Introduktion
Denne artikel er beregnet til dem, der har en grundlæggende forståelse af ontologi. Hvis du ikke er bekendt med ontologier, vil formålet med ontologier og denne artikel specifikt højst sandsynligt være uklart for dig. Jeg anbefaler at sætte dig ind i fænomenet, inden du begynder at læse denne artikel (det kan være tilstrækkeligt at læse en artikel fra Wikipedia).
Så Ontologi — er en detaljeret beskrivelse af et givet emneområde. En sådan beskrivelse skal gives på et klart defineret sprog. Til at beskrive ontologier kan man anvende IDEF5-metodologien, som har to sprog i sit arsenal:
- Den skematiske IDEF5-sprog. Dette sprog er visuelt og bruger grafiske elementer.
- Den tekstlige IDEF5-sprog. Dette sprog præsenteres som struktureret tekst.
I denne artikel vil vi se på den første mulighed — det skematiske sprog. Om det tekstlige vil vi tale i de kommende artikler.
Objekter
I det skematiske sprog, som allerede nævnt, bruges grafiske elementer. Lad os først se på de grundlæggende elementer i dette sprog.
Ofte i ontologier anvendes både generaliserede enheder og konkrete objekter. De generaliserede enheder kaldes arter. De præsenteres som cirkler med en etikette (navnet på objektet) indeni:
Arter repræsenterer en samling af individuelle eksemplarer af den pågældende art. Således kan en art som «Biler» repræsentere en hel samling af enkelte biler.
Som eksemplarer af en sådan art kan være konkrete biler, eller specifikke typer af køretøjer, eller enkelte mærker. Det afhænger af konteksten, emneområdet og dets detaljeringsniveau. For eksempel vil konkrete biler som fysiske enheder være vigtige for et autoværksted. Til at føre statistik over salg i en bilforhandler vil specifikke modeller være vigtige osv.
Enkelte eksemplarer af arter betegnes ligesom selve arterne, men de markeres med en prik i bunden af cirklen:
Derudover i diskussionen om objekter er det værd at nævne sådanne objekter som processer.
Hvis typer og instanser er såkaldte statiske objekter (som ikke ændrer sig over tid), så er processer dynamiske objekter. Det betyder, at disse objekter eksisterer i en strengt defineret tidsperiode.
For eksempel kan man fremhæve et objekt som bilproduktionsprocessen (nu hvor vi taler om dem). Det er intuitivt klart, at dette objekt kun eksisterer under selve fremstillingen af bilen (strengt defineret tidsperiode). Det skal bemærkes, at denne definition er betinget, da objekter som biler også har en levetid, holdbarhed, eksistens osv. Men lad os ikke dykke ned i filosofien, og inden for de fleste fagområder kan man antage, at instanser, og i højere grad typer, eksisterer evigt.
Processer illustreres som rektangler med en mærkning (betegnelse) for processen:
Processer anvendes i diagrammer til at overføre objekter fra én til en anden. Dette vil blive uddybet senere.
Udover processer bruges der i sådanne diagrammer logiske operatorer. Her er alt ret enkelt for dem, der er bekendt med prædikater, boolesk algebra eller programmering. I IDEF5 bruges tre hovedlogiske operatorer:
- logisk OG (AND);
- logisk ELLER (OR);
- eksklusivt ELLER (XOR).
I IDEF5-standarten (http://idef.ru/documents/Idef5.pdf - størstedelen af informationen stammer fra denne kilde) er logiske operatorer illustreret som små cirkler (i sammenligning med typer og instanser) med mærkninger i form af symboler. Dog er vi i den udviklede grafiske IDEF5-miljø gået væk fra denne regel af mange årsager. En af dem er den komplekse identifikation af disse operatorer. Derfor bruger vi tekstlige betegnelser for operatorerne med identifikationsnummer:
Måske er det her, vi skal afslutte om objekterne.
Relationer
Mellem objekter eksisterer der relationer, som i ontologi betyder de regler, der bestemmer interaktionen mellem objekter og ud fra hvilke nye konklusioner kan drages.
Normalt defineres relationer af typen diagram, der bruges i ontologien. Diagram — det er mængden af ontologi-objekter og relationerne mellem dem. Der skelnes mellem følgende hovedtyper af diagrammer:
- Kompositionsdiagrammer.
- Klassifikationsdiagrammer.
- Overgangsdiagrammer.
- Funktionelle diagrammer.
- Kombinerede skemaer.
Nogle gange fremhæver man også en sådan type skema som eksistentielle. Et eksistentielt skema betegner en samling af objekter uden relationer. Sådanne skemaer viser blot, at der i et bestemt emneområde findes et sæt objekter.
Lad os nu tage hver type skema i rækkefølge.
Kompositionsskemaer
Denne type skemaer bruges til at repræsentere sammensætningen af et objekt, system, struktur osv. Et typisk eksempel er bildele. I sin mest overordnede sammensætning består en bil af karrosseri og transmission. Karrosseriet opdeles i ramme, døre og andre dele. Denne dekomposition kan fortsættes yderligere — alt afhænger af det nødvendige detaljeringsniveau i den specifikke opgave. Et eksempel på et sådant skema:
Kompositionsrelationer vises i form af en pil med en spids i enden (i modsætning til f.eks. klassifikationsrelationer, hvor spidsen er i begyndelsen af pilen, som beskrevet senere). Sådanne relationer kan være mærket som på billedet (del).
Klassifikationsskemaer
Klassifikationsskemaer skal udtrykke definitionen af arter, deres underarter og forekomster af arter. For eksempel kan biler være personbiler og lastbiler. Det vil sige, at arten "Bil" har to underarter. VAZ-2110 er en konkret forekomst af underarten "Personbil", mens GAZ-3307 er en forekomst af underarten "Lastbil":
Relationer i klassifikationsskemaer (underarten eller konkret forekomst) vises som en pil med spidsen i begyndelsen og, ligesom i tilfælde af kompositionsskemaer, kan have en etiket med navn på relationen.
Overgangsskemaer
Denne type skemaer er nødvendige for at vise processerne for overgangen af objekter fra en tilstand til en anden under indflydelse af en proces. For eksempel, efter malingsprocessen med rød farve bliver den sorte bil rød:
Overgangsrelationen betegnes som en pil med spidsen i enden og en cirkel i midten. Som det ses fra skemaet, relaterer processerne sig til relationerne, ikke til objekterne.
Udover den almindelige overgang, der er vist på billedet, findes der en streng overgang. Den anvendes i de tilfælde, hvor overgangen i denne situation ikke er indlysende, men vi synes, det er vigtigt at fremhæve den. For eksempel er montering af et bagvedliggende spejl på en bil ikke en væsentlig operation, når man ser på bilsamlingens proces i globalt perspektiv. Men i visse tilfælde er det nødvendigt at fremhæve denne operation:
Den strenge overgang betegnes på samme måde som den normale overgang, bortset fra den dobbelte spids i slutningen.
Normale og strenge overgange kan også mærkes som øjeblikkelige. Til dette tilføjes en trekant i den centrale cirkel. Øjeblikkelige overgange anvendes i de tilfælde, hvor overgangstiden er så kort, at den er fuldstændig ubetydelig inden for det betragtede emneområde (mindre end det minimalt signifikante tidsinterval).
For eksempel, i tilfælde af selv den mindste skade på en bil, kan den betragtes som beskadiget, og dens pris falder drastisk. Men de fleste skader sker øjeblikkeligt, i modsætning til ældning og slid:
I eksemplet er der en streng overgang, men man kan også bruge den normale overgang som øjeblikkelig.
Funktionsdiagrammer
Sådanne diagrammer anvendes til at indikere strukturen for interaktionen mellem objekter. For eksempel udfører en automekaniker vedligeholdelse af biler, mens en autoværkstedchef modtager anmodninger om reparationer og videregiver dem til mekanikeren:
Funktionsforhold er vist med en lige linje uden spids, men nogle gange med angivelse af en mærkning, som er navnet på forholdet.
Kombinerede diagrammer
Kombinerede diagrammer er en kombination af de tidligere nævnte diagrammer. De fleste diagrammer i IDEF5-metodologien er kombinerede, da ontologier, der kun bruger én type diagram, sjældent forekommer.
I alle diagrammer anvendes logiske operatorer ofte. Ved hjælp af dem kan der realiseres forhold mellem tre, fire eller flere objekter. Den logiske operator kan udtrykke en eller anden fælles enhed, som processen udføres over, eller som deltager i et andet forhold. For eksempel kan de tidligere eksempler sammenlægges i ét på følgende måde:
I dette konkrete tilfælde anvendes kombinationsskemaet med et kompositionsskema (spejl + bil uden spejl = bil med spejl) og et transitionsskema (bil med spejl under indflydelse af malingsprocessen bliver en rød bil). Desuden udtrykkes bilen med spejl ikke eksplicit - i stedet angives den logiske operator OG.
Konklusion
I denne artikel har jeg forsøgt at beskrive de vigtigste objekter og relationer i IDEF5-metodologien. Som eksempel har jeg brugt et emneområde relateret til biler, da det viste sig at være meget nemmere at opbygge skemaer på baggrund af dem. Dog kan IDEF5-skemaer anvendes i enhver anden videnområde.
Ontologier og analyse af viden om emneområdet er et ret omfattende og tidskrævende emne. Men inden for IDEF5 viser det sig, at det ikke er så svært; i det mindste kan de grundlæggende aspekter af dette emne forstås ret nemt. Målet med min artikel er at tiltrække et nyt publikum til problemet med videnanalyse, selvom det er gennem det primitive værktøj IDEF5 såsom det grafiske sprog.
Problemet med det grafiske sprog er, at det ikke er muligt at formulere nogle relationer (aksiomer) i ontologien tilstrækkeligt klart. Til dette er der det tekstlige IDEF5-sprog. Dog kan det grafiske sprog være meget nyttigt i den indledende fase for at formulere de grundlæggende krav til ontologien og definere udviklingsretningen for en mere detaljeret ontologi på det tekstlige IDEF5-sprog eller i ethvert andet værktøj.
Jeg håber, at denne artikel vil være nyttig for begyndere inden for dette område, måske endda for dem, der har arbejdet med ontologisk analyse i lang tid. Alt hovedindholdet i denne artikel er oversat og forstået fra standarden IDEF5, som jeg refererede til før (). Jeg blev også inspireret af den fantastiske bog fra forfatterne fra NOU INTUIT ().
Kilde: habr.com
