Introduction
Cet article s'adresse à ceux qui ont une compréhension de base du concept d'ontologie. Si vous n'êtes pas familier avec les ontologies, il est probable que l'objectif des ontologies, ainsi que celui de cet article en particulier, ne vous soit pas clair. Je vous recommande de vous familiariser avec ce phénomène avant de commencer la lecture de cet article (un article de Wikipédia pourrait suffire).
Alors L'ontologie est une description détaillée d'un domaine spécifique examiné. Cette description doit être formulée dans un langage clairement défini. Pour décrire les ontologies, on peut utiliser la méthodologie IDEF5, qui dispose de deux langages :
- Le langage schématique IDEF5. Ce langage est visuel et utilise des éléments graphiques.
- Le langage textuel IDEF5. Ce langage se présente sous la forme d'un texte structuré.
Cet article portera sur la première option — le langage schématique. Nous aborderons le langage textuel dans des articles futurs.
Objets
Dans le langage schématique, comme déjà mentionné, des éléments graphiques sont utilisés. Pour commencer, il convient d'examiner les éléments principaux de ce langage.
Souvent, les ontologies utilisent à la fois des entités généralisées et des objets spécifiques. Les entités généralisées sont appelées espèces. Elles sont représentées sous forme de cercles avec une étiquette (nom de l'objet) à l'intérieur :
Les espèces représentent une collection d'exemplaires individuels de cette espèce. Par exemple, une espèce comme « Automobiles » peut représenter un ensemble de voitures individuelles.
En tant que exemplaires de cette espèce peuvent inclure des voitures spécifiques, des types de véhicules distincts, ou des marques particulières. Tout dépend du contexte, du domaine d'application et de son niveau de détail. Par exemple, pour un atelier de réparation automobile, les voitures spécifiques en tant qu'entités physiques seront importantes. Pour mener des statistiques sur les ventes dans un concessionnaire automobile, des modèles spécifiques seront cruciaux, etc.
Les exemplaires individuels des espèces sont désignés de la même manière que les espèces elles-mêmes, mais sont signalés par un point au bas du cercle :
Il convient également de mentionner des objets tels que processus.
Si les types et les instances sont des objets statiques (qui ne changent pas dans le temps), alors les processus sont des objets dynamiques. Cela signifie que ces objets existent pendant une période de temps strictement définie.
Par exemple, on peut distinguer un objet comme le processus de fabrication d'une voiture (puisque nous en parlons). Il est intuitivement évident que cet objet existe uniquement pendant la fabrication de cette voiture (période de temps strictement définie). Il convient de noter que cette définition est conditionnelle, car des objets tels que la voiture ont également une durée de vie, une date d'expiration, une existence, etc. Cependant, ne nous aventurons pas dans la philosophie et, dans la plupart des domaines, on peut considérer que les instances, et a fortiori les types, existent éternellement.
Les processus sont représentés par un rectangle avec une étiquette (nom) du processus :
Les processus sont utilisés dans les diagrammes de transition d'un objet à un autre. Nous en parlerons en détail plus loin.
En plus des processus, ces diagrammes utilisent opérateurs logiques. C'est assez simple pour ceux qui sont familiers avec les prédicats, l'algèbre booléenne ou la programmation. Dans IDEF5, trois opérateurs logiques principaux sont utilisés :
- ET (AND);
- OU (OR);
- OU exclusif (XOR).
Dans la norme IDEF5 (http://idef.ru/documents/Idef5.pdf — la plupart des informations proviennent de cette source), la représentation des opérateurs logiques est définie sous forme de petits cercles (par rapport aux types et aux instances) avec une étiquette symbolique. Cependant, dans l'environnement graphique développé pour IDEF5, nous nous sommes éloignés de cette règle pour plusieurs raisons. L'une d'elles est l'identification complexe de ces opérateurs. C'est pourquoi nous utilisons une désignation textuelle des opérateurs avec un numéro d'identification :
C'est probablement tout ce qu'il y a à dire sur les objets.
Relations
Il existe des relations entre les objets, qui dans l'ontologie signifient des règles définissant l'interaction entre les objets et à partir desquelles de nouvelles conclusions peuvent être tirées.
En général, les relations sont définies par le type de schéma utilisé dans l'ontologie. Configuration — c'est un ensemble d'objets ontologiques et des relations entre eux. On distingue les principaux types de schémas suivants :
- Schémas de composition.
- Schémas de classification.
- Schémas de transitions.
- Schémas fonctionnels.
- Schémas combinés.
On distingue parfois ce type de schéma comme existentiels. Un schéma existentiel est un ensemble d'objets sans relations. Ces schémas montrent simplement qu'il existe un certain ensemble d'objets dans un domaine donné.
Passons maintenant, un par un, à chacun des types de schémas.
Schémas de composition
Ce type de schéma est utilisé pour représenter la composition d'un objet, d'un système, d'une structure, etc. Un exemple classique est celui des pièces d'une voiture. Dans une composition très simplifiée, une voiture se compose d'un châssis et d'une transmission. Le châssis se divise en cadre, portes et autres composants. Cette décomposition peut être poursuivie selon le niveau de détail nécessaire pour la tâche spécifique. Un exemple de ce schéma :
Les relations de composition sont affichées sous forme de flèche avec une pointe à l'extrémité (contrairement, par exemple, à la relation de classification, où la pointe est au début de la flèche, plus de détails ci-après). Ces relations peuvent être annotées avec une étiquette comme sur l'illustration (partie).
Schémas de classification
Les schémas de classification visent à exprimer la définition des types, de leurs sous-types et des instances de types. Par exemple, les voitures peuvent être des voitures particulières ou des utilitaires. Ainsi, le type « Voiture » a deux sous-types. La VAZ-2110 est une instance spécifique du sous-type « Voiture particulière », tandis que la GAZ-3307 est une instance du sous-type « Voiture utilitaire » :
Les relations dans les schémas de classification (sous-type ou instance spécifique) prennent la forme d'une flèche avec la pointe au début et, tout comme pour les schémas de composition, peuvent avoir une étiquette désignant la relation.
Schémas de transitions
Des schémas de ce type sont nécessaires pour illustrer les processus de transition des objets d'un état à un autre sous l'effet d'un processus donné. Par exemple, après un processus de peinture en rouge, une voiture noire devient rouge :
La relation de transition est indiquée par une flèche avec la pointe à l'extrémité et un cercle au centre. Comme on le voit dans le schéma, les processus se rapportent aux relations, et non aux objets.
En plus du passage ordinaire, illustré dans la figure, il existe un passage strict. Celui-ci est utilisé dans les cas où le passage dans cette situation n'est pas évident, mais il est important de le souligner. Par exemple, l'installation du rétroviseur sur une voiture n'est pas une opération significative si l'on considère le processus d'assemblage d'une voiture dans son ensemble. Cependant, dans certains cas, il est nécessaire de mettre en évidence cette opération :
Le passage strict est marqué de la même manière qu'un passage ordinaire, à l'exception d'une double flèche à la fin.
Les passages normaux et stricts peuvent également être étiquetés comme instantanés. Pour cela, un triangle est ajouté au cercle central. Les passages instantanés sont utilisés dans les cas où le temps de passage est si court qu'il est entièrement négligeable dans le domaine traité (moins qu'une durée minimale significative).
Par exemple, même un léger dommage à une voiture peut être considéré comme une endommagement et son prix chute brusquement. Cependant, la plupart des dommages surviennent instantanément, contrairement au vieillissement et à l'usure :
Dans l'exemple, un passage strict est présenté, mais un passage ordinaire peut également être utilisé comme instantané.
Schémas fonctionnels
Ces schémas sont utilisés pour indiquer la structure d'interaction entre les objets. Par exemple, un mécanicien automobile effectue l'entretien des voitures tandis qu'un gestionnaire de service automobile prend les demandes de réparation et les transmet au technicien :
Les relations fonctionnelles sont représentées par une ligne droite sans flèche, mais parfois avec l'indication d'une étiquette qui est le nom de la relation.
Schémas combinés
Les schémas combinés sont une combinaison des schémas précédemment examinés. La plupart des schémas dans la méthodologie IDEF5 sont des schémas combinés, car il est rare de trouver des ontologies qui n'utilisent qu'un seul type de schéma.
Dans tous les schémas, des opérateurs logiques sont souvent utilisés. Grâce à leur utilisation, il est possible de réaliser des relations entre trois, quatre objets ou plus. Un opérateur logique peut exprimer une certaine entité commune, sur laquelle un processus est effectué ou qui participe à une autre relation. Par exemple, on peut combiner les exemples précédents dans un seul de la manière suivante :
Dans ce cas particulier, le schéma combiné utilise un schéma de composition (miroir + voiture sans miroir = voiture avec miroir) et un schéma de transition (une voiture avec miroir, sous l'effet du processus de peinture en rouge, devient une voiture rouge). La voiture avec miroir n'est pas explicitement exprimée - à la place, un opérateur logique ET est indiqué.
Conclusion
Dans cet article, j'ai essayé de décrire les principaux objets et relations dans la méthodologie IDEF5. J'ai utilisé comme exemple le domaine concernant les voitures, car il est beaucoup plus simple de construire des schémas à partir de ce sujet. Cependant, les schémas IDEF5 peuvent être utilisés dans n'importe quel autre domaine de connaissance.
Les ontologies et l'analyse des connaissances sur le domaine sont des sujets assez vastes et laborieux. Cependant, dans le cadre de l'IDEF5, tout n'est pas si complexe, du moins les bases de ce thème sont assez faciles à comprendre. L'objectif de mon article est d'attirer une nouvelle audience sur la problématique de l'analyse des connaissances, même par le biais d'un outil aussi primitif qu'est l'IDEF5, à savoir un langage graphique.
Le problème du langage graphique est qu'il ne permet pas de formuler assez clairement certaines relations (axiomes) de l'ontologie. Pour cela, il existe un langage textuel IDEF5. Cependant, à ce stade initial, le langage graphique peut être très utile pour formuler les exigences de départ de l'ontologie et définir le vecteur de développement d'une ontologie plus détaillée en langage textuel IDEF5 ou dans tout autre outil.
J'espère que cet article sera utile pour les débutants dans ce domaine, peut-être même pour ceux qui s'occupent depuis longtemps de l'analyse ontologique. Tout le matériau principal de cet article a été traduit et compris, et provient de la norme IDEF5, à laquelle je faisais référence auparavant (). Je me suis également inspiré du livre remarquable d'auteurs de l'Institut Intuit ().
Source : habr.com
