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 у процесі ух­ва­лення 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; найкраще 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 з 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 вико­нуватимуть 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. 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: згори–донизу, знизу–догори та комбіно­ваний процес. На основі власного досвіду та ряду інструкцій з розроб­лення онтологій зазначимо типові помил­ки, які допускають розроб­ники, проектуючи ієрархію по­нять.

1. Вводити в ієрархію одне і те саме поняття як в однині, так і у множині, зробивши перше підкласом другого. Найкращий 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, голов­но, 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.