Teadus- ja arendustegevuse aastaaruanne

Teadus- ja arendustegevus põhiteemade lõikes

Teema 0321769s01

Ontoloogiale orienteeritud programmeerimine

2001–2005
Teema juht: Jaan Penjam

Põhitulemused

Teema eesmärgiks on info- ja juhtimissüsteemide probleemvaldkonna ontoloogia kirjeldamisele orienteeritud tarkvaratehnoloogia ning sellega seotud uute meetodite, teooriate, keelte ja vahendite väljatöötamine. Teema hõlmab nelja alateemat:

- Programmide ja keelte semantika.

Leiti listitüübi augment-kombinaatori ja vastava deforesteerimisteisenduse üldistus laiale klassile parametriseeritud induktiivsetelt tüüpidele. Uuriti tugeva dinaturaalsuse ja parameetrilisuse seost ja struktuurset algebralist kompaktsust (T. Uustalu, V. Vene koos N. Ghaniga). Leiti komonaadidel ja jaotusseadustel põhinev andmevookeelte modulaarne denotatsioonsemantika, mis dualiseerib Moggi lähenemise imperatiivkeeltele. Sama lähenemine üldistati ka atribuutgrammatikate jaoks (T. Uustalu, V. Vene).

Esitati kompositsionaalne loomulik semantika ja Hoare'i loogika madala taseme programmikeeltele. Nimetatud loogika toetab kõrgkeelsete programmide tõestuste kompileerimist. Samuti formuleeriti Hoare'i loogika ja mitu tüübisüsteemi pinupõhilisele keelele (A. Saabas, T. Uustalu). Töötati välja meetod tüübisüsteemide tuletamiseks imperatiivkeelte andmevooanalüüsidest (T. Uustalu, V. Vene koos P. Lauaga).

Lõpetati raamat Uno Kaljulaiu teaduslikust pärandist (J. Penjam koos J. Peetrega).

- Programmide kompositsiooniline süntees ja taaskasutus.

Visuaalne programmide komponeerimissüsteem COCOVILA vormistati tarkvaraproduktina ja anti avalikku kasutusse (E. Tõugu, P. Grigorenko, A. Saabas). Arendati tarkvaraarhitektuuride teooriat (E. Tõugu).

Jätkati uuringuid evolutsioonilise programmisünteesi valdkonnas (J. Penjam, J. Sanko).

- Keeletehnoloogia.

Eestikeelse kõnetuvastuse alal oli teadustöö põhitähelepanu suunatud suure sõnavara tuvastuseks sobiva keelemudeli täiustamisele. Lähemalt uuriti kaheastmelist meetodit, mis esimeses astmes kasutab standardset morfeemidel põhinevat statistilist keelemudelit ning teises astmes lausungi-spetsiifilist morfosüntaktilist mudelit esimeses astmes saadud lausekandidaatidele uue hinnangu andmiseks. Selgus, et selline meetod vähendab tuvastusvigu ca 10% võrra (T. Alumäe).

Aktsendinähtuste uurimisel leiti, et vene aktsent eesti keeles avaldub kombinatsioonina mitmetest akustilistest tunnustest, millest olulisemad on temporaalstruktuuri, häälikukvaliteedi ja sõnarõhuga seotud tunnuste süstemaatilised hälbed võrreldes eesti normkõnega (L. Meister).

Teostati eksperimente kõnetuvastust kasutavate dialoogisüsteemide arendamiseks ja loodi teatriinfosüsteemi prototüüp (T. Alumäe, M.Treumuth, E. Meister) On kavandatud uue kõnekorpuse struktuur ja alustatud raadiouudiste salvestuste kogumist (E. Meister)

On täiustatud eesti keele taju- ja hääldustreeningu interaktiivse õpivahendi prototüübi signaalitöötluse mooduleid ja õppematerjali (E. Meister, P. Penjam, E. Kraut).

- Ontoloogiale orienteeritud programmeerimise rakendused.

Esitati raamvärk ontoloogiate õppimiseks ja nende üle arutlemiseks ning näidati, kuidas formaalset mõisteanalüüsi ontoloogiate esitamiseks kombineerida loogilise keelega (H.-M. Haav). Loodi uut eksperimentaalset masinprojekteerimise tarkvara, teostati uurimistöid tarkvaraprotsesside kvaliteedi alal, arendati veebiteenuste väljatöötamise tehnoloogiat (A. Kalja, K. Kindel koos M. Lepasaare, T. Robaliga). Töötati välja ja katsetati rida koormustundliku hüdraulikasüsteemi komponentide hulkpoolusmudeleid, mis kodeeriti programmeerisüsteemis NUT (M. Harf, G. Grossschmidt).

Teema täitjad

Põhitäitjad

1. 
   Adam Eppendahl PhD vanemteadur
   
2. 
   Arvo Eek filoloogiadoktor vanemteadur
   
3. 
   Hele-Mai Haav tehnikakand. vanemteadur
   
4. 
   Mait Harf tehnikakand. vanemteadur
   
5. 
   Ahto Kalja tehnikakand. osakonnajuhataja
   
6. 
   Vahur Kotkas magister teadur
   
7. 
   Andres Löh PhD vanemteadur
   
8. 
   Jaan Penjam tehnikakand. direktor
   
9. 
   Einar Meister PhD vanemteadur
   
10. 
    Olha Shkaravska füüs.-mat.kand vanemteadur
    
11. 
    Jelena Sanko magister teadur
    
12. 
    Hellis Tamm PhD vanemteadur
    
13. 
    Tarmo Uustalu PhD vanemteadur
    
14. 
    Enn Tõugu tehnikadoktor erakorraline juhtivteadur
    
15. 
    Varmo Vene PhD vanemteadur
    

Teemaga seotud abitööjõud, doktorandid, üliõpilased jt

1. 
   Tanel Alumäe magister teadur, doktorant
   
2. 
   Pavel Grigorenko insener
   
3. 
   Eve Kann referent
   
4. 
   Kristiina Kindel tehnikamagister insener
   
5. 
   Rein Lõugas süsteemiadministraator
   
6. 
   Riina Maigre süsteemiadministraator
   
7. 
   Lya Meister magister erakorraline teadur, doktorant
   
8. 
   Margus Muskat magiter erakorraline teadur, doktorant
   
9. 
   Rustam Novikov magister insener
   
10. 
    Mart Rohtla tehnik
    
11. 
    Ando Saabas magister teadur, doktorant
    
12. 
    Mihhail Svintsov insener
    
13. 
    Kristi Uustalu magister insener
    

Teemaga haakuvad grandid, doktori- ja magistritööd, järeldoktorite teemad, lepingud

Grandid

1. 
   ETF 5400 “Laiendatav visuaalne kirjelduskeel koos tugikeskkonnaga” – grandihoidja E. Tõugu;
   
2. 
   ETF 5567 “Mitteklassikalised loogikad ja programmeerimisteooria – grandihoidja T. Uustalu;
   
3. 
   ETF 5766 “Raalprojekteerimise ja modelleerimisülesande lahendamine hajutatud teadmisbaaside abil” – grandihoidja A.Kalja.
   
4. 
   ETF 5867 “Elektrohüdrauliliste koormustundlike süsteemide modelleerimine ja simuleerimine programmeerimissüsteemi NUT keskkonnas” – grandihoidja M.Harf.
   
5. 
   Riiklik programm “Eesti keel ja rahvuslik mälu” – alateemad “Eestikeelse kõnetuvastuse meetodite uurimine ja arendamine”, “Kõnekeele ressursid ja kõnetehnoloogia andmebaasid” ja “Interaktiivne taju- ja hääldustreeningu programm” – vastutav täitja E. Meister.
   

Teemaga haakub teaduse tippkeskuse “Töökindlate arvutisüsteemide uurimise keskus” temaatika

2005.a. kaitstud väitekirjad

Magistritöö

• 
  Lya Meister kaitses 17.märtsil Tallinna Pedagoogikaülikoolis magistritöö “Vene aktsent eesti keeles. Akustiline analüüs”, juhendaja dots. Mart Rannut
  
• 
  Jekaterina Beloussova kaitses 19. aprillil Concordia/Autentese Rahvusvahelise Ülikoolis magistritöö “Evaluation of perspectives of exporting skinned milk powder from Estonia to Italy” MBA/LLA kraadi saamiseks, juhendaja Jukka Vihersaari
  
• 
  Rustam Novikov kaitses 6. juunil Tallinna Tehnikaülikoolis magistritöö “Intensionaalne programmeerimine ja komonaadid”, juhendaja Tarmo Uustalu
  
• 
  Kristi Uustalu kaitses 6. juunil Tallinna Tehnikaülikoolis magistritöö „Presupositsioonide arvutamine diskursuse modelleerimisel” juhendaja professor Jaan Penjam.
  

Teemaga haakuvad Tanel Alumäe doktoritöö “Eestikeelse kõne tuvastus” (juhendaja L. Võhandu), Lya Meisteri doktoritöö “Vene aktsendi akustika ja taju” (juhendajad Hille Pajupuu, Karl Pajusalu), Margus Muskati doktoritöö “Kõne kvaliteedi automaatne hindamine” (juhendajad Ants Meister ja Einar Meister), Kristiina Kindeli doktoritöö “Hajutatud infosüsteemide arhitektuur” (juhendaja Ahto Kalja), Jelena Sanko doktoritöö “Deduktiivne ja induktiivne programmide süntees” (juhendaja Jaan Penjam), Vahur Kotkase doktoritöö “Hajusprogrammide süntees” (juhendaja Jaan Penjam).

Lepingud

• 
  Leping Kultuurimisiteeriumiga “Eestikeelse kõnetuvastuse meetodid II”. Töö raames on edasi arendatud varemloodud kõnetuvastusesüsteemi mooduleid (akustilised mudelid, keelemudel), samuti on loodud dialoogihaldaja, mis morfoloogilist analüüsi ja sünteesi kasutades analüüsib tuvastatud kõne ning genereerib sobiva vastuse. Lõpptulemuseks on erinevaid keeletehnoloogilised mooduleid – kõnetuvastus, loomuliku keele analüüs ja süntees ning kõnesüntees – integreeriv teatriinfo dialoogsüsteem, mis võimaldab kasutajal esitada suulisi päringuid Eesti teatrite mängukavade kohta ja saada adekvaatseid suulisi vastuseid. Töö teostasid E.Meistri juhendamisel T. Alumäe ja M. Treumuth (TÜ doktorant).
  

• 
  EAS kaasfinantseeritav rakendusuuring" Reeglipõhised andmebaasid veebiteenuste loomiseks". Projekt kestis 15. märtsist 2004 kuni 15. septembrini 2005. Projekti partnerid olid TTÜ Arvutiteaduse Instituut, Sampo Baltic Asset Management Ltd ja AS Cell Network. Projekti töögrupp: Hele-Mai Haav (vastutav juht), Tanel Tammet, Vello Kadarpik, Marko Kääramees ja Kirstiina Kindel. Projekti tulemusena loodi vahevara Xstone/rql,mis sobib keeruliste veebipõhiste klient-server süsteemide loomiseks. RQL tehnoloogia võimaldab mugavasti XML-põhiselt integreerida andmebaase veebiteenuste tarbeks, kiiresti ja lihtsalt esitada ning muuta äriloogikat, kontrollida äriloogika terviklikkust ja esitada päringuid reeglikeeles. Süsteem on eriti efektiivne juhul, kui äriloogika omab tihti muutuvat liidest. Xstone/rql põhimõte on, et äriloogika esitatakse vahekihis kui Xstone/rql osa, võimaldades liideste koodi hoida eraldi ja sõltumatult äriloogikast. RQL tehnoloogiat kasutati kahe pilootrakenduse loomisel: aktsiate portfelli haldamise süsteemi pilootversioon firmale  Sampo Baltic Asset Management Ltd ja veebiteenuste sünteesi piloot-tehnoloogia AS-le Cell Network. Kogu loodud tarkvara on publitseeritud avatud koodina ja muudetud koos dokumentatsiooniga kõigile kättesaadavaks läbi vabavarasaidi  www.ttu.ee/it/xstone.
  

Rahvusvaheline koostöö

Lepingud

• 
  FP6 IST coordination action 510996 – Types for Proofs and Programs, september 2004 – august 2007, projekti juht Tarmo Uustalu.
  
• 
  FP6 IST integrated project 15905 – Mobility, Ibiquity, Security for Small Devices (MOBIUS), september 2005 – august 2009, projekti juht Tarmo Uustalu.
  
• 
  FP5 IST programme thematic network IST-2001-38957 Applied Semantics II (APPSEM II) (jaanuar 2003 – detsember 2005, pikendatud kuni juuni 2006), projekti juht Tarmo Uustalu.
  
• 
  Royal Society projekt “Programming with algebras, coalgebras, monads and comonads” juuli 2003 – juuni 2005), partner Leicesteri Ülikool, projekti juht Tarmo Uustalu.
  
• 
  EL 5. raamkava täiendavate meetmete projekt IST-2001-37592 “Establishment of the Virtual Centre of Excellence for Information Society Technologies RTD in Estonia” november 2002.–.2005,projekti juht Jaan Penjam
  

Korraldamine

• 
  17.-23. veebruarini pidas Küberneetika Instituudis 10-tunnilise teoreemitõestamise kursuse Bergeni ülikooli professor Marc Bezem. Kursusest võtsid osa TTÜ ja Küberneetika Instituudi kraadiõppurid ning teadustöötajad.
  
• 
  X Eesti Arvutiteaduse Talvekool (10th Estonian Winter School in Computer Science, EWSCS 2005, 27.veebruarist 4.märtsini Palmses. Lektoriteks olid prof. Oliver Danvy (Aarhusi Ülikool), prof. Kurt Mehlhorn (Max-Planck-Institut Saarbrücken), dr. Peter Bro Miltersen (Aarhusi Ülikool), dr. Greg Morrisett (Harvardi Ülikool, Cambridge, Mass.), dr. Benny Pinkas (HP Labs, Haifa). Kõik viis lektorit on väga kõrgelt tunnustatud teadlased. Kuulajateks olid peamiselt magistrandid/doktorandid Eestist, Soomest, Lätist, Leedust, Venemaalt, Saksamaalt, Taanist, Itaaliast. Parima tudengiettekande konkursi auhinna jagasid omavahel Dmitry Itsykson (Peterburi Riiklik Ülikool) ja Ando Saabas (Küberneetika Instituut, Tallinn). Lähemat infot vt http://www.cs.ioc.ee/yik/schools/win2005/.
  
• 
  Second Baltic Conference on Human Language Technologies, HLT 2005, 4.–5.aprillini 2005, Tallinnas. Konverentsiprogramm sisaldas plenaarettekandeid tunnustatud teadlastelt – Nick Campbell (Jaapan), Sadaoki Furui (Jaapan), Steven Krauwer (Holland), Helge Dyvik (Norra), Kristiina Jokinen (Soome), Martin Volk (Rootsi), Graham Wilcock (Soome) – ja 20 suulist ning 28 posterettekannet teistelt osalejatelt. Lisaks Balti riikide keeletehnoloogidele osalesid konverentsil teadlased ja kraadiõppurid mitmetest teistest Euroopa Liidu riikidest, Venemaalt ning Kanadast – kokku sadakond osalejat 15 riigist. Konverentsi korraldas foneetika ja kõnetehnoloogia labor koos Eesti Keele Instituudiga. Lähemat infot vt http://www.ioc.ee/hlt2005/.
  
• 
  Human Language Technologies – Tutorials Day, 6.aprilli 2005, Tallinnas. Õpikodade päev oli jätkuks 4.–5. aprillini toimunud konverentsile. Loengutega erinevatest keeletehnoloogia valdkondadest esinesid Sadaoki Furui (Jaapan), Nick Campbell (Jaapan), Christoph Draxler (Saksamaa), Björn Granström (Rootsi), Helge Dyvik (Norra), Kristiina Jokinen (Soome) ja Martin Volk (Rootsi). Kuulajateks olid põhiliselt konverentsil osalenud kraadiõppurid. Õpikodade päeva korraldas foneetika ja kõnetehnoloogia labor koos Eesti Keele Instituudiga.
  
• 
  Conference on Automated Deduction CADE-20, 22.–27.juulini Tallinnas (põhikorraldaja TTÜ arvutiteaduse instituut). Lähemat infot vt http://www.ttu.ee/it/cade/.
  
• 
  NorFA võrgustiku rahvusvaheline suvekool "Variation in speech production and speech perception" VISPP 2005. 10.–15. augustini Palmses. Lektoriteks olid Fiona Gibbon (Queen Margaret University College, UK), Valerie Hazan (University College London, UK): Anne-Marie Öster (KTH, Sweden) ja Martin Russell (University of Birmingham, UK). Lähemat infot vt http://www.ioc.ee/vispp2005/.
  

• 
  IV Eesti Arvuti- ja Süsteemiteaduse suvekooli (EASTS’05) (4th Estonian Summer School in Computer and Systems Science ESSCaSS’05) 7.–12. augustini Pedasel. Lektoriteks olid prof. Dines Bjørner (Taani Tehnikaülikool, Lyngby), prof. Jean-Marie Jacquet (Namuri Ülikool, Belgia), dr. Jakob Rehof (Microsoft Research, Redmond, USA), prof. em. Reino Kurki-Suonio (Tampere Tehnoloogiaülikool), dr. Ina Schieferdecker (Fraunhofer Fokus, Saksamaa). Lähemat infot vt http://www.cs.ioc.ee/yik/schools/sum2005/.
  
• 
  IX Ida-Euroopa rahvusvaheline andmebaaside ja infosüsteemide alane konverents ADBIS’05 (9th East-European Conference an Advances ub Databases and Information systems) 12.–15. septembrini Tallinnas Tallinnas Tehnikaülikooli Küberneetika Instituudi ja TTÜ arvutitehnika instituudi korraldusel Mustpeade Majas Konverentsil osale teadlasi 27 riigist üle maailma, kes esitasid 4 päeva jooksul rahvusvahelise programmitoimkonna poolt aktsepteeritud 47 ettekannet paralleelselt toimuvates sessioonides. Lähemat infot vt http://www.cs.ioc.ee/adbis2005/.
  
• 
  6th Symposium on Trends in Functional Programming, TFP '05.
  
• 
  10th ACM SIGPLAN International Conference on Functional Programming, ICFP '05.
  
• 
  4th International Conference on Generative Programming and Component Engineering, GPCE '05.
  

23. septembrist kuni 1.oktoobrini Tallinnas toimunud TFP/ICFP/GPCE 2005 oli kolme väga prestiižika arvutiteaduse konverentsisarja ühisettevõtmine. Kaks suuremat neist, International Conferences on Functional Programming (ICFP) ja International Conferences on Generative Programming and Component Engineering (GPCE), on maailma vanima ja suurima arvutiprofessionaalide kutseliidu Association for Computing Machinery (ACM) sarjad. Ühedkonverentsi raames oli kolme põhikonverentsiga assotsieerunud 11 workshoppi ja esitati 2 tutoriali. kuKonverentsile registreerus ligi 350 teadlast USAst, Jaapanist, Euroopast ja mujalt. Üheksa päeva teaduslik programmi mahtus ligi 200 teaduslikku ettekannet, lisaks diskussioonid jne. Tallinnas jaotatavaid konverentsi toimetisi oli kokku 14 köidet, sh kaalukamad nendest rahvusvaheliste kirjastuste ACM Press ja Springer-Verlag väljaandes. Konverentsi järgselt ilmuvad raamat ja mitu ajakirja erinumbrit rahvusvahelistelt kirjastustelt.

Lähemat infot vt http://www.cs.ioc.ee/tfp-icfp-gpce05/.

• 
  IFIP WG töörühma 2.8 nõupidamine funktsionaalsete programmeerimiskeelte loomise, rakendamise ja kasutamise küsimustes 1.–4. oktoobrini Kalvi mõisas. Lähemat infot vt http://www.cs.ioc.ee/wg2.8/.
  
• 
  VII Eesti arvutiteaduse teooriapäevad. 28.–30. oktoobrini Viinistus. Teooriapäevade erikülalisteks olid Edith Elkind (Warwicki Ülikool), Tanel Tammet (TTÜ), Risto Vaarandi (SEB EÜP).
  

Töötamine välisriikides

1. 
   Tarmo Uustalu, teadustöö Leicesteri Ülikoolis (koostöö dr Neil Ghaniga) 16.–21. jaanuarini.
   
2. 
   Jaan Penjam töötas Lundi Ülikoolis (koostöö dr Jaak Peetrega) 8.–11. maini.
   
3. 
   Vahur Kotkas töötas Dagstuhli arvutiteaduse konverentsi- ja teaduskeskuses 17. maist 1. augustini.
   
4. 
   Varmo Vene oli teadustööl Leicesteri Ülikoolis (koostöö dr Neil Ghaniga) 1.–8. maini.
   
5. 
   Tarmo Uustalu oli teadustööl Nottinghami Ülikoolis (koostöö dr Thorsten Altenkirchiga), 7.–16. juunini.
   
6. 
   Tarmo Uustalu, teadustöö Minho ülikoolis, (Braga) (koostöö prof. Luis Pintoga) 27.06–9. juulini.
   

Teema nr 0322519s03