в процесс разработки экспертов;
3) использование облачных технологий.

 

Облачная инфраструктура для создания интеллектуальных систем поддержки принятия решений по диагностике заболеваний произвольной направленности

Облачная инфраструктура включает комплекс программных и информационных компонентов на платформе IACPaaS (https://iacpaas.dvo.ru/), предназначенных для создания систем поддержки принятия решений по диагностике заболеваний произвольной направленности для практической медицины как облачных сервисов. Внедрение во врачебную практику таких систем направлено на снижение количества ошибочно поставленных диагнозов заболеваний.
Инфраструктура поддерживает ориентированное на экспертов формирование и сопровождение баз медицинских знаний на основе онтологии медицинской диагностики. Все базы знаний формируются в единых терминах предметной области для обеспечения их однозначной интерпретации как программными сервисами, так и различными экспертными сообществами. Для этого создана используемая средствами формирования баз знаний База медицинских терминов и наблюдений.
Основные особенности и преимущества инфраструктуры:
•    онтология диагностики не зависит от разделов медицины и обеспечивает следующие возможности:
•    формирование симптомокомплексов заболеваний с учетом категорий пользователей;
•    формирование альтернативных симптомокомплексов с разными подходами к выявлению достоверных признаков заболевания;
•    уточнение диагнозов с учетом этиологии, патогенеза, варианта течения и пр. для проведения дифференциальной диагностики заболеваний и выбора соответствующих методов лечения;
•    возможность указания меры нечёткости признака в некотором периоде динамики; учет значений характеристик и признаков, измененных воздействием событий; учет разных вариантов динамики значений признаков;
•    генерация объяснений результатов диагностики с различным уровнем детализации;
•    реализация трех подходов к диагностике заболеваний: критика гипотез, выдвижение гипотез, выдвижение гипотез с запросом дополнительной информации;
•    наличие среды непрерывного развития баз знаний.

Инфраструктура активно эксплуатируется, ведутся работы по её усовершенствованию и наращиванию сервисных функций. К настоящему времени созданы базы знаний по диагностике заболеваний из различных разделов медицины:
•    группа заболеваний желчного пузыря, желчевыводящих путей и поджелудочной железы;
•    нарушения обмена глюкозаминогликанов;
•     геморрагические лихорадки;
•    заболеваний органов дыхания;
•    заболеваний органов зрения.

 
Фрагмент онтологии медицинской диагностики

В отличие от существующих аналогов инфраструктура имеет ориентированную на экспертов облачную среду разработки и непрерывного развития баз знаний с интерфейсной поддержкой разных типов. Лежащая в основе знаний о диагностике онтология соответствует реальным представлениям медицины по широкому спектру заболеваний и позволяет формализовать любое заболевание как многогранный и многовариантный развивающийся внутренний процесс.

 

Среда непрерывного развития баз знаний

Получено Свидетельство Федеральной службы по интеллектуальной собственности о государственной регистрации базы данных «База медицинской терминологии и наблюдений» №2019621179.

Облачная инфраструктура для создания интеллектуальных систем поддержки принятия решений по поиску медикаментозного лечения, для заболеваний произвольной направленности

Облачная инфраструктура включает комплекс программных и информационных компонентов на платформе IACPaaS (https://iacpaas.dvo.ru/), предназначенных для создания систем поддержки принятия решений по медикаментозному лечению заболеваний произвольной направленности, базирующиеся как на современных медицинских знаниях, так и актуальных рекомендациях с учётом персональных показателей здоровья пациента, а также формированию фармакологического справочника.
Внедрение во врачебную практику таких систем позволит предотвратить или значительно уменьшить количество эпизодов лекарственного поражения пациента, включая неэффективность препаратов, побочные эффекты препаратов, передозировку, недостаточную дозировку, лекарственные взаимодействия.
Инфраструктура поддерживает ориентированное на экспертов формирование и сопровождение баз медицинских знаний на основе разработанных соответствующих онтологий – онтология фармакологического справочника и онтология лечения заболеваний.
Все базы знаний формируются в единых терминах предметной области для обеспечения их однозначной интерпретации как программными сервисами, так и различными экспертными сообществами.
Основные особенности и преимущества инфраструктуры:
•    онтология фармакологического справочника и онтология лечения заболеваний не зависят от разделов медицины и обеспечивают следующие возможности:
•    формирование различных моделей терапии;
•    формирование альтернативных комплексов по видовым особенностям терапии с учетом разнообразных целей терапии;
•    формализация описаний схем терапии с четким указанием формы выпуска и правил приема лекарственного средства;
•    формирование описаний лекарственных средств согласно современным представлениям об их эффективности и безопасности использования;
•    генерация объяснений результатов рекомендованных схем терапии с различным уровнем детализации;
•    наличие среды непрерывного развития баз знаний.

Инфраструктура активно эксплуатируется, ведутся работы по её усовершенствованию и наращиванию сервисных функций. К настоящему времени созданы базы знаний о лечении заболеваний:
•    патологии желудочно-кишечного тракта;
•    инфекционных болезней.
Ведется активная работа по созданию новых баз медикаментозного лечения.

Фрагмент онтологии фармакологического справочника

Фрагмент онтологии лечения

В отличие от существующих аналогов инфраструктура имеет ориентированную на экспертов облачную среду разработки и непрерывного развития баз знаний с интерфейсной поддержкой разных типов. Лежащая в основе знаний о лечении, онтология соответствует реальным представлениям медицины по широкому спектру заболеваний и позволяет формализовать любой протокол лечения заболеваний.

 

Развиваемый портал знаний по верификации интуитивных математических доказательств

Портал знаний по верификации интуитивных математических доказательств предназначен для:
- аккумуляции в едином виртуальном пространстве комплекса информационных и программных ресурсов для автоматизации и интеллектуальной поддержки процесса интерактивного построения полных и верификации интуитивных доказательств;
- обеспечения контролируемого удаленного доступа к этим ресурсам всем заинтересованным членам математического сообщества.
Портал знаний разработан и функционирует на облачной платформе IACPaaS (https://iacpaas.dvo.ru/). Создано ядро положенной в основу интерактивного верификатора доказательств формально-логической системы, предложены механизмы и инструментальные средства её расширения.
За счет того, что формально-логическая система имеет явное декларативное представление (основанное на контекстно-зависимых грамматиках и онтологиях) и является расширяемой, обеспечивается возможность её приближения к языку интуитивных доказательств, принятому в математической практике.
Изменяемыми (в т. ч. расширяемыми) являются следующие компоненты формальной системы:
- язык представления формализованных математических знаний (для описания аксиом, теорем, лемм, определений и т.п.);
- множество формализованных способов рассуждений, доступных математику при построении доказательств (логическое исчисление);
- язык представления формализованных способов рассуждений.
Поддерживается коллективное развитие портала знаний математическим сообществом, контролируемое администратором портала. Оно состоит в развитии языка представления математических знаний, базы формализованных математических знаний и базы формализованных способов рассуждений. Язык представления формализованных способов рассуждений, надстроенный над языком представления математических знаний, расширяется автоматически при расширении последнего.

 

 

Облачный сервис для моделирования межтерриториальных транспортных коммуникаций

Сервис реализует гибридные вычисления в гетерогенной среде и предназначен для интерактивного моделирования межтерриториальных торговых грузопотоков с определением наиболее вероятных значений для коммуникационных систем в условиях неполноты информации.
Математическая модель задачи относится к классу выпуклых задач математического программирования, предполагает численное решение нелинейной оптимизационной задачи с линейными ограничениями и реализована на высокопроизводительной серверной вычислительной платформе. Интерактивное управление параметрами коммуникаций, интерпретация и визуализация результатов моделирования в виде графа реализованы на облачной платформе IACPaaS (https://iacpaas.dvo.ru/) с использованием методов искусственного интеллекта.

Интерактивное редактирование графа предполагает изменение параметров как вершин графа так и его дуг. При выборе соответствующего элемента графа пользователь получает структурированную информацию об объекте, которую можно изменить.

Используя полученный граф, пользователь может добавить к нему реальную карту, чтобы точнее оценить результаты визуализации.

 

 

 

 

Развиваемый портал знаний о технологических процессах лазерного аддитивного производства металлических деталей

Портал предназначен для:
- интеграции в едином общедоступном виртуальном пространстве комплекса информационных ресурсов и программных компонентов для интеллектуальной поддержки технологических операций лазерного аддитивного производства с использованием методов и технологий искусственного интеллекта;
- обеспечения контролируемого удаленного доступа к этим ресурсам как специалистам в области лазерного аддитивного производства, так и операторам лазерных технологических комплексов (в том числе, в процессе их обучения);
- отработки пригодных для практического применения технологических режимов лазерного аддитивного производства.
Портал знаний разработан, функционирует и коллективно развивается на облачной платформе IACPaaS (https://iacpaas.dvo.ru/).
К информационным компонентам относятся комплекс онтологий, а также формируемые на их основе: набор баз данных и справочников, используемых в лазерном аддитивном производстве, база знаний о настройках режимов лазерного аддитивного производства, база структурированных прецедентов и база математических моделей, описывающих физико-химические, термические процессы, сопровождающие операции лазерной обработки материалов.
К программным компонентам портала относятся редакторы для создания и сопровождения баз данных и знаний, а также система поддержки принятия решений, основанная как на знаниях, так и на прецедентах.

Предлагаемый гибридный подход к обеспечению поддержки принятия аргументированных решений по настройке режимов лазерного аддитивного производства, объединяющий методы инженерии знаний, поиска по аналогии с использованием накапливаемой базы прецедентов (формализованных протоколов технологических операций), а также методов традиционного математического моделирования процессов, сопровождающих технологию послойного сплавления металлического порошка. Особенностью подхода также является непрерывное обновление базы знаний о настройках режимов за счет её совершенствования экспертами и верификации в процессе накопления прецедентов.
Примененный в разработке онтологический двухуровневый подход к формированию информационных ресурсов портала знаний направлен на обеспечение:
- возможности формирования баз знаний и данных как специалистами в области лазерного аддитивного производства, так и индуктивными методами интеллектуального анализа данных;
- гибкости и оперативной расширяемости системы поддержки принятия решений – возможности её развития без модификации программного кода.