Úvod
Tento článok je určený pre tých, ktorí sú oboznámení s pojmom ontológia aspoň na základnej úrovni. Ak nie ste oboznámení s ontológiami, pravdepodobne vám nebude jasný cieľ ontológií a tohto článku konkrétne. Odporúčam vám oboznámiť sa s touto témou pred začatím čítania tohto článku (možno postačí aj článok z Wikipédie).
Takže Ontológia je detailný popis určitej tematickej oblasti. Takýto popis by mal byť uvedený v jasne definovanom jazyku. Na popis ontológií možno použiť metodológiu IDEF5, ktorá má vo svojom arzenáli 2 jazyky:
- Schematic Language IDEF5. Tento jazyk je vizuálny a využíva grafické prvky.
- Textový jazyk IDEF5. Tento jazyk sa predstavuje v podobe štruktúrovaného textu.
V tomto článku bude prejednávaná prvá možnosť — schematický jazyk. O textovom sa porozprávame v nasledujúcich článkoch.
Objekty
V schematickom jazyku, ako už bolo povedané, sa používajú grafické prvky. Na začiatok by sme mali preskúmať základné prvky tohto jazyka.
Často sa v ontológii používajú ako zovšeobecnené entity, tak aj konkrétne objekty. Zovšeobecnené entity sa nazývajú druhmi. Zobrazujú sa vo forme kruhu s označením (názvom objektu) vo vnútri:
Druhy predstavujú súhrn jednotlivých exemplárov daného druhu. Napríklad druh ako „Automobily“ môže predstavovať celú súhrnu jednotlivých automobilov.
Ako exemplárov takého druhu môžu byť konkrétne automobily, alebo jednotlivé druhy techniky, alebo jednotlivé značky. Všetko závisí od kontextu, tematickej oblasti a jej úrovne detailizácie. Napríklad, pre automechanika budú dôležité konkrétne automobily ako fyzické entity. Pre vedenie istej štatistiky predaja v autosalóne budú dôležité konkrétne modely atď.
Jednotlivé exempláre druhov sú označované analogicky ako samotné druhy, s výnimkou, že sú označované bodkou v dolnej časti kruhu:
Tiež v rámci diskusie o objektoch stojí za to spomenúť také objekty ako procesy.
Ak aky a príklady sú statické objekty (menia sa v čase), procesy sú dynamické objekty. To znamená, že tieto objekty existujú v určitom presne definovanom časovom intervale.
Napríklad môžeme vyzdvihnúť taký objekt, ako je proces výroby automobilu (keď už je reč o nich). Intuitívne je jasné, že tento objekt existuje len počas samotného procesu výroby tohto automobilu (presne definovaný časový interval). Je potrebné mať na pamäti, že toto definovanie je podmienené, pretože také objekty ako automobil taktiež majú svoj čas použiteľnosti, trvanlivosť, existenciu atď. Avšak nebudeme sa venovať filozofii a v rámci väčšiny predmetných oblastí môžeme považovať, že príklady, a už vôbec nie druhy existujú večne.
Procesy sú znázornené vo forme obdĺžnika s etikou (názvom) procesu:
Procesy sa používajú v schémach prechodu jedných objektov na iné. O tom sa bude podrobnejšie hovoriť neskôr.
Okrem procesov sa v takýchto schémach používajú logické operátory. Pre tých, ktorí sú oboznámení s predikátmi, boolovskou algebrou alebo programovaním, je to dosť jednoduché. V IDEF5 sa používajú tri základné logické operátory:
- logické A (AND);
- logické ALEBO (OR);
- vylučujúce ALEBO (XOR).
V štandarde IDEF5 (http://idef.ru/documents/Idef5.pdf — väčšina informácií z tohto zdroja) je definované zobrazenie logických operátorov vo forme malých kruhov (v porovnaní s druhmi a príkladmi) s označením vo forme symbolov. Avšak v rozvíjanej grafickej prostredí IDEF5 sme od tohto pravidla odstúpili z mnohých dôvodov. Jedným z nich je komplikovaná identifikácia týchto operátorov. Preto používame textové označenie operátorov s identifikačným číslom:
Myslím, že týmto skončíme s objektmi.
Vzťahy
Medzi objektmi existujú vzťahy, ktoré v ontológii znamenajú pravidlá, ktoré určujú interakciu medzi objektmi a z ktorých vyplývajú nové závery.
Obvykle sa vzťahy určujú typom schémy, ktorá sa používa v ontológii. Schéma — je to súbor objektov ontológie a vzťahov medzi nimi. Rozlišujeme nasledujúce hlavné typy schém:
- Schémy kompozície.
- Schémy klasifikácie.
- Schémy prechodov.
- Funkčné schémy.
- Kombinované schémy.
Tiež sa niekedy vyčleňujú také druhy schém ako existenciálne. Existenciálna schéma označuje súbor objektov bez vzťahov. Tieto schémy jednoducho ukazujú, že v určitej predmetnej oblasti existuje nejaká skupina objektov.
No a teraz po poriadku o každom z druhov schém.
Schémy kompozície
Tento typ schém sa používa na zobrazenie zloženia nejakého objektu, systému, štruktúry a pod. Typickým príkladom sú diely automobilu. V najhrubšom zložení automobil pozostáva z karosérie a prevodovky. Karoséria je zase rozdelená na rám, dvere a iné diely. Takúto dekompozíciu je možné pokračovať ďalej — všetko závisí od potrebnej úrovne detailov v tejto konkrétnej úlohe. Príklad takejto schémy:
Vztahy kompozície sú zobrazené formou šípky s hrotom na konci (na rozdiel od prípadného vzťahu klasifikácie, kde je hrot na začiatku šípky, podrobnejšie ďalej). Také vzťahy môžu mať označenie ako na obrázku (časť).
Schémy klasifikácie
Schémy klasifikácie sa vytvárajú na vyjadrenie definície druhov, ich poddruhov a exemplárov druhov. Napríklad, automobily môžu byť osobné a nákladné. To znamená, že druh "Automobil" má dva poddruhy. VAZ-2110 je konkrétny exemplár poddruhu "Osobný automobil", zatiaľ čo GAZ-3307 je exemplár poddruhu "Nákladný automobil":
Vztahy v schémach klasifikácie (poddruh alebo konkrétny exemplár) majú tvar šípky s hrotom na začiatku a rovnako ako v prípade schém kompozície môžu mať označenie s názvom vzťahu.
Schémy prechodov
Schémy tohto typu sú potrebné na zobrazenie procesov prechodu objektov z jedného stavu do druhého pod vplyvom nejakého procesu. Napríklad, po procese natierania červenou farbou čierny automobil sa stáva červeným:
Vzťah prechodu je označený šípkou s hrotom na konci a s kruhom v strede. Ako je vidieť z schémy, procesy sa vzťahujú na vzťahy, a nie na objekty.
Okrem bežného prechodu, ktorý je zobrazený na obrázku, existuje aj prísny prechod. Používa sa v prípadoch, keď prechod v danej situácii nie je zrejmý, avšak je dôležité ho zdôrazniť. Napríklad montáž spätného zrkadla na automobil nie je významná operácia, ak zoberieme do úvahy proces montáže automobilu celkovo. V niektorých prípadoch však treba túto operáciu vyzdvihnúť:
Prísny prechod je označený podobne ako obyčajný prechod, s výnimkou dvojitého hrotu na konci.
Bežné a prísne prechody môžu byť taktiež označené ako okamžité. Na to sa do centrálneho kruhu pridá trojuholník. Okamžité prechody sa používajú v prípadoch, keď je čas prechodu taký malý, že je úplne nepatrný v rámci posudzovanej predmetnej oblasti (menej ako minimálne významný úsek času).
Napríklad, pri aj malom poškodení automobilu ho možno považovať za poškodený a jeho cena rapídne klesá. Avšak väčšina poškodení sa deje okamžite, na rozdiel od starnutia a opotrebovania:
V príklade je zobrazený prísny prechod, avšak možno použiť aj obyčajný prechod ako okamžitý.
Funkčné schémy
Takéto schémy sa používajú na zobrazenie štruktúry interakcie medzi objektmi. Napríklad, automechanik vykonáva údržbu automobilov, zatiaľ čo manažér autoservisu prijíma žiadosti o opravu a prenáša ich automechanikovi:
Funkčné vzťahy sú znázornené priamou čiarou bez hrotu, avšak niekedy s označením, ktoré predstavuje názov vzťahu.
Kombinované schémy
Kombinované schémy sú kombináciou predtým prejednaných schém. Väčšina schém v metodológii IDEF5 sú kombinované, pretože je zriedkavé, aby ontológie používali iba jeden typ schémy.
Vo všetkých schémach sa často používajú logické operátory. Ich využitím je možné realizovať vzťahy medzi tromi, štyrmi a viac objektmi. Logický operátor môže vyjadrovať akúsi spoločnú entitu, nad ktorou prebieha proces alebo ktorá sa podieľa na inom vzťahu. Napríklad, predchádzajúce príklady môžeme spojiť do jedného nasledujúcim spôsobom:
V konkrétnom prípade sa v kombinovanej schéme používajú schéma kompozície (zrkadlo + auto bez zrkadla = auto so zrkadlom) a schéma prechodu (auto so zrkadlom pod vplyvom procesu natierania červenou farbou sa stáva červeným autom). Pričom auto so zrkadlom nie je vyjadrené jasne — namiesto toho sa uvádza logický operátor A.
Záver
V tomto článku som sa snažil opísať hlavné objekty a vzťahy v metodológii IDEF5. Ako príklad som použil predmetnú oblasť súvisiacu s automobilmi, pretože na ich príklade sa oveľa jednoduchšie vytvárajú schémy. Schémy IDEF5 sa však môžu použiť v akejkoľvek inej oblasti poznania.
Ontológie a analýza znalostí o predmetnej oblasti sú dosť rozsiahle a časovo náročné témy. V rámci IDEF5 však všetko nie je až také zložité, aspoň základy tejto tematiky sa osvojujú pomerne jednoducho. Cieľom mojej článku je pritiahnuť novú publikum k problému analýzy znalostí, aj keď prostredníctvom tak primitívneho nástroja IDEF5, akým je grafický jazyk.
Problém grafického jazyka spočíva v tom, že sa pomocou neho nedajú dostatočne jasne formulovať niektoré vzťahy (axiomy) ontológie. Na to je tu textový jazyk IDEF5. Avšak v počiatočnej fáze môže byť grafický jazyk veľmi užitočný na formuláciu počiatočných požiadaviek na ontológiu a určenie smeru rozvoja podrobnejšej ontológie v textovom jazyku IDEF5 alebo v akomkoľvek inom prostriedku.
Dúfam, že tento článok bude užitočný pre začiatočníkov v tejto oblasti, možno dokonca pre tých, ktorí sa už dlho zaoberajú otázkou ontologickej analýzy. Všetok hlavný materiál tohto článku bol preložený a rozanalyzovaný podľa štandardu IDEF5, na ktorý som sa odvolával skôr (). Taktiež som bol inšpirovaný skvelou knihou od autorov z NOU INTUIT ().
Zdroj: habr.com
