Моделювання та використання інтелектуальної мультиагентної системи в smart city: онтологічний підхід

Автор(и)

DOI:

https://doi.org/10.32703/2617-9059-2023-42-4

Ключові слова:

моделювання, онтологія, метаонтологія, інформаційна система, мультиагентна система, інтелектуальна мультиагентна система, Smart City.

Анотація

У статті розглядаються проблеми використання інтелектуальних мультиагентних систем у вирішенні комплексу завдань управління та планування процесів у сучасному місті. Розглянуто концепцію побудови інтелектуальних мультиагентних систем, що підтримують концепцію Smart City (розумного міста) на основі використання онтологічного підходу (онтологічного багаторівневого моделювання). Запропонований підхід дає можливість побудувати формалізовані онтологічні моделі та гнучко налаштувати інтелектуальну мультиагентну систему для вирішення задач координації роботи всіх служб сучасного міста. Перехід від міста у звичайному розумінні до розумного міста (Smart City) є вкрай необхідним через величезний розрив між зростаючою складністю політичного, соціального та економічного середовища сучасних поселень та вже застарілою адміністративною та технологічною інфраструктурою, нездатною ефективно функціонувати в нових умовах. У статті показано необхідність переосмислення ключових елементів та загальної концепції Smart City. Наведено визначення Smart City як мультиагентної інтелектуальної системи. Описано онтологічний підхід, який передбачає мінімальне втручання в роботу міських служб, забезпечує плавні зміни та може здійснюватися паралельно кількома командами спеціалістів. Наразі метод використовується авторами в проєкті, спрямованому на розвиток Smart City – цифрової екосистеми послуг, яка дозволяє досягти синергічного ефекту між різними підсистемами (транспорт, екологія, енергетика, міський дизайн тощо).

Посилання

Caldarelli G., Arcaute E., Barthelemy M., Batty M., Gershenson C., Helbing D., Mancuso S., Moreno Y., Ramasco J.J., Rozenblat C., Sánchez A., Fernández-Villacañas J.L. (2023). The role of complexity for digital twins of cities. Nature Computational Science. 3, 374–381. https://doi.org/10.1038/s43588-023-00431-4.

Postranecky M., Svitek M., Carrillo E.Z. (2018). SynopCity Virtual HUB – A testbed for Smart Cities” IEEE Intelligent Transportation Systems Magazin. 10 (2), 50-57. https://doi.org/10.1109/MITS.2018.2806642.

Uribe-Perez N., Pous C. (2016). A novel communication system approach for a Smart City based on the human nervous system. Future Generation Computer Systems. 76(7). https://doi.org/10.1016/j.future.2016.12.035.

Nuttens T. (2018). Using BIM models for the design of large rail infrastructure projects: key factors for a successful implementation. International Journal of Sustainable Development and Planning. 13(1), 73–83. . https://doi.org/10.2495/SDP-V13-N1-73-83.

Trucco P., Petrenj B., Bouchon S., Dimauro C. (2016). Ontology-based approach to disruption scenario generation for critical infrastructure systems. International Journal of Critical Infrastructures. 12 (3), 248-272. https://doi.org/10.1504/IJCIS.2016.079022.

Santipantakis G., Kotis K., Vouros G.A. (2017). OBDAIR: Ontology-Based Distributed framework for Accessing, Integrating and Reasoning with data in disparate data sources” Expert Systems with Applications. 90, 464-483. https://doi.org/10.1016/j.eswa.2017.08.031.

Ahvenniemi H., Huovila A., Pinto-Seppä I., Airaksinen M. (2017). What are the differences between sustainable and smart cities? Cities. 60 (A), 234-245. DOI: https://doi.org/10.1016/j.cities.2016.09.009.

Costin A., Eastman C. (2019). Need for Interoperability to Enable Seamless Information Exchanges in Smart and Sustainable Urban Systems. Journal of Computing in Civil Engineering. 33 (3). https://doi.org/10.1061/(ASCE)CP.1943-5487.0000824.

Al-Fuqaha A., Guizani M., Mohammadi M., Aledhari M., Ayyash M. (2015). Internet of Things: A survey on enabling technologies, protocols, and applications. Proceeding of International IEEE Conference Communications Surveys & Tutorials. 17(4), 2347–2376. https://doi.org/10.1109/COMST.2015.2444095.

Ali M.I., Gao F., Mileo A. (2015). CityBench: A configurable benchmark to evaluate RSP engines using smart city datasets. Proceeding of International Semantic Web Conference. Springer-Verlag, Cham, Switzerland. 374-389.

Maguire T., Elimban S., Tara E., Zhang Yi. (2018). Predicting Switch ON / OFF Statuses in Real Time Electromagnetic Transients Simulations with Voltage Source Converters. Proceedings of The IEEE International Conference on Energy Internet and Energy System Integration (20.10–22.10, 2018). https://doi.org/10.1109/EI2.2018.8582110.

Leusbrock I., Nanninga T.A., Lieberg K., Agudelo-Vera C.M., Keesman K.J., Zeeman G., Rijnaarts H.H.M. (2015). The urban harvest approach as framework and planning tool for improved water and resource cycles. Water Science and Technology. 72(6), 998-1006. https://doi.org/10.2166/wst.2015.299.

IMD Smart City Index Report 2023. (2023). IMD: World Competitiveness Center @ WeGO: World Smart Sustainable Cities Organization. 177.

Moraci F., Errigo M., Fazia C., Burgio G., Foresta S. (2018). Making Less Vulnerable Cities: Resilience as a New Paradigm of Smart Planning. Sustainability. 10, 755. https://doi.org/10.3390/su1003075.

Badii C., Bellini P., Cenni D., Martelli G., Nesi P., Paolucc M. (2016). Km4City Smart City API: An integrated support for mobility services. Proceedings of The IEEE International Conference on Smart Computing. 1-8.

Cavallaro M., Asprone D., Latora V., Manfredi G., Nicosia V. (2014). Assessment of Urban Ecosystem Resilience through Hybrid Social-Physical Complex Networks. Computer-Aided Civil and Infrastructure Engineering. 29 (8). 608-622. https://doi.org/10.1111/mice.12080.

Seedah D.P., Choubassi C., Leite Seedah F. (2016). Ontology for querying heterogeneous data sources in freight transportation. Journal of Computing in Civil Engineering. 30 (4), 04015069.

Howsawi A., Zhang J. (2017). An ontology to support the move towards sustainable construction in Saudi Arabia” Int. Workshop on Computing in Civil Engineering (ASCE-2017). 296-303. https://doi.org/10.1061/9780784480847.037.

Gupta K., Zheng Ya., Rishee K.J. (2018). Urban Data Integration Using Proximity Relationship Learning for Design, Management, and Operations of Sustainable Urban Systems. Journal of Computing in Civil Engineering. 33 (2). https://doi.org/10.1061/(ASCE)CP.1943-5487.0000806.

Aljumaily H., Laefer D.F., Cuadra D. (2017). Urban point cloud mining based on density clustering and MapReduce. Journal of Computing in Civil Engineering. 31 (5), 04017021. https://doi.org/110.1061/(ASCE)CP.1943-5487.0000674.

Goonatilleke S., Hettige B. (2022). Past, Present and Future Trends in Multi-Agent System Technology. Journal Européen des Systèmes Automatisés. 55 (6), 723-739. https://doi.org/10.18280/jesa.550604.

Dorri A., Kanhere S.S., Jurdak R.. (2018). Multi-Agent Systems: A survey, (2018). IEEE Access. 6.1-1. https://doi.org/10.1109/ACCESS.2018.2831228.

Lytvyn V., Vysotska V., Dosyn D., Lozynska O., Oborska O. (2018). Methods of Building Intelligent Decision Support Systems Based on Adaptive Ontology. Proceedings of Second International Conference on Data Stream Mining & Processing (DSMP). (21-25 August, 2018). 145-150. 24. Lytvyn V.V., Pasichnyk V.V., Yatsyshyn YU.V. (2020). Intelektualʹni systemy. [Intelligent systems]. Lʹviv: “Novyy Svit – 2000” ["New World – 2000"]. 406. [In Ukrainian].

List C. (2018). Levels: descriptive, explanatory, and ontological. Noûs. ISSN 0029-4624. https://doi.org/110.1111/nous.12241.

Tkachenko О., Tkachenko K., Tkachenko O. (2020). Designing complex intelligent systems on the basis of ontological models. Proceedings of The Third International Workshop on Computer Modeling and Intelligent Systems (CMIS-2020). 266-277.

Tkachenko O., Tkachenko O. (2022). Modeling of management of intelligent systems in transport. Transport systems and technologies. 39, 252-261. https://doi.org/10.32703/2617-9040-2022-39-24.

Catlett C.E., Beckman P.H., Sankaran R., Galvin K.K. (2017). Array of things: a scientific research instrument in the public way: platform design and early lessons learned. .Proceedings of the 2nd International Workshop on Science of Smart City Operations and Platforms Engineering (SCOPE '17). 26–33. https://doi.org/10.1145/3063386.3063771.

Krijnen T., Tamke M., Thomsen M.R., Gengnagel C., Faircloth B., Scheurer F. (2015). Assessing Implicit Knowledge in BIM Models with Machine Learning. Proceedings of The Symposium on Modelling Behaviour: Design Modelling (2015). Springer: Cham, Switzerland. 397–406.

Bilgin G., Dikmen I., Birgonul M.T. (2018). An ontology-based approach for delay analysis in construction. KSCE Journal of Civil Engineering. 22 (2), 384-398. https://doi.org/10.1007/s12205-017-0651-5.

Sanfilippo E.M. (2018). Feature-based product modelling: an ontological approach. International Journal of Computer Integrated Manufacturing. 31(11), 1097-1110.

Musen M.A. (2015). The Protégé project: A look back and a look forwardm AI Matters. Association of Computing Machinery Specific Interest Group in Artificial Intelligence. 1(4).

Tutcher J., Easton J., Roberts C. (2017). Enabling Data Integration in the Rail Industry Using RDF and OWL – the RaCoOn Ontolog. ASCE-ASME Journal of Risk and Uncertainty in Engineering Systems. Part A: Civil Engineering. 3(2). https://doi.org/10.1061/AJRUA6.0000859.

Rjab A.B., Mellouli S., Corbett J. (2023). Barriers to artificial intelligence adoption in smart cities: A systematic literature review and research agenda. Government Information Quarterly. 40(3), 101814. https://doi.org/10.1016/j.giq.2023.101814.

Sacks R., Ma L., Borrmann, A., Daum S., Kattel U. (2017). Semantic Enrichment for Building Information Modeling: Procedure for Compiling Inference Rules and Operators for Complex Geometry. Jounal of Computing in Civil Engineering. 31, 04017062.

Gelfert A. Magnani L., Bertolotti T. (eds) (2017). The Ontology of Models. In: Springer Handbook of Model-Based Science, Springer Handbooks, Springer-Verlag, Cham.

##submission.downloads##

Опубліковано

2023-12-12

Як цитувати

Tkachenko, K., Tkachenko, O., & Tkachenko, O. (2023). Моделювання та використання інтелектуальної мультиагентної системи в smart city: онтологічний підхід. Транспортні системи і технології, (42), 45–57. https://doi.org/10.32703/2617-9059-2023-42-4

Номер

Розділ

Техніка і технології

Статті цього автора (авторів), які найбільше читають