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Questo articolo è rivolto a coloro che hanno familiarità con il concetto di ontologia almeno a livello elementare. Se non hai familiarità con le ontologie, molto probabilmente lo scopo delle ontologie e di questo articolo in particolare non ti sarà chiaro. Ti consiglio di familiarizzare con questo fenomeno prima di iniziare a leggere questo articolo (forse basterà anche un articolo di Wikipedia).
Così Ontologia - questa è una descrizione dettagliata di una determinata area tematica in esame. Tale descrizione deve essere data in un linguaggio chiaramente formulato. Per descrivere le ontologie, puoi utilizzare la metodologia IDEF5, che ha 2 linguaggi nel suo arsenale:
- Linguaggio schematico IDEF5. Questo linguaggio è visivo e utilizza elementi grafici.
- Linguaggio testo IDEF5. Questa lingua è rappresentata come testo strutturato.
Questo articolo prenderà in considerazione la prima opzione: il linguaggio schematico. Parleremo di testo nei prossimi articoli.
oggetti
Nel linguaggio schematico, come già accennato, vengono utilizzati elementi grafici. Innanzitutto, dovremmo considerare gli elementi di base di questa lingua.
Spesso un'ontologia utilizza sia entità generalizzate che oggetti specifici. Vengono chiamate entità generalizzate vista. Sono raffigurati come un cerchio con un'etichetta (nome dell'oggetto) all'interno:
Le specie sono una raccolta di singoli esemplari di una determinata specie. Cioè, una vista come "Automobili" può rappresentare un'intera collezione di singole auto.
Come l' copie Questo tipo può essere un'auto specifica, un determinato tipo di equipaggiamento o una determinata marca. Tutto dipende dal contesto, dall'area tematica e dal suo livello di dettaglio. Ad esempio, per un'autofficina, le automobili specifiche come entità fisiche saranno importanti. Per mantenere alcune statistiche sulle vendite presso un concessionario di automobili, saranno importanti modelli specifici, ecc.
I singoli casi di specie sono designati in modo simile alle specie stesse, indicati solo da un punto nella parte inferiore del cerchio:
Inoltre, come parte della discussione sugli oggetti, vale la pena menzionare oggetti come processi.
Se le viste e le istanze sono i cosiddetti oggetti statici (che non cambiano nel tempo), allora i processi sono oggetti dinamici. Ciò significa che questi oggetti esistono in un certo periodo di tempo strettamente definito.
Ad esempio, possiamo individuare un oggetto come il processo di produzione di un'auto (visto che ne stiamo parlando). È intuitivamente chiaro che questo oggetto esiste solo durante la produzione effettiva di questa stessa vettura (un periodo di tempo rigorosamente definito). Vale la pena tenere presente che questa definizione è condizionale, perché anche oggetti come un'auto hanno una propria durata di servizio, durata di conservazione, esistenza, ecc. Ma non entriamo nella filosofia e, nell’ambito della maggior parte degli argomenti, possiamo accettare che gli esempi, e ancor più le specie, esistano per sempre.
I processi sono rappresentati come un rettangolo con un'etichetta (nome) del processo:
I processi vengono utilizzati negli schemi per la transizione da un oggetto a un altro. Questo sarà discusso più dettagliatamente di seguito.
Oltre ai processi, tali schemi utilizzano operatori logici. Qui tutto è abbastanza semplice per chi ha familiarità con i predicati, l'algebra booleana o la programmazione. IDEF5 utilizza tre operatori logici di base:
- AND logico (AND);
- OR logico (OR);
- OR esclusivo (XOR).
Lo standard IDEF5 (http://idef.ru/documents/Idef5.pdf - la maggior parte delle informazioni da questa fonte) definisce l'immagine degli operatori logici sotto forma di piccoli cerchi (rispetto alle viste e alle istanze) con un'etichetta nel forma di simboli. Tuttavia, nell’ambiente grafico IDEF5 che stiamo sviluppando, ci siamo allontanati da questa regola per molte ragioni. Uno di questi è la difficile identificazione di questi operatori. Pertanto utilizziamo la notazione testuale degli operatori con un numero identificativo:
Forse qui finiremo con gli oggetti.
Relazioni
Esistono relazioni tra oggetti, che in ontologia significa regole che determinano l'interazione tra oggetti e da cui derivano nuove conclusioni.
Tipicamente, le relazioni sono determinate dal tipo di schema utilizzato nell'ontologia. Guida è un insieme di oggetti ontologici e le relazioni tra loro. Esistono i seguenti tipi principali di schemi:
- Schemi compositivi.
- Schemi di classificazione.
- Diagrammi di transizione.
- Diagrammi funzionali.
- Schemi combinati.
Inoltre a volte esiste un tipo di schema come esistenziale. Uno schema esistenziale è una raccolta di oggetti senza relazioni. Tali diagrammi mostrano semplicemente che in una determinata area tematica esiste un determinato insieme di oggetti.
Bene, ora, in ordine, su ogni tipo di schema.
Schemi compositivi
Questo tipo di diagramma viene utilizzato per rappresentare la composizione di un oggetto, sistema, struttura, ecc. Un tipico esempio sono le parti di automobili. Nella sua forma più ingrandita, l'auto è costituita da una carrozzeria e da una trasmissione. A sua volta, il corpo è diviso in telaio, porte e altre parti. Questa scomposizione può essere continuata ulteriormente: tutto dipende dal livello di dettaglio richiesto in questo particolare compito. Un esempio di tale schema:
Le relazioni di composizione vengono visualizzate come una freccia con la punta alla fine (a differenza, ad esempio, di una relazione di classificazione, dove la punta della freccia si trova all'inizio della freccia, maggiori dettagli di seguito). Tali relazioni possono essere etichettate con un'etichetta come nella figura (parte).
Schemi di classificazione
Gli schemi di classificazione hanno lo scopo di esprimere la definizione di specie, delle loro sottospecie e degli esempi di specie. Ad esempio, le automobili possono essere automobili e camion. Cioè, la vista "Auto" ha due sottoviste. VAZ-2110 è un'istanza specifica del sottotipo "Autovettura passeggeri" e GAZ-3307 è un'istanza del sottotipo "Autocarro":
Le relazioni negli schemi di classificazione (una sottospecie o un'istanza specifica) hanno la forma di una freccia con la punta all'inizio e, come nel caso degli schemi di composizione, possono avere un'etichetta con il nome della relazione.
Schemi di transizione
Schemi di questo tipo sono necessari per visualizzare i processi di transizione degli oggetti da uno stato all'altro sotto l'influenza di un determinato processo. Ad esempio, dopo il processo di verniciatura con vernice rossa, un'auto nera diventa rossa:
Una relazione di transizione è indicata da una freccia con una testa all'estremità e un cerchio al centro. Come puoi vedere dal diagramma, i processi si riferiscono a relazioni, non a oggetti.
Oltre alla transizione ordinaria mostrata in figura, esiste una transizione rigorosa. Viene utilizzato nei casi in cui la transizione in una determinata situazione non è evidente, ma per noi è importante sottolinearla. Ad esempio, installare uno specchietto retrovisore su un'auto non è un'operazione significativa se consideriamo il processo di assemblaggio dell'auto a livello globale. Tuttavia, in alcuni casi è necessario separare questa operazione:
Una transizione rigorosa è contrassegnata in modo simile a una transizione regolare, ad eccezione della doppia ghiera alla fine.
Le transizioni normali e rigorose possono anche essere contrassegnate come istantanee. Per fare ciò, viene aggiunto un triangolo al cerchio centrale. Le transizioni istantanee vengono utilizzate nei casi in cui il tempo di transizione è così breve da essere del tutto insignificante all'interno dell'area tematica considerata (inferiore al periodo di tempo minimo significativo).
Ad esempio, se si verifica anche il minimo danno a un'auto, questa può essere considerata danneggiata e il suo prezzo scende drasticamente. Tuttavia, la maggior parte dei danni si verifica istantaneamente, a differenza dell’invecchiamento e dell’usura:
L'esempio mostra una transizione rigorosa, ma puoi anche utilizzare una transizione regolare come transizione istantanea.
Diagrammi funzionali
Tali diagrammi vengono utilizzati per indicare la struttura dell'interazione tra gli oggetti. Ad esempio, un meccanico esegue la manutenzione del veicolo e un responsabile del servizio auto accetta le richieste di riparazione e le trasferisce a un meccanico:
Le relazioni funzionali sono rappresentate come una linea retta senza punta, ma a volte con un'etichetta, che è il nome della relazione.
Schemi combinati
Gli schemi combinati sono una combinazione di schemi precedentemente discussi. La maggior parte degli schemi della metodologia IDEF5 sono combinati, poiché le ontologie che utilizzano un solo tipo di schema sono rare.
Tutti i progetti utilizzano spesso operatori logici. Utilizzandoli è possibile implementare relazioni tra tre, quattro o più oggetti. Un operatore logico può esprimere un'entità generale su cui viene eseguito un processo o che partecipa a qualche altra relazione. Ad esempio, puoi combinare gli esempi precedenti in uno solo come segue:
In un caso specifico, lo schema combinato utilizza uno schema di composizione (specchio + macchina senza specchio = macchina con specchio) e uno schema di transizione (un'auto con specchio diventa un'auto rossa sotto l'influenza del processo di verniciatura rossa). Inoltre, un'auto con uno specchietto non è espressa esplicitamente, ma è indicato l'operatore logico AND.
conclusione
In questo articolo ho provato a descrivere i principali oggetti e relazioni nella metodologia IDEF5. Ho usato il dominio automobilistico come esempio perché si è rivelato molto più semplice costruire diagrammi utilizzando il loro esempio. Tuttavia, gli schemi IDEF5 possono essere utilizzati in qualsiasi altro campo della conoscenza.
Le ontologie e l'analisi della conoscenza del dominio sono un argomento piuttosto ampio e dispendioso in termini di tempo. Tuttavia, nell'ambito di IDEF5, tutto risulta non così difficile, almeno le basi di questo argomento vengono apprese in modo abbastanza semplice. Lo scopo del mio articolo è attirare un nuovo pubblico al problema dell'analisi della conoscenza, anche se attraverso uno strumento IDEF5 così primitivo come un linguaggio grafico.
Il problema del linguaggio grafico è che con il suo aiuto è impossibile formulare chiaramente alcune relazioni (assiomi) dell'ontologia. Per questo esiste un linguaggio testuale IDEF5. Tuttavia, nella fase iniziale, un linguaggio grafico può essere molto utile per formulare i requisiti iniziali dell'ontologia e definire il vettore per sviluppare un'ontologia più dettagliata nel linguaggio testuale IDEF5 o in qualsiasi altro strumento.
Spero che questo articolo possa essere utile ai principianti in questo campo, magari anche a chi si occupa da tempo del tema dell'analisi ontologica. Tutto il materiale principale di questo articolo è stato tradotto e interpretato dallo standard IDEF5, a cui ho fatto riferimento in precedenza (). Sono stato anche ispirato da un meraviglioso libro degli autori di NOU INTUIT ().
Fonte: habr.com