Začetek
Ta članek je namenjen tistim, ki poznajo koncept ontologije vsaj na osnovni ravni. Če niste seznanjeni z ontologijami, potem vam najverjetneje namen ontologij in še posebej tega članka ne bo jasen. Svetujem vam, da se seznanite s tem pojavom, preden začnete brati ta članek (morda bo zadostoval tudi članek iz Wikipedije).
Tako Ontologija - to je podroben opis določenega predmetnega področja, ki ga obravnavamo. Tak opis mora biti podan v nekem jasno oblikovanem jeziku. Za opis ontologij lahko uporabite metodologijo IDEF5, ki ima v svojem arzenalu 2 jezika:
- Shematski jezik IDEF5. Ta jezik je vizualni in uporablja grafične elemente.
- Jezik besedila IDEF5. Ta jezik je predstavljen kot strukturirano besedilo.
Ta članek bo obravnaval prvo možnost - shematski jezik. O besedilu bomo govorili v naslednjih člankih.
Predmeti
V shematskem jeziku se, kot že omenjeno, uporabljajo grafični elementi. Najprej bi morali razmisliti o osnovnih elementih tega jezika.
Ontologija pogosto uporablja tako posplošene entitete kot posebne objekte. Splošne entitete imenujemo vrste. Upodobljeni so kot krog z oznako (ime predmeta) znotraj:
Vrste so skupek posameznih osebkov določene vrste. To pomeni, da lahko pogled, kot je »Avtomobili«, predstavlja celotno zbirko posameznih avtomobilov.
Kot kopije Ta vrsta so lahko določeni avtomobili ali določene vrste opreme ali določene znamke. Vse je odvisno od konteksta, predmetnega področja in stopnje podrobnosti. Na primer, za avtomehanično delavnico bodo pomembni določeni avtomobili kot fizične osebe. Za vzdrževanje nekaterih statističnih podatkov o prodaji pri prodajalcih avtomobilov bodo pomembni posebni modeli itd.
Posamezni primerki vrst so označeni podobno kot vrste same, označeni so le s piko na dnu kroga:
Tudi v okviru razprave o predmetih je vredno omeniti predmete, kot so procesov.
Če so pogledi in primerki tako imenovani statični objekti (ne spreminjajo se skozi čas), potem so procesi dinamični objekti. To pomeni, da ti predmeti obstajajo v določenem strogo določenem časovnem obdobju.
Na primer, lahko izpostavimo tak predmet, kot je proces izdelave avtomobila (ker govorimo o njih). Intuitivno je jasno, da ta predmet obstaja samo med dejansko proizvodnjo tega avtomobila (strogo določeno časovno obdobje). Upoštevati je treba, da je ta definicija pogojna, saj imajo predmeti, kot je avto, tudi svojo življenjsko dobo, rok trajanja, obstoj itd. Vendar pa se ne spuščajmo v filozofijo in v okviru večine predmetov lahko sprejmemo, da primerki, še bolj pa vrste, obstajajo večno.
Procesi so prikazani kot pravokotnik z oznako (ime) procesa:
Procesi se uporabljajo v shemah za prehod enega predmeta v drugega. O tem bomo podrobneje razpravljali v nadaljevanju.
Poleg procesov uporabljajo takšne sheme logični operatorji. Tukaj je vse precej preprosto za tiste, ki poznajo predikate, Boolovo algebro ali programiranje. IDEF5 uporablja tri osnovne logične operaterje:
- logični IN (IN);
- logični ALI (ALI);
- izključni ALI (XOR).
Standard IDEF5 (http://idef.ru/documents/Idef5.pdf - večina informacij iz tega vira) definira sliko logičnih operatorjev v obliki majhnih krogov (v primerjavi s pogledi in primerki) z oznako v obliki simbolov. Vendar smo se v grafičnem okolju IDEF5, ki ga razvijamo, iz več razlogov oddaljili od tega pravila. Eden od njih je težavna identifikacija teh operaterjev. Zato uporabljamo besedilni zapis operatorjev z identifikacijsko številko:
Morda bomo tukaj zaključili s predmeti.
Odnosi
Med objekti obstajajo odnosi, kar v ontologiji pomeni pravila, ki določajo interakcijo med objekti in iz katerih izhajajo novi sklepi.
Običajno so razmerja določena z vrsto sheme, uporabljene v ontologiji. Shema je niz ontoloških objektov in odnosov med njimi. Obstajajo naslednje glavne vrste shem:
- Sestavne sheme.
- Klasifikacijske sheme.
- Prehodni diagrami.
- Funkcionalni diagrami.
- Kombinirane sheme.
Včasih obstaja tudi takšna shema, kot je eksistencialni. Eksistencialna shema je zbirka objektov brez odnosov. Takšni diagrami preprosto kažejo, da na določenem predmetnem področju obstaja določen niz predmetov.
No, zdaj, po vrsti, o vsaki vrsti sheme.
Sestavne sheme
Ta vrsta diagrama se uporablja za predstavitev sestave predmeta, sistema, strukture itd. Tipičen primer so avtomobilski deli. V svoji najbolj povečani obliki je avto sestavljen iz karoserije in menjalnika. Po drugi strani je telo razdeljeno na okvir, vrata in druge dele. To razgradnjo je mogoče nadaljevati - vse je odvisno od zahtevane stopnje podrobnosti v tej posebni nalogi. Primer takšne sheme:
Relacije sestave so prikazane kot puščica s konico puščice na koncu (za razliko od na primer klasifikacijske relacije, kjer je konica puščice na začetku puščice, več podrobnosti spodaj). Takšna razmerja lahko označimo z oznako kot na sliki (del).
Klasifikacijske sheme
Klasifikacijske sheme so namenjene izražanju definicije vrst, njihovih podvrst in primerkov vrst. Na primer, avtomobili so lahko avtomobili ali tovornjaki. To pomeni, da ima pogled »Avto« dva podpogleda. VAZ-2110 je poseben primerek podtipa "Osebni avtomobil", GAZ-3307 pa je primerek podtipa "Tovornjak":
Relacije v klasifikacijskih shemah (podvrsta ali določen primer) imajo obliko puščice s konico na začetku in imajo, tako kot v sestavnih shemah, lahko oznako z imenom relacije.
Prehodne sheme
Sheme te vrste so potrebne za prikaz procesov prehoda predmetov iz enega stanja v drugega pod vplivom določenega procesa. Na primer, po postopku barvanja rdeče barve črn avto postane rdeč:
Prehodno razmerje je označeno s puščico z glavo na koncu in krogom v sredini. Kot lahko vidite iz diagrama, se procesi nanašajo na razmerja, ne na predmete.
Poleg navadnega prehoda, prikazanega na sliki, obstaja strog prehod. Uporabljamo ga v primerih, ko prehod v dani situaciji ni očiten, vendar nam je pomembno, da ga poudarimo. Na primer, namestitev vzvratnega ogledala na avto ni pomemben poseg, če gledamo na proces sestavljanja avtomobila globalno. Vendar pa je v nekaterih primerih potrebno to operacijo ločiti:
Strogi prehod je označen podobno kot običajni prehod, razen dvojnega obročka na koncu.
Normalni in strogi prehodi so lahko označeni tudi kot trenutni. Če želite to narediti, se v osrednji krog doda trikotnik. Takojšnji prehodi se uporabljajo v primerih, ko je prehodni čas tako kratek, da je znotraj obravnavanega predmetnega področja popolnoma nepomemben (manj kot minimalno pomembno časovno obdobje).
Na primer, če je na avtomobilu že najmanjša škoda, ga lahko štejemo za poškodovanega in njegova cena močno pade. Vendar se večina poškodb pojavi takoj, za razliko od staranja in obrabe:
Primer prikazuje strog prehod, lahko pa uporabite tudi običajni prehod kot takojšen prehod.
Funkcionalni diagrami
Takšni diagrami se uporabljajo za prikaz strukture interakcije med predmeti. Na primer, avtomehanik izvaja vzdrževanje vozila, vodja avtoservisa pa sprejema zahteve za popravila in jih posreduje avtomehaniku:
Funkcionalne relacije so prikazane kot ravna črta brez konice, vendar včasih z oznako, ki je ime relacije.
Kombinirane sheme
Kombinirane sheme so kombinacija predhodno obravnavanih shem. Večina shem v metodologiji IDEF5 je kombiniranih, saj so ontologije, ki uporabljajo samo eno vrsto sheme, redke.
Vsi modeli pogosto uporabljajo logične operatorje. Z njihovo uporabo je mogoče izvajati relacije med tremi, štirimi ali več objekti. Logični operator lahko izrazi neko splošno entiteto, nad katero se izvaja proces ali ki sodeluje v kakšnem drugem razmerju. Na primer, prejšnje primere lahko združite v enega na naslednji način:
V konkretnem primeru kombinirana shema uporablja kompozicijsko shemo (ogledalo + avto brez ogledala = avto z ogledalom) in prehodno shemo (avtomobil z ogledalom postane pod vplivom postopka rdeče barve avto rdeč). Poleg tega avto z ogledalom ni eksplicitno izražen - namesto tega je naveden logični operator IN.
Zaključek
V tem članku sem poskušal opisati glavne objekte in odnose v metodologiji IDEF5. Kot primer sem uporabil področje avtomobilizma, ker se je izkazalo, da je na njihovem primeru veliko lažje sestaviti diagrame. Vendar se lahko sheme IDEF5 uporabljajo na katerem koli drugem področju znanja.
Ontologije in analiza domenskega znanja je precej obsežna in dolgotrajna tema. Vendar se v okviru IDEF5 vse izkaže, da ni tako težko, vsaj osnov te teme se naučijo precej preprosto. Namen mojega članka je pritegniti novo občinstvo k problemu analize znanja, čeprav s tako primitivnim orodjem IDEF5, kot je grafični jezik.
Problem grafičnega jezika je, da z njegovo pomočjo ni mogoče jasno oblikovati nekaterih odnosov (aksiomov) ontologije. Za to obstaja besedilni jezik IDEF5. Vendar pa je na začetni stopnji lahko grafični jezik zelo uporaben za oblikovanje začetnih ontoloških zahtev in definiranje vektorja za razvoj podrobnejše ontologije v besedilnem jeziku IDEF5 ali v katerem koli drugem orodju.
Upam, da bo ta članek koristen za začetnike na tem področju, morda tudi za tiste, ki se s problematiko ontološke analize ukvarjajo že dlje časa. Vse glavno gradivo v tem članku je bilo prevedeno in razloženo iz standarda IDEF5, ki sem ga prej omenil (). Navdihnila me je tudi čudovita knjiga avtorjev iz NOU INTUIT ().
Vir: www.habr.com