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Este artigo destina-se àqueles que estão familiarizados com o conceito de ontologia, pelo menos em um nível elementar. Se você não estiver familiarizado com ontologias, provavelmente o propósito das ontologias e deste artigo em particular não estará claro para você. Aconselho você a se familiarizar com esse fenômeno antes de começar a ler este artigo (talvez até um artigo da Wikipedia seja suficiente).
Assim Ontologia - esta é uma descrição detalhada de uma determinada área temática em consideração. Tal descrição deve ser dada numa linguagem claramente formulada. Para descrever ontologias, você pode utilizar a metodologia IDEF5, que possui 2 linguagens em seu arsenal:
- Linguagem esquemática IDEF5. Essa linguagem é visual e utiliza elementos gráficos.
- Idioma de texto IDEF5. Esta linguagem é representada como texto estruturado.
Este artigo considerará a primeira opção - linguagem esquemática. Falaremos sobre texto nos artigos seguintes.
Objetos
Na linguagem esquemática, como já mencionado, são utilizados elementos gráficos. Primeiro, devemos considerar os elementos básicos desta linguagem.
Freqüentemente, uma ontologia usa entidades generalizadas e objetos específicos. Entidades generalizadas são chamadas espécies. Eles são representados como um círculo com um rótulo (nome do objeto) dentro:
Espécies são uma coleção de espécimes individuais de uma determinada espécie. Ou seja, uma visualização como “Carros” pode representar uma coleção inteira de carros individuais.
À medida que o cópias Este tipo pode ser carros específicos, ou certos tipos de equipamentos, ou certas marcas. Tudo depende do contexto, da área temática e do seu nível de detalhe. Por exemplo, para uma oficina mecânica, carros específicos como entidades físicas serão importantes. Para manter algumas estatísticas sobre vendas em uma concessionária de automóveis, será importante modelos específicos, etc.
Instâncias individuais de espécies são designadas de forma semelhante às próprias espécies, indicadas apenas por um ponto na parte inferior do círculo:
Além disso, como parte da discussão sobre objetos, vale a pena mencionar objetos como os processos.
Se visualizações e instâncias são chamadas de objetos estáticos (que não mudam com o tempo), então os processos são objetos dinâmicos. Isso significa que esses objetos existem em um determinado período de tempo estritamente definido.
Por exemplo, podemos destacar um objeto como o processo de fabricação de um carro (já que estamos falando sobre eles). É intuitivamente claro que este objeto existe apenas durante a produção real deste mesmo carro (um período de tempo estritamente definido). Vale lembrar que esta definição é condicional, pois objetos como um carro também têm vida útil, prazo de validade, existência própria, etc. No entanto, não vamos entrar na filosofia e, no âmbito da maioria das áreas temáticas, podemos aceitar que as instâncias, e mais ainda as espécies, existem para sempre.
Os processos são representados como um retângulo com um rótulo (nome) do processo:
Os processos são usados em esquemas para a transição de um objeto para outro. Isto será discutido em mais detalhes abaixo.
Além dos processos, tais esquemas utilizam Operadores lógicos. Tudo aqui é bastante simples para quem está familiarizado com predicados, álgebra booleana ou programação. IDEF5 usa três operadores lógicos básicos:
- E lógico (E);
- OU lógico (OU);
- OU exclusivo (XOR).
O padrão IDEF5 (http://idef.ru/documents/Idef5.pdf - a maioria das informações desta fonte) define a imagem dos operadores lógicos na forma de pequenos círculos (em comparação com visualizações e instâncias) com um rótulo no forma de símbolos. Porém, no ambiente gráfico IDEF5 que estamos desenvolvendo, nos afastamos dessa regra por vários motivos. Um deles é a difícil identificação destes operadores. Portanto, utilizamos a notação textual de operadores com número de identificação:
Talvez terminemos com os objetos aqui.
Relações
Existem relações entre objetos, o que em ontologia significa regras que determinam a interação entre objetos e das quais derivam novas conclusões.
Normalmente, os relacionamentos são determinados pelo tipo de esquema usado na ontologia. Condução é um conjunto de objetos de ontologia e relacionamentos entre eles. Existem os seguintes tipos principais de esquemas:
- Esquemas de composição.
- Esquemas de classificação.
- Diagramas de transição.
- Diagramas funcionais.
- Esquemas combinados.
Também às vezes existe um tipo de esquema como existencial. Um esquema existencial é uma coleção de objetos sem relacionamentos. Esses diagramas mostram simplesmente que em uma determinada área temática existe um determinado conjunto de objetos.
Bem, agora, em ordem, sobre cada tipo de esquema.
Esquemas de composição
Este tipo de diagrama é utilizado para representar a composição de um objeto, sistema, estrutura, etc. Um exemplo típico são as peças de automóveis. Em sua forma mais ampliada, o carro consiste em carroceria e transmissão. Por sua vez, o corpo é dividido em moldura, portas e outras partes. Esta decomposição pode ser continuada - tudo depende do nível de detalhe exigido nesta tarefa específica. Um exemplo de tal esquema:
As relações de composição são exibidas como uma seta com uma ponta de seta no final (diferentemente, por exemplo, de um relacionamento de classificação, onde a ponta de seta está no início da seta, mais detalhes abaixo). Tais relacionamentos podem ser rotulados com um rótulo como na figura (parte).
Esquemas de classificação
Os esquemas de classificação pretendem expressar a definição de espécies, suas subespécies e ocorrências de espécies. Por exemplo, carros podem ser carros e caminhões. Ou seja, a visualização “Carro” possui duas subvisualizações. VAZ-2110 é uma instância específica do subtipo “Carro de passageiros” e GAZ-3307 é uma instância do subtipo “Caminhão”:
Os relacionamentos nos esquemas de classificação (uma subespécie ou uma instância específica) têm a forma de uma seta com ponta no início e, como no caso dos esquemas de composição, podem ter um rótulo com o nome do relacionamento.
Esquemas de transição
Esquemas deste tipo são necessários para exibir os processos de transição de objetos de um estado para outro sob a influência de um determinado processo. Por exemplo, após o processo de pintura com tinta vermelha, um carro preto fica vermelho:
Uma relação de transição é indicada por uma seta com uma cabeça no final e um círculo no centro. Como você pode ver no diagrama, os processos referem-se a relacionamentos, não a objetos.
Além da transição normal mostrada na figura, há uma transição estrita. É utilizado nos casos em que a transição em uma determinada situação não é óbvia, mas é importante enfatizarmos isso. Por exemplo, instalar um espelho retrovisor em um carro não é uma operação significativa se considerarmos o processo de montagem do carro globalmente. Porém, em alguns casos é necessário separar esta operação:
Uma transição estrita é marcada de forma semelhante a uma transição regular, exceto pela ponteira dupla no final.
Transições normais e estritas também podem ser marcadas como instantâneas. Para fazer isso, adicione um triângulo ao círculo central. As transições instantâneas são usadas nos casos em que o tempo de transição é tão curto que é completamente insignificante dentro da área de assunto em consideração (menos que o período de tempo mínimo significativo).
Por exemplo, se houver o menor dano a um carro, ele pode ser considerado danificado e seu preço cai drasticamente. No entanto, a maioria dos danos ocorre instantaneamente, ao contrário do envelhecimento e do desgaste:
O exemplo mostra uma transição estrita, mas você também pode usar uma transição regular como instantânea.
Diagramas funcionais
Tais diagramas são usados para indicar a estrutura de interação entre objetos. Por exemplo, um mecânico de automóveis realiza a manutenção de um veículo e um gerente de serviço automotivo aceita solicitações de reparos e os transfere para um mecânico de automóveis:
Os relacionamentos funcionais são representados como uma linha reta sem ponta, mas às vezes com um rótulo, que é o nome do relacionamento.
Esquemas combinados
Os esquemas combinados são uma combinação dos esquemas discutidos anteriormente. A maioria dos esquemas da metodologia IDEF5 são combinados, uma vez que são raras as ontologias que utilizam apenas um tipo de esquema.
Todos os projetos costumam usar operadores lógicos. Ao utilizá-los é possível implementar relacionamentos entre três, quatro ou mais objetos. Um operador lógico pode expressar alguma entidade geral sobre a qual um processo é executado ou que participa de algum outro relacionamento. Por exemplo, você pode combinar os exemplos anteriores em um da seguinte maneira:
Num caso específico, o esquema combinado utiliza um esquema de composição (espelho + carro sem espelho = carro com espelho) e um esquema de transição (um carro com espelho torna-se um carro vermelho sob a influência do processo de pintura vermelha). Além disso, um carro com espelho não é expresso explicitamente - em vez disso, o operador lógico AND é indicado.
Conclusão
Neste artigo tentei descrever os principais objetos e relacionamentos da metodologia IDEF5. Usei o domínio automobilístico como exemplo porque acabou sendo muito mais fácil construir diagramas usando o exemplo deles. Porém, os esquemas IDEF5 podem ser utilizados em qualquer outra área do conhecimento.
Ontologias e a análise do conhecimento do domínio são um tópico bastante extenso e demorado. Porém, no âmbito do IDEF5, nem tudo é tão difícil, pelo menos o básico deste tema é aprendido de forma bastante simples. O objetivo do meu artigo é atrair um novo público para o problema da análise do conhecimento, ainda que por meio de uma ferramenta IDEF5 tão primitiva como uma linguagem gráfica.
O problema de uma linguagem gráfica é que com sua ajuda é impossível formular claramente algumas relações (axiomas) da ontologia. Existe uma linguagem de texto IDEF5 para isso. Porém, no estágio inicial, uma linguagem gráfica pode ser muito útil para formular os requisitos iniciais da ontologia e definir o vetor para o desenvolvimento de uma ontologia mais detalhada na linguagem de texto IDEF5 ou em qualquer outra ferramenta.
Espero que este artigo seja útil para iniciantes na área, talvez até para aqueles que já lidam com a questão da análise ontológica há muito tempo. Todo o material principal deste artigo foi traduzido e interpretado a partir do padrão IDEF5, ao qual me referi anteriormente (). Também me inspirei em um livro maravilhoso de autores da NOU INTUIT ().
Fonte: habr.com