2. Создание онтологии предметной области в Protégé

2. 1. Предварительные замечания

Создание онтологии предметной области подразумевает выполнение следующих этапов:

1. Определение области и масштаба онтологии

2. Выявление и перечисление основных терминов в онтологии

3. Определение классов и иерархии классов

4. Определение свойств классов слотов

5. Определение ограничения слотов

Рассмотрим каждый из этих этапов подробнее. Выберем для примера предметную область условно названную «Царство Животных». Итак, согласно первого этапа, необходимо определить какую область будет охватывать онтология, на какие типы вопросов должна давать ответы, для чего будет использоваться и т. д. Очевидно, наша онтология будет охватывать область, связанную с классификацией животных и содержать информацию об отличительных признаках каждого животного. Целью создания онтологии, может являться использование ее как базы знаний экспертной системы идентифицирующей животное по его признакам.

Теперь подробно обсудим второй этап. Необходимо выделить основные термины онтологии. Анализ литературы по биологии, а также консультации эксперта, приводят нас к следующим терминам и их свойствам: простейшие, млекопитающие, корненожки, рост, масса тела, среда обитания, места обитания, численность, угроза исчезновения и т. д. Представим термины в виде таблицы 1.

Таблица 1. Основные термины предметной области

Многоклеточные Беспозвоночные Губки Известковые Обыкновенные Стеклянные Иглокожие Голотурии Морские ежи Морские звезды Морские лилии Офиуры Кишечнополостные Гидроидные Коралловые полипы Сцифоидные Кольчатые черви Малощетинковые Многощетинковые Пиявки Круглые черви Моллюски Брюхоногие Головоногие Двустворчатые Насекомые Бабочки Блохи Вши Двукрылые Жуки Клопы Перепончатокрылые Поденки Прямокрылые Равнокрылые Стрекозы Таракановые Уховертки Плоские черви Ленточные Ресничные Сосальщики Членистоногие Паукообразные Ракообразные Позовоночные Хордовые Бесчерепные Ланцетники Черепные Земноводные

Безногие Бесхвостые Хвостатые Круглоротые Млекопитающие Грызуны Зайцеобразные Китообразные Ластоногие Насекомоядные Непарнокопытные Однопроходные Парнокопытные Приматы Рукокрылые Сумчатые Хищные Хоботные Пресмыкающиеся Крокодилы Черепахи Чешуйчатые Птицы Воробьинообразные Голенастые Гусеобразные Дневные хищники Казуарообразные Куриные Нандуобразные Пингвины Совы Страусообразные Рыбы Костные Карпообразные Лососеобразные Окунеобразные Осетрообразные Сельдеообразные Хрящевые Акулы Скаты Химерообразные Простейшие Жгутиконосцы Инфузории Корненожки Радиолярии Солнечники Споровики

Следующий этап выявление иерархии терминов (в терминологии построения онтологии - классов). Существуют несколько возможных подходов к разработке иерархии классов:

• Процесс нисходящей разработки начинается с определения самых общих понятий предметной области с последующей конкретизацией понятий.

• Процесс восходящей разработки начинается с определения самых конкретных классов, листьев иерархии, с последующей группировкой этих классов в более общие понятия.

• Процесс комбинированной разработки – это сочетание нисходящего и восходящего подходов: сначала определяются более заметные понятия, а затем соответствующим образом обобщаются и ограничиваются.

Как известно любому школьнику иерархия классов (имеется в виду царства, подцарства и т. д.) в животном мире существует, и было бы не рационально в нашем случае ею не воспользоваться. Заметим, однако, что если нам по каким либо причинам не известна эта классификация, то можно было бы классифицировать животный мир одним из следующих способов. Например, можно классифицировать (и выстроить соответствующую иерархию) животных на основе их среды обитания (морские, океанские, сухопутные и т. п.), численности, массы, размеров тела и так далее. Несомненно все эти варианты обладают существенными недостатками. Поэтому в нашем случае воспользуемся известной иерархией классов.

Жгутиконосцы

Корненожки

Споровики

Классы-листья можно раскрыть дальше, например «Черепные»

Каждый из этих классов (в биологии это царства, подцарства, классы, виды, подвиды) обладает набором свойств. Так например млекопитающим можно поставить в соответствие следующий набор свойств (не претендуя на научную полноту):

Таблица 2. Набор свойств

Название свойства

Вид

Длина

Высота

Среда обитания

Численность

Период беременности

Угроза исчезновению

Продолжительность жизни

Привычки

Пища

Количество детенышей

Масса

Родственные виды

Наличие хвоста

Понятно, что эти свойства присущи большинству из терминов перечисленных выше. Однако, есть термины, к которым эти свойства не применимы. Скажем об этом ниже.

На последнем этапе необходимо определить ограничения на свойства. Например, «масса» как и «количество детенышей» не может быть отрицательной величиной, численность величина также не отрицательная, а свойство «наличие хвоста» может принимать либо истинное, либо ложное значение.

Итак, мы определили предметную область для построения онтологии, выявили основные термины (классы), их свойства и ограничили значения этих свойств. Не смотря на кажущуюся простоту нахождения основных терминов в нашем примере, отметим, что выявление основных терминов и понятий в предметной области, вообще говоря, сложная задача. Для ее решения служат многочисленные методы извлечения знаний. Поэтому при выборе предметной области для построения онтологии необходимо это учитывать.

Перейдем к созданию онтологии нашего примера при помощи Protégé.