Методика построения онтологии

В настоящее время известен лишь один стандарт, регламентирующий процесс разработки онтологий и связанных с этим исследований: IDEF5. Существует множество предложений по методикам разработки онтологий. В рамках таких методик обычно выделяются следующие основные задачи.

1. Анализ целей создания и области применения создаваемой онтологии.

2. Построение онтологии.

2.1. Сбор и фиксация знаний о ПрО, включающие:

·определение основных понятий и их взаимоотношений в выбранной

ПрО;

· создание точных непротиворечивых определений для каждого основного понятия и отношения;

· определение терминов, которые связаны с основными понятиями и отношениями;

· согласование перечисленных компонентов онтологии.

2.2. Кодирование, включающее:

· разбиение совокупности основных терминов, используемых в онтологии, на классы;

· выбор или разработку специального языка для представления знаний;

· формирование концептуализации в рамках выбранного языка представления знаний.

В производственно-экономических онтологиях представляются корпоративные знания по всем аспектам деятельности предприятия (маркетингу, менеджменту, финансам, конструированию, проектированию, производству и др.).

Онтологии позволяют решить проблему интеграции знаний для обеспечения согласованной работы специалистов в разных ПрО. Поскольку корпоративные знания, как правило, не полны, разнородны, несогласованны и распределены по организации, онтологии рассматриваются как открытые Мультиагентные системы, способные к самоорганизации и эволюции. Используемая схема создания онтологий включает четыре уровня: микромира, модели мира, базовых миров, производных миров.

Уровень микромира представляет знания о первичных понятиях и отношениях, описываемых сетевыми структурами данных произвольного вида (на базе двухсвязных списков).

Модель мира строится на основе понятий и отношений, представленных в модели микромира, и предоставляет пользователю средства формирования модели ПрО с помощью категорий «объект», «свойство», «сценарий действия», «отношение» и «атрибут». При этом объекты определяются как наборы свойств и функций, а каждое свойство (функция) есть ссылка на сценарии действий и набор атрибутов. Сценарий задается совокупностью свойств и телом, состоящим из набора действий. Отношения трактуются как определенные виды связей между всеми другими концептами, а атрибуты задаются элементарными компонентами типа «ссылка», «символьная строка», «целое число» и т. д. Кроме того, на этом уровне строятся такие понятия, как «агент», «цель», « роль », «задача», «знание», «инструмент», «результат» и др. Заметим, что каждое такое понятие - набор объектов и отношений микромира.

Данная модель получила условное название «модель Аристотеля», который первым определил, что «объекты - суть свойства». Она предполагает вполне определенную конструкцию мира (от объекта - к свойствам и отношениям, от свойств - к сценариям действий или атрибутам, от действий - к отношениям и объектам) и механизм его функционирования (свойства и отношения запускают процессы, процессы изменяют объекты и т. д.). В результате, уровень модели мира определяет интерпретацию всех последующих базовых миров и, в свою очередь, интерпретируется микромиром.

Базовые миры создаются на основе моделей двух предыдущих уровней. Они рассматриваются как типовые схемы организаций или предприятий со своими наборами задач и сценариев их решения. Производные миры связаны с оригинальными, а не типовыми решениями, которые требуется разработать и исследовать.

Стандарт онтологического исследования IDEF5 подготовлен фирмой Кnowledge Base Systems, Inc. в качестве проекта национального стандарта США. Процесс построения онтологии в рамках IDEF5 состоит из пяти основных этапов.

1. Изучение и систематизация начальных условий. Этот этап устанавливает основные цели и контекст разработки онтологии, а также распределяет роли членов проекта.

2. Сбор и накопление данных для построения онтологии.

3. Анализ и группировка собранных данных для облегчения согласования терминологии.

4. Начальное развитие онтологии. На этом этапе формируется предварительная онтология на основе систематизированных данных.

5. Уточнение и утверждение онтологии (заключительный этап).

Для поддержки процесса построения онтологий в IDEF5 определены специальные онтологические языки:

. схематический язык (Schematic Language - SL);

. язык доработок и уточнений (Elaboration Language - EL).

Язык SL является наглядным графическим языком, специально предназначенным для представления специалистами в ПрО совокупности основных сведений о ней в форме онтологической информации. Этот несложный язык обеспечивает формирование начального представления онтологии, а также дополнение существующих онтологий новыми данными. Он включает разнообразные типы диаграмм и схем, служащих для визуального представления основной онтологической информации.

Язык EL является структурированным текстовым языком, позволяющим детализировать элементы онтологии. С помощью него решаются задачи анализа и обеспечения полноты представления сведений, полученных в результате онтологического исследования.

В стандарте IDEF5 предусмотрены четыре основных вида схем, предназначенных для представления онтологической информации в наглядной графической форме.

Диаграммы классификации служат средством логической систематизации знаний, накопленных при изучении системы. Существует два типа таких диаграмм: диаграмма строгой классификации (Description Subsumption - DS) и диаграмма естественной или видовой классификации (Natural Kind Classification - NКC). Основное отличие диаграммы DS заключается в том, что в ней определяющие свойства класса являются необходимым и достаточным признаком принадлежности объекта этому классу.

С помощью диаграмм DS, как правило, классифицируются логические объекты. Диаграммы NКC, наоборот, не предполагают того, что свойства класса являются необходимым и достаточным признаком принадлежности ему тех или иных объектов. В диаграммах этого типа интерпретация свойств класса является более общей.

Композиционные схемы (Composition Schematics) служат для графического представления состава классов онтологии. В частности, с помощью них можно наглядно отобразить состав объектов, относящихся к тому или иному классу.

Схемы взаимосвязей (Relation Schematics) позволяют разработчикамвизуализировать и изучать связи между различными классами объектов системы. В некоторых случаях эти схемы используются для представления зависимостей между взаимосвязями классов.

Диаграмма состояния объекта (Object State Schematic) позволяет описать процесс изменения состояния объекта. С объектом могут произойти два типа изменений: он может поменять либо свое состояние, либо класс. Между этими типами не существует принципиальной разницы: объекты, относящиеся к определенному классу в начальном состоянии, могут быть переведены в его дочерний или родственный класс. Например, полученный в процессе сжижения азот относится не к классу «Азот», а к его дочернему классу «Жидкий азот». Однако на уровне формального описания для исключения путаницы следует дифференцировать данные типы изменений. Для этого используются обозначения вида: например, жидкий азот будет описываться как «азот: жидкий», газообразный азот - «азот: газообразный» и т. д. Таким образом, диаграммы состояния в IDEF5 наглядно представляют изменения состояния или класса объекта в рамках его жизненного цикла. Стандарт IDEF5 отражает методологию, с помощью которой можно наглядно и эффективно разрабатывать онтологии. К сожалению, на сегодняшний день существуют единичные программные средства, поддерживающие IDEF5. Кроме того, данный стандарт охватывает не все этапы создания онтологий.

Дата добавления: 2015-06-27