Vstup
Tento článek je určen pro ty, kteří znají takový koncept, jako je ontologie, alespoň na počáteční úrovni. Pokud se v ontologiích nevyznáte, pak s největší pravděpodobností nebudete rozumět účelu ontologií a tohoto článku zvláště. Radím vám, abyste se s tímto fenoménem seznámili dříve, než začnete číst tento článek (možná vám postačí i článek z Wikipedie).
Tak Ontologie je podrobný popis určité zvažované oblasti. Taková charakteristika by měla být podána nějakým jasně artikulovaným jazykem. K popisu ontologií můžete použít metodologii IDEF5, která má ve svém arzenálu 2 jazyky:
- Schématický jazyk IDEF5. Tento jazyk je vizuální a využívá grafické prvky.
- Jazyk textu IDEF5. Tento jazyk je reprezentován jako strukturovaný text.
Tento článek bude zvažovat první možnost - schematický jazyk. O textu si povíme v následujících článcích.
Objekty
Ve schematickém jazyce, jak již bylo zmíněno, se používají grafické prvky. Nejprve bychom měli zvážit hlavní prvky tohoto jazyka.
Ontologie často používá jak zobecněné entity, tak specifické objekty. Generické entity se nazývají druhy. Jsou znázorněny jako kruh se štítkem (název objektu) uvnitř:
Pohledy jsou sbírkou jednotlivých instancí daného pohledu. To znamená, že takový pohled jako „Auta“ může představovat celou sadu jednotlivých vozů.
Vzhledem k tomu, kopie tímto typem mohou být konkrétní vozy, určité typy zařízení nebo určité značky. Vše závisí na kontextu, předmětu a jeho úrovni detailů. Například pro autoservis budou důležité konkrétní vozy jako fyzické osoby. Pro udržení nějaké statistiky o prodejích v autobazaru, konkrétních modelech atd. bude důležité.
Jednotlivé instance pohledů jsou označeny podobně jako samotné pohledy, pouze jsou označeny tečkou ve spodní části kruhu:
Také v rámci diskuse o objektech stojí za zmínku takové objekty jako procesy.
Pokud jsou pohledy a instance tzv. statické objekty (neměnící se v čase), pak jsou procesy dynamickými objekty. To znamená, že tyto objekty existují v určitém přesně vymezeném časovém období.
Můžete například vybrat takový objekt, jako je proces výroby automobilu (protože o nich mluvíme). Je intuitivně jasné, že tento objekt existuje až při samotné výrobě právě tohoto vozu (přísně vymezený časový úsek). Je třeba mít na paměti, že tato definice je podmíněná, protože předměty, jako je auto, mají také svou vlastní životnost, trvanlivost, existenci atd. Nebudeme však zabíhat do filozofie a v rámci většiny oborů lze připustit, že instance, a tím spíše druhy, existují navždy.
Procesy jsou zobrazeny jako obdélník s popiskem (názvem) procesu:
Procesy se používají ve schématech pro přechod jednoho objektu na druhý. Více o tom bude diskutováno později.
Kromě procesů se taková schémata používají logické operátory. Vše je dostatečně jednoduché pro ty, kteří znají predikáty, booleovskou algebru nebo programování. IDEF5 používá tři základní logické operátory:
- logické AND (AND);
- logické OR (OR);
- exkluzivní OR (XOR).
Standard IDEF5 (http://idef.ru/documents/Idef5.pdf – většina informací z tohoto zdroje) definuje reprezentaci logických operátorů jako malé kruhy (ve srovnání s pohledy a instancemi) s popiskem ve formě symbolů . Při vývoji grafického prostředí IDEF5 jsme se však z mnoha důvodů od tohoto pravidla odchýlili. Jedním z nich je obtížná identifikace těchto operátorů. Proto používáme textový zápis operátorů s identifikačním číslem:
Možná je to konec objektů.
Отношения
Mezi objekty existují vztahy, které v ontologii znamenají pravidla, která určují interakci mezi objekty a z nichž se odvozují nové závěry.
Vztahy jsou obvykle definovány typem schématu použitého v ontologii. systém je soubor ontologických objektů a vztahů mezi nimi. Existují následující hlavní typy schémat:
- kompoziční schémata.
- Klasifikační schémata.
- Přechodová schémata.
- Funkční schémata.
- Kombinovaná schémata.
Také někdy existuje takový typ schémat jako existenciální. Existenciální schéma je soubor objektů bez vztahů. Takové diagramy jednoduše ukazují, že určitá množina objektů existuje v určité předmětné oblasti.
No, nyní v pořádku o každém z typů schémat.
Kompoziční schémata
Tento typ diagramu se používá k reprezentaci složení objektu, systému, struktury atd. Typickým příkladem jsou autodíly. V nejvíce zvětšeném složení se vůz skládá z karoserie a převodovky. Karoserie je zase rozdělena na rám, dveře a další části. V tomto rozkladu lze pokračovat dále - vše závisí na požadované úrovni detailu v tomto konkrétním problému. Příklad takového schématu:
Kompoziční vztahy se zobrazují jako šipka s hrotem na konci (na rozdíl např. od klasifikačního vztahu, kde je hrot na začátku šipky, o tom později). Takové vztahy lze podepsat štítkem jako na obrázku (části).
Klasifikační schémata
Klasifikační schémata jsou určena k vyjádření definice druhů, jejich poddruhů a instancí druhů. Automobily mohou být například osobní a nákladní automobily. To znamená, že pohled „Auto“ má dva poddruhy. VAZ-2110 je konkrétní instancí poddruhu „Auto“ a GAZ-3307 je instancí poddruhu „Nákladní auto“:
Vztahy v klasifikačních schématech (poddruh nebo konkrétní instance) mají podobu šipky s hrotem na začátku a stejně jako v případě schémat složení mohou mít štítek s názvem vztahu.
Přechodová schémata
Schémata tohoto typu jsou nezbytná pro zobrazení procesů přechodu objektů z jednoho stavu do druhého pod vlivem určitého procesu. Například po procesu malování červenou barvou se černé auto stane červeným:
Přechodový poměr je označen šipkou s hrotem na konci a kruhem uprostřed. Jak můžete vidět z diagramu, procesy se týkají vztahů, nikoli objektů.
Kromě běžného přechodu znázorněného na obrázku existuje přísný přechod. Používá se v případech, kdy přechod v dané situaci není zřejmý, ale je pro nás důležité jej zdůraznit. Například montáž zpětného zrcátka na auto není významnou operací, pokud uvažujeme o procesu montáže automobilu globálně. V některých případech je však nutné zvolit tuto operaci:
Striktní přechod se označuje podobně jako normální přechod, s výjimkou dvojitého hrotu na konci.
Pravidelné a striktní přechody lze také označit jako okamžité. K tomu se do středového kruhu přidá trojúhelník. Okamžité přechody se používají v případech, kdy je doba přechodu tak krátká, že je v rámci posuzované oblasti zcela nevýznamná (menší než minimální významný časový interval).
Například i při sebemenším poškození auta se dá považovat za poškozené a jeho cena prudce klesá. K většině poškození však dochází okamžitě, na rozdíl od stárnutí a opotřebení:
Příklad ukazuje striktní přechod, ale jako okamžitý přechod můžete použít i normální přechod.
Funkční schémata
Taková schémata se používají k označení struktury interakce mezi objekty. Například automechanik provádí údržbu vozu a vedoucí autoservisu přijímá požadavky na opravu a předává je automechanikovi:
Funkční vztahy jsou zobrazeny jako přímka bez hrotu, ale někdy s popiskem, což je název vztahu.
Kombinovaná schémata
Kombinovaná schémata jsou kombinací dříve zvažovaných schémat. Většina schémat v metodologii IDEF5 je kombinována, protože ontologie, které používají pouze jeden druh schématu, jsou vzácné.
Všechny obvody často používají logické operátory. Pomocí nich můžete implementovat vztahy mezi třemi, čtyřmi nebo více objekty. Logický operátor může vyjadřovat nějakou obecnou entitu, na které se proces provádí nebo která se účastní jiného vztahu. Předchozí příklady můžete například spojit do jednoho následovně:
V konkrétním případě kombinované schéma využívá schéma kompozice (zrcadlo + auto bez zrcátka = auto se zrcátkem) a přechodové schéma (z auta se zrcátkem se vlivem procesu červeného laku stane červené auto). Navíc auto se zrcátkem není vyjádřeno explicitně - místo toho je uveden logický operátor AND.
Závěr
V tomto článku jsem se pokusil popsat hlavní objekty a vztahy v metodice IDEF5. Jako příklad jsem použil předmět týkající se automobilů, protože se ukázalo, že je mnohem jednodušší vytvořit diagramy na jejich příkladu. Schémata IDEF5 však lze použít v jakékoli jiné oblasti.
Ontologie a analýza doménových znalostí je poměrně rozsáhlé a časově náročné téma. V rámci IDEF5 se však ukazuje, že vše není tak obtížné, alespoň základy tohoto tématu se učí docela jednoduše. Účelem mého článku je přitáhnout nové publikum k problému analýzy znalostí, i když na úkor tak primitivního nástroje IDEF5, jakým je grafický jazyk.
Problém grafického jazyka spočívá v tom, že pomocí něj nelze dostatečně jasně formulovat určité vztahy (axiomy) ontologie. K tomu je k dispozici textový jazyk IDEF5. V počáteční fázi však může být grafický jazyk velmi užitečný pro formulaci počátečních požadavků na ontologii a určení vektoru pro vývoj podrobnější ontologie v textovém jazyce IDEF5 nebo v jakémkoli jiném nástroji.
Doufám, že tento článek bude užitečný pro začátečníky v této oblasti, možná i pro ty, kteří se problematikou ontologické analýzy dlouhodobě zabývají. Veškerý hlavní materiál tohoto článku byl přeložen a srozumitelný ze standardu IDEF5, na který jsem odkazoval dříve (). Inspirovala mě také nádherná kniha od autorů z KNOW INTUIT ().
Zdroj: www.habr.com