Entrada
Aquest article està pensat per a aquells que estiguin familiaritzats amb un concepte com l'ontologia, almenys al nivell inicial. Si no esteu familiaritzat amb les ontologies, és molt probable que no entengueu el propòsit de les ontologies i aquest article en particular. Us aconsello que us familiaritzeu amb aquest fenomen abans de començar a llegir aquest article (potser n'hi haurà prou amb un article de la Viquipèdia).
Tan Ontologia és una descripció detallada d'una determinada àrea temàtica a considerar. Aquesta caracterització s'hauria de donar en algun llenguatge clarament articulat. Per descriure ontologies, podeu utilitzar la metodologia IDEF5, que té 2 idiomes al seu arsenal:
- Llenguatge esquemàtic IDEF5. Aquest llenguatge és visual i utilitza elements gràfics.
- Idioma del text IDEF5. Aquest llenguatge es representa com a text estructurat.
Aquest article considerarà la primera opció: un llenguatge esquemàtic. Parlarem del text en els articles següents.
Objectes
En un llenguatge esquemàtic, com ja s'ha dit, s'utilitzen elements gràfics. Per començar, hem de considerar els elements principals d'aquest llenguatge.
Sovint, l'ontologia utilitza tant entitats generalitzades com objectes específics. S'anomenen entitats genèriques tipus. Es representen com un cercle amb una etiqueta (nom de l'objecte) dins:
Les vistes són una col·lecció d'instàncies individuals d'una vista determinada. És a dir, una visió com "Cotxes" pot representar tot un conjunt de cotxes individuals.
A mesura que el còpies aquest tipus poden ser cotxes específics, o determinats tipus d'equips, o certes marques. Tot depèn del context, de l'àrea temàtica i del seu nivell de detall. Per exemple, per a un taller de reparació d'automòbils, els cotxes específics com a entitats físiques seran importants. Per mantenir algunes estadístiques de vendes en un concessionari d'automòbils, seran importants models concrets, etc.
Les instàncies separades de vistes es designen de manera similar a les vistes en si, només s'indiquen amb un punt a la part inferior del cercle:
A més, com a part de la discussió dels objectes, val la pena esmentar aquests objectes com processos.
Si les vistes i les instàncies són els anomenats objectes estàtics (que no canvien amb el temps), els processos són objectes dinàmics. Això vol dir que aquests objectes existeixen en un determinat període de temps estrictament definit.
Per exemple, podeu seleccionar un objecte com el procés de fabricació d'un cotxe (ja que estem parlant d'ells). És intuïtivament clar que aquest objecte només existeix durant la producció real d'aquest mateix cotxe (un període de temps estrictament definit). Cal tenir en compte que aquesta definició és condicional, perquè objectes com un cotxe també tenen la seva pròpia vida útil, vida útil, existència, etc. Tanmateix, no entrarem en filosofia, i en el marc de la majoria de matèries, es pot acceptar que les instàncies, i encara més les espècies, existeixen per sempre.
Els processos es mostren com un rectangle amb una etiqueta (nom) del procés:
Els processos s'utilitzen en esquemes per a la transició d'un objecte a un altre. Més endavant es parlarà d'això.
A més dels processos, aquests esquemes utilitzen operadors lògics. Tot és prou senzill per a aquells que estan familiaritzats amb els predicats, l'àlgebra de Boole o la programació. IDEF5 utilitza tres operadors lògics bàsics:
- AND lògic (AND);
- OR lògic (OR);
- OR exclusiu (XOR).
L'estàndard IDEF5 (http://idef.ru/documents/Idef5.pdf - la majoria de la informació d'aquesta font) defineix la representació dels operadors lògics com a cercles petits (en comparació amb vistes i instàncies) amb una etiqueta en forma de símbols . Tanmateix, en el desenvolupament de l'entorn gràfic IDEF5, ens hem allunyat d'aquesta regla per moltes raons. Un d'ells és la difícil identificació d'aquests operadors. Per tant, utilitzem la notació de text dels operadors amb un número d'identificació:
Potser aquest és el final dels objectes.
Relacions
Hi ha relacions entre objectes, que en ontologia signifiquen regles que determinen la interacció entre objectes i de les quals s'obtenen noves conclusions.
Normalment, les relacions es defineixen pel tipus d'esquema utilitzat a l'ontologia. L'esquema és un conjunt d'objectes d'ontologia i relacions entre ells. Hi ha els següents tipus principals d'esquemes:
- esquemes de composició.
- Esquemes de classificació.
- Esquemes de transició.
- Esquemes funcionals.
- Esquemes combinats.
A més, de vegades hi ha un tipus d'esquemes com existencial. Un esquema existencial és una col·lecció d'objectes sense relacions. Aquests diagrames simplement mostren que un determinat conjunt d'objectes existeix en una determinada àrea temàtica.
Bé, ara en ordre sobre cadascun dels tipus d'esquemes.
Esquemes de composició
Aquest tipus de diagrama s'utilitza per representar la composició d'un objecte, sistema, estructura, etc. Un exemple típic són les peces de cotxes. En la composició més ampliada, el cotxe consta d'una carrosseria i una transmissió. Al seu torn, el cos es divideix en un marc, portes i altres parts. Aquesta descomposició es pot continuar encara més; tot depèn del nivell de detall requerit en aquest problema en particular. Un exemple d'aquest esquema:
Les relacions de composició es mostren com una fletxa amb una punta al final (a diferència, per exemple, d'una relació de classificació, on la punta es troba al principi de la fletxa, més detalls a continuació). Aquestes relacions es poden signar amb una etiqueta com a la figura (part).
Esquemes de classificació
Els esquemes de classificació pretenen expressar la definició d'espècies, les seves subespècies i les instàncies d'espècies. Per exemple, els cotxes poden ser cotxes i camions. És a dir, la vista "Cotxe" té dues subespècies. VAZ-2110 és una instància específica de la subespècie "Car", i GAZ-3307 és una instància de la subespècie "Camió":
Les relacions en esquemes de classificació (subespècies o instància concreta) tenen forma de fletxa amb una punta al començament i, com en el cas dels esquemes de composició, poden tenir una etiqueta amb el nom de la relació.
Esquemes de transició
Els esquemes d'aquest tipus són necessaris per mostrar els processos de transició dels objectes d'un estat a un altre sota la influència d'un determinat procés. Per exemple, després del procés de pintar amb pintura vermella, un cotxe negre es torna vermell:
La relació de transició s'indica amb una fletxa amb una punta al final i un cercle al centre. Com podeu veure al diagrama, els processos fan referència a relacions, no a objectes.
A més de la transició ordinària que es mostra a la figura, hi ha una transició estricta. S'utilitza en els casos en què la transició en una situació determinada no és òbvia, però és important que ho recalquem. Per exemple, muntar un mirall retrovisor en un cotxe no és una operació significativa si tenim en compte el procés de muntatge d'un cotxe de manera global. Tanmateix, en alguns casos és necessari seleccionar aquesta operació:
Una transició estricta es denota de manera similar a una transició normal, excepte per la punta doble al final.
Les transicions regulars i estrictes també es poden marcar com a instantànies. Per fer-ho, s'afegeix un triangle al cercle central. Les transicions instantànies s'utilitzen en els casos en què el temps de transició és tan curt que és completament insignificant dins de l'àrea temàtica considerada (menys que l'interval de temps significatiu mínim).
Per exemple, amb el més mínim dany a un cotxe, es pot considerar que està malmès i el seu preu baixa bruscament. Tanmateix, la majoria dels danys es produeixen a l'instant, a diferència de l'envelliment i el desgast:
L'exemple mostra una transició estricta, però també podeu utilitzar una transició normal com a transició instantània.
Esquemes funcionals
Aquests esquemes s'utilitzen per indicar l'estructura d'interacció entre objectes. Per exemple, un mecànic d'automòbils realitza el manteniment de l'automòbil i un gestor de servei d'automòbils accepta les sol·licituds de reparació i les passa a un mecànic d'automòbils:
Les relacions funcionals es representen com una línia recta sense punta, però de vegades amb una etiqueta, que és el nom de la relació.
Esquemes combinats
Els esquemes combinats són una combinació d'esquemes considerats anteriorment. La majoria d'esquemes de la metodologia IDEF5 es combinen, ja que les ontologies que només utilitzen un tipus d'esquema són rares.
Tots els circuits solen utilitzar operadors lògics. En utilitzar-los, podeu implementar relacions entre tres, quatre o més objectes. Un operador lògic pot expressar alguna entitat general sobre la qual es realitza un procés o que participa en una altra relació. Per exemple, podeu combinar els exemples anteriors en un de la següent manera:
En un cas concret, l'esquema combinat utilitza un esquema de composició (mirall + cotxe sense mirall = cotxe amb mirall) i un esquema de transició (un cotxe amb un mirall es converteix en un cotxe vermell sota la influència del procés de pintura vermella). A més, un cotxe amb mirall no s'expressa de manera explícita; en canvi, s'indica l'operador lògic AND.
Conclusió
En aquest article, he intentat descriure els principals objectes i relacions de la metodologia IDEF5. Com a exemple, vaig utilitzar l'àrea temàtica relacionada amb els cotxes, ja que va resultar molt més fàcil construir diagrames sobre el seu exemple. Tanmateix, els esquemes IDEF5 es poden utilitzar en qualsevol altra àrea d'experiència.
Les ontologies i l'anàlisi del coneixement del domini és un tema força extens i que requereix temps. Tanmateix, en el marc de l'IDEF5, tot no és tan difícil, almenys els fonaments bàsics d'aquest tema s'aprenen de manera senzilla. El propòsit del meu article és atraure una nova audiència al problema de l'anàlisi del coneixement, encara que a costa d'una eina IDEF5 tan primitiva com un llenguatge gràfic.
El problema d'un llenguatge gràfic és que no es pot utilitzar per formular determinades relacions (axiomes) de l'ontologia amb prou claredat. Per fer-ho, hi ha un llenguatge de text IDEF5. Tanmateix, en l'etapa inicial, un llenguatge gràfic pot ser molt útil per formular els requisits inicials de l'ontologia i determinar el vector per desenvolupar una ontologia més detallada en el llenguatge de text IDEF5 o en qualsevol altra eina.
Espero que aquest article sigui útil per als principiants en aquest camp, potser fins i tot per a aquells que fa temps que s'ocupen del tema de l'anàlisi ontològica. Tot el material principal d'aquest article s'ha traduït i entès a partir de l'estàndard IDEF5, al qual he fet referència anteriorment (). També em vaig inspirar en un meravellós llibre d'autors de KNOW INTUIT ().
Font: www.habr.com