Yevgeniya Sulema

This study aims to create a lightweight ontology to extend OWL time with scheduling and event-driven actions, which is critical for the tightly coupled complex systems modeling during the design of cyber-physical programs like Digital Twins. In addition, the developed ontology should be compatible with foundational ontologies like BFO, SUMO, UFO, and DOLCE. Moreover, the priority mechanism for resolving conflicted actions should be created for the new ontology. The subject of this paper is the development and evaluation of ontologies with scheduling and conflict-resolving mechanisms. This paper aims to develop and evaluate a new ontology that provides scheduling and event-driven actions with conflict resolution mechanisms and is compatible with foundational ontologies. The primary focus was on limiting the halts created by conflicted actions during the ontology reasoner run. The tasks to be solved are as follows: to collect the requirements for the new ontology, to describe core elements of the ontology-modeled system to be compatible with foundational ontologies, and to describe and evaluate new ontology. Methods involve designing the test system for the testing, its formalization for modeling the system using proposed and other ontologies, and software engineering techniques to run and collect the data during experiments. The results demonstrate that the proposed TESA achieves a significant reduction in cognitive and developmental effort, characterized by a 70% decrease in Halstead effort metrics compared to ISO-standard PSL and prevents the reasoner from facing halts during reasoning. Under high-density conflict scenarios, TESA exhibited superior temporal stability, sustaining sub-second reasoning latency while traditional methodologies underwent exponential performance degradation, with execution times exceeding 10 seconds. Moreover, the proposed ontology is lightweight and easily compatible with foundational ontologies. Conclusions. For the first time, a lightweight ontology for event scheduling and conflict preventing has been developed that strikes a balance between detailed semantics and ease of integration. TESA’s modular structure and reduced semantic overhead enable streamlined adoption and usage with foundational ontologies. At the same time, TESA goes beyond minimal standards like iCalendar by incorporating sufficient domain-neutral semantics for tasks, events, and resource constraints, thereby facilitating more robust scheduling logic. Future tasks in the field of TESA development include refining the ontology’s modular structure for specialized domains, exploring automated alignment techniques with other foundational ontologies on higher level, investigating multi-factor priority mechanisms, and scalability mechanisms for the usage in heterogeneous scheduling environments.

У статті запропоновано модифікацію відношень дискретних інтервалів, яка дає змогу формально визначати зв’язок між наборами темпоральних даних різних модальностей для формального опису моделі цифрового двійника мульсемедійного об’єкта. Під мульсимедійним об’єктом розуміється фізичний об’єкт, стан якого фіксується за допомогою набору сенсорів для формування темпорального мультимодального цифрового опису, який комплексно визначає об’єкт подібно до того, як він сприймається людиною через органи чуття. Цифровий двійник мульсемедійного об’єкта є складеною програмною моделлю цього об’єкта, яка призначена для прогнозування можливих станів та поведінки мульсемедійного об’єкта. Формальний опис мульсемедійного об’єкта відбувається на основі даних, що отримуються з набору сенсорів, кожен з яких фіксує інформацію певної модальності. Для об’єднання цих даних у єдину специфікацію об’єкта між ними потрібно встановити темпоральний зв’язок, оскільки дані різних модальностей можуть реєструватися та мати сенс для дослідження у різні періоди спостереження об’єкта. Якісне визначення темпорального зв’язку між наборами даних може бути виконане за допомогою відношень між дискретними інтервалами («передує», «настає після», «збігається» та інші), проте кількісне визначення (наприклад, «наскільки передує») за допомогою існуючих відношень дискретних інтервалів неможливе. Тому у статті запропоновано вважати наявні відношення дискретних інтервалів якісними відношеннями, натомість ввести їхню модифікацію – кількісні відношення дискретних інтервалів. Використання кількісних відношень дискретних інтервалів дасть змогу спростити розроблення програмного забезпечення технології цифрових двійників за рахунок підвищення якості формальної специфікації структур даних, які комплексно відображають взаємопов’язані набори темпоральних мультимодальних даних, що отримуються у процесі моніторингу мульсемедійних об’єктів.

In many tasks related to an object’s observation or real-time monitoring, the gathering of temporal multimodal data is required. Such data sets are semantically connected as they reflect different aspects of the same object. However, data sets of different modalities are usually stored and processed independently. This paper presents an approach based on the application of the Algebraic System of Aggregates (ASA) operations that enable the creation of an object’s complex representation, referred to as multi-image (MI). The representation of temporal multimodal data sets as the object’s MI yields simple data-processing procedures as it provides a solid semantic connection between data describing different features of the same object, process, or phenomenon. In terms of software development, the MI is a complex data structure used for data processing with ASA operations. This paper provides a detailed presentation of this concept.

Background. In recent years, there has been a steady trend towards the using of multi-colored barcodes. This increases the information density of the data compared to black and white barcodes. However, this complicates the processes of recognition and decoding of bar code images. Therefore, in order to reliably read multi-colored barcodes from an object, it is necessary to ensure noise immunity of bar code patterns – the minimum structural units of the bar code image. Objective. The purpose of the paper is development of a method for the synthesis of symbolics of multi-colored bar codes, which have the property of noise immunity at the level of bar code patterns. Methods. This goal is achieved through the using of multivalued incomplete Hemming codes as the basis for constructing bar code patterns. The numerical equivalent of the bar code pattern is a code word of the multi-valued Hemming code, in which the encoding-decoding operations are performed according to the rules of a finite field GF(p). Results. A number of error-correcting multi-colored barcodes have been proposed, in which one-time distorted element (error) is corrected at the level of barcode pattern and a significant number of multiple distortions are detected. The error-correcting capability of multi-colored barcode patterns has been evaluated. Conclusions. The proposed method of the synthesis of symbolics of multi-colored barcodes allows creating barcodes with improved error-correcting characteristics, which provides the appropriate level of reliability of the process of reading multi-colored barcodes in automatic identification systems.