Онтология
Автор: Татьяна Гаврилова - д.т.н., консультант по информационным технологиям управления знаниями.
http://kmtec.ru/publications/library/authors/ontolog_engeneering.shtml
Существуют различные подходы, модели и языки описания данных и
знаний. Однако все большую популярность последнее время приобретают онтологии.
Онтология – по определению Грубера [Gruber,1997], есть спецификация
концептуализации, формализованное представление основных понятий и связей между
ними. Ранее этот философский термин означал учение о бытии, затем он
переместился в область точных наук, где полу-формализованные концептуальные
модели всегда сопутствовали математически строгим определениям. Под определение
онтологии подпадают многие понятийные структуры: иерархия классов в
объектно-ориентированном программировании, концептуальные карты (concept maps),
семантические сети, и т. п. Нам представляется, что можно еще шире трактовать
онтологию – например, как сценарий или процесс, как нечто структурирующее хаос.
Онтология — это структурная спецификация некоторой предметной области, ее
формализованное представление, которое включает словарь (или имена) указателей
на термины предметной области и логические выражения, которые описывают, как они
соотносятся друг с другом. Например, рис.2 и 3 показывают переход от хаоса (для
неофита) имен великих итальянских мастеров к стройной историко-художественной
онтологии. Таким образом, онтологии обеспечивают словарь для представления и
обмена знаниями о некоторой предметной области и множество связей, установленных
между терминами в этом словаре. Для описания онтологий существуют различные
языки и системы, однако, наиболее перспективным представляется визуальный
подход, позволяющий специалистам непосредственно «рисовать» онтологии, что
помогает наглядно сформулировать и объяснить природу и структуру явлений.
Визуальные модели, например, графы обладают особенной когнитивной (т.е.
познавательной) силой. Любой программный графический пакет от PaintBrush до
Visio можно использовать как первичный инструмент описания онтологий. Однако,
проектирование и разработка онотлогий, т.е онтологический инжиниринг, не
является тривиальной задачей. Он требует от разработчиков профессионального
владения технологиями инженерии знаний – от методов извлечения знаний до
структурирования и формализации [Гаврилова, Хорошевский, 2000]. Онтологический
инжиниринг должен и может стать “путеводной нитью” для всего процесса
структурирования комплексных систем автоматизации, так как он объединяет две
основные технологии проектирования больших систем – объектно-ориентированный и
структурный анализ. Недаром онтологический анализ вошел в стандарт IDEF5,
который является основным средством спецификации КИC и моделирования
бизнес-процессов сегодня. Программный инструментарий для онтологического
инжиниринга. При явном интересе к онтологическому инжинирингу на сегодня не
существует промышленных систем проектирования онтологий. Нами разработано
несколько программных продуктов CAKE (Сомputer Aided Knowledge Engineering)
[Воинов, Гаврилова, Данцин, 1996], ВИКОНТ — ВИзуальный Конструктор ОНТологий
[Гаврилова, Лещева, 20000] и VITA (VIsual onTology-based hypertext Authoring
tool)[Gavrilova, Geleverya, 2001, позволяющих визуально проектировать онтологии
различных предметных областей. Онтология строится как дерево или сеть, состоящая
из концептов и связей между ними. Связи могут быть различного типа, например,
"является", "имеет свойство" и т. п. Концепты и связи имеют универсальный
характер для некоторого класса понятий предметной области. Можно выбрать
некоторое понятие из этого класса и для него "заполнить" онтологию, задавая
конкретные значения атрибутам. Само построение онтологии, иначе визуальный
онтологический инжиниринг является мощным когнитивным инструментом, позволяющим
сделать видимыми структуры корпоративного знания. Алгоритм онтологического
инжиниринга «для чайников»: выделение концептов — базовых понятий данной
предметной области; определение «высоты дерева онтологий» – числа уровней
абстракции; распределение концептов по уровням; построение связей между
концептами — определение отношений и взаимодействий базовых понятий;
консультации с различными специалистами для исключения противоречий и
неточностей. Заключение Еще одним преимуществом онтологического инжиниринга в KM
является целостный подход к автоматизации предприятия. При этом достигаются:
системность — онтология представляет целостный взгляд на предметную область;
единообразие — материал, представленный в единой форме гораздо лучше
воспринимается и воспроизводится; научность — построение онтологии позволяет
восстановить недостающие логические связи во всей их полноте. Стоит еще раз
подчеркнуть, что онтология не только цель, но и средство формирования систем КМ.
Важность онтологического инжиниринга в системах KM обусловлена также тем, что
знание, которое не описано, не тиражировано и не возрастает, в конечном счете
становится устаревшим и бесполезным. Напротив, знание, которое распространяется,
приобретается и обменивается, генерирует новое знание. Таким образом, любая
система автоматизации затрагивает проблемы хранения корпоративных знаний, но
только системы КМ ориентированы на это в явном виде, тем самым способствуя
сохранению этого ценнейшего ресурса, а не растворяя его в алгоритмах, бизнес
–процессах и спецификациях. KM фактически может предоставитьт следующий уровень
автоматизации для тех компаний, которые уже справились с автоматизацией данных,
и является хорошей стартовой площадкой для тех, кто хочет создать
интегрированную систему, а не “мозаику” отдельных функциональных блоков.