Bevezetés
Ez a cikk azok számára készült, akik legalább alapfokon ismerik az ontológia fogalmát. Ha Ön nem ismeri az ontológiákat, valószínűleg nem fogja érteni az ontológiák célját, és ennek a cikknek a célját sem. Javaslom, hogy ismerkedjen meg e jelenséggel, mielőtt elkezdené a cikk olvasását (talán elegendő is egy Wikipédia-szócikk).
Nos Ontológia — ez egy részletes leírás egy adott vizsgált tárgyterületről. Ezt a jellemzést egy világosan megfogalmazott nyelven kell megadni. Az ontológiák leírására használható az IDEF5 metodológia, amely két nyelvet tartalmaz:
- IDEF5 Sémanyelv. Ez a nyelv vizuális, és grafikai elemeket használ.
- IDEF5 Szöveges nyelv. Ez a nyelv strukturált szöveggel jelenik meg.
Ebben a cikkben az első változat — a sémanyelv lesz tárgyalva. A szöveges nyelvről a következő cikkekben beszélünk.
Az objektumok
A sémanyelvben, ahogyan már említettük, grafikai elemeket használnak. Először is nézzük meg a nyelv alapvető elemeit.
Gyakran az ontológiákban mind általános entitások, mind konkrét objektumok szerepelnek. Az általános entitásokat fajtáknaknevezik. Ezeket kör alakú ábrázolással jelenítik meg, felirattal (az objektum nevével) a közepén:
A fajták az adott faj különböző példányainak összességét jelentik. Tehát egy ilyen faj, mint 'Gépkocsik', az összes különböző gépkocsi összességét képviselheti.
Mint példányai lehetnek konkrét gépkocsik, vagy különböző járműfajták, vagy egyes márkák. Mindez a kontextustól, a tárgyterülettől és annak részletességi szintjétől függ. Például egy autószerelő műhely számára fontosak lesznek a konkrét gépkocsik mint fizikai entitások. Egy autókereskedés eladásainak statisztikai vezetéséhez pedig a konkrét modellek fontosak stb.
A fajták egyes példányait hasonlóan jelölik, mint magukat a fajtákat, csak egy ponttal jelölik a kör alján:
A tárgyak megvitatása során érdemes megemlíteni az olyan objektumokat is, mint folyamatok.
Ha a típusok és példányok úgynevezett statikus objektumok (amelyek az időben nem változnak), akkor a folyamatok dinamikus objektumok. Ez azt jelenti, hogy ezek az objektumok egy szigorúan meghatározott időintervallumban léteznek.
Például kiemelhető egy olyan objektum, mint az autógyártási folyamat (mivel erről van szó). Intuitíven érthető, hogy ez az objektum csak az adott autó közvetlen legyártásának ideje alatt létezik (szigorúan meghatározott időintervallum). Érdemes megjegyezni, hogy ez a meghatározás feltételes, mivel olyan objektumok, mint az autó, szintén rendelkeznek élettartammal, szavatossággal és hasonlókkal. Azonban ne menjünk bele a filozófiába, és a legtöbb szakterületen elfogadható, hogy a példányok, és különösen a típusok örökké léteznek.
A folyamatokat téglalap alakban ábrázolják, folyamatnevének címkéjével:
A folyamatokat egyes objektumok másokká való átalakulásának ábrázolására használják. Erről részletesebben később lesz szó.
A folyamatokon kívül az ilyen ábrázolásokban logikai operátorok. Itt mindenki számára egyszerű, aki ismeri a predikátumokat, a Boole-algebrát vagy a programozást. Az IDEF5-ben három alapvető logikai operátor található:
- logikai ÉS (AND);
- logikai VAGY (OR);
- kizáró VAGY (XOR).
Az IDEF5 szabványban (http://idef.ru/documents/Idef5.pdf — a legtöbb információ ebből a forrásból származik) a logikai operátorok ábrázolása kis körökként van definiálva (a típusokhoz és példányokhoz képest) címkékkel szimbólumok formájában. Azonban a kidolgozott IDEF5 grafikai környezetben mi eltértünk ettől a szabálytól számos okból. Az egyik ok az operátorok nehezen azonosíthatósága. Ezért textuális azonosítót használunk az operátorokkal kapcsolatban, az azonosító számával:
Valószínűleg ezzel a tárgyakkal befejeztük.
Kapcsolatok
Az objektumok között olyan kapcsolatok léteznek, amelyek az ontológiában a szabályokat jelentik, amelyek meghatározzák az objektumok közötti kölcsönhatásokat, és amelyekből új következtetések származnak.
Általában a kapcsolatok az ontológiában használt séma típusa által vannak meghatározva. Séma — ez az ontológia objektumainak és közötti kapcsolatok összessége. A következő alapvető séma típusokat különböztetjük meg:
- Kombinációs sémák.
- Klasszifikálási sémák.
- Átmeneti sémák.
- Funkcionális sémák.
- Kombinált sémák.
Néha különböző séma típusokat is kiemelnek, mint például eksztenciális. Az eksztenciális sémát olyan objektumok összességeként definiálják, amelyek között nincsenek kapcsolatok. Ezek a sémák egyszerűen azt mutatják meg, hogy egy adott tárgykörben létezik egy bizonyos objektumkészlet.
Most pedig sorrendben áttekintjük az egyes sémák típusait.
Konstrukciós sémák
Ez a sématípus valamilyen objektum, rendszer vagy struktúra összetevőinek ábrázolására szolgál. Egy tipikus példa az autó alkatrészei. A legnagyobb egységben az autó egy karosszériából és egy hajtásláncból áll. A karosszéria viszont felosztható keretre, ajtókra és egyéb alkatrészekre. Ezt a dekompozíciót tovább lehet folytatni — minden a konkrét feladat szükséges részletességi szintjétől függ. Itt egy példa az ilyen sémára:
A konstrukciós kapcsolatok nyíl formájában jelennek meg, hegyük a nyíl végén (ellentétben például a klasszifikációs kapcsolattal, ahol a hegy a nyíl elején található, erről később). Ezek a kapcsolatok címkézhetőek, ahogy a képen is látható (rész).
Klasszifikációs sémák
A klasszifikációs sémák célja a fajok, alfajok és a fajok példányainak kifejezése. Például az autók lehetnek személygépkocsik és teherautók. Ez azt jelenti, hogy az "Autó" fajnak két alfaja van. A VAZ-2110 a "Személygépkocsi" alfaj konkrét példánya, míg a GAZ-3307 a "Teherautó" alfaj példánya:
A klasszifikációs sémák kapcsolatai (alfaj vagy konkrét példány) nyílként jelennek meg, hegyük a nyíl elején, és akárcsak a konstrukciós sémák esetében, lehetnek címkézve a kapcsolat nevével.
Átmeneti sémák
Ez a sématípus szükséges a folyamatok megjelenítéséhez, amelyek egyik állapotból a másikba való átmenetéről szólnak egy bizonyos folyamat hatására. Például, miután egy fekete autót pirosra festettek, az autó piros lesz:
Az átmeneti kapcsolatot a nyíl jelöli, amelynek hegyén nyíl, közepén pedig kör található. Amint a séma is mutatja, a folyamatok a kapcsolatokra vonatkoznak, nem az objektumokra.
A szokásos átmenet mellett, amely a képen látható, létezik szigorú átmenet is. Ezt az esetekben használjuk, ha az átmenet egy adott helyzetben nem nyilvánvaló, viszont fontos, hogy hangsúlyozzuk. Például a visszapillantó tükör autóra való felszerelése nem jelentős művelet, ha az autószerelés folyamatát globálisan nézzük. Azonban bizonyos esetekben szükséges kiemelni ezt a műveletet:
A szigorú átmenetet ugyanúgy jelöljük, mint a szokásos átmenetet, azzal a kivétellel, hogy a végén dupla hegy van.
A szokásos és a szigorú átmenetek szintén megjelölhetők azonnali átmenetként. Ehhez a középső körhöz egy háromszöget adunk. Az azonnali átmeneteket akkor használják, ha az átmenet ideje olyan kicsi, hogy teljesen jelentéktelen a vizsgált tárgykörön belül (kevesebb, mint a minimálisan jelentős időintervallum).
Például, ha a gépkocsi legalább kisebb sérülést szenved, azokat már megsérültnek lehet tekinteni, és az ára hirtelen csökken. Azonban a legtöbb sérülés azonnal bekövetkezik, szemben a korral és a kopással:
A példában szigorú átmenet szerepel, de az azonnali átmenetként a szokásos átmenet is használható.
Funkcionális sémák
Az ilyen sémákat az objektumok közötti kölcsönhatások struktúrájának megadására használják. Például az autószerelő gépjárműveket tart karban, míg az autószerviz menedzsere a javítási igényeket fogadja és továbbítja az autószerelőnek:
A funkcionális kapcsolatok egy sima vonallal vannak ábrázolva nyílvég nélkül, de néha megjelöléssel, amely a kapcsolat neve.
Kombinált sémák
A kombinált sémák a korábban tárgyalt sémák ötvözetei. A legtöbb séma az IDEF5 módszertanban kombinált, mivel ritkán találhatók olyan ontológiák, amelyek csak egyféle sémát használnak.
Minden sémában gyakran használnak logikai operátorokat. Ezek használatával kapcsolatokat valósíthatunk meg három, négy vagy több objektum között. A logikai operátor egyfajta közös lényegességet fejezhet ki, amelyen a folyamat zajlik, vagy amely egy másik kapcsolatban részt vesz. Például az előző példákat egyesíthetjük egy következő módon:
A konkrét esetben a kombinált séma a kompozíciós sémát használja (tükör + tükör nélküli autó = tükörrel ellátott autó) és a tranzíciós sémát (a tükörrel ellátott autó a piros festés folyamatának hatására piros autóvá válik). Fontos, hogy a tükörrel rendelkező autó nem jelenik meg kifejezetten — helyette egy logikai ÉS operátor van megadva.
Zárás
Ebben a cikkben megpróbáltam leírni az IDEF5 módszertanának főbb objektumait és kapcsolatait. Példaként az autókhoz kapcsolódó szakterületet használtam, mivel ezen a példán keresztül sokkal könnyebb volt sémákat építeni. Azonban az IDEF5 sémák bármely más tudományterületen is felhasználhatók.
Az ontológiák és a tudásanalízis a szakterületről egy meglehetősen kiterjedt és időigényes téma. Azonban az IDEF5 keretein belül minden nem olyan bonyolult, legalábbis az alapjait e téma könnyen elsajátíthatók. Cikkem célja, hogy új közönséget vonjak a tudásanalízis problémájába, még ha egy primitív eszköz, mint az IDEF5 grafikus nyelv segítségével is.
A grafikus nyelv problémája, hogy nem lehet elég világosan megfogalmazni egyes ontológiai kapcsolatokat (axiomákat) vele. Erre van a szöveges IDEF5 nyelv. Azonban a kezdeti szakaszban a grafikus nyelv nagyon hasznos lehet az ontológia kezdeti követelményeinek megfogalmazásában és a részletesebb ontológia fejlesztési irányának meghatározásában szöveges IDEF5 nyelven vagy bármely más eszközben.
Remélem, hogy ez a cikk hasznos lesz a kezdők számára ezen a területen, talán még azok számára is, akik már régóta foglalkoznak az ontológiai elemzés kérdésével. A cikk főbb anyagát átkonvertáltam és értelmeztem, amelyet az IDEF5 szabványból merítettem, amelyre korábban hivatkoztam (). Ezenkívül inspirálódtam a NOU INTUIT szerzőitől származó kiváló könyvből ().
Forrás: habr.com
