Vstup
Tento článok je určený pre tých, ktorí aspoň na elementárnej úrovni poznajú pojem ontológia. Ak sa v ontológiách nevyznáte, s najväčšou pravdepodobnosťou vám nebude jasný účel ontológií a najmä tohto článku. Radím vám, aby ste sa s týmto fenoménom oboznámili skôr, ako začnete čítať tento článok (možno vám postačí aj článok z Wikipédie).
Tak Ontológia - toto je podrobný popis určitej predmetnej oblasti. Takýto opis musí byť uvedený v nejakom jasne formulovanom jazyku. Na popis ontológií môžete použiť metodiku IDEF5, ktorá má vo svojom arzenáli 2 jazyky:
- Schematický jazyk IDEF5. Tento jazyk je vizuálny a využíva grafické prvky.
- Textový jazyk IDEF5. Tento jazyk je reprezentovaný ako štruktúrovaný text.
Tento článok sa bude zaoberať prvou možnosťou - schematickým jazykom. O texte si povieme v nasledujúcich článkoch.
Objekty
V schematickom jazyku, ako už bolo spomenuté, sa používajú grafické prvky. Najprv by sme mali zvážiť základné prvky tohto jazyka.
Ontológia často používa zovšeobecnené entity aj špecifické objekty. Zovšeobecnené entity sú tzv druh. Sú zobrazené ako kruh so štítkom (názov objektu) vo vnútri:
Druhy sú súborom jednotlivých exemplárov daného druhu. To znamená, že pohľad ako „Autá“ môže predstavovať celú kolekciu jednotlivých áut.
Vzhľadom k tomu, kópie Týmto typom môžu byť konkrétne autá, určité typy zariadení alebo určité značky. Všetko závisí od kontextu, predmetu a úrovne jeho detailov. Napríklad pre autoservis budú dôležité konkrétne autá ako fyzické osoby. Na udržiavanie niektorých štatistík o predaji v autosalóne budú dôležité konkrétne modely atď.
Jednotlivé výskyty druhov sú označené podobne ako samotné druhy, len sú označené bodkou v spodnej časti kruhu:
Taktiež v rámci diskusie o objektoch stojí za zmienku také objekty ako napr procesy.
Ak sú zobrazenia a inštancie takzvané statické objekty (nemenia sa v priebehu času), potom sú procesy dynamickými objektmi. To znamená, že tieto objekty existujú v určitom presne vymedzenom časovom období.
Napríklad môžeme vyzdvihnúť taký objekt, ako je proces výroby automobilu (keďže o nich hovoríme). Je intuitívne jasné, že tento objekt existuje len počas samotnej výroby tohto auta (presne vymedzené časové obdobie). Je potrebné mať na pamäti, že táto definícia je podmienená, pretože predmety, ako je auto, majú tiež svoju vlastnú životnosť, trvanlivosť, existenciu atď. Nezachádzajme však do filozofie a v rámci väčšiny tematických oblastí môžeme akceptovať, že inštancie, a ešte viac druhy, existujú navždy.
Procesy sú zobrazené ako obdĺžnik s označením (názvom) procesu:
Procesy sa používajú v schémach na prechod jedného objektu na druhý. Toto bude podrobnejšie diskutované nižšie.
Okrem procesov sa takéto schémy používajú logické operátory. Všetko je tu celkom jednoduché pre tých, ktorí poznajú predikáty, booleovskú algebru alebo programovanie. IDEF5 používa tri základné logické operátory:
- logické AND (AND);
- logické ALEBO (OR);
- výhradné OR (XOR).
Štandard IDEF5 (http://idef.ru/documents/Idef5.pdf – väčšina informácií z tohto zdroja) definuje obraz logických operátorov vo forme malých krúžkov (v porovnaní so zobrazeniami a inštanciami) s označením v forma symbolov. V grafickom prostredí IDEF5, ktoré vyvíjame, sme sa však z mnohých dôvodov od tohto pravidla vzdialili. Jedným z nich je náročná identifikácia týchto operátorov. Preto používame textový zápis operátorov s identifikačným číslom:
Možno tu skončíme s predmetmi.
Vzťahy
Medzi objektmi existujú vzťahy, čo v ontológii znamená pravidlá, ktoré určujú interakciu medzi objektmi a z ktorých sa odvíjajú nové závery.
Vzťahy sú zvyčajne určené typom schémy použitej v ontológii. Schéma je súbor objektov ontológie a vzťahov medzi nimi. Existujú tieto hlavné typy schém:
- Kompozičné schémy.
- Klasifikačné schémy.
- Prechodové diagramy.
- Funkčné diagramy.
- Kombinované schémy.
Tiež niekedy existuje taký typ schémy ako existenčný. Existenciálna schéma je súbor objektov bez vzťahov. Takéto diagramy jednoducho ukazujú, že v určitej tematickej oblasti existuje určitý súbor objektov.
No, teraz, v poradí, o každom type schémy.
Kompozičné schémy
Tento typ diagramu sa používa na znázornenie zloženia objektu, systému, štruktúry atď. Typickým príkladom sú autodiely. Vo svojej najzväčšenejšej podobe sa auto skladá z karosérie a prevodovky. Karoséria je zase rozdelená na rám, dvere a ďalšie časti. Tento rozklad môže pokračovať ďalej - všetko závisí od požadovanej úrovne detailov v tejto konkrétnej úlohe. Príklad takejto schémy:
Kompozičné vzťahy sú zobrazené ako šípka so šípkou na konci (na rozdiel napríklad od klasifikačného vzťahu, kde je šípka na začiatku šípky, podrobnejšie nižšie). Takéto vzťahy môžu byť označené štítkom ako na obrázku (časť).
Klasifikačné schémy
Klasifikačné schémy sú určené na vyjadrenie definície druhov, ich poddruhov a inštancií druhov. Napríklad autá môžu byť osobné alebo nákladné autá. To znamená, že zobrazenie „Auto“ má dva podpohľady. VAZ-2110 je špecifickou inštanciou podtypu „Osobné auto“ a GAZ-3307 je inštanciou podtypu „Nákladný automobil“:
Vzťahy v klasifikačných schémach (poddruh alebo konkrétna inštancia) majú tvar šípky s hrotom na začiatku a rovnako ako v prípade schém zloženia môžu mať štítok s názvom vzťahu.
Schémy prechodu
Schémy tohto typu sú potrebné na zobrazenie procesov prechodu objektov z jedného stavu do druhého pod vplyvom určitého procesu. Napríklad po procese maľovania červenej farby sa čierne auto zmení na červené:
Prechodový vzťah je označený šípkou s hlavou na konci a kruhom v strede. Ako môžete vidieť z diagramu, procesy sa týkajú vzťahov, nie objektov.
Okrem bežného prechodu znázorneného na obrázku existuje prísny prechod. Používa sa v prípadoch, keď prechod v danej situácii nie je zrejmý, ale je dôležité, aby sme ho zdôraznili. Napríklad inštalácia spätného zrkadla na auto nie je významnou operáciou, ak zvažujeme proces montáže auta globálne. V niektorých prípadoch je však potrebné túto operáciu oddeliť:
Striktný prechod je označený podobne ako bežný prechod, s výnimkou dvojitej objímky na konci.
Normálne a prísne prechody môžu byť tiež označené ako okamžité. Za týmto účelom sa do centrálneho kruhu pridá trojuholník. Okamžité prechody sa používajú v prípadoch, keď je čas prechodu taký krátky, že je v rámci predmetnej oblasti úplne bezvýznamný (menej ako minimálny významný časový úsek).
Ak dôjde napríklad aj k najmenšiemu poškodeniu auta, možno ho považovať za poškodené a jeho cena prudko klesá. K väčšine škôd však dochádza okamžite, na rozdiel od starnutia a opotrebovania:
Príklad ukazuje prísny prechod, ale ako okamžitý prechod môžete použiť aj bežný prechod.
Funkčné diagramy
Takéto diagramy sa používajú na označenie štruktúry interakcie medzi objektmi. Napríklad automechanik vykonáva údržbu vozidla a manažér autoservisu prijíma požiadavky na opravu a prenáša ich na automechanika:
Funkčné vzťahy sú zobrazené ako rovná čiara bez hrotu, niekedy však s označením, čo je názov vzťahu.
Kombinované schémy
Kombinované schémy sú kombináciou skôr diskutovaných schém. Väčšina schém v metodike IDEF5 je kombinovaná, pretože ontológie, ktoré používajú iba jeden typ schémy, sú zriedkavé.
Všetky návrhy často používajú logické operátory. Ich použitím je možné realizovať vzťahy medzi tromi, štyrmi alebo viacerými objektmi. Logický operátor môže vyjadrovať nejakú všeobecnú entitu, nad ktorou sa vykonáva proces alebo ktorá sa podieľa na nejakom inom vzťahu. Predchádzajúce príklady môžete napríklad spojiť do jedného takto:
V konkrétnom prípade kombinovaná schéma využíva schému kompozície (zrkadlo + auto bez zrkadla = auto so zrkadlom) a schému prechodu (auto so zrkadlom sa vplyvom procesu červeného laku stáva červeným autom). Navyše, auto so zrkadlom nie je explicitne vyjadrené - namiesto toho je uvedený logický operátor AND.
Záver
V tomto článku som sa pokúsil popísať hlavné objekty a vzťahy v metodike IDEF5. Ako príklad som použil automobilovú doménu, pretože sa ukázalo, že je oveľa jednoduchšie zostaviť diagramy pomocou ich príkladu. Schémy IDEF5 však možno použiť v akejkoľvek inej oblasti poznania.
Ontológie a analýza doménových znalostí je pomerne rozsiahla a časovo náročná téma. V rámci IDEF5 sa však ukáže, že všetko nie je také ťažké, prinajmenšom sa základy tejto témy učia celkom jednoducho. Účelom môjho článku je pritiahnuť nové publikum k problému analýzy znalostí, aj keď prostredníctvom takého primitívneho nástroja IDEF5, akým je grafický jazyk.
Problém grafického jazyka spočíva v tom, že s jeho pomocou nie je možné jasne formulovať niektoré vzťahy (axiómy) ontológie. Na to existuje textový jazyk IDEF5. V počiatočnom štádiu však môže byť grafický jazyk veľmi užitočný na formulovanie počiatočných požiadaviek na ontológiu a definovanie vektora pre vývoj podrobnejšej ontológie v textovom jazyku IDEF5 alebo v akomkoľvek inom nástroji.
Dúfam, že tento článok bude užitočný pre začiatočníkov v tejto oblasti, možno aj pre tých, ktorí sa problematikou ontologickej analýzy zaoberajú už dlhší čas. Všetok hlavný materiál v tomto článku bol preložený a interpretovaný zo štandardu IDEF5, na ktorý som sa odvolával skôr (). Inšpirovala ma aj nádherná kniha od autorov z NOU INTUIT ().
Zdroj: hab.com