Είσοδος
Αυτό το άρθρο προορίζεται για όσους είναι εξοικειωμένοι με μια τέτοια έννοια όπως η οντολογία, τουλάχιστον στο αρχικό επίπεδο. Εάν δεν είστε εξοικειωμένοι με τις οντολογίες, τότε πιθανότατα δεν θα κατανοήσετε τον σκοπό των οντολογιών και ειδικότερα αυτού του άρθρου. Σας συμβουλεύω να εξοικειωθείτε με αυτό το φαινόμενο πριν ξεκινήσετε να διαβάζετε αυτό το άρθρο (ίσως αρκεί ακόμη και ένα άρθρο από τη Wikipedia).
Έτσι Οντολογία είναι μια λεπτομερής περιγραφή μιας συγκεκριμένης θεματικής περιοχής που εξετάζεται. Ένας τέτοιος χαρακτηρισμός θα πρέπει να δίνεται σε κάποια σαφώς διατυπωμένη γλώσσα. Για να περιγράψετε οντολογίες, μπορείτε να χρησιμοποιήσετε τη μεθοδολογία IDEF5, η οποία έχει 2 γλώσσες στο οπλοστάσιό της:
- Σχηματική γλώσσα IDEF5. Αυτή η γλώσσα είναι οπτική και χρησιμοποιεί γραφικά στοιχεία.
- Γλώσσα κειμένου IDEF5. Αυτή η γλώσσα αναπαρίσταται ως δομημένο κείμενο.
Αυτό το άρθρο θα εξετάσει την πρώτη επιλογή - μια σχηματική γλώσσα. Θα μιλήσουμε για κείμενο στα επόμενα άρθρα.
Τα αντικείμενα
Σε μια σχηματική γλώσσα, όπως ήδη αναφέρθηκε, χρησιμοποιούνται γραφικά στοιχεία. Αρχικά, θα πρέπει να εξετάσουμε τα κύρια στοιχεία αυτής της γλώσσας.
Συχνά, η οντολογία χρησιμοποιεί τόσο γενικευμένες οντότητες όσο και συγκεκριμένα αντικείμενα. Οι γενικές οντότητες ονομάζονται είδη. Απεικονίζονται ως κύκλος με μια ετικέτα (όνομα αντικειμένου) μέσα:
Οι προβολές είναι μια συλλογή μεμονωμένων περιπτώσεων μιας δεδομένης προβολής. Δηλαδή, μια τέτοια άποψη όπως "Αυτοκίνητα" μπορεί να αντιπροσωπεύει ένα ολόκληρο σύνολο μεμονωμένων αυτοκινήτων.
Καθώς η αντίγραφα αυτός ο τύπος μπορεί να είναι συγκεκριμένα αυτοκίνητα, ή ορισμένοι τύποι εξοπλισμού ή ορισμένες μάρκες. Όλα εξαρτώνται από το πλαίσιο, τη θεματική περιοχή και το επίπεδο λεπτομέρειας. Για παράδειγμα, για ένα συνεργείο αυτοκινήτων, συγκεκριμένα αυτοκίνητα ως φυσικά πρόσωπα θα είναι σημαντικά. Η διατήρηση ορισμένων στατιστικών για τις πωλήσεις σε μια αντιπροσωπεία αυτοκινήτων, συγκεκριμένα μοντέλα κ.λπ. θα είναι σημαντική.
Οι ξεχωριστές εμφανίσεις των προβολών ορίζονται παρόμοια με τις ίδιες τις προβολές, μόνο που υποδεικνύονται με μια κουκκίδα στο κάτω μέρος του κύκλου:
Επίσης, στο πλαίσιο της συζήτησης των αντικειμένων, αξίζει να αναφέρουμε αντικείμενα όπως διαδικασίες.
Εάν οι προβολές και τα στιγμιότυπα είναι τα λεγόμενα στατικά αντικείμενα (που δεν αλλάζουν με την πάροδο του χρόνου), τότε οι διεργασίες είναι δυναμικά αντικείμενα. Αυτό σημαίνει ότι αυτά τα αντικείμενα υπάρχουν σε μια συγκεκριμένη αυστηρά καθορισμένη χρονική περίοδο.
Για παράδειγμα, μπορείτε να επιλέξετε ένα τέτοιο αντικείμενο όπως η διαδικασία κατασκευής ενός αυτοκινήτου (αφού μιλάμε για αυτά). Είναι διαισθητικά σαφές ότι αυτό το αντικείμενο υπάρχει μόνο κατά την πραγματική παραγωγή αυτού του αυτοκινήτου (μια αυστηρά καθορισμένη χρονική περίοδο). Θα πρέπει να ληφθεί υπόψη ότι αυτός ο ορισμός είναι υπό όρους, επειδή αντικείμενα όπως ένα αυτοκίνητο έχουν επίσης τη δική τους διάρκεια ζωής, διάρκεια ζωής, ύπαρξη κ.λπ. Ωστόσο, δεν θα πάμε στη φιλοσοφία, και στο πλαίσιο των περισσότερων θεματικών τομέων, μπορεί να γίνει δεκτό ότι περιπτώσεις, και ακόμη περισσότερο τα είδη, υπάρχουν για πάντα.
Οι διεργασίες εμφανίζονται ως ορθογώνιο με μια ετικέτα (όνομα) της διεργασίας:
Οι διεργασίες χρησιμοποιούνται σε σχήματα για τη μετάβαση ενός αντικειμένου σε άλλο. Περισσότερα για αυτό θα συζητηθούν αργότερα.
Εκτός από τις διαδικασίες, τέτοια σχήματα χρησιμοποιούν λογικούς τελεστές. Όλα είναι αρκετά απλά για όσους είναι εξοικειωμένοι με κατηγορήματα, άλγεβρα Boole ή προγραμματισμό. Το IDEF5 χρησιμοποιεί τρεις βασικούς λογικούς τελεστές:
- λογικό ΚΑΙ (ΚΑΙ);
- λογικό Ή (OR);
- αποκλειστικό OR (XOR).
Το πρότυπο IDEF5 (http://idef.ru/documents/Idef5.pdf - οι περισσότερες πληροφορίες από αυτήν την πηγή) ορίζει την αναπαράσταση των λογικών τελεστών ως μικρών κύκλων (σε σύγκριση με προβολές και στιγμιότυπα) με μια ετικέτα με τη μορφή συμβόλων . Ωστόσο, στην ανάπτυξη του γραφικού περιβάλλοντος IDEF5, έχουμε απομακρυνθεί από αυτόν τον κανόνα για πολλούς λόγους. Ένα από αυτά είναι η δύσκολη αναγνώριση αυτών των χειριστών. Επομένως, χρησιμοποιούμε τη σημείωση κειμένου των τελεστών με έναν αριθμό αναγνώρισης:
Ίσως αυτό είναι το τέλος των αντικειμένων.
Отношения
Υπάρχουν σχέσεις μεταξύ αντικειμένων, που στην οντολογία σημαίνουν κανόνες που καθορίζουν την αλληλεπίδραση μεταξύ αντικειμένων και από τις οποίες προκύπτουν νέα συμπεράσματα.
Συνήθως, οι σχέσεις ορίζονται από τον τύπο του σχήματος που χρησιμοποιείται στην οντολογία. Το σχέδιο είναι ένα σύνολο αντικειμένων οντολογίας και σχέσεων μεταξύ τους. Υπάρχουν οι ακόλουθοι κύριοι τύποι σχημάτων:
- σχήματα σύνθεσης.
- Σχέδια ταξινόμησης.
- Μεταβατικά σχήματα.
- Λειτουργικά διαγράμματα.
- Συνδυασμένα σχήματα.
Επίσης, μερικές φορές υπάρχει τέτοιος τύπος συστημάτων όπως υπαρξιακός. Ένα υπαρξιακό σχήμα είναι μια συλλογή αντικειμένων χωρίς σχέσεις. Τέτοια διαγράμματα δείχνουν απλώς ότι ένα συγκεκριμένο σύνολο αντικειμένων υπάρχει σε μια συγκεκριμένη θεματική περιοχή.
Λοιπόν, τώρα με τη σειρά για κάθε έναν από τους τύπους σχημάτων.
Σχέδια σύνθεσης
Αυτός ο τύπος διαγράμματος χρησιμοποιείται για να αναπαραστήσει τη σύνθεση ενός αντικειμένου, συστήματος, δομής κ.λπ. Χαρακτηριστικό παράδειγμα είναι τα ανταλλακτικά αυτοκινήτων. Στην πιο διευρυμένη σύνθεση, το αυτοκίνητο αποτελείται από αμάξωμα και κιβώτιο ταχυτήτων. Με τη σειρά του, το σώμα χωρίζεται σε πλαίσιο, πόρτες και άλλα μέρη. Αυτή η αποσύνθεση μπορεί να συνεχιστεί περαιτέρω - όλα εξαρτώνται από το απαιτούμενο επίπεδο λεπτομέρειας στο συγκεκριμένο πρόβλημα. Ένα παράδειγμα τέτοιου σχήματος:
Οι σχέσεις σύνθεσης εμφανίζονται ως βέλος με μια άκρη στο τέλος (σε αντίθεση, για παράδειγμα, με μια σχέση ταξινόμησης, όπου η άκρη βρίσκεται στην αρχή του βέλους, περισσότερα για αυτό αργότερα). Τέτοιες σχέσεις μπορούν να υπογραφούν με μια ετικέτα όπως στο σχήμα (μέρος).
Σχέδια ταξινόμησης
Τα συστήματα ταξινόμησης προορίζονται να εκφράσουν τον ορισμό των ειδών, των υποειδών τους και των περιπτώσεων ειδών. Για παράδειγμα, τα αυτοκίνητα μπορεί να είναι αυτοκίνητα και φορτηγά. Δηλαδή, η όψη «Αυτοκίνητο» έχει δύο υποείδη. Το VAZ-2110 είναι ένα συγκεκριμένο παράδειγμα του υποείδους "Car" και το GAZ-3307 είναι ένα παράδειγμα του υποείδους "Truck":
Οι σχέσεις σε σχήματα ταξινόμησης (υποείδος ή συγκεκριμένο παράδειγμα) έχουν τη μορφή βέλους με μια άκρη στην αρχή και, όπως στην περίπτωση των σχημάτων σύνθεσης, μπορούν να έχουν μια ετικέτα με το όνομα της σχέσης.
Μεταβατικά σχήματα
Τα σχήματα αυτού του τύπου είναι απαραίτητα για την εμφάνιση των διαδικασιών μετάβασης των αντικειμένων από τη μια κατάσταση στην άλλη υπό την επίδραση μιας συγκεκριμένης διαδικασίας. Για παράδειγμα, μετά τη διαδικασία της βαφής με κόκκινη μπογιά, ένα μαύρο αυτοκίνητο γίνεται κόκκινο:
Η αναλογία μετάβασης υποδεικνύεται με ένα βέλος με μια άκρη στο τέλος και έναν κύκλο στο κέντρο. Όπως μπορείτε να δείτε από το διάγραμμα, οι διαδικασίες αναφέρονται σε σχέσεις και όχι σε αντικείμενα.
Εκτός από τη συνηθισμένη μετάβαση που φαίνεται στο σχήμα, υπάρχει μια αυστηρή μετάβαση. Χρησιμοποιείται σε περιπτώσεις όπου η μετάβαση σε μια δεδομένη κατάσταση δεν είναι εμφανής, αλλά είναι σημαντικό για εμάς να το τονίσουμε. Για παράδειγμα, η τοποθέτηση ενός καθρέφτη σε ένα αυτοκίνητο δεν είναι σημαντική λειτουργία, εάν λάβουμε υπόψη τη διαδικασία συναρμολόγησης ενός αυτοκινήτου σε παγκόσμιο επίπεδο. Ωστόσο, σε ορισμένες περιπτώσεις είναι απαραίτητο να επιλέξετε αυτήν τη λειτουργία:
Μια αυστηρή μετάβαση υποδηλώνεται παρόμοια με μια κανονική μετάβαση, εκτός από τη διπλή άκρη στο τέλος.
Οι τακτικές και αυστηρές μεταβάσεις μπορούν επίσης να επισημανθούν ως στιγμιαίες. Για να γίνει αυτό, προστίθεται ένα τρίγωνο στον κεντρικό κύκλο. Οι στιγμιαίες μεταβάσεις χρησιμοποιούνται σε περιπτώσεις όπου ο χρόνος μετάβασης είναι τόσο σύντομος που είναι εντελώς ασήμαντος εντός της εξεταζόμενης θεματικής περιοχής (λιγότερο από το ελάχιστο σημαντικό χρονικό διάστημα).
Για παράδειγμα, ακόμα και με την παραμικρή ζημιά σε ένα αυτοκίνητο, μπορεί να θεωρηθεί κατεστραμμένο και η τιμή του πέφτει κατακόρυφα. Ωστόσο, οι περισσότερες ζημιές συμβαίνουν αμέσως, σε αντίθεση με τη γήρανση και τη φθορά:
Το παράδειγμα δείχνει μια αυστηρή μετάβαση, αλλά μπορείτε επίσης να χρησιμοποιήσετε μια κανονική μετάβαση ως άμεση μετάβαση.
Λειτουργικά διαγράμματα
Τέτοια σχήματα χρησιμοποιούνται για να υποδείξουν τη δομή της αλληλεπίδρασης μεταξύ αντικειμένων. Για παράδειγμα, ένας μηχανικός αυτοκινήτων εκτελεί συντήρηση αυτοκινήτου και ένας διευθυντής σέρβις αυτοκινήτων λαμβάνει αιτήματα για επισκευές και τα διαβιβάζει σε έναν μηχανικό αυτοκινήτων:
Οι λειτουργικές σχέσεις απεικονίζονται ως μια ευθεία γραμμή χωρίς άκρη, αλλά μερικές φορές με μια ετικέτα, η οποία είναι το όνομα της σχέσης.
Συνδυασμένα σχήματα
Τα συνδυασμένα σχήματα είναι ένας συνδυασμός σχημάτων που εξετάστηκαν προηγουμένως. Τα περισσότερα σχήματα στη μεθοδολογία IDEF5 συνδυάζονται, καθώς οι οντολογίες που χρησιμοποιούν μόνο ένα είδος σχήματος είναι σπάνιες.
Όλα τα κυκλώματα χρησιμοποιούν συχνά λογικούς τελεστές. Χρησιμοποιώντας τα, μπορείτε να εφαρμόσετε σχέσεις μεταξύ τριών, τεσσάρων ή περισσότερων αντικειμένων. Ένας λογικός τελεστής μπορεί να εκφράζει κάποια γενική οντότητα στην οποία εκτελείται μια διεργασία ή η οποία συμμετέχει σε μια άλλη σχέση. Για παράδειγμα, μπορείτε να συνδυάσετε τα προηγούμενα παραδείγματα σε ένα ως εξής:
Σε μια συγκεκριμένη περίπτωση, το συνδυασμένο σχήμα χρησιμοποιεί ένα σχήμα σύνθεσης (καθρέφτης + αυτοκίνητο χωρίς καθρέφτη = αυτοκίνητο με καθρέφτη) και ένα σχέδιο μετάβασης (ένα αυτοκίνητο με καθρέφτη γίνεται κόκκινο αυτοκίνητο υπό την επίδραση της διαδικασίας κόκκινης βαφής). Επιπλέον, ένα αυτοκίνητο με καθρέφτη δεν εκφράζεται ρητά - αντίθετα, υποδεικνύεται ο λογικός τελεστής ΚΑΙ.
Συμπέρασμα
Σε αυτό το άρθρο, προσπάθησα να περιγράψω τα κύρια αντικείμενα και τις σχέσεις στη μεθοδολογία IDEF5. Ως παράδειγμα, χρησιμοποίησα τη θεματική περιοχή που σχετίζεται με τα αυτοκίνητα, καθώς αποδείχθηκε ότι ήταν πολύ πιο εύκολο να δημιουργήσω διαγράμματα στο παράδειγμά τους. Ωστόσο, τα σχήματα IDEF5 μπορούν να χρησιμοποιηθούν σε οποιονδήποτε άλλο τομέα εμπειρογνωμοσύνης.
Οι οντολογίες και η ανάλυση γνώσης τομέα είναι ένα μάλλον εκτενές και χρονοβόρο θέμα. Ωστόσο, στο πλαίσιο του IDEF5, όλα αποδεικνύονται ότι δεν είναι τόσο δύσκολα, τουλάχιστον τα βασικά αυτού του θέματος μαθαίνονται πολύ απλά. Ο σκοπός του άρθρου μου είναι να προσελκύσω ένα νέο κοινό στο πρόβλημα της ανάλυσης γνώσης, αν και σε βάρος ενός τόσο πρωτόγονου εργαλείου IDEF5 ως γλώσσα γραφικών.
Το πρόβλημα μιας γραφικής γλώσσας είναι ότι δεν μπορεί να χρησιμοποιηθεί για τη διατύπωση ορισμένων σχέσεων (αξιωμάτων) της οντολογίας αρκετά καθαρά. Για να γίνει αυτό, υπάρχει μια γλώσσα κειμένου IDEF5. Ωστόσο, στο αρχικό στάδιο, μια γραφική γλώσσα μπορεί να είναι πολύ χρήσιμη για τη διαμόρφωση των αρχικών απαιτήσεων οντολογίας και τον προσδιορισμό του φορέα για την ανάπτυξη μιας πιο λεπτομερούς οντολογίας στη γλώσσα κειμένου IDEF5 ή σε οποιοδήποτε άλλο εργαλείο.
Ελπίζω αυτό το άρθρο να είναι χρήσιμο για αρχάριους σε αυτόν τον τομέα, ίσως και για όσους ασχολούνται με το θέμα της οντολογικής ανάλυσης εδώ και πολύ καιρό. Όλο το κύριο υλικό αυτού του άρθρου έχει μεταφραστεί και κατανοηθεί από το πρότυπο IDEF5, στο οποίο αναφέρθηκα προηγουμένως (). Επίσης εμπνεύστηκα από ένα υπέροχο βιβλίο συγγραφέων από το KNOW INTUIT ().
Πηγή: www.habr.com