6.2.Онтологический аспект системного анализа
6.2.1.Понятие онтологии в информатике. Понятие онтологии возникло в философии. Характерной чертой онтологического анализа является разделение объектов на классы и определение их онтологий, или же совокупности фундаментальных свойств, которые определяют их изменения и поведение [8].
Онтология – методология формализации некоторой области знаний с помощью концептуальной схемы, включающей структуру данных, релевантные классы объектов, их связи, правила и ограничения, принятые в этой сфере. Широко применяется в программировании и в моделировании бизнес-процессов как форма представления знаний о реальности.
Онтология проектирования – это формализованное описание знаний субъектов проектирования о процессе проектирования новых или модернизаций уже известных объектов, включая знания о самом объекте проектирования и также тезаурус предметной области [36].
Хотя термин «онтология» изначально философский, в информатике он принял самостоятельное значение. Здесь есть два существенных отличия:
онтология в информатике должна иметь формат, который компьютер сможет легко обработать;
информационные онтологии создаются всегда с конкретными целями – решения конструкторских задач; они оцениваются больше с точки зрения применимости, чем полноты [9].
Онтологии могут быть специализированными (предметно-ориентированными), представляя в этом случае только некоторую ограниченную сферу знаний и общими.
Специалзированная онтология содержит специальные для этой сферы значения понятий. Например, понятие «кран» в строительстве означает подъёмный механизм, а в сфере сантехнических работ – механизм, ограничивающий подачу воды.
Общая онтология используются для общих понятий. Такая онтология содержат основной набор понятий и глоссарий (тезаурус), в котором они описаны.
Глоссарий – словарь узкоспециализированных терминов в какой-либо отрасли знаний с толкованием, иногда переводом на другой язык, комментариями и примерами. Тезаурус – особая разновидность словарей общей или специальной лексики, в которых указаны семантические отношения (синонимы, антонимы, паронимы, гипонимы, гиперонимы и т. п.) между лексическими единицами [9].
Язык описания онтологий — формальный язык, используемый для кодирования онтологии [9]. Существуют следующие виды языков описания онтологий:
традиционные языки спецификации онтологий: Ontolingua, CycL;
языки, основанные на дескриптивных логиках (такие как LOOM);
языки, основанные на фреймах (OKBC, OCML, F-Logic);
языки, основанные на Web-стандартах (XOL, SHOE, UPML);
современные языки для обмена онтологиями через Web (RDF, RDFS, DAML+OIL, OWL) [31].
6.2.2.Стандарт онтологического исследования IDEF5. IDEF5 (Ontology Description Capture) – стандарт онтологического исследования сложных систем. Методология IDEF5 обеспечивает наглядное представление данных, полученных в результате обработки онтологических запросов в простой естественной графической форме.
Онтологический анализ обычно начинается с составления словаря терминов (см. стр. 169), который используется при обсуждении и исследовании характеристик объектов и процессов, составляющих рассматриваемую систему, а также создания системы точных определений этих терминов. Кроме того, документируются основные логические взаимосвязи между соответствующими введенным терминам понятиями. Результатом этого анализа является онтология системы, или же совокупность словаря терминов, точных их определений взаимосвязей между ними. При построении онтологии должны быть выполнены следующие задачи:
1) создание и документирования словаря терминов (глоссария);
2) описание правил и ограничений, согласно которым на базе введенной терминологии формируются новые достоверные утверждения, описывающие систему;
3) построение модели, которая на основе существующих утверждений, позволит сформировать новые утверждения.
Рис.71. Схема построения онтологии
При рассмотрении каждой системы существует огромное количество утверждений, достоверно отображающих ее состояние в различных разрезах, а построенная онтологическим способом модель должна выбирать из них наиболее полезные для эффективного рассмотрения в том или ином контексте. Дополнительно, эта модель помогает описывать поведение объектов и соответствующее изменение взаимосвязей между ними, или, другими словами, поведение системы. Следовательно, онтология представляет собой словарь данных, включающий в себя и терминологию, и модель поведения системы.