Γνωσιακή επιστήμη

Μαθησιακά Αποτελέσματα

Με την ολοκλήρωση του μαθήματος οι φοιτητές θα έχουν αποκτήσει:
Γνώση: Οι φοιτητές θα αποκτήσουν την ικανότητα ανίχνευσης στατιστικών συσχετίσεων μεταξύ στοιχείων ομάδων δεδομένων καθώς και τη δυνατότητα εξαγωγής γνώσης από ελεύθερο ή οργανωμένο περιεχόμενο. Επίσης θα εξοικειωθούν με τις γνωσιακές δομές της ταξινομίας, του λεξικού, της εγκυκλοπαίδειας, του θησαυρού και της οντολογίας. Στο πλαίσιο των οντολογιών οι φοιτητές θα έχουν τη δυνατότητα δημιουργίας μιας ιεραρχίας κλάσεων (classes), τον ορισμό ατόμων (individuals) των κλάσεων, τον καθορισμό σχέσεων μεταξύ ατόμων της ίδιας ή διαφορετικών κλάσεων (object properties), τον καθορισμό χαρακτηριστικών των ατόμων μιας κλάσης (datatype properties), τον ορισμό κλάσεων μέσω περιορισμών, τον έλεγχο συνέπειας του συνόλου των ορισμένων κλάσεων, την αυτόματη εξαγωγή λογικής ιεραρχίας με βάση τους ορισμούς των κλάσεων. Επίσης θα αποκτήσουν τη γνώση ανάπτυξης ερωτημάτων σε γλώσσα SPARQL. Τέλος θα κατανοήσουν την δομή τριπλετών της γλώσσας RDF για την αναπαράσταση τεκμηρίων και θα έχουν πλέον τη δυνατότητα ανάπτυξης περιγραφής πόρων και μεταγλώττισης σε γλώσσα RDF
Ανάλυση: Οι φοιτητές θα έχουν τη δυνατότητα ανάλυσης ενός πληροφοριακού περιβάλλοντος σε οντότητες και συσχετίσεις μεταξύ οντοτήτων, με λεπτομερή καθορισμό των χαρακτηριστικών των οντοτήτων και την ενσωμάτωσή τους σε ιεραρχική μορφή. Η ιδανική οργάνωση για τον σκοπό αυτό είναι η οντολογία, στην οποία είναι ενσωματωμένα και εργαλεία εξέτασης της λογικής συνέπειας αλλά και εξαγωγής ακροβέστερων λογικών ιεραρχιών.
Σύνθεση: Ενσωμάτωση γνώσεων από διαφορετικά πεδία. Οι φοιτητές θα έχει τη δυνατότητα δημιουργίας οντολογιών, στις οποίες θα ενσωματώνονται και θα επαναχρησιμοποιούνται έτοιμες γνώσεις διαφόρων τομέων, αλλά και θα επανακαθορίζονται επιπρόσθετα χαρακτηριστικά και σχέσεις μεταξύ κλάσεων οντοτήτων για την πληρέστερη περιγραφή συστημάτων και διαδικασιών.
Αξιολόγηση: Ικανότητα καθοδήγης και αξιολόγηση μιας ομάδας ατόμων επιφορτισμένων με την ανάπτυξη οντολογιών, απαραίτητων για την αναλυτική περιγραφή συστημάτων μέσω ειδικά ορισμένων σχέσεων μεταξύ κλάσεων οντοτήτων αλλά και του προσδιορισμού κληρονομούμενων ιδιοτήτων και χαρακτηριστικών.

 

Γενικές Ικανότητες

• Ανάλυση και σύνθεση δεδομένων και πληροφοριών, με τη χρήση και των απαραίτητων τεχνολογιών
• Εξαγωγή γνώσης
• Σημασιολογική υποστήριξη της τεχνικής αναζήτησης πληροφοριών,
• Σχεδίαση και υλοποίηση ολοκληρωμένων πληροφοριακών συστημάτων με δυνατότητα κληρονόμησης χαρακτηριστικών
• Εργασία σε διεθνές περιβάλλον
• Εργασία σε διεπιστημονικό περιβάλλον

 

ΠΕΡΙΕΧΟΜΕΝΟ ΜΑΘΗΜΑΤΟΣ

Ο κύριος σκοπός του παρόντος μαθήματος είναι να αποκτήσει ο φοιτητής τη δυνατότητα σχεδίασης και οργάνωσης της πληροφορίας σε υψηλότερο επίπεδο από αυτό των σχεσιακών βάσεων δεδομένων. Ενώ δηλαδή οι σχεσιακές βάσεις δεδομένων, ως ο βασικός εκπρόσωπος των πληροφορικών συστημάτων επεξεργασίας δεδομένων, αποτελούν το πιο διαδεδομένο εργαλείο για την οργάνωση ομοειδών εγγραφών σε πίνακες, οι οποίοι συσχετίζονται μεταξύ τους μέσω κάποιων κοινών πεδίων, δεν επαρκούν στις περιπτώσεις όπου κυριαρχεί η κληρονομικότητα χαρακτηριστικών, η ύπαρξη κλάσεων (classes) ως ομάδων ομοειδών ατόμων (individuals) και κυρίως η δυνατότητα ορισμού από τον χρήστη αυθαίρετων (customized) σχέσεων μεταξύ διαφορετικών κλάσεων. Τέτοια περιβάλλοντα οργάνωσης της πληροφορίας είναι οι λεγόμενες οντολογίες. Στο πλαίσιο αυτό ο φοιτητής θα εξοικειωθεί με την οργάνωση των δεδομένων του σε οντολογίες που υπερέχουν έναντι των απλών βάσεων δεδομένων (1) στη δυνατότητα ορισμού κλάσεων μέσω περιορισμού των πεδίων τιμών των σχέσεων των ατόμων τους, κάνοντας χρήση λογικών τελεστών και (2) στη δυνατότητα ελέγχου της συνέπειας (consistency) των καθορισμένων λογικά κλάσεων, όπως και στη δυνατότητα λογικής συναγωγής ακριβέστερης ιεραρχίας των κλάσεων μιας οντολογίας με βάση εσωματωμένο σχετικό λογισμικό (deduction tools).
Πιο συγκεκριμένα στο μάθημα περιλαμβάνονται οι εξής ενότητες:
Ενότητα 1: Σχήμα DIKW (Data – Information – Knowledge – Wisdom). Στοιχεία της φιλοσοφίας της πληροφορίας.
Ενότητα 2: Περιγραφή μέσα από εκτεταμένα παραδείγματα των εννοιών της ανάκλησης (recall) και της ακρίβειας (accuracy) σε περιβάλλοντα αναζήτησης πληροφοριών ή αναγνώρισης μορφών σε διαδικτυακές ή μη τράπεζες πληροφοριών.
Ενότητα 3: Εξαγωγή γνώσης από ομάδες δεδομένων χωρίς καμία εκ των προτέρων (a priori) πληροφορία για τη δομή του με βάση λογισμικό τεχνικών διανυσματικής ομοιότητας (vector analysis) με στόχο την ομαδοποίηση συναφών δεδομένων (clustering) και την αποκάλυψη άδηλων σημασιολογικών σχέσεων.
Ενότητα 4: Παρουσίαση των γνωσιακών δομών της ταξινομίας, του λεξικού, του θησαυρού και της οντολογίας.
Ενότητα 5: Ανάπτυξη οντολογιών με το λογισμικό ανοιχτού κώδικα OWL-Protégé, στο οποίο είναι ενσωματωμένο και το εργαλείο αυτόματης συναγωγής συμπερασμάτων (automatic deduction). Παρουσίαση των διαδικασιών δημιουργίας μιας ιεραρχίας κλάσεων (classes), ορισμού ατόμων (individuals) κλάσεων, καθορισμού σχέσεων μεταξύ ατόμων της ίδιας ή διαφορετικών κλάσεων (object properties), καθορισμού χαρακτηριστικών των ατόμων μιας κλάσης (datatype properties), ορισμού κλάσεων μέσω περιορισμών. Έλεγχος λογικής συνέπειας, αυτόματη εξαγωγή λογικής ιεραρχίας με βάση τους ορισμούς των κλάσεων. Ανάπτυξη ερωτημάτων σε γλώσσα SPARQL.
Ενότητα 6: Παρουσίαση του προτύπου RDF/ RDFS με εκτεταμένα παραδείγματα δήλωσης διαφόρων τύπων τεκμηρίων, όπως βιβλίων, ιστοσελίδων, έργων τέχνης κλπ.

 

ΑΞΙΟΛΟΓΗΣΗ ΦΟΙΤΗΤΩΝ

Γλώσσα: Ελληνική
Μέθοδοι αξιολόγησης: Οι φοιτητές αξιολογούνται στη θεωρία μέσω των προαιρετικών ασκήσεων εργασίας και της τελικής υποχρεωτικής εξέτασης. Ο βαθμός θεωρίας προκύπτει από τον βαθμό της τελικής εξέτασης ενισχυμένο κατά 2x μονάδες όπου x είναι συντελεστής βάρους επιτυχίας των προαιρετικών ασκήσεων με x=1 στην περίπτωση απόλυτης επιτυχίας όλων των ασκήσεων
Οι φοιτητές αξιολογούνται στο εργαστήριο μέσω των εβδομαδιαίων εργαστηριακών ασκήσεων και της τελικής απαλλακτικής εργασίας. Ο βαθμός εργαστηρίου προκύπτει από τον Μ.Ο. των βαθμών των εβδομαδιαίων ασκήσεων κατά 50% και τον βαθμό της απαλλακτικής εργασίας κατά 50%.
Κριτήρια αξιολόγησης:
• Ικανότητα αποτίμησης της ανάκλησης και της ακρίβειας σε περιβάλλοντα αναζήτησης πληροφοριών και αναγνώρισης αντικειμένων
• Ικανότητα εξαγωγής γνώσης μέσα από συλλογές δεδομένων σε περιβάλλον WEKA
• Ικανότητα ανάπτυξης οντολογίας σε περιβάλλον OWL/ Protégé
• Ικανότητα ελέγχου λογικής συνέπειας και εξαγωγής λογικών ιεραρχιών σε περιβάλλον OWL/ Protégé
• Ικανότητα ανάπτυκης ερωτημάτων σε γλώσσα SPARQL
• Ικανότητα περιγραφής πόρων σε γλώσσα RDF
Τα θέματα των εργασιών, τα κριτήρια αναλυτικά και ο τρόπος βαθμολόγησης αναρτώνται με την έναρξη του εξαμήνου στην ιστοσελίδα του μαθήματος.

 

ΠΡΟΤΕΙΝΟΜΕΝΗ ΒΙΒΛΙΟΓΡΑΦΙΑ

1. Μάρκος Δενδρινός και Δημήτρης Κουής. ΒΑΣΙΚΕΣ ΑΡΧΕΣ ΚΑΙ ΤΕΧΝΟΛΟΓΙΕΣ ΣΤΗΝ ΕΠΙΣΤΗΜΗ ΤΗΣ ΠΛΗΡΟΦΟΡΗΣΗΣ. Αθήνα: 2016. Ηλεκτρονικό βιβλίο. https://repository.kallipos.gr/handle/11419/6447
2. José Luis Bermúdez, Cognitive Science: An Introduction to the Science of the Mind, Cambridge University Press, 2014
3. Russell Ackoff, “A systemic view of tranformational leadership”, in Systemic Practice and Action Research, (1998), 11(1), 23-36 http://www.acasa.upenn.edu/leadership.pdf
4. Jennifer Rowley, ‘The wisdom hierarchy: representations of the DIKW hierarchy’, Journal of Information Science, 33 (2) 2007, pp. 163-180
5. Floridi, L., “Open Problems in the Philosophy of Information”, Metaphilosophy, Vol. 35, No.4, July 2004
6. Matthew Horridge, Holger Knublauch, Alan Rector, Robert Stevens, Chris Wroe, A Practical Guide To Building OWL Ontologies Using The Protege-OWL Plugin and CO-ODE Tools, Edition 1.0, The University of Manchester – Stanford University, http://mowl-power.cs.man.ac.uk/protegeowltutorial/resources/ProtegeOWLTutorialP3_v1_0.pdf
7. M. Dendrinos, “A medieval encyclopedia in terms of contemporary knowledge management schemes”. The 3rd International Conference on Integrated Information, Sept. 2013, Prague, Czech Republic
8. Daphne Kyriaki-Manessi, Markos Dendrinos. “Developing an ontology for the University Archives: the domain of technological education”. The 3rd International Conference on Integrated Information, Sept. 2013, Prague, Czech Republic. Published in Procedia. Elsevier. Social and Behavioural Sciences. 2014, pp. 349-359. DOI: 10.1016/j.sbspro.2014.07.111
9. Markos Dendrinos (2015). “Organization of the concepts of the Platonic dialogue Parmenides into a software ontology”. The 4th International Conference on Integrated Information, Sept. 2014, Madrid, Spain. AIP Publishing. http://dx.doi.org/10.1063/1.4907832
10. M. Dendrinos, “From Information to Knowledge: From Positive Chatter to Negative Semantics”, PNLA Quarterly, the official publication of the Pacific Northwest Library Association, Vol. 77, No. 4, Summer 2013 http://www.pnla.org/assets/documents/Quarterly/pnlaq78-1fall2013.pdf