Introducere
Această articol este destinat celor care sunt familiarizați cu conceptul de ontologie, chiar și la un nivel de bază. Dacă nu sunteți familiarizat cu ontologiile, este foarte probabil că nu veți înțelege scopul ontologiilor și al acestui articol în particular. Vă recomand să vă documentați despre acest fenomen înainte de a începe lectura articolului (probabil că un articol de pe Wikipedia ar fi suficient).
Așadar Ontologia — este o caracterizare detaliată a unei domeni relevante discutate. Această caracterizare trebuie să fie prezentată într-un limbaj clar formulat. Pentru a descrie ontologiile, se poate utiliza metodologia IDEF5, care dispune de 2 limbaje:
- Limbaj schematic IDEF5. Acest limbaj este vizual și folosește elemente grafice.
- Limbaj text IDEF5. Acest limbaj se prezintă sub formă de text structurat.
În acest articol va fi discutată prima opțiune — limbajul schematic. Despre cel text vom vorbi în articolele următoare.
Obiecte
În limbajul schematic, așa cum s-a menționat anterior, se folosesc elemente grafice. La început ar trebui să analizăm elementele de bază ale acestui limbaj.
Adesea, în ontologie sunt utilizate atât entități generalizate, cât și obiecte concrete. Entitățile generalizate se numesc tipuri. Ele sunt reprezentate sub formă de cercuri cu etichete (numele obiectului) în interior:
Tipurile reprezintă o sumă de exemple separate ale acestui tip. Astfel, un tip precum „Automobile” poate reprezenta întreaga sumă a automobilelor individuale.
Ca exemplare ale unui astfel de tip pot figura automobile concrete, fie tipuri de tehnologie, fie mărci distincte. Totul depinde de context, de domeniul de discuție și de nivelul de detaliere. De exemplu, pentru un atelier auto, automobilele concrete vor fi importante ca entități fizice. Pentru a ține o statistică a vânzărilor într-un dealer auto, modelele concrete vor fi relevante etc.
Exemplarele individuale ale tipurilor sunt marcate similar cu tipurile însele, doar că sunt indicate cu un punct în partea de jos a cercului:
De asemenea, în cadrul discuției despre obiecte, merită menționate obiecte precum procese.
Dacă tipurile și instanțele sunt, așa cum se spune, obiecte statice (care nu se schimbă în timp), atunci procesele sunt obiecte dinamice. Asta înseamnă că aceste obiecte există într-un interval de timp strict definit.
De exemplu, putem evidenția un astfel de obiect ca procesul de fabricație a unei mașini (dat fiind că s-a vorbit despre ele). Intuitiv este clar că acest obiect există doar în timpul fabricației efective a acestei mașini (un interval de timp strict definit). Este de menționat că această definiție este convențională, deoarece obiecte precum mașina au, de asemenea, o durată de viață, un termen de valabilitate, existență etc. Totuși, să nu ne adâncim în filosofie; în majoritatea domeniilor de aplicare, se poate accepta că instanțele, cu atât mai mult tipurile, există veșnic.
Procesele sunt reprezentate sub formă de dreptunghi cu eticheta (denumirea) procesului:
Procesele sunt utilizate în schemele de tranziție de la un obiect la altul. Mai multe detalii vor fi discutate mai departe.
Pe lângă procese, în astfel de scheme sunt utilizate operatori logici. Aici totul este destul de simplu pentru cei familiarizați cu predicatele, algebra booleană sau programarea. În IDEF5 sunt utilizate trei operatori logici principali:
- operatorul logic ȘI (AND);
- operatorul logic SAU (OR);
- sau exclusiv SAU (XOR).
În standardul IDEF5 (http://idef.ru/documents/Idef5.pdf — cele mai multe informații din această sursă) este definită reprezentarea operatorilor logici sub formă de cercuri mici (comparativ cu tipurile și instanțele) cu o eticheta sub formă de simboluri. Totuși, în mediul grafic IDEF5 dezvoltat, ne-am abătut de la această regulă din multe motive. Unul dintre acestea este identificarea complexă a acestor operatori. De aceea, folosim denumirea textului operatorilor cu un număr de identificare:
Probabil că aici vom încheia discuția despre obiecte.
Relațiile
Între obiecte există relații, care în ontologie înseamnă reguli care determină interacțiunea între obiecte și din care se obțin noi concluzii.
De obicei, relațiile sunt definite prin tipul de schemă utilizată în ontologie. Schema — este o colecție de obiecte ale ontologiei și relațiile dintre ele. Se disting următoarele tipuri principale de scheme:
- Scheme de compunere.
- Scheme de clasificare.
- Scheme de tranziție.
- Scheme funcționale.
- Scheme combinate.
De asemenea, uneori se evidențiază un astfel de tip de scheme ca existențiale. O schemă existențială este definită ca ansamblul de obiecte fără relații. Aceste scheme arată pur și simplu că într-un anumit domeniu există un set de obiecte.
Dar acum, să trecem pe rând prin fiecare tip de schemă.
Schemele de compunere
Acest tip de scheme este utilizat pentru a prezenta compunerea unui obiect, sistem, structură etc. Un exemplu tipic sunt piesele unui automobil. În cea mai generală compunere, un automobil constă din caroserie și transmisie. La rândul său, caroseria este divizată în șasiu, uși și alte piese. Această decompoziție poate continua mai departe – totul depinde de nivelul necesar de detaliere în această sarcină specifică. Un exemplu de astfel de schemă:
Relațiile de compunere sunt reprezentate sub formă de săgeată cu un vârf la capăt (spre deosebire, de exemplu, de relația de clasificare, unde vârful este la începutul săgeții, detalii mai jos). Aceste relații pot fi etichetate cu o marcă ca în figură (parte).
Schemele de clasificare
Schemele de clasificare sunt destinate să exprime definiția speciilor, subspeciilor și exemplarelor speciilor. De exemplu, automobilele pot fi de persoane și de marfă. Asta înseamnă că specia "Automobil" are două subspecii. VAZ-2110 este un exemplu concret al subspeciei "Automobil de persoane", iar GAZ-3307 este un exemplu al subspeciei "Automobil de marfă":
Relațiile din schemele de clasificare (subspecie sau exemplu concret) sunt reprezentate sub formă de săgeată cu un vârf la început și, la fel ca în cazul schemelor de compunere, pot avea o etichetă cu denumirea relației.
Schemele de tranziție
Schemele de acest tip sunt necesare pentru a reprezenta procesele de tranziție ale obiectelor dintr-o stare în alta sub influența unui proces. De exemplu, după procesul de vopsire cu vopsea roșie, un automobil negru devine roșu:
Relația de tranziție este marcată printr-o săgeată cu un vârf la capăt și cu un cerc la centru. După cum se vede din schemă, procesele sunt legate de relații, nu de obiecte.
Pe lângă tranziția obișnuită, prezentată în ilustrație, există o tranziție strictă. Aceasta este folosită în cazurile în care tranziția nu este evidentă, însă este important să o subliniem. De exemplu, montarea oglinzii retrovizoare pe un vehicul nu constituie o operație semnificativă dacă ne raportăm la procesul de asamblare al automobilului în ansamblu. Totuși, în anumite situații, este necesar să evidențiem această operație:
Tranziția strictă este marcată similar cu tranziția obișnuită, cu excepția unui vârf dublu la capăt.
Tranzițiile obișnuite și cele stricte pot fi, de asemenea, marcate ca fiind instantanee. Pentru aceasta, un triunghi este adăugat în cercul central. Tranzițiile instantanee sunt utilizate în cazurile în care timpul de tranziție este atât de mic încât devine complet nesemnificativ în cadrul domeniului de studiu (mai puțin decât intervalul minim semnificativ de timp).
De exemplu, la cea mai mică deteriorare a vehiculului, acesta poate fi considerat defectat, iar prețul său scade brusc. Totuși, majoritatea deteriorărilor se produc instantaneu, spre deosebire de îmbătrânire și uzură:
În exemplu este prezentată o tranziție strictă, însă se poate utiliza și tranziția obișnuită ca fiind instantanee.
Schemes funcționale
Astfel de scheme sunt folosite pentru a indica structura interacțiunii dintre obiecte. De exemplu, un mecanic auto efectuează întreținerea vehiculelor, iar managerul de service auto primește solicitări pentru reparații și le transmite mecanicului auto:
Relațiile funcționale sunt reprezentate printr-o linie dreaptă fără vârf, dar uneori cu indicarea unei etichete care este denumirea relației.
Scheme combinate
Schemele combinate reprezintă o combinație a schemelor discutate anterior. Cele mai multe scheme din metodologia IDEF5 sunt combinate, deoarece rareori întâlnim ontologii care folosesc un singur tip de scheme.
În toate schemele, frecvent sunt utilizate operatori logici. Prin utilizarea acestora, se pot realiza relații între trei, patru sau mai multe obiecte. Operatorul logic poate exprima o anumită entitate comună asupra căreia se desfășoară un proces sau care este implicată într-o altă relație. De exemplu, putem combina exemplele anterioare într-unul astfel:
În cazul specific, schema combinată utilizează schema de compunere (oglindă + automobil fără oglindă = automobil cu oglindă) și schema de tranziție (automobilul cu oglindă, sub influența procesului de vopsire cu vopsea roșie, devine un automobil roșu). Mai mult, automobilul cu oglindă nu este exprimat explicit - în schimb, este indicat operatorul logic ȘI.
Concluzie
În acest articol am încercat să descriu principalele obiecte și relații din metodologia IDEF5. Ca exemplu, am folosit domeniul subiectiv legat de automobile, deoarece a fost mult mai simplu să construiesc scheme pe baza acestora. Totuși, schemele IDEF5 pot fi utilizate în orice alt domeniu de cunoștință.
Ontologiile și analiza cunoștințelor din domeniul subiectiv sunt un subiect destul de amplu și laborios. Cu toate acestea, în cadrul IDEF5, totul pare a fi nu atât de complicat, cel puțin noțiunile de bază ale acestui domeniu sunt destul de ușor de învățat. Scopul articolului meu este de a atrage un nou public către problema analizei cunoștințelor, chiar și printr-un instrument atât de primitiv precum IDEF5, cum ar fi limbajul grafic.
Problema limbajului grafic este că nu poate formula suficient de clar anumite relații (axiome) ale ontologiei. Pentru aceasta există limbajul textual IDEF5. Totuși, în etapa inițială, limbajul grafic poate fi foarte util pentru formularea cerințelor inițiale pentru ontologie și pentru definirea vectorului de dezvoltare a unei ontologii mai detaliate în limbajul textual IDEF5 sau în orice alt instrument.
Sper că acest articol va fi util pentru începători în acest domeniu, poate chiar și pentru cei care se ocupă de analiza ontologică de mult timp. Tot materialul principal din acest articol a fost tradus și înțeles din standardul IDEF5, la care am făcut referire anterior (). De asemenea, am fost inspirat de o carte minunată de la autorii de la NOU INTUIT ().
Sursa: habr.com
