IDEF5 の方法論。 グラフィック言語

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この記事は、オントロジーの概念を少なくとも初級レベルで理解している人を対象としています。 オントロジーに詳しくない場合は、オントロジー、特にこの記事の目的がよくわからないでしょう。 この記事を読み始める前に、この現象についてよく理解しておくことをお勧めします (おそらく、Wikipedia の記事でも十分でしょう)。

そう オントロジー - これは検討中の特定の主題領域の詳細な説明です。 このような説明は、明確に定式化された言語で行われなければなりません。 オントロジーを記述するには、次の 5 つの言語を備えた IDEF2 手法を使用できます。

• IDEF5 スケマティック言語。 この言語は視覚的であり、グラフィック要素を使用します。
• IDEF5 テキスト言語。 この言語は構造化テキストとして表現されます。

この記事では、最初のオプションである回路図言語について検討します。 テキストについては次の記事で説明します。

オブジェクト

すでに述べたように、図式言語ではグラフィック要素が使用されます。 まず、この言語の基本要素を考慮する必要があります。

多くの場合、オントロジーでは一般化されたエンティティと特定のオブジェクトの両方が使用されます。 一般化されたエンティティは次のように呼ばれます。 種。 それらは、内側にラベル (オブジェクトの名前) が付いた円として表されます。

種とは、特定の種の個々の標本のコレクションです。 つまり、「Cars」などのビューは、個々の車のコレクション全体を表すことができます。
として コピー このタイプには、特定の車、特定のタイプの機器、または特定のブランドが含まれます。 それはすべて、コンテキスト、主題領域、およびその詳細レベルによって異なります。 たとえば、自動車修理工場の場合、物理的実体としての特定の自動車が重要になります。 自動車ディーラーでの販売に関する統計を維持するには、特定のモデルなどが重要になります。

種の個々のインスタンスは、種自体と同様に指定されますが、円の下部にある点によってのみ示されます。

また、オブジェクトの議論の一環として、次のようなオブジェクトについても言及する価値があります。 プロセス.

ビューとインスタンスがいわゆる静的オブジェクト (時間の経過とともに変化しない) である場合、プロセスは動的オブジェクトです。 これは、これらのオブジェクトが厳密に定義された特定の期間に存在することを意味します。

たとえば、自動車の製造プロセスなどのオブジェクトを取り上げることができます (自動車の製造プロセスについて話しているため)。 このオブジェクトがこの車の実際の製造中 (厳密に定義された期間) にのみ存在することは直感的に明らかです。 車などの物体にも独自の耐用年数、保存期間、存在などがあるため、この定義は条件付きであることに留意する価値があります。 ただし、哲学には立ち入らないようにしましょう。ほとんどの主題分野の枠組みの中で、実体、さらには種が永遠に存在することを受け入れることができます。

プロセスは、プロセスのラベル (名前) が付いた四角形として表示されます。

プロセスは、あるオブジェクトから別のオブジェクトに遷移するためのスキームで使用されます。 これについては、以下でさらに詳しく説明します。

このようなスキームでは、プロセスに加えて、 論理演算子。 ここでのすべては、述語、ブール代数、またはプログラミングに精通している人にとっては非常に簡単です。 IDEF5 では、次の XNUMX つの基本的な論理演算子を使用します。

• 論理積 (AND);
• 論理和 (OR);
• 排他的論理和 (XOR)。

IDEF5 標準 (http://idef.ru/documents/Idef5.pdf - ほとんどの情報はこのソースからのもの) では、(ビューやインスタンスと比較して) ラベルが付いた小さな円の形で論理演算子のイメージが定義されています。シンボルの形式。 ただし、私たちが開発している IDEF5 グラフィック環境では、さまざまな理由からこのルールから離れています。 その XNUMX つは、これらの演算子の特定が難しいことです。 したがって、識別番号を伴う演算子のテキスト表記を使用します。

おそらく、オブジェクトについてはここで終了するでしょう。

Отношения

オブジェクト間には関係があり、オントロジーでは、オブジェクト間の相互作用を決定し、そこから新しい結論が導き出される規則を意味します。

通常、関係はオントロジーで使用されるスキーマのタイプによって決まります。 スキーム オントロジー オブジェクトとそれらの間の関係のセットです。 スキームには主に次の種類があります。

1. 構成スキーム。
2. 分類スキーム。
3. 遷移図。
4. 機能図。
5. 組み合わせたスキーム。

また、時には次のようなタイプのスキームもあります。 実存的な。 存在スキーマは、関係のないオブジェクトのコレクションです。 このような図は、特定の主題領域に特定のオブジェクトのセットが存在することを単に示しています。

それでは、それぞれの制度について順番に説明していきます。

構成スキーム

このタイプの図は、オブジェクト、システム、構造などの構成を表すために使用されます。 代表的な例は自動車部品です。 最も拡大された形状では、車はボディとトランスミッションで構成されます。 次に、ボディはフレーム、ドア、その他の部分に分割されます。 この分解はさらに続けることができます。それはすべて、この特定のタスクに必要な詳細レベルによって決まります。 そのようなスキームの例:

構成関係は、最後に矢印が付いた矢印として表示されます (たとえば、矢印が矢印の先頭にある分類関係とは異なります。詳細は後述します)。 このような関係は、図（部分）のようにラベルを付けることができます。

分類スキーム

分類スキームは、種、その亜種、および種のインスタンスの定義を表現することを目的としています。 たとえば、車は乗用車またはトラックになります。 つまり、「Car」ビューには 2110 つのサブビューがあります。 VAZ-3307 は「乗用車」サブタイプの特定のインスタンスであり、GAZ-XNUMX は「トラック」サブタイプのインスタンスです。

分類スキームにおける関係 (亜種または特定のインスタンス) は、先頭に先端が付いた矢印の形をしており、構成スキームの場合と同様に、関係の名前を含むラベルを持つことができます。

移行スキーム

このタイプのスキームは、特定のプロセスの影響下でオブジェクトがある状態から別の状態に遷移するプロセスを表示するために必要です。 たとえば、赤いペンキを塗るプロセスの後、黒い車は赤になります。

遷移関係は、端に頭のある矢印と中央の円によって示されます。 図からわかるように、プロセスはオブジェクトではなく関係を指します。

図に示す通常の遷移に加えて、厳密な遷移があります。 これは、特定の状況での移行が明らかではない場合に使用されますが、それを強調することが重要です。 たとえば、自動車の組み立てプロセスを世界的に考えると、自動車にバックミラーを取り付けることは、それほど重要な作業ではありません。 ただし、場合によっては、この操作を分離する必要があります。

厳密なトランジションは、最後にダブルフェルールがあることを除いて、通常のトランジションと同様にマークされます。

通常および厳密な遷移も瞬間的としてマークできます。 これを行うには、中心の円に三角形を追加します。 インスタント遷移は、遷移時間が非常に短く、検討中の対象領域内でまったく重要ではない (最小有意期間未満) 場合に使用されます。
例えば、車に少しでも傷があると破損とみなされ、価格が大幅に下がってしまいます。 ただし、経年劣化や摩耗とは異なり、ほとんどの損傷は瞬時に発生します。

この例では厳密な遷移を示していますが、通常の遷移をインスタント トランジションとして使用することもできます。

機能図

このような図は、オブジェクト間の相互作用の構造を示すために使用されます。 たとえば、自動車整備士が車両のメンテナンスを行い、自動車サービス マネージャーが修理リクエストを受け付けて自動車整備士に転送します。

機能的な関係は先端のない直線として描かれますが、場合によっては関係の名前であるラベルが付けられます。

組み合わせたスキーム

結合スキームは、以前に説明したスキームを組み合わせたものです。 5 種類のスキームのみを使用するオントロジーはまれであるため、IDEFXNUMX 方法論のスキームのほとんどは組み合わされています。

すべての設計では論理演算子がよく使用されます。 これらを使用すると、XNUMX つ、XNUMX つ、またはそれ以上のオブジェクト間の関係を実装することができます。 論理演算子は、プロセスが実行される、または他の関係に関与する何らかの一般的なエンティティを表現できます。 たとえば、次のように前の例を XNUMX つに結合できます。

特定のケースでは、組み合わせスキームでは、合成スキーム (ミラー + ミラーのない車 = ミラーのある車) と移行スキーム (ミラーのある車が赤い塗装プロセスの影響で赤い車になる) を使用します。 さらに、ミラー付きの車は明示的に表現されず、代わりに論理演算子 AND が示されます。

まとめ

この記事では、IDEF5 手法における主要なオブジェクトと関係について説明しようとしました。 自動車ドメインを例として使用したのは、その例を使用すると図を作成するのがはるかに簡単であることが判明したためです。 ただし、IDEF5 スキーマは他のあらゆる知識分野でも使用できます。

オントロジーとドメイン知識の分析は、かなり広範囲で時間のかかるトピックです。 ただし、IDEF5 のフレームワーク内では、すべてがそれほど難しくないことがわかり、少なくとも、このトピックの基本は非常に簡単に学習できます。 私の記事の目的は、グラフィカル言語のような原始的な IDEF5 ツールを通じてではありますが、知識分析の問題に新しい読者を引き付けることです。

グラフィック言語の問題は、その助けを借りてもオントロジーの一部の関係 (公理) を明確に定式化することが不可能であることです。 これにはテキスト言語 IDEF5 があります。 ただし、初期段階では、グラフィカル言語は、初期のオントロジー要件を定式化し、IDEF5 テキスト言語またはその他のツールでより詳細なオントロジーを開発するためのベクトルを定義するのに非常に役立ちます。

この記事がこの分野の初心者にとって、おそらくはオントロジー分析の問題を長年扱ってきた人にとっても役立つことを願っています。 この記事の主要な内容はすべて、以前に参照した IDEF5 標準から翻訳および解釈されたものです (複製する）。 また、NOU INTUIT の著者による素晴らしい本からもインスピレーションを受けました (彼らの本へのリンク).

出所： habr.com