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Este artículo está destinado a aquellos que están familiarizados con el concepto de ontología, al menos en el nivel inicial. Si no está familiarizado con las ontologías, lo más probable es que no comprenda el propósito de las ontologías y de este artículo en particular. Le aconsejo que se familiarice con este fenómeno antes de comenzar a leer este artículo (quizás incluso un artículo de Wikipedia sea suficiente).
Tan Ontología es una descripción detallada de una determinada área temática bajo consideración. Tal caracterización debe darse en un lenguaje claramente articulado. Para describir ontologías, puede utilizar la metodología IDEF5, que tiene 2 lenguajes en su arsenal:
- Lenguaje esquemático IDEF5. Este lenguaje es visual y utiliza elementos gráficos.
- Idioma de texto IDEF5. Este lenguaje se representa como texto estructurado.
Este artículo considerará la primera opción: un lenguaje esquemático. Hablaremos de texto en los siguientes artículos.
Objetos
En un lenguaje esquemático, como ya se mencionó, se utilizan elementos gráficos. Para empezar, debemos considerar los elementos principales de este lenguaje.
A menudo, la ontología utiliza tanto entidades generalizadas como objetos específicos. Las entidades genéricas se llaman especies. Se representan como un círculo con una etiqueta (nombre del objeto) dentro:
Las vistas son una colección de instancias individuales de una vista dada. Es decir, una vista como "Autos" puede representar un conjunto completo de autos individuales.
A medida que el copias este tipo puede ser autos específicos, o ciertos tipos de equipos, o ciertas marcas. Todo depende del contexto, el tema y su nivel de detalle. Por ejemplo, para un taller de reparación de automóviles, los automóviles específicos como entidades físicas serán importantes. Para llevar unas estadísticas de ventas en un concesionario de coches, modelos concretos, etc. serán importantes.
Las instancias separadas de vistas se designan de manera similar a las vistas mismas, solo que se indican con un punto en la parte inferior del círculo:
Además, como parte de la discusión de los objetos, vale la pena mencionar objetos como procesos.
Si las vistas y las instancias son los llamados objetos estáticos (que no cambian con el tiempo), entonces los procesos son objetos dinámicos. Esto significa que estos objetos existen en un cierto período de tiempo estrictamente definido.
Por ejemplo, puede seleccionar un objeto como el proceso de fabricación de un automóvil (ya que estamos hablando de ellos). Es intuitivamente claro que este objeto existe solo durante la producción real de este mismo automóvil (un período de tiempo estrictamente definido). Debe tenerse en cuenta que esta definición es condicional, porque los objetos como un automóvil también tienen su propia vida útil, vida útil, existencia, etc. Sin embargo, no entraremos en filosofía, y en el marco de la mayoría de las materias, se puede aceptar que las instancias, y más aún las especies, existen para siempre.
Los procesos se muestran como un rectángulo con una etiqueta (nombre) del proceso:
Los procesos se utilizan en esquemas para la transición de un objeto a otro. Más sobre esto se discutirá más adelante.
Además de los procesos, tales esquemas utilizan operadores logicos. Todo es lo suficientemente simple para aquellos que están familiarizados con los predicados, el álgebra booleana o la programación. IDEF5 utiliza tres operadores lógicos básicos:
- Y lógico (Y);
- OR lógico (OR);
- O exclusivo (XOR).
El estándar IDEF5 (http://idef.ru/documents/Idef5.pdf - la mayor parte de la información de esta fuente) define la representación de operadores lógicos como pequeños círculos (en comparación con vistas e instancias) con una etiqueta en forma de símbolos . Sin embargo, en el desarrollo del entorno gráfico IDEF5, nos hemos apartado de esta regla por muchas razones. Uno de ellos es la difícil identificación de estos operadores. Por lo tanto, usamos la notación de texto de operadores con un número de identificación:
Quizás este sea el final de los objetos.
Relaciones
Hay relaciones entre objetos, que en ontología significan reglas que determinan la interacción entre objetos y de las que se obtienen nuevas conclusiones.
Normalmente, las relaciones se definen por el tipo de esquema utilizado en la ontología. esquema es un conjunto de objetos ontológicos y las relaciones entre ellos. Existen los siguientes tipos principales de esquemas:
- esquemas de composicion
- Esquemas de clasificación.
- Esquemas de transición.
- Diagramas funcionales.
- Esquemas combinados.
Además, a veces hay un tipo de esquemas como existencial. Un esquema existencial es una colección de objetos sin relaciones. Dichos diagramas simplemente muestran que existe un cierto conjunto de objetos en un área determinada.
Bueno, ahora en orden sobre cada uno de los tipos de esquemas.
Esquemas de composición
Este tipo de diagrama se utiliza para representar la composición de un objeto, sistema, estructura, etc. Un ejemplo típico son las piezas de automóviles. En la composición más ampliada, el automóvil consta de una carrocería y una transmisión. A su vez, el cuerpo se divide en un marco, puertas y otras partes. Esta descomposición se puede continuar más; todo depende del nivel de detalle requerido en este problema en particular. Un ejemplo de tal esquema:
Las relaciones de composición se muestran como una flecha con una punta al final (a diferencia, por ejemplo, de una relación de clasificación, donde la punta está al principio de la flecha, más sobre eso más adelante). Tales relaciones se pueden firmar con una etiqueta como en la figura (parte).
Esquemas de clasificación
Los esquemas de clasificación pretenden expresar la definición de especies, sus subespecies e instancias de especies. Por ejemplo, los automóviles pueden ser automóviles y camiones. Es decir, la vista "Coche" tiene dos subespecies. VAZ-2110 es una instancia específica de la subespecie "Coche", y GAZ-3307 es una instancia de la subespecie "Camión":
Las relaciones en los esquemas de clasificación (subespecie o instancia específica) tienen la forma de una flecha con una punta al inicio y, como en el caso de los esquemas de composición, pueden tener una etiqueta con el nombre de la relación.
Esquemas de transición
Los esquemas de este tipo son necesarios para mostrar los procesos de transición de objetos de un estado a otro bajo la influencia de un determinado proceso. Por ejemplo, después del proceso de pintar con pintura roja, un auto negro se vuelve rojo:
La relación de transición se indica mediante una flecha con una punta al final y un círculo en el centro. Como puede ver en el diagrama, los procesos se refieren a relaciones, no a objetos.
Además de la transición ordinaria que se muestra en la figura, existe una transición estricta. Se usa en casos en los que la transición en una situación dada no es obvia, pero es importante que lo enfaticemos. Por ejemplo, montar un espejo retrovisor en un coche no es una operación significativa si consideramos el proceso de montaje de un coche globalmente. Sin embargo, en algunos casos es necesario seleccionar esta operación:
Una transición estricta se denota de manera similar a una transición normal, excepto por la doble punta al final.
Las transiciones regulares y estrictas también se pueden marcar como instantáneas. Para hacer esto, se agrega un triángulo al círculo central. Las transiciones instantáneas se utilizan en los casos en que el tiempo de transición es tan corto que es completamente insignificante dentro del área de estudio en cuestión (menor que el intervalo de tiempo significativo mínimo).
Por ejemplo, incluso con el más mínimo daño a un automóvil, se puede considerar dañado y su precio cae drásticamente. Sin embargo, la mayoría de los daños ocurren instantáneamente, a diferencia del envejecimiento y el desgaste:
El ejemplo muestra una transición estricta, pero también puede usar una transición normal como una transición instantánea.
diagramas funcionales
Dichos esquemas se utilizan para indicar la estructura de interacción entre objetos. Por ejemplo, un mecánico de automóviles realiza el mantenimiento del automóvil y un gerente de servicio de automóviles recibe las solicitudes de reparación y se las pasa a un mecánico de automóviles:
Las relaciones funcionales se representan como una línea recta sin punta, pero a veces con una etiqueta, que es el nombre de la relación.
esquemas combinados
Los esquemas combinados son una combinación de esquemas previamente considerados. La mayoría de los esquemas en la metodología IDEF5 se combinan, ya que las ontologías que usan solo un tipo de esquema son raras.
Todos los circuitos suelen utilizar operadores lógicos. Usándolos, puede implementar relaciones entre tres, cuatro o más objetos. Un operador lógico puede expresar alguna entidad general sobre la que se realiza un proceso o que participa en otra relación. Por ejemplo, puede combinar los ejemplos anteriores en uno de la siguiente manera:
En un caso específico, el esquema combinado utiliza un esquema de composición (espejo + automóvil sin espejo = automóvil con espejo) y un esquema de transición (un automóvil con espejo se convierte en un automóvil rojo bajo la influencia del proceso de pintura roja). Además, un automóvil con un espejo no se expresa explícitamente; en su lugar, se indica el operador lógico Y.
Conclusión
En este artículo, traté de describir los principales objetos y relaciones en la metodología IDEF5. Como ejemplo, utilicé el área temática relacionada con los automóviles, ya que resultó mucho más fácil construir diagramas en su ejemplo. Sin embargo, los esquemas IDEF5 se pueden utilizar en cualquier otra área de especialización.
El análisis de conocimiento de dominio y ontologías es un tema bastante extenso y lento. Sin embargo, en el marco de IDEF5, todo resulta no ser tan difícil, al menos los conceptos básicos de este tema se aprenden de manera bastante simple. El propósito de mi artículo es atraer una nueva audiencia al problema del análisis del conocimiento, aunque a expensas de una herramienta IDEF5 tan primitiva como un lenguaje gráfico.
El problema de un lenguaje gráfico es que no puede usarse para formular con suficiente claridad ciertas relaciones (axiomas) de la ontología. Para ello, existe un lenguaje de texto IDEF5. Sin embargo, en la etapa inicial, un lenguaje gráfico puede ser muy útil para formular los requisitos ontológicos iniciales y determinar el vector para desarrollar una ontología más detallada en el lenguaje de texto IDEF5 o en cualquier otra herramienta.
Espero que este artículo sea útil para los principiantes en este campo, tal vez incluso para aquellos que han estado lidiando con el tema del análisis ontológico durante mucho tiempo. Todo el material principal de este artículo ha sido traducido y entendido del estándar IDEF5, al que me referí anteriormente (). También me inspiré en un maravilloso libro de autores de KNOW INTUIT ().
Fuente: habr.com