Исследование языка визуального проектирования и наполнения онтологий для разработки баз знаний. Разработка схемы соответствия предложенного языка элементам языка OWL. Иллюстрация и оценка результатов программной реализации языка в системе ОРГ-Мастер.
Аннотация к работе
Для представления онтологий в базах знаний используются специальные языки: RDFS [Brickley et al., 2004], OWL [Dean et al., 2004], Gellish [Van Renssen, 2005], CYCL [CYCL, 2002]. Проблема существующих визуальных методов представления онтологий заключается в том, что основной акцент в них сделан на задаче проектирования онтологии, а важность формата представления знаний для наполнения онтологии экземплярами недооценивается и отдается на откуп разработчикам редакторов онтологий и баз знаний.В работе [Гаврилова и др., 2008] был представлен комплексный обзор визуальных методов работы со знаниями, в котором онтологии были указаны в качестве одного из способов визуального структурирования знаний. Для визуального представления онтологий могут использоваться специальные визуальные языки, а также методы визуализации онтологий, представленных в стандартных машиночитаемых языках. В рамках методологии IDEF для построения онтологий был создан язык IDEF5 [Верников, 1999], который включает в себя 2 специальных онтологических языка: схематический язык (Schematic Language-SL) и язык доработок и уточнений (Elaboration Language-EL). Этот язык позволяет естественным образом представлять основную информацию в начальном развитии онтологии и дополнять существующие онтологии новыми данными. Детальный обзор методов визуализации онтологий сделан в работе [Katifori et al, 2007], в рамках которой выделяется 6 категорий методов визуализации онтологий и рассматриваются из достоинства и недостатки: Иерархический список (Indented List): многие инструменты визуализации онтологий, в том числе Protege, ONTOEDIT, Kaon и некоторые другие, предлагают в качестве основного способа визуализации представления в стиле Проводника в Windows.Визуальный язык классификаторов и проекций содержит следующие элементы: L :: = , где: TYPES - описание типов, позволяющее представить таксономию верхнеуровневых классов, типы связей между классами, значения свойств классов. CL= {CLINAME, Onto-CLI, Base-CLI} - классификатор, где CLINAME - имя классификатора; Onto-CLI - свойства классификатора - часть классификатора, задающая состав типов элементов, перечисляемых в классификаторе, перечень их свойств с областями допустимых значений и типы иерархических связей между элементами; Base-CLI - содержание классификатора - часть классификатора, в которой перечисляются и типизируются моделируемые нижнеуровневые классы, значения их свойств и задается древовидная система связей между классами. PR - проекция, формат ввода связей между экземплярами онтологии, перечисленными в классификаторах. e-typei sign owl:Class rdfs:label(пиктограмма) («является», e-typei1, e-typei2) rdfs:SUBCLASSOF (owl:Class, owl:Class) rdfs:SUBPROPERTYOF TYPECLI owl:Class ИЛИ owl:DATATYPEPROPERTY ИЛИ owl:OBJECTPROPERTY {(TYPECLI, pt-typek, pt-TYPEVALK)} owl:DATATYPEPROPERTY (rdfs:domain, rdfs:range) {(rel-typej, TYPECLI1, TYPECLI2)} owl:OBJECTPROPERTY (rdfs:domain, rdfs:range) граф, создаваемый на основе указанной связи должен быть деревомЯзык визуального проектирования и наполнения баз знаний реализован в системе ОРГ-Мастер. Типы (TYPES) для разработки и визуализации верхнеуровневых классов 2) происходит типизация элементов с помощью верхнеуровневой онтологии (правое окно на Рис. С точки зрения механизма визуализации, устанавливается связь между элементами 2-х иерархических списков.Предложенный язык и технология визуального проектирования баз знаний используется для представления знаний о предприятии или органе государственной власти в задачах проектирования его организационной структуры, оптимизации бизнес-или административных процессов и формирования организационно-нормативной документации (регламенты деятельности, положения о подразделениях, должностные инструкции) [Григорьев и др., 2008].Предложенный в статье визуальный язык представления онтологий основан на использовании иерархических списков [Katifori et al, 2007] и связей между списками. Иерархические списки используются как для представления классов, так и для представления экземпляров. Основные преимущества визуализации иерархическим списком - простота реализации и привычность для пользователя, поскольку такой же подход используется в многочисленных файловых браузерах (Проводник Microsoft Windows, Total Commander…). В отличие от других методов визуализации, в иерархическом списке имена классов не перекрывают друг друга и чтобы их увидеть не нужно наводить курсор на соответствующий объект.
Вывод
Предложенный в статье визуальный язык представления онтологий основан на использовании иерархических списков [Katifori et al, 2007] и связей между списками. Иерархические списки используются как для представления классов, так и для представления экземпляров.
Основные преимущества визуализации иерархическим списком - простота реализации и привычность для пользователя, поскольку такой же подход используется в многочисленных файловых браузерах (Проводник Microsoft Windows, Total Commander…). Данный метод дает ясное представление имен классов и их иерархии. В отличие от других методов визуализации, в иерархическом списке имена классов не перекрывают друг друга и чтобы их увидеть не нужно наводить курсор на соответствующий объект. Возможность свернуть/развернуть узел - полезное свойство для рассмотрения определенной части иерархии, особенно для масштабных онтологий. Простота таких интерфейсов делает их удобными для быстрого обзора. Основная проблема визуализации иерархическим списком - представление только древовидных структур, но не сетевых. В существующих редакторах онтологий, использующих визуализацию иерархическим списком, нет визуализации перекрестных связей. Они видны только как слоты классов. Однако данная проблема устранена в предложенном языке и технологии визуализации с помощью специального конструкта - проекции.
Таким образом, предлагаемый способ визуализации онтологии позволяет устранить главный недостаток использования иерархических списков, сохранив его преимущества. По простоте и наглядности разработанный инструмент близок средствам когнитивного моделирования (mindmappers, concept mappers), а по объему явно представленной семантики приближается к редакторам онтологий.
Список литературы
[Буч и др., 2001] Буч Г., Рамбо Д., Джекобсон А. UML: Руководство пользователя. - М.: ДМК Пресс, 2001.
[Верников, 1999] Верников Г. Стандарт онтологического исследования IDEF5. 1999. http://citforum.ncstu.ru/cfin/idef/idef5.shtml.
[Гаврилова, 2001] Гаврилова Т.А. Использование онтологий в системах управления знаниями // Труды международного конгресса «Искусственный интеллект в XXI веке», Дивноморское, Россия. - М.: Физматлит, 2001.
[Гаврилова и др., 2008] Гаврилова Т.А., Гулякина Н.А. Визуальные методы работы со знаниями: попытка обзора // Искусственный интеллект и принятие решений. 2008. № 1.
[Григорьев и др., 2008] Григорьев Л. Ю., Кудрявцев Д. В. Автоматизированная система поддержки организационного проектирования на основе онтологий // Труды Международной конференции AIS/CAD "08, 3-10 сентября 2008 г., пос. Дивноморское, Россия. - М.: Физматлит, 2008.
[Brickley et al., 2004] Brickley D. Guha R.V. RDF Vocabulary Description Language 1.0: RDF Schema W3C Recommendation 10 February 2004 http://www.w3.org/TR/rdf-schema/.
[Davis et al, 2003] Davies J. (Editor), Fensel D. (Editor), van Harmelen F. (Editor), 2003 Towards the Semantic Web: Ontology-driven Knowledge Management, John Wiley and sons Ltd: England, 2003.
[Dean et al., 2004] Dean M., Schreiber G. (eds), van Harmelen F., Hendler J., Horrocks I., MCGUINNESS D., Patel-Schneider P., Stein L., OWL Web Ontology Language Reference. http://www.w3.org/TR/owl-ref/ Перевод: Дмитрий Щербина. OWL, язык веб-онтологий. Руководство. Рекомендация W3C 10 февраля 2004. http://sherdim.rsu.ru/pts/semantic_web/REC-owl-guide-20040210_ru.html.
[Hayes et al, 2005] Hayes P., Eskridge T., Saavedra R., Reichherzer T., Mehrotra M., Bobrovnikoff D. Collaborative knowledge capture in ontologies. K-CAP 2005.
[Katifori et al, 2007] Katifori A., Halatsis C., Lepouras G., Vassilakis C., Giannopoulou E. Ontology visualization methods - a survey. ACM Comput. Surv. 2007. ? 39(4).
[NEON] http://www.neon-project.org/nw/About_NEON.
[Van Renssen, 2005] Van Renssen A., Gellish: A Generic Extensible Ontological Language. Delft University Press, 2005. http://www.gellish.net/.