РАЗДЕЛ 2
РАЗРАБОТКА МЕТОДА ФОРМИРОВАНИЯ БАЗ ОНТОЛОГИЧЕСКИХ ЗНАНИЙ НА ОСНОВЕ ЦЕЛЕНАПРАВЛЕННОГО ПЕРЕБОРА
Широкое развитие инициативы Semantic Web обусловило возникновение новых конструкций для представления знаний - объектов ПрО, описания которых распределены по Web; свойств-значений; свойств-объектов, которые обеспечивают высокий уровень способности взаимодействия на уровне семантики между программными приложениями [71-74]. Следует отметить, что объекты ПрО в Semantic Web представляют собой описательную спецификацию предметов, что не позволяет оперировать ими при машинной обработке как чем-то активным, содержащим в себе методы обработки данных этих объектов, как это принято в объектной парадигме [75]. Методы обработки объектов ПрО в Semantic Web являются внешними по отношению к этим объектам ПрО. Кроме того, отсутствие средств спецификации и учета изменений состояний объектов ПрО вызывает определенные трудности во время организации формирования БОЗ на основе ИЗТС [76].
Учитывая вышесказанное, в этом разделе предлагается формальная модель БОЗ, в объекты ПрО которой вводится понятие функциональности для обеспечения цикла работ по обработке существующих и добавлению новых знаний в виде связанных отношениями объектов ПрО в БОЗ, и метод формирования баз онтологических знаний на основе целенаправленного перебора.
2.1. Формальная модель базы онтологических знаний
Для создания формальной модели БОЗ уточним определения основных понятий, используемых в работе:
Определение 2.1. База онтологических знаний - это совокупность сведений о предметной области, представленных в виде онтологии предметной области и экземпляров составляющих ее объектов (рис. 2.1).
Определение 2.2. Онтология - явная спецификация знаний о предметной области, в основе которой лежит "свойство-центричная" модель представления распределенных по Web знаний о предметной области [77].
Свойство-центричность онтологии БОЗ (рис. 2.1) выражается в том, что объекты ПрО и свойства описываются отдельно, при этом свойства описываются в терминах объектов ПрО, к которым они применимы, путем указания области применения свойства (domain) и области значений свойства (range) [78,79].
Рис. 2.1. Структурно-логическая схема баз онтологических знаний
В основе онтологии БОЗ лежит понятие объектной иерархии "класс-подкласс" (рис. 2.3), где класс - формальная структура некоторой сущности ПрО, подкласс - класс, наследующий структуру одного или нескольких суперклассов, суперкласс - класс, структуру которого наследуют другие классы, тип - область допустимых значений, которые может принимать экземпляр класса, экземпляр класса - конкретная сущность ПрО [80].
Рис. 2.2. Свойство-центричная модель представления знаний
В литературе по объектному и ER-моделированию объект рассматривается как сущность в предметной области. Так в словаре Вебстера (Webster) описывается сущность и объект как "предметы", а в словаре Роджета (Roget) определяются понятия сущность, объект и предмет как синонимы [81], что не согласуется с определениями признанных экспертов в области объектно-ориентированной методологии таких, как Гради Буч [82], утверждающих, что объект синоним словосочетания экземпляр класса, т.е. объект - это конкретная реализация сущности. Поэтому, в дальнейшем, для того, чтобы избежать противоречий, в работе будут использоваться следующие определения сущности, объекта и т.д.
Определение 2.3. Сущность - это моделируемый предмет ПрО.
Рис. 2.3. Объектная иерархия "класс-подкласс"
Определение 2.4. Объект ПрО - логическое представление сущности в форме, определяемой типом используемых отношений.
По типу используемых отношений объекты ПрО будем разделять на объекты-классы, объекты-экземпляры, объекты-суперклассы, объекты-подклассы.
Определение 2.5. Объект-класс - формальная структура некоторой сущности, которая может состоять в отношениях "быть подклассом", "быть суперклассом", "быть экземпляром" с другими объектами ПрО:
В случаях, когда объект ПрО абстрактный, т.е. не имеет экземпляров, тогда отношение "быть экземпляром" не устанавливается между объектами ().
Замечание 2.1. В дальнейшем, если это не будет приводить к противоречию, будем вместо понятия "объект-класс" использовать понятие "объект", подчеркивая эквивалентность понятий "объект" и "класс".
Определение 2.6. Объект-экземпляр - это объект ПрО с непустыми значениями свойств, определяющий конкретную реализацию сущности, структура которой задается объектом-классом, с которым объект-экземпляр состоит в отношении "быть экземпляром". Причем объекты-экземпляры могут находиться только в этом отношении с другими объектами.
Замечание 2.2. В объектном моделировании может стираться грань между объектами и экземплярами объектов [83], в зависимости от выбранной степени детализации модели БОЗ, т.е. объект-класс вполне может выступать экземпляром объекта и наоборот, поэтому для четкого разделение объектов и их экземпляров будем использовать отношение "быть экземпляром" для объектов ПрО, являющихся экземплярами.
Замечание 2.3. В дальнейшем, если это не будет вызывать противоречий, вместо понятия "объект-экземпляр" будем использовать понятие "экземпляр".
Определение 2.7. Объект-суперкласс - объект ПрО, логическую структуру которого наследуют другие объекты, такой объект находится в отношении "быть суперклассом" с другими объектами.
Определение 2.8. Объект-подкласс - объект ПрО, наследующий логическую структуру одного или нескольких объектов-суперклассов. Такой объект находится в отношении "быть подклассом" с объектами-суперклассами.
Определение 2.9. Базовый объект ПрО - наиболее общий объект, который не имеет объектов-суперклассов и описывает основные свойства, присущие всем объектам ПрО.
Согласно концепции Semantic Web свойства объектов будем разделять на свойства-значения и свойства-объекты [84].
Определение 2.10. Свойства-значения - это свойства, связывающие объекты-эк