Представление онтологии в Semantic Web

Онтология является инструментом для последующей стандартизации дерева знаний, в том числе программной и системной инженерии. Основные направления онтологии:

• • разработка онтологических моделей, методов и средств доступа к мировым информационным ресурсам;
• • создание моделей описания ГоР разработки как повторно используемых знаний;
• • создание библиотек онтологии с профилем знаний;
• • разработка методов и средств создания комплекса инструментов по ведению онтологии как рабочего места онтолога;
• • разработка методических и учебных материалов по применению Семантического Веба в программировании.

Онтологию можно рассматривать как аппарат построения концептуальной модели домена, которая включает понятия, отношения и ограничения на элементы домена. Онтологии формирует доменную модель ПС, аналогично диаграмме классов в UML. Кроме того, существует много готовых онтологий для разных доменных моделей (биология, медицина, физика и др.), которые можно найти на е-сайтах доменов и использовать их как готовые решения для специалистов. Набор средств веб-онтологии представлен на рис. 11.2.

Онтология на Вебе содержит аппарат описания (языки URI, XVL, RDF, OWL и др.), правила построения синтакисиса и семантики ПрО и формализмы задания концептуальной схемы (модели), содержащей структуры данных, релевантные классы объектов, их связи и теоремы, утверждения, ограничения и др.

Рис. 11.2. Стек понятий Semantic Web.

Онтология используется как форма представления знаний о реальном мире или о его отдельных частях. Основные области применения — моделирование бизнес-процессов, Семантический Веб, искусственный интеллект и e-science (физика, биология, медицина и др.).

Современная онтология строится для доменов одинаково, независимо от языка написания. Обычно она состоит из индивидов, понятий, атрибутов и отношений, смысл которых дан ниже.

Индивиды — это основные, низкоуровневые компоненты онтологии, представляющие собой как физические объекты (люди, дома, планеты), так и абстрактные (числа, слова). Строго говоря, онтология может обойтись и без конкретных объектов. Однако одной из главных ее целей является классификация таких объектов.

Понятие — абстрактные группы, коллекции или наборы объектов. Они могут включать в себя индивиды, другие классы или же сочетание того и другого.

Объекты в онтологии могут иметь атрибуты. Каждый атрибут имеет по крайней мере имя и значение и используется для сохранения информации, специфической для объекта и привязанной к нему. Значением атрибута может быть сложным ТД.

Важная роль атрибутов в том, чтобы определить отношения между объектами онтологии. Обычно обращением является атрибут, значением которого является другой объект.

К языкам описания онтологии относятся:

• • OWL — стандарт W3C, язык для задания семантических утверждений, являющихся расширением RDF и RDFS;
• • KIF (Knowledge Interchange FonuaF), основанный на 5-выражениях синтаксиса логики;
• • Common logic — преемник KIF, стандартизован ISO / IEC 24 707:2007;
• • Cycl — язык проекта Сус, основанный на исчислении предикатов с некоторыми расширениями более высокого порядка DAML + OIL (FIFA).

Для работы с языками онтологии существует несколько видов технологий: редакторы онтологии (для создания онтологии), DBMS онтологии (для сохранения и обращения к онтологии) и хранилища онтологии (для работы с несколькими онтологиями).

В мировой инфраструктуре идет процесс глобализации терминологии, накопления профильной онтологии путем типизации (стандартизации) для актуальных проблемных областей с помощью базовых понятий, отношений и свойств. Основные направления применения и развития идей Семантического Веба:

• • создание моделей описания ГоР знаний;
• • разработка онтологических моделей, методов и средств доступа к мировым информационным ресурсам;
• • создание и стандартизация онтологии верхнего уровня (универсальных доменов) для базовых процессов SE (например, ЖЦ);
• • создание библиотек онтологических знаний и методов создания и ведения онтологии как рабочего места онтолога;
• • организация создания и использование реестров ГоР;
• • разработка методических и учебных материалов по программированию Семантического Веба.

Стандарты консорциума W3C

Основу веб-семантик составляют стандарты языков определения внешнего представления данных и гиперсвязей между ними. Более специализированные языки определяют форматы передачи специфических данных:

• • математические формулы;
• • векторная и растровая графика (png);
• • мультимедиа SMIL (Synchronized Multimedia Integration Language). Стандарты формируются рядом международных организаций: W3C,

ISOC, OASIS, GGF (рис. 11.3).

Рис. 11.3. Схема стандартных Интернет технологий.

Эти организации определяет методы кодирования и интерпретации структурированных данных. Их основу составляет язык XML, который предоставляет средства синтаксического описания структурированных данных. Они задают сетевые и веб-технологии, сервисные и Grid-технологии. Они предоставляет синтаксические и семантические структуры данных ПрО и механизмы для проверки соответствия конкретных документов семантике, определенной в схеме.