Entrada
Este artigo está destinado a aqueles que estean familiarizados cun concepto como ontoloxía, polo menos no nivel inicial. Se non estás familiarizado coas ontoloxías, o máis probable é que non entendas o propósito das ontoloxías e deste artigo en particular. Aconsélloche que te familiarices con este fenómeno antes de comezar a ler este artigo (quizais sexa suficiente un artigo da Wikipedia).
Entón, entón Ontoloxía é unha descrición detallada dunha determinada área temática en consideración. Tal caracterización debería darse nalgunha linguaxe claramente articulada. Para describir ontoloxías, pode utilizar a metodoloxía IDEF5, que ten 2 linguaxes no seu arsenal:
- Linguaxe esquemática IDEF5. Esta linguaxe é visual e utiliza elementos gráficos.
- Linguaxe do texto IDEF5. Esta lingua represéntase como texto estruturado.
Este artigo considerará a primeira opción: unha linguaxe esquemática. Falaremos do texto nos seguintes artigos.
Obxectos
Nunha linguaxe esquemática, como xa se dixo, utilízanse elementos gráficos. Para comezar, debemos considerar os principais elementos desta lingua.
A miúdo, a ontoloxía usa tanto entidades xeneralizadas como obxectos específicos. As entidades xenéricas chámanse tipos. Represéntanse como un círculo cunha etiqueta (nome do obxecto) dentro:
As vistas son unha colección de instancias individuais dunha vista determinada. É dicir, unha visión como "Coches" pode representar todo un conxunto de coches individuais.
A medida que o copias este tipo poden ser coches específicos, ou certos tipos de equipamentos ou determinadas marcas. Todo depende do contexto, da área temática e do seu nivel de detalle. Por exemplo, para un taller de reparación de automóbiles, serán importantes coches específicos como entidades físicas. Para manter algunhas estatísticas sobre as vendas nun concesionario de automóbiles, serán importantes modelos específicos, etc.
As instancias de vistas separadas desíñanse de forma similar ás vistas en si, só se indican cun punto na parte inferior do círculo:
Ademais, como parte da discusión dos obxectos, paga a pena mencionar tales obxectos como procesos.
Se as vistas e as instancias son obxectos chamados estáticos (que non cambian co tempo), entón os procesos son obxectos dinámicos. Isto significa que estes obxectos existen nun período de tempo estritamente definido.
Por exemplo, pode seleccionar un obxecto como o proceso de fabricación dun coche (xa que estamos a falar deles). Está intuitivamente claro que este obxecto só existe durante a produción real deste mesmo coche (un período de tempo estritamente definido). Hai que ter en conta que esta definición é condicional, porque obxectos como un coche tamén teñen a súa propia vida útil, vida útil, existencia, etc. Porén, non entraremos en filosofía, e no marco da maioría das áreas temáticas, pódese aceptar que as instancias, e máis aínda as especies, existen para sempre.
Os procesos móstranse como un rectángulo cunha etiqueta (nome) do proceso:
Os procesos utilízanse en esquemas para a transición dun obxecto a outro. Máis sobre isto comentarase máis adiante.
Ademais dos procesos, tales esquemas usan operadores lóxicos. Todo é bastante sinxelo para aqueles que están familiarizados cos predicados, o álxebra de Boole ou a programación. IDEF5 usa tres operadores lóxicos básicos:
- E lóxico (AND);
- OU lóxico (OR);
- OR exclusivo (XOR).
O estándar IDEF5 (http://idef.ru/documents/Idef5.pdf - a maior parte da información desta fonte) define a representación dos operadores lóxicos como círculos pequenos (en comparación con vistas e instancias) cunha etiqueta en forma de símbolos . Non obstante, no desenvolvemento do contorno gráfico IDEF5, saímos desta regra por moitas razóns. Un deles é a difícil identificación destes operadores. Polo tanto, usamos a notación de texto de operadores cun número de identificación:
Quizais este sexa o fin dos obxectos.
Relacións
Existen relacións entre obxectos, que en ontoloxía significan regras que determinan a interacción entre obxectos e das que se obteñen novas conclusións.
Normalmente, as relacións defínense polo tipo de esquema utilizado na ontoloxía. O esquema é un conxunto de obxectos de ontoloxía e relacións entre eles. Existen os seguintes tipos principais de esquemas:
- esquemas de composición.
- Esquemas de clasificación.
- Esquemas de transición.
- Diagramas funcionais.
- Esquemas combinados.
Ademais, ás veces hai un tipo de esquemas como existencial. Un esquema existencial é unha colección de obxectos sen relacións. Tales diagramas simplemente mostran que un determinado conxunto de obxectos existe nunha determinada área temática.
Ben, agora en orde sobre cada un dos tipos de esquemas.
Esquemas de composición
Este tipo de diagrama utilízase para representar a composición dun obxecto, sistema, estrutura, etc. Un exemplo típico son as pezas de automóbiles. Na composición máis ampliada, o coche consta dunha carrocería e unha transmisión. Á súa vez, o corpo divídese nun marco, portas e outras partes. Esta descomposición pódese continuar aínda máis; todo depende do nivel de detalle necesario neste problema en particular. Un exemplo deste esquema:
As relacións de composición móstranse como unha frecha cunha punta ao final (a diferenza, por exemplo, dunha relación de clasificación, onde a punta está ao comezo da frecha, máis detalles a continuación). Tales relacións pódense asinar cunha etiqueta como na figura (parte).
Esquemas de clasificación
Os esquemas de clasificación están destinados a expresar a definición de especies, as súas subespecies e as instancias das especies. Por exemplo, os coches poden ser coches e camións. É dicir, a vista "Coche" ten dúas subespecies. VAZ-2110 é unha instancia específica da subespecie "Car" e GAZ-3307 é unha instancia da subespecie "Camión":
As relacións nos esquemas de clasificación (subespecie ou instancia concreta) teñen forma de frecha cunha punta ao principio e, como no caso dos esquemas de composición, poden ter unha etiqueta co nome da relación.
Esquemas de transición
Os esquemas deste tipo son necesarios para mostrar os procesos de transición de obxectos dun estado a outro baixo a influencia dun determinado proceso. Por exemplo, despois do proceso de pintar con pintura vermella, un coche negro vólvese vermello:
A relación de transición indícase cunha frecha cunha punta no extremo e un círculo no centro. Como podes ver no diagrama, os procesos refírense a relacións, non a obxectos.
Ademais da transición ordinaria que se mostra na figura, hai unha transición estrita. Emprégase nos casos nos que a transición nunha determinada situación non é obvia, pero é importante que o subliñemos. Por exemplo, montar un espello retrovisor nun coche non é unha operación significativa se temos en conta o proceso de montaxe dun coche a nivel global. Non obstante, nalgúns casos é necesario seleccionar esta operación:
Unha transición estrita denotase de forma similar a unha transición normal, excepto pola punta dobre ao final.
As transicións regulares e estritas tamén se poden marcar como instantáneas. Para iso, engádese un triángulo ao círculo central. As transicións instantáneas utilízanse nos casos nos que o tempo de transición é tan curto que é completamente insignificante dentro da área temática en cuestión (menos que o intervalo de tempo significativo mínimo).
Por exemplo, ata o máis mínimo dano nun coche, pódese considerar danado e o seu prezo cae drasticamente. Non obstante, a maioría dos danos ocorren instantáneamente, a diferenza do envellecemento e do desgaste:
O exemplo mostra unha transición estrita, pero tamén pode usar unha transición normal como transición instantánea.
Diagramas funcionais
Estes esquemas úsanse para indicar a estrutura de interacción entre obxectos. Por exemplo, un mecánico de automóbiles realiza o mantemento do automóbil e un xestor do servizo de automóbiles atende as solicitudes de reparación e pásaas a un mecánico de automóbiles:
As relacións funcionais represéntanse como unha liña recta sen punta, pero ás veces cunha etiqueta, que é o nome da relación.
Esquemas combinados
Os esquemas combinados son unha combinación de esquemas considerados anteriormente. A maioría dos esquemas da metodoloxía IDEF5 combínanse, xa que as ontoloxías que usan só un tipo de esquema son raras.
Todos os circuítos adoitan empregar operadores lóxicos. Ao utilizalos, pode implementar relacións entre tres, catro ou máis obxectos. Un operador lóxico pode expresar algunha entidade xeral sobre a que se realiza un proceso ou que participa noutra relación. Por exemplo, pode combinar os exemplos anteriores nun só como segue:
Nun caso específico, o esquema combinado usa un esquema de composición (espello + coche sen espello = coche con espello) e un esquema de transición (un coche cun espello convértese nun coche vermello baixo a influencia do proceso de pintura vermella). Ademais, un coche cun espello non se expresa de forma explícita; en cambio, indícase o operador lóxico AND.
Conclusión
Neste artigo, intentei describir os principais obxectos e relacións na metodoloxía IDEF5. Como exemplo, usei a área temática relacionada cos coches, xa que resultou moito máis doado construír diagramas sobre o seu exemplo. Non obstante, os esquemas IDEF5 pódense usar en calquera outra área de especialización.
As ontoloxías e a análise do coñecemento do dominio é un tema bastante extenso e que leva moito tempo. Non obstante, no marco de IDEF5, todo non resulta tan difícil, polo menos os conceptos básicos deste tema apréndense de xeito sinxelo. O propósito do meu artigo é atraer un novo público ao problema da análise do coñecemento, aínda que a costa dunha ferramenta IDEF5 tan primitiva como é unha linguaxe gráfica.
O problema dunha linguaxe gráfica é que non se pode utilizar para formular certas relacións (axiomas) da ontoloxía con suficiente claridade. Para iso, hai unha linguaxe de texto IDEF5. Porén, na fase inicial, unha linguaxe gráfica pode ser moi útil para formular os requisitos de ontoloxía iniciais e determinar o vector para desenvolver unha ontoloxía máis detallada na linguaxe de texto IDEF5 ou en calquera outra ferramenta.
Espero que este artigo sexa de utilidade para os principiantes neste campo, quizais incluso para os que levan moito tempo tratando o tema da análise ontolóxica. Todo o material principal deste artigo foi traducido e entendido a partir do estándar IDEF5, ao que me referín anteriormente (). Tamén me inspirei nun libro marabilloso de autores de KNOW INTUIT ().
Fonte: www.habr.com