Introducción
Este artículo está dirigido a aquellos que están familiarizados con un concepto como ontología al menos en un nivel inicial. Si no está familiarizado con las ontologías, lo más probable es que el propósito de las ontologías y este artículo en particular no le resulte claro. Le aconsejo que se familiarice con este fenómeno antes de comenzar a leer este artículo (tal vez incluso un artículo de Wikipedia sea suficiente).
Entonces, la ontología es una característica detallada de una determinada área temática bajo consideración. Esta descripción debe darse en un lenguaje claramente formulado. Para describir ontologías, puede utilizar la metodología IDEF5, que tiene 2 idiomas en su arsenal:
- Lenguaje esquemático IDEF5. Este lenguaje es visual y utiliza elementos gráficos.
- Idioma de texto IDEF5. Este idioma se presenta en forma de texto estructurado.
Este artículo considerará la primera opción: un lenguaje esquemático. Hablaremos de texto en los siguientes artículos.
Objetos
En el lenguaje esquemático, como ya se mencionó, se utilizan elementos gráficos. Primero, debe considerar los elementos principales de este lenguaje.
A menudo, en ontología, se utilizan tanto entidades generalizadas como objetos específicos. Las entidades genéricas se denominan vistas . Se representan como un círculo con una etiqueta (nombre del objeto) en el interior:
Las especies son una colección de especímenes individuales de una especie determinada. Es decir, una vista como "Automóviles" puede representar una colección completa de automóviles individuales.
Como instanciaseste tipo puede ser automóviles específicos, o ciertos tipos de equipos, o marcas individuales. Todo depende del contexto, el área temática y su nivel de detalle. Por ejemplo, los automóviles específicos como entidades físicas serán importantes para un taller de reparación de automóviles. Para mantener algunas estadísticas sobre las ventas en un concesionario de automóviles, serán importantes modelos específicos, etc.
Las instancias individuales de vistas se designan de manera similar a las propias vistas, solo indicadas por un punto en la parte inferior del círculo:
Además, en la discusión de objetos, vale la pena mencionar objetos como procesos .
Si las vistas y las instancias son los denominados objetos estáticos (que no cambian con el tiempo), los procesos son objetos dinámicos. Esto significa que estos objetos existen en un período de tiempo estrictamente definido.
Por ejemplo, puede resaltar un objeto como el proceso de fabricación de un automóvil (ya que estamos hablando de ellos). Está intuitivamente claro que este objeto existe solo durante la producción de este mismo automóvil (período de tiempo estrictamente definido). Debe tenerse en cuenta que esta definición es condicional, porque objetos como un automóvil también tienen su propia vida útil, vida útil, existencia, etc. Sin embargo, no entraremos en filosofía y, en el marco de la mayoría de las áreas temáticas, se puede suponer que las instancias, y más aún las especies, existen para siempre.
Los procesos se representan como un rectángulo con una etiqueta (nombre) del proceso: Los
procesos se utilizan en los esquemas de transición de un objeto a otro. Más sobre esto más adelante.
Además de los procesos, estos esquemas utilizanoperadores lógicos . Todo es lo suficientemente simple para aquellos familiarizados con los predicados, el álgebra booleana o la programación. Hay tres operadores lógicos principales que se utilizan en IDEF5:
- Y lógico (Y);
- OR lógico (OR);
- OR exclusivo (XOR).
El estándar IDEF5 (http://idef.ru/documents/Idef5.pdf - la mayor parte de la información de esta fuente) define la imagen de los operadores lógicos en forma de pequeños círculos (en comparación con vistas e instancias) con una etiqueta en forma de símbolos. Sin embargo, en el entorno gráfico desarrollado IDEF5, nos desviamos de esta regla por muchas razones. Uno de ellos es la difícil identificación de estos operadores. Por tanto, usamos una designación textual de operadores con un número de identificación:
Terminemos con los objetos en este punto.
Relaciones
Existen relaciones entre objetos, que en ontología significan las reglas que determinan la interacción entre objetos y de las que se extraen nuevas conclusiones.
Normalmente, las relaciones están determinadas por el tipo de esquema utilizado en la ontología. Un esquema es una colección de objetos de ontología y las relaciones entre ellos. Existen los siguientes tipos principales de esquemas:
- Esquemas de composición.
- Esquemas de clasificación.
- Esquemas de transición.
- Diagramas funcionales.
- Esquemas combinados.
Además, en ocasiones este tipo de esquema se distingue como existencial . Un esquema existencial es una colección de objetos sin relaciones. Tales esquemas simplemente muestran que existe un cierto conjunto de objetos en un área temática determinada.
Bueno, ahora, en orden sobre cada uno de los tipos de esquemas.
Esquemas de composición
Este tipo de esquema se utiliza para representar la composición de un objeto, sistema, estructura, etc. Un ejemplo típico son las piezas de automóvil. En la composición más ampliada, el automóvil consta de una carrocería y una transmisión. A su vez, la carrocería se divide en un marco, puertas y otras partes. Esta descomposición se puede continuar más allá, todo depende del nivel de detalle requerido en esta tarea en particular. Un ejemplo de un esquema de este tipo: las
relaciones de composición se muestran como una flecha con una punta al final (a diferencia de, por ejemplo, una relación de clasificación, donde la punta está al principio de la flecha, más detalles a continuación). Estas relaciones se pueden firmar con una etiqueta como en la imagen (parte).
Esquemas de clasificación
Los esquemas de clasificación están diseñados para expresar la definición de especies, sus subespecies y especímenes de especies. Por ejemplo, los automóviles pueden ser automóviles y camiones. Es decir, la vista "Coche" tiene dos subespecies. VAZ-2110 es una instancia específica de la subespecie "Automóvil de pasajeros" y GAZ-3307 es una instancia de la subespecie "Camión": las
relaciones en los esquemas de clasificación (subespecie o una instancia específica) tienen la forma de una flecha con una punta al principio y, como en el caso de los esquemas las composiciones pueden tener una etiqueta con el nombre de la relación.
Esquemas de transición
Los diagramas de este tipo son necesarios para mostrar los procesos de transición de los objetos de un estado a otro bajo la influencia de un determinado proceso. Por ejemplo, después del proceso de pintar con pintura roja, un automóvil negro se vuelve rojo:
la relación de transición se indica mediante una flecha con una punta al final y un círculo en el centro. Como puede ver en el diagrama, los procesos están relacionados con relaciones, no con objetos.
Además de la transición normal que se muestra en la figura, hay una transición estricta. Se utiliza en los casos en que la transición en una situación determinada no es obvia, pero es importante para nosotros enfatizarla. Por ejemplo, instalar un espejo retrovisor en un automóvil no es una operación significativa si consideramos el proceso de ensamblaje de un automóvil a nivel mundial. Sin embargo, en algunos casos es necesario destacar esta operación:
Una transición estricta se indica de la misma manera que una transición normal, excepto por una doble punta al final.
Las transiciones regulares y estrictas también se pueden marcar como instantáneas. Para hacer esto, se agrega un triángulo al círculo central. Las transiciones instantáneas se utilizan en los casos en que el tiempo de transición es tan corto que es completamente insignificante dentro del área temática considerada (menor que el intervalo de tiempo mínimo significativo).
Por ejemplo, incluso con el más mínimo daño al automóvil, se puede considerar dañado y su precio cae drásticamente. Sin embargo, la mayoría de los daños se producen instantáneamente, a diferencia del envejecimiento y el desgaste:
el ejemplo muestra una transición estricta, pero una transición normal también se puede utilizar como instantánea.
Diagramas funcionales
Estos esquemas se utilizan para indicar la estructura de interacción entre objetos. Por ejemplo, un mecánico de automóviles mantiene un automóvil, y un gerente de servicio de automóviles acepta las solicitudes de reparación y las entrega a un mecánico de automóviles: las
relaciones funcionales se representan como una línea recta sin una propina, pero a veces con una etiqueta, que es el nombre de la relación.
Esquemas combinados
Los esquemas combinados son una combinación de esquemas discutidos anteriormente. La mayoría de los esquemas de la metodología IDEF5 se combinan, ya que rara vez hay ontologías que utilizan un solo tipo de esquema.
Los operadores lógicos se utilizan a menudo en todos los esquemas. Al usarlos, puede implementar relaciones entre tres, cuatro o más objetos. El operador lógico puede expresar alguna entidad general sobre la que se realiza el proceso o que participa en otra relación. Por ejemplo, puede combinar los ejemplos anteriores en uno como este:
En un caso específico, el esquema combinado utiliza un esquema de composición (espejo + un automóvil sin espejo = un automóvil con espejo) y un esquema de transición (un automóvil con espejo se convierte en un automóvil rojo bajo la influencia del proceso de pintura roja). Además, un automóvil con espejo retrovisor no se expresa explícitamente, sino que se indica el operador lógico AND.
Conclusión
En este artículo, he intentado describir los principales objetos y relaciones en la metodología IDEF5. Usé el dominio automotriz como ejemplo, ya que resultó ser mucho más fácil construir diagramas. Sin embargo, los esquemas IDEF5 se pueden utilizar en cualquier otra área de especialización.
Las ontologías y el análisis del conocimiento de dominio es un tema bastante extenso y laborioso. Sin embargo, en el marco del IDEF5, todo resulta no tan difícil, al menos, los conceptos básicos de este tema se aprenden con bastante facilidad. El propósito de mi artículo es atraer a una nueva audiencia al problema del análisis del conocimiento, aunque a costa de una herramienta IDEF5 tan primitiva como el lenguaje gráfico.
El problema del lenguaje gráfico es que no se puede utilizar para formular claramente algunas relaciones (axiomas) de la ontología. Hay un idioma de texto IDEF5 para esto. Sin embargo, en la etapa inicial, el lenguaje gráfico puede resultar muy útil para formular los requisitos iniciales de una ontología y definir un vector para el desarrollo de una ontología más detallada en el lenguaje de texto IDEF5 o en cualquier otra herramienta.
Espero que este artículo sea de utilidad para los principiantes en este campo, tal vez incluso para aquellos que han estado lidiando con el tema del análisis ontológico durante mucho tiempo. Todo el material principal de este artículo ha sido traducido y se tomó prestado del estándar IDEF5, al que me referí anteriormente ( duplicado ). También inspirado en un maravilloso libro de los autores de KNOW INTUIT ( enlace a su libro ).