7.2.4. Методика розроблення онтології засобами Protégé

Перед тим як приступити безпосередньо до проектування онтології, варто звернути увагу на деякі фундаментальні правила її розроблення, які у багатьох випадках можуть допомогти при ухваленні проектних рішень:

1. онтологія — це модель реального світу і поняття в ній повинні відображати цю реальність;

2. не існує єдиного правильного способу моделювання предметної області — завжди є життєздатні альтернативи; краще рішення часто залежить від вимог до кінцевого продукту та очікуваних модернізацій;

3. розроблення онтології — це обов’язково ітеративний процес, тобто постійно відбувається наповнення й уточнення;

4. поняття в онтології мають бути максимально близькими до реальних об’єктів (фізичних чи логічних) та їх властивостей.

Нижче наведено загальну методику побудови онтологій, котру можна реалізувати засобами Protégé. Ця методика складається із семи кроків.

Крок 1. Визначення області та масштабу онтології. Ро­боту над розробленням онтології треба почати з визначення її обсягу та області застосування. Для цього спочатку розроб­ляють питання компетентності для перевірки відповідності онтології заданій предметній області, які надалі будуть вико­нувати функції лакмусового папірця, даючи уявлення про повноту поданої інформації та рівень її деталізації.

Крок 2. Можливість використання наявних онтологій. Варто врахувати, що над задачею створення онтології, напри­клад, в області матеріалознавства, працював ще хтось. Тоді треба перевірити можливість адаптації наявних онто­логічних систем для нашої конкретної предметної області. В іншому випадку роботу треба розпочинати з нуля. На сьо­годні є доступними багато розроблених онтологій в різних предметних областях. Вони можуть бути успішно імпортовані в середовище проектування, вибране розробником.

Крок 3. Перелік важливих термінів в онтології. Корисно скласти список всіх термінів та їх властивостей, які містять ос­новну інформацію про задану предметну область. Наприклад, у число важливих термінів, пов’язаних з матеріалознавством, входять металознавство, залізовуглецеві сплави, метали, їх пластична деформація; матеріали, напівпровідники, донорні домішки та хімічна чистота елемента; пористість порошкових матеріалів тощо. На початку важливо отримати повний спи­сок термінів, не турбуючись про те, наприклад, чи є поняття класом чи властивістю.

Наступні два кроки найважливіші у процесі проектування онтології: це розроблення ієрархії класів і визначення власти­востей понять (слотів), які тісно між собою переплетені. Тому їх можна виконувати паралельно.

Крок 4. Визначення класів та їх ієрархії. Існує декілька підходів для побудови ієрархії класів: зверху-вниз, знизу-догори та комбінований процес. На основі власного досвіду та ряду інструкцій з розроблення онтологій зазначимо типові помил­ки, які допускають розробники при проектуванні ієрархії по­нять.

1. Включати в ієрархію одне і тесаме поняття як в однині, так і у множині, зробивши перше підкласом другого. Кращий спосіб уникнути такої помилки — завжди використовувати імена класів або в однині, або у множині.

2. Не розрізняти клас і його ім’я: класи відображають поняття предметної області, а не слова, які позначають ці поняття.

3. Сприймати синоніми як представники різних класів.

4. Створювати цикли в ієрархії класів. Вважається, що в ієрархії є цикл, коли в деякого класу А є підклас В, і в той самий час В — надклас А.

Крок 5. Визначення властивостей класів. Після визна­чення певної кількості класів необхідно описати внутрішню структуру понять. На кроці 3 були вибрані класи зі створеного списку термінів. Більшість термінів, що залишилися, ймовірно, будуть властивостями цих класів. Усі підкласи кла­су успадковують властивість цього класу.

Крок 6. Визначення фацетів властивостей. Властивості можуть мати різні фацети, які описують тип і коефіцієнт (по­тужність) значення властивості, діапазон та інші характерис­тики, які може мати властивість.

Потужність властивості визначає, скільки значень може мати ця властивість. У деяких системах розрізняють тільки одиничну потужність (лише одне значення) і множинну по­тужність (будь-яку кількість значень). Можна встановити мінімальну потужність — 0. Це встановлення означатиме, що для певного підкласу слот не може мати значень. Фацет описує тип значення слота, які типи значень (рядок, число, число з плаваючою комою, ціле число) можна присвоїти властивості. Нумеровані властивості визначають список конкретних дозво­лених значень властивості.

Крок 7. Створення екземплярів. Останній крок — це ство­рення окремих екземплярів класів в ієрархії. Для визначення окремого екземпляра класу необхідно: 1) вибрати клас; 2) створити окремий екземпляр цього класу і 3) ввести значен­ня слотів.

Розроблення онтологій відрізняється від проектування класів і зв’язків в об’єктно-орієнтованому програмуванні. Об’єктно-орієнтоване програмування зосереджується, голов­ним чином, на методах класів — програміст ухвалює проектні рішення на основі операторних властивостей класу, тоді як розробник онтології ухвалює ці рішення, ґрунтуючись на структурних властивостях класу. Як результат, структура кла­су і відношення між класами в онтології відрізняються від структури подібної предметної області в об’єктно-орієнтованій програмі.