Logika, Inżynieria wiedzy i Algorytmy w

Logika, Inżynieria wiedzy i Algorytmy w

Zakład Zaawansowanych Technik Informacyjnych (Z-6)
Logika, Algorytmy i Inżynieria Wiedzy w
Telekomunikacji I Zarządzaniu Sieciami
Praca nr 06300015
Warszawa, grudzień 2015
Logika, Algorytmy i Inżynieria Wiedzy w Telekomunikacji i Zarządzaniu Sieciami
Cel główny pracy:
Celem zadania jest kontynuacja prac związanych z zastosowaniem logii i inżynierii wiedzy w
telekomunikacji, w tym w zakresie zarządzania sieciami.
Cele cząstkowe:
1. Kontynuowanie prac nad wykorzystaniem metod inżynierii ontologicznej w zarządzaniu
sieciami w celu utworzenia modelu ontologicznego danej sieci sensorowej;
2. Badania podstawowe w obszarze inżynierii wiedzy, wraz z analizą rankingu
wielokryterialnego w zastosowaniach inżynierii ontologicznej oraz do zarządzania sieciami
nowej generacji;
3. Badania nad rozstrzygalnymi teoriami i ich relacyjnymi odpowiednikami;
4. Elementy eksploracji danych.
Praca nr 06300015
Słowa kluczowe: inżynieria wiedzy; ontologie; ranking wielokryterialny; zarządzanie sieciami nowej
generacji; sieci sensorowe; rozstrzygalne teorie; dual tableau;
Kierownik pracy: Andrzej P. Wierzbicki
Wykonawcy:
Andrzej P. Wierzbicki
Stella Ewa Orłowska
Szymon Jaroszewicz
Janusz Granat
2
Spis treści
1.
2.
3.
4.
5.
Wstęp .................................................................................................................................. 4
Prace Ewy Orłowskiej ......................................................................................................... 4
Prace Andrzeja P. Wierzbickiego ....................................................................................... 6
Prace Janusza Granata ......................................................................................................... 8
Prace Szymona Jaroszewicza .............................................................................................. 9
3
Sprawozdanie szczegółowe z prac w ramach projektu statutowego
„Logika, Inżynieria Wiedzy i Algorytmy w Telekomunikacji i Zarządzaniu Sieciami”
1. Wstęp
W projekcie planowano udział Ewy Stelli Orłowskiej, Andrzeja Wierzbickiego, Janusza
Granata, Szymona Jaroszewicza, Piotra Rzepakowskiego i Wojciecha Szymaka, przy czym ci
dwaj ostatni zostali w całości obciążeni pracami projektowymi, których podjął się Instytut
Łączności, więc praktycznie nie uczestniczyli w projekcie statutowym. Dotyczy to także
częściowo Janusza Granata, którego udział w projekcie statutowym był niewielki; natomiast
Szymon Jaroszewicz większą część czasu spędził na urlopie ojcowskim, zatem prowadził
tylko prace koncepcyjne.
Główne rezultaty projektu wyrażają się publikacjami oraz współpracą międzynarodową.
2. Prace Ewy Orłowskiej
W pracach Ewy Orłowskiej opublikowano książkę, przygotowano do druku dwa artykuły,
oraz prowadzono intensywną współpracę międzynarodową nada zagadnieniami dualności w
logice, systemów dedukcyjnych oraz logiki dla wnioskowań jakościowych.
Książka
W książce rozważane są klasy algebr i klasy systemów relacyjnych, umożliwiające
reprezentowanie informacji o charakterze jakościowym. Z punktu widzenia algebry
uniwersalnej i logiki są to kraty z dodatkowymi operatorami oraz systemy relacyjne, w
których relacje są odpowiednikami operacji w algebrach. Odpowiedniość ta jest wyrażona
poprzez twierdzenia o reprezentacji orzekające, że każda algebra z danej klasy jest zanurzalna
(embeddable) w algebrę wyznaczoną w odpowiedni sposób przez system relacyjny. Każda z
par klas struktur przedstawionych w książce jest reprezentatywna dla pewnej dziedziny
zastosowań.
E. Orłowska, A. Radzikowska, and I. Rewitzky, Dualities for Structures of Applied Logic.
College Publications, Mathematical Logic and Foundations vol. 56, London, 2015
Volume 56:
Dualities for Structures of Applied Logics
Ewa Orlowska, Anna Maria Radzikowska and Ingrid Rewitzky
978-1-84890-181-0
4
Contents
1 Preliminaries
2 Foundations
Part I Boolean algebras with operators 47
3 Boolean algebras with modal operators 49
4 Boolean algebras with information operators 75
5 Boolean algebras with relational operators 91
6 Multirelational structures 103
7 Boolean algebras with relations 113
Part II Distributive lattices with operators 135
8 Bounded distributive lattices with modal operators 137
9 Distributive lattices with negations 161
10 Stone algebras 185
11 Heyting algebras 201
12 Distributive residuated lattices 229
Part III General lattices with operators 249
13 General lattices with modal operators 251
14 General lattices with negations 273
15 Residuated and doubly residuated general lattices 283
16 General lattices with relational operators 299
17 Algebras of substructural logics 309
18 Beyond Urquhart representation 317
Bibliography 343
Index 361
Prace przyjęte do druku
 Ivo Düntsch, Ewa Orłowska and Hui Wang, A relational logic for spatial contact
based on rough set approximation.
Fundamenta Informaticae.
W pracy jest wprowadzona i badana logika do wnioskowania o obiektach w
przestrzeni, które mogą być w relacji kontaktu dającego się zaobserwować tylko w
sposób przybliżony.
 Ivo Düntsch, Ewa Orłowska, and Tinko Tinchev, Mixed algebras and their logics.
Journal of Applied Non-classical Logics.
W pracy badane są własności algebr z operatorami dwóch typów: zachowującymi
zadane uporządkowanie obiektów oraz odwracającymi to uporządkowanie.
Uwzględnienie obu tych klas operatorów w jednej strukturze pozwala na reprezentację
istotnie szerszej klasy informacji niż było by to możliwe przy użyciu każdej ze
struktur z operatorami jednego typu oddzielnie.
5
Prace w toku
 Ivo Düntsch, Ewa Orłowska and Michael Winter, Dualities for Stonean portholattices.
 Ewa Orłowska and Joanna Golińska-Pilarek – systemy dedukcyjne w których
wszystkim krokom dowodu są przypisywane wagi wyrażone liczbami naturalnymi.
Udział w projekcie NCN
Projekt koordynowany przez Uniwersytet Warszawski:
DEC-2011/02/A/HS1/00395, 2012-2016,
Logiki dla wnioskowań jakościowych.
Udział w konferencji
Rough Set Theory Workshop w ramach konferencji 6th International Conference on Pattern
Recognition and Machine Intelligence, Warszawa, 30 czerwca – 3 lipca 2015.
Referowana była praca Ivo Düntsch, Ewa Orłowska and Hui Wang, A relational logic for
spatial contact based on rough set approximation.
Współpraca
 Brock University, St Catharines, Ontario, Kanada, prof. Ivo Dűntsch.
Prof. Ivo Dűntsch był gościem zakładu Z6 w okresie 1-18 lipca 2015 (na własny
koszt).
Efektem współpracy są prace:
o A relational logic for spatial contact based on rough set approximation.
o Mixed algebras and their logics.
Współpraca będzie kontynuowana w 2016 roku.
 University of Stellenbosch, Republika Południowej Afryki, prof. Ingrid Rewitzky.
Efektem współpracy jest ukończenie książki Dualities for Structures of Applied
Logics.
 Politechnika Warszawska, Wydział Matematyki i Nauk Informacyjnych, dr Anna
Radzikowska – współautorka książki Dualities for Structures of Applied Logics.
 Uniwersytet Warszawski, Instytut Filozofii, dr Joanna Golińska-Pilarek.
Współpraca w ramach projektu NCN.
3. Prace Andrzeja P. Wierzbickiego
Prace Andrzeja P. Wierzbickiego w 2015 roku koncentrowały się wokół publikacji,
głównie naukoznawczych (w poniższej liście publikacji pozycje 5, 6, 7, 8, 9) oraz
dotyczących historii oraz społecznego znaczenia technik informacyjnych (pozycje 1, 2, 3, 10.
6
11), z jednym tylko artykułem o bardziej technicznym znaczeniu (pozycja 4) dotyczącym,
zgodnie z założeniami pracy statutowej, zastosowań rankingu wielokryterialnego w
zarządzaniu przyszłych sieci telekomunikacyjnych.
Zasadniczym rezultatem prac w roku 2015 jest książka „Przyszłość Pracy w
Społeczeństwie Informacyjnym” o prognostycznym charakterze. Książka ta wskazuje, że na
skutek dodatniego sprzężenia zwrotnego pomiędzy techniką a rynkiem nastąpiło dzisiaj
ogromne przyspieszenie działania podstawowego mechanizmu zastępowania pracy przez
kapitał. Sprzężenie to i przyspieszenie można zilustrować prostym przykładem: im więcej
przedsiębiorca zyska na zastępowaniu ludzi np. robotami mobilnymi w swoim supermarkecie,
tym bardziej będzie skłonny dalej inwestować w rozwój takich technik i zakup dalszych
takich urządzeń. Mechanizmy takie działają od początków rewolucji przemysłowej, ale
ponieważ zawarte w nich jest dodatnie sprzężenie zwrotne, przyspieszają; ludzie nie nadążają
dzisiaj ze zmianą zawodów i zmieniającą się strukturą popytu na pracę. Książka analizuje
różne możliwe rezultaty takiego rozwoju oraz proponuje sposoby spowolnienia działania tego
dodatniego sprzężenia zwrotnego. Książka ta wydana została (we współpracy z Komitetem
Prognoz PAN) już w 2015 roku, oraz przetłumaczona na język angielski i wysłana do
publikacji do Springera; niedawno otrzymaliśmy pozytywna ocenę i decyzję publikacji w tym
wydawnictwie.
Inne ważne rezultaty maja charakter naukoznawczy i np. dotyczą (pozycje 5, 6) różnic
pomiędzy pojmowaniem syntezy jako redukcji metafizycznej oraz kreowania wiedzy na
Wschodzie i Zachodzie, zwłaszcza wobec wschodniej zasady jedności przeciwieństw.
Publikacje Andrzeja P. Wierzbickiego w 2015 roku obejmują:
1. Książka Andrzej Piotr Wierzbicki (2015) Technen: Elements of Recent History of Information
Technologies with Epistemological Conclusions. Intelligent Systems Reference Library 71,
Springer Heidelberg. (faktycznie ukazała się już w 2014, ale z datą 2015)
2. Książka Andrzej P. Wierzbicki Przyszłość pracy w społeczeństwie informacyjnym, przygotowana
w 2014 i wydana ostatecznie w 2015, współpraca Instytutu Łącznosci oraz Komitetu Prognoz
„Polska 2000 Plus” PAN.
3. Tłumaczenie angielskie powyższej książki „The Future of Work in Information Society”,
przesłane do Springer Verlag
4. Artykuł Janusz Granat, Andrzej P. Wierzbicki (2015) Multiple Criteria Ranking in Future
Network Management. Publikacja w tomie Knowledge Synthesis: Eastern and Western Cultural
Perspectives, red. Yoshiteru Nakamori, wydawnictwo Springer Verlag (ISBN 978-4-431-55217-8)
5. Artykuł Andrzej P. Wierzbicki (2015) Systemic Synthesis and Metaphysics: Eastern versus
Western Thinking. Publikacja w tomie Knowledge Synthesis: Eastern and Western Cultural
Perspectives, red. Yoshiteru Nakamori, wydawnictwo Springer Verlag (ISBN 978-4-431-55217-8)
6. Artykuł Andrzej P. Wierzbicki (2015) Evolutionary Knowledge Creation in Eastern Perspective.
Publikacja w tomie Knowledge Synthesis: Eastern and Western Cultural Perspectives, red.
Yoshiteru Nakamori, wydawnictwo Springer Verlag (ISBN 978-4-431-55217-8)
7. Artykuł Andrzej P. Wierzbicki (2015) Trzy powody, dla których rewolucja informacyjna wywołuje
kryzys intelektualny. W tomie Rewolucja Informacyjna a Kryzys Intelektualny, red. Julian
Auleytner, wyd. Komitetu Prognoz „Polska 2000 Plus” PAN (ISBN 987-83-8017-028-5)
8. Artykuł Andrzej P. Wierzbicki (2015?) Technika Jako Czynnik Sprawczy. W tomie Moc Sprawcza
Sterowania, Rządzenia i Zarządzania (w Społeczeństwie Wiedzy), red. Lech Zacher, wyd.
Komitetu Prognoz „Polska 2000 Plus” PAN
7
9. Artykuł Andrzej P. Wierzbicki Etyczne Uzasadnienie Obiektywności w Nauce, Sprawy Nauki,
czerwiec 2015.
10. Artykuł Andrzej P. Wierzbicki Odpowiedzialność nauk informacyjnych wobec wyzwań
rozwiniętego społeczeństwa informacyjnego, Telekomunikacja i Techniki Informacyjne, w druku
11. Artykuł Andrzej P. Wierzbicki Techniki informacyjne a rynek i demokracja, Telekomunikacja i
Techniki Informacyjne, w druku
Współpraca międzynarodowa dotyczyła m.in. Japan Advanced Institute of Science nad
Technology, Nomi, Ishikawa, Japan; International Institute for Applied Systems Analysis,
Laxenburg k. Wioednia, Austria, Politechnika Aachen, Akwizgran, Niemcy. Andrzej
Wierzbicki uczestniczył też w międzynarodowej konferencji The Information Society at the
Crossroads - Response and Responsibility of the Sciences of Information, zorganizowanej
przez Politechnikę Wiedeńską, z referatem The Future of Work in Information Society.
4. Prace Janusza Granata
Prace Janusza Granata dotyczyły przygotowaniu dwóch referatów na konferencje
miedzynarowe oraz prac związanych z organizacją konferencji.
Działalność w zakresie współpracy międzynarodowej i organizacji konferencji:
1. Udział w organizacji konferencji 14’th workshop of the IFIP Working Group 7.6 on
Advanced Analytics, Shanghai, China, May 4-6, 2015. Głównym organizatorem
konferencji był Prof. Tieju Ma z Institute of Environmental Management and
Energy Economics; School of Business, East China University of Science and
Technology.
8
2. Organizaqcja minisymposiom w ramach konferencji 27 th IFIP(International
Federation for Information Processing) TC7 Conference on System Modelling
and Optimization, June 29 - July 3, 2015, 2015, Sophia Antipolis, France
(MS21.1) Minisympzjum było zatytułowane: Integration of Optimization, Modeling
and Data Analysis for Solving RealWorld Problems.
Wygłoszone referaty:
1. On-line Multicriteria Approach to Event Detection (referat plenarny).
Referat plenarny został wygłoszony w trakcie konferencji 14’th workshop of the
IFIP Working Group 7.6 on Advanced Analytics, Shanghai, China, May 4-6, 2015.
W referacie przedstawiono przegląd możliwości wykorzystania metod analizy
wielokryterialnej w analizie danych strumieniowych. Można wyróżnić trzy
główne czynniki, które wpływają na rozwój metod zarządzania sieciami. Pierwszy
to dynamiczny rozwój zapotrzebowania na zasoby sieciowe i ich zróżnicowanie.
Drugi do integracja zasobów obliczeniowych, metod przechowywania danych,
technik sieciowych i Internetu Rzeczy. Ostatni czynnik jest związany z
wirtualizacją zasobów i wirtualizacją funkcji sieciowych. Wymienione czynniki
powodują konieczność zarządzania sieciami i zasobami w czasie rzeczywistym. W
ramach referatu zaprezentowano koncepcję rozwiązania S-E-D-E (Stream-EventDetection-Execution framework). Rozwiązanie dotyczy procesu przetwarzania
danych o charakterze strumieniowym w celu wykrycia istotnych zdarzeń i
zaproponowania akcji reagujących na wykryte zdarzenia. Koncepcja została
zweryfikowna na przykładze zarządzania zasobami telekomunikacyjnymi
2. Multicritera approach to event detection in data stream
Referat plenarny został wygłoszony w trakcie konferencji : 27 th IFIP(International
Federation for Information Processing) TC7 Conference on System Modelling
and Optimization, June 29 - July 3, 2015, 2015, Sophia Antipolis, France.
W ramach referatu zaproponowano dokonono przeglądu możliwych zastosowań
analizy wielokryterialnej w algorytmach wykrywania anomalii w danych o
charakterze strumieniowym. Ponadto została zaproponowana funkcja ESF (Event
Strength Function), która pozwala na wprowadzenie do modelowania siły
zdarzenia. Jest to rozrzerzenia klasycznych algorytmów detekcji zdarzeń,
wktórych zakłada się jedynie dwa stany: wystąpienie zdarzenia i brak zdarzenia.
5. Prace Szymona Jaroszewicza
Prace Szymona Jaroszewicza miały charakter koncepcyjny i dotyczyły eksploracji danych.
Kontynuowano prowadzone wcześniej prace nad modelowaniem różnicowym czyli budową
modeli przewidujących różnicę w zachowaniu obiektów w przypadku poddania ich pewnemu
działaniu i odstąpienia od niego. Pozwala to, w przypadku badań z randomizacją, na
modelowanie przyczynowych skutków działania na poziomie poszczególnych obiektów (na
9
przykład pacjentów poddawanych terapii, klientów do których skierowana jest kampania
marketingowa).
W poprzednich latach opracowano szereg modeli różnicowych. W tym roku podjęto próby
łączenia kilku różnych typów modeli różnicowych w jeden model, który powinien łączyć w
sobie zalety modeli składowych i uzyskiwać lepszą jakość predykcji.
Zastosowano tu tak zwane podejście kaskadowe. Na danych uczących budowany jest jeden
typ modelu. Predykcja tego modelu jest następnie obliczana na wszystkich wektorach zbioru
uczącego a uzyskany wektor zostaje do niego dodany jako nowa zmienna. Na nowych
danych budowany jest drugi model, którego predykcje będą traktowane jako ostateczny
wynik modelowania. Nic oczywiście nie stoi na przeszkodzie by proces kontynuować i
dodawać w ten sposób kolejne modele. Jednak w praktyce, dwa kroki algorytmu wydają się
wystarczać a kolejne nie przynoszą wyraźnej poprawy.
Podejście zastosowano do danych z próby klinicznej dotyczącej terapii nowotworów.
Pierwszym modelem było różnicowe drzewo decyzyjne dające dość skomplikowany model.
Wynik predykcji drzewa stanowił zmienną wejściową kolejnego modelu w hierarchii, którym
była liniowa regresja różnicowa. W ten sposób uzyskano model, który jest częściowo
interpretowalny (część liniowa) a zarazem osiąga znacząco lepszą jakość predykcji niż
poszczególne modele składowe.
10