Nhập
Bài viết này dành cho những người đã quen với khái niệm ontology ít nhất ở trình độ sơ cấp. Nếu bạn không quen với ontology thì rất có thể mục đích của ontology và bài viết này nói riêng sẽ không rõ ràng với bạn. Tôi khuyên bạn nên làm quen với hiện tượng này trước khi bắt đầu đọc bài viết này (thậm chí có thể một bài viết từ Wikipedia là đủ).
Vì vậy, Ontology - đây là mô tả chi tiết về một lĩnh vực chủ đề nhất định đang được xem xét. Một mô tả như vậy phải được đưa ra bằng một số ngôn ngữ được xây dựng rõ ràng. Để mô tả các ontology, bạn có thể sử dụng phương pháp IDEF5, có 2 ngôn ngữ trong kho:
- Ngôn ngữ sơ đồ IDEF5. Ngôn ngữ này là trực quan và sử dụng các yếu tố đồ họa.
- Ngôn ngữ văn bản IDEF5. Ngôn ngữ này được thể hiện dưới dạng văn bản có cấu trúc.
Bài viết này sẽ xem xét tùy chọn đầu tiên - ngôn ngữ sơ đồ. Chúng ta sẽ nói về văn bản trong các bài viết sau.
Đối tượng
Trong ngôn ngữ sơ đồ, như đã đề cập, các yếu tố đồ họa được sử dụng. Đầu tiên, chúng ta nên xem xét các yếu tố cơ bản của ngôn ngữ này.
Thông thường, một ontology sử dụng cả các thực thể tổng quát và các đối tượng cụ thể. Các thực thể tổng quát được gọi là các loại. Chúng được mô tả dưới dạng một vòng tròn có nhãn (tên của đối tượng) bên trong:
Loài là tập hợp các mẫu vật riêng lẻ của một loài nhất định. Nghĩa là, chế độ xem như “Ô tô” có thể đại diện cho toàn bộ bộ sưu tập ô tô riêng lẻ.
Khi bản sao Loại này có thể là những chiếc ô tô cụ thể, hoặc một số loại thiết bị nhất định hoặc một số nhãn hiệu nhất định. Tất cả phụ thuộc vào bối cảnh, lĩnh vực chủ đề và mức độ chi tiết của nó. Ví dụ, đối với một cửa hàng sửa chữa ô tô, những chiếc ô tô cụ thể như những thực thể vật chất sẽ rất quan trọng. Để duy trì một số số liệu thống kê về doanh số bán hàng tại một đại lý ô tô, các mẫu xe cụ thể, v.v. sẽ rất quan trọng.
Các trường hợp riêng lẻ của loài được chỉ định tương tự như chính loài đó, chỉ được biểu thị bằng dấu chấm ở cuối vòng tròn:
Ngoài ra, như một phần của cuộc thảo luận về các đối tượng, cần đề cập đến các đối tượng như các quy trình.
Nếu các khung nhìn và thể hiện được gọi là các đối tượng tĩnh (không thay đổi theo thời gian), thì các tiến trình là các đối tượng động. Điều này có nghĩa là những đối tượng này tồn tại trong một khoảng thời gian được xác định nghiêm ngặt nhất định.
Ví dụ, chúng ta có thể chọn ra một đối tượng như quá trình sản xuất một chiếc ô tô (vì chúng ta đang nói về chúng). Bằng trực giác, rõ ràng rằng đối tượng này chỉ tồn tại trong quá trình sản xuất thực tế của chính chiếc xe này (một khoảng thời gian được xác định nghiêm ngặt). Cần lưu ý rằng định nghĩa này có điều kiện, bởi vì các đồ vật như ô tô cũng có thời hạn sử dụng, thời hạn sử dụng, sự tồn tại riêng, v.v. Tuy nhiên, chúng ta đừng đi sâu vào triết học và trong khuôn khổ của hầu hết các lĩnh vực chủ đề, chúng ta có thể chấp nhận rằng các trường hợp đó, và hơn thế nữa, các loài, tồn tại mãi mãi.
Các quy trình được mô tả dưới dạng hình chữ nhật có nhãn (tên) của quy trình:
Các quy trình được sử dụng trong các sơ đồ để chuyển đổi đối tượng này sang đối tượng khác. Điều này sẽ được thảo luận chi tiết hơn dưới đây.
Ngoài các quy trình, các sơ đồ như vậy còn sử dụng toán tử logic. Mọi thứ ở đây khá đơn giản đối với những người đã quen với các vị từ, đại số Boolean hoặc lập trình. IDEF5 sử dụng ba toán tử logic cơ bản:
- logic VÀ (VÀ);
- logic HOẶC (HOẶC);
- HOẶC độc quyền (XOR).
Tiêu chuẩn IDEF5 (http://idef.ru/documents/Idef5.pdf - hầu hết thông tin từ nguồn này) xác định hình ảnh của các toán tử logic ở dạng vòng tròn nhỏ (so với các khung nhìn và phiên bản) có nhãn trong dạng biểu tượng. Tuy nhiên, trong môi trường đồ họa IDEF5 mà chúng tôi đang phát triển, chúng tôi đã loại bỏ quy tắc này vì nhiều lý do. Một trong số đó là khó khăn trong việc xác định các toán tử này. Do đó, chúng tôi sử dụng ký hiệu văn bản của các toán tử với số nhận dạng:
Có lẽ chúng ta sẽ kết thúc với đồ vật ở đây.
Quan hệ
Có các mối quan hệ giữa các đối tượng, mà trong bản thể luận có nghĩa là các quy tắc xác định sự tương tác giữa các đối tượng và từ đó rút ra các kết luận mới.
Thông thường, các mối quan hệ được xác định bởi loại lược đồ được sử dụng trong bản thể luận. Đề án là một tập hợp các đối tượng ontology và các mối quan hệ giữa chúng. Có các loại sơ đồ chính sau:
- Đề án thành phần.
- Các sơ đồ phân loại.
- Các sơ đồ chuyển tiếp.
- Sơ đồ chức năng.
- Đề án kết hợp.
Ngoài ra đôi khi còn có một kiểu sơ đồ như hiện sinh. Lược đồ tồn tại là một tập hợp các đối tượng không có mối quan hệ. Những sơ đồ như vậy chỉ đơn giản cho thấy rằng trong một lĩnh vực chủ đề nhất định có một tập hợp đối tượng nhất định.
Vâng, bây giờ, theo thứ tự, về từng loại chương trình.
Đề án thành phần
Loại sơ đồ này được sử dụng để thể hiện thành phần của một đối tượng, hệ thống, cấu trúc, v.v. Một ví dụ điển hình là phụ tùng ô tô. Ở dạng phóng to nhất, chiếc xe bao gồm thân xe và hộp số. Đổi lại, thân xe được chia thành khung, cửa và các bộ phận khác. Việc phân tách này có thể được tiếp tục hơn nữa - tất cả phụ thuộc vào mức độ chi tiết cần thiết trong nhiệm vụ cụ thể này. Một ví dụ về sơ đồ như vậy:
Các mối quan hệ thành phần được hiển thị dưới dạng một mũi tên có đầu mũi tên ở cuối (ví dụ: không giống như mối quan hệ phân loại, trong đó đầu mũi tên nằm ở đầu mũi tên, xem thêm chi tiết bên dưới). Những mối quan hệ như vậy có thể được dán nhãn như trong hình (phần).
Sơ đồ phân loại
Các sơ đồ phân loại nhằm mục đích thể hiện định nghĩa về loài, phân loài của chúng và các trường hợp của loài. Ví dụ, ô tô có thể là ô tô hoặc xe tải. Nghĩa là, chế độ xem “Ô tô” có hai chế độ xem phụ. VAZ-2110 là phiên bản cụ thể của loại phụ “Ô tô chở khách” và GAZ-3307 là phiên bản của loại phụ “Xe tải”:
Các mối quan hệ trong sơ đồ phân loại (một phân loài hoặc một thể hiện cụ thể) có dạng mũi tên có đầu ở đầu và, như trong trường hợp sơ đồ thành phần, có thể có nhãn với tên của mối quan hệ.
Đề án chuyển tiếp
Các sơ đồ loại này là cần thiết để hiển thị các quá trình chuyển đổi của các đối tượng từ trạng thái này sang trạng thái khác dưới tác động của một quá trình nhất định. Ví dụ, sau quá trình sơn màu đỏ, chiếc xe màu đen trở thành màu đỏ:
Mối quan hệ chuyển tiếp được biểu thị bằng một mũi tên có đầu ở cuối và một vòng tròn ở giữa. Như bạn có thể thấy từ sơ đồ, các quy trình đề cập đến các mối quan hệ chứ không phải các đối tượng.
Ngoài quá trình chuyển đổi thông thường được hiển thị trong hình, còn có một quá trình chuyển đổi nghiêm ngặt. Nó được sử dụng trong trường hợp sự chuyển đổi trong một tình huống nhất định không rõ ràng, nhưng điều quan trọng là chúng ta phải nhấn mạnh nó. Ví dụ, việc lắp gương chiếu hậu trên ô tô không phải là một thao tác đáng kể nếu chúng ta xem xét quy trình lắp ráp ô tô trên toàn cầu. Tuy nhiên, trong một số trường hợp cần tách riêng thao tác này:
Quá trình chuyển đổi nghiêm ngặt được đánh dấu tương tự như quá trình chuyển đổi thông thường, ngoại trừ vòng sắt kép ở cuối.
Các chuyển đổi bình thường và nghiêm ngặt cũng có thể được đánh dấu là tức thời. Để làm điều này, một hình tam giác được thêm vào vòng tròn trung tâm. Chuyển tiếp tức thì được sử dụng trong trường hợp thời gian chuyển tiếp quá ngắn đến mức hoàn toàn không đáng kể trong phạm vi chủ đề đang được xem xét (nhỏ hơn khoảng thời gian quan trọng tối thiểu).
Ví dụ, nếu một chiếc ô tô bị hư hỏng dù là nhỏ nhất, nó có thể bị coi là hư hỏng và giá của nó sẽ giảm mạnh. Tuy nhiên, hầu hết hư hỏng xảy ra ngay lập tức, không giống như sự lão hóa và hao mòn:
Ví dụ này cho thấy một quá trình chuyển đổi nghiêm ngặt, nhưng bạn cũng có thể sử dụng quá trình chuyển đổi thông thường như một quá trình chuyển đổi tức thời.
Sơ đồ chức năng
Những sơ đồ như vậy được sử dụng để chỉ ra cấu trúc tương tác giữa các đối tượng. Ví dụ: một thợ sửa ô tô tiến hành bảo dưỡng xe và người quản lý dịch vụ ô tô chấp nhận các yêu cầu sửa chữa và chuyển chúng cho thợ sửa ô tô:
Các mối quan hệ chức năng được mô tả như một đường thẳng không có đầu, nhưng đôi khi có nhãn, là tên của mối quan hệ.
Đề án kết hợp
Các sơ đồ kết hợp là sự kết hợp của các sơ đồ đã thảo luận trước đó. Hầu hết các lược đồ trong phương pháp IDEF5 đều được kết hợp, vì các bản thể học chỉ sử dụng một loại lược đồ là rất hiếm.
Tất cả các thiết kế thường sử dụng các toán tử logic. Bằng cách sử dụng chúng, có thể thực hiện mối quan hệ giữa ba, bốn hoặc nhiều đối tượng. Toán tử logic có thể biểu thị một số thực thể chung mà qua đó một quá trình được thực hiện hoặc tham gia vào một số mối quan hệ khác. Ví dụ: bạn có thể kết hợp các ví dụ trước thành một như sau:
Trong trường hợp cụ thể, sơ đồ kết hợp sử dụng sơ đồ bố cục (gương + ô tô không có gương = ô tô có gương) và sơ đồ chuyển tiếp (ô tô có gương trở thành ô tô màu đỏ dưới ảnh hưởng của quá trình sơn đỏ). Hơn nữa, một chiếc ô tô có gương không được thể hiện rõ ràng - thay vào đó, toán tử logic AND được biểu thị.
Kết luận
Trong bài viết này, tôi đã cố gắng mô tả các đối tượng và mối quan hệ chính trong phương pháp IDEF5. Tôi đã sử dụng miền ô tô làm ví dụ vì việc xây dựng sơ đồ bằng ví dụ của họ hóa ra dễ dàng hơn nhiều. Tuy nhiên, các lược đồ IDEF5 có thể được sử dụng trong bất kỳ lĩnh vực kiến thức nào khác.
Ontology và phân tích kiến thức miền là một chủ đề khá rộng và tốn thời gian. Tuy nhiên, trong khuôn khổ IDEF5, mọi thứ hóa ra không quá khó khăn; Mục đích bài viết của tôi là thu hút độc giả mới đến với vấn đề phân tích kiến thức, mặc dù thông qua một công cụ IDEF5 thô sơ như một ngôn ngữ đồ họa.
Vấn đề của ngôn ngữ đồ họa là với sự trợ giúp của nó, không thể hình thành rõ ràng một số mối quan hệ (tiên đề) của bản thể luận. Có một ngôn ngữ văn bản IDEF5 cho việc này. Tuy nhiên, ở giai đoạn đầu, ngôn ngữ đồ họa có thể rất hữu ích cho việc hình thành các yêu cầu bản thể luận ban đầu và xác định vectơ để phát triển bản thể luận chi tiết hơn bằng ngôn ngữ văn bản IDEF5 hoặc trong bất kỳ công cụ nào khác.
Tôi hy vọng bài viết này sẽ hữu ích cho những người mới bắt đầu trong lĩnh vực này, thậm chí có thể đối với những người đã giải quyết vấn đề phân tích bản thể học trong một thời gian dài. Tất cả nội dung chính trong bài viết này đều được dịch và diễn giải từ tiêu chuẩn IDEF5 mà tôi đã đề cập trước đó (). Tôi cũng được truyền cảm hứng từ một cuốn sách tuyệt vời của các tác giả từ NOU INTUIT ().
Nguồn: www.habr.com