Файл: Лабораторная работа 1 по курсу Интеллектуальные информационные системы Создание онтологии и её применение в ис цель работы.pdf

Тип значения слота описывает, какие типы значений можно ввести в слот.
Вот список наиболее общих типов значений: строка, число (целое или дробное),
булевое (логическое) значение, перечисление (в Protégé – тип Symbol), экземпляр класса (позволяет определить отношения между концептами).
Диапазон значений слота – разрешенные классы для слотов типа экземпляр.
Например, для класса «Мясное блюдо» слот «рекомендованное вино» может иметь в качестве допустимых значений экземпляры класса «Красное вино», а для класса
«Рыбное блюдо» – «Белое вино» (при этом их класс-родитель, «Еда», может иметь в качестве допустимых значений экземпляры класса «Вино»).
7. Создание экземпляров
Последний шаг – это создание отдельных экземпляров классов в иерархии.
Для определения отдельного экземпляра класса требуется выбрать класс, создать отдельный экземпляр этого класса и установить значения слотов (не обязательно всех).
Дополнительные замечания:
1. Следует выбрать стандарт наименования классов и слотов и придержи- ваться его при разработке онтологии. Как правило, названия классов начинаются с заглавной буквы, а слотов – со строчной. Наименование классов чаще производится в единственном числе («Вино», а не «Вина»), хотя допустимо и множественное.
Следует также выбрать разделитель (пробел, подчеркивание, знак минуса или плю- са), который будет использоваться в именах классов и слотов, состоящих из не- скольких слов.
При выполнении лабораторной работы рекомендуется использование назва-
ний на английском языке, для большей совместимости с CLIPS.
2. При создании онтологии в Protégé отношение с другим концептом задает-
ся посредством слота, значением которого является экземпляр класса, с кото- рым устанавливается отношение. Для установления двусторонних отношений могут использоваться обратные слоты (inverse slots): например, если вино было произве-
дено на винном заводе, то винный завод производит это вино. В случае таких об-
ратных отношений, система сможет автоматически заполнить значение для обрат- ного отношения, обеспечивая согласованность базы знаний.
3. Если значение определенного слота одинаково для большинства экземпля- ров класса, то мы можем определить это значение как значение слота по умолча-
нию. Затем, когда создается каждый экземпляр класса, имеющего этот слот, система автоматически заполняет значение по умолчанию, но после этого мы можем изме- нить это значение на любое другое, которое позволят фасеты. То есть, значения по умолчанию созданы для удобства: в любом случае они не накладывают какие-либо ограничения на модель или никак ее не меняют.

Примеры онтологий:
В качестве примера, к лабораторной работе прилагается фрагмент онтологии
WDO
5
(WDO-lab.pprj), предназначенной для контекстной организации знаний
(практических рекомендаций) в сфере проектирования веб-интерфейсов. Созданная на основе онтологии база знаний, в составе интеллектуальной системы позволяет пользователю (проектировщику веб-интерфейсов) быстрый доступ к рекомендаци- ям, организованным в зависимости от элемента интерфейса (или веб-сайта) и других факторов, определяющих контекст проектируемого взаимодействия. Исходя из это- го, онтология содержит такие основные классы (см. Рис. 1) как Interface element
(элемент интерфейса), Website element (элемент веб-сайта), Style (CSS) property
(свойство каскадной таблицы стилей) и HCI knowledge representation class (Класс представления знаний в сфере человеко-компьютерного взаимодействия).
Рис. 1. Визуализация (при помощи модуля OntoViz) взаимосвязей основных классов онтологии.
Среди подклассов класса HCI knowledge representation class (см. Рис. 2), соот- ветствующих знаниям различного уровня (закон, принцип, рекомендация) следует особо отметить класс Guideline (рекомендация), одним из слотов которого является tag (тэг), реализующий тэговую категоризацию – значением данного слота может являться подкласс класса THING, т.е. любой класс (концепт) онтологии. Таким об- разом, онтология является не только основой для БЗ системы, но и содержит упоря- доченную терминологию предметной области, используемую для тэговой категори- зации.
5
WDO: Web Design Ontology (Бакаев М.А.)

Рис. 2. Визуализация класса HCI knowledge representation class и подклассов.
В комплекте с Protégé поставляется несколько дополнительных примеров он- тологий (Newspaper, Pizza). Кроме того, авторы редактора предлагают документ
(
http://protegewiki.stanford.edu/images/e/e8/Protege-frames-get-started.pdf
), детально описывающий процесс создания одной из онтологий.

Ход выполнения работы
1. Изучить методические указания к лабораторной работе.
2. Установить редактор Protégé-Frames и осуществить донастройки:
Установка Protégé-Frames
Рекомендуемая версия редактора
Protégé-Frames:
3.4.8
(
http://protege.stanford.edu/download/protege/3.4/installanywhere/Web_Installers/
).
Русификация Protégé (необязательный шаг)
Для русификации интерфейса
Protégé-Frames, замените файл protege_text.properties, находящийся в папке Protégé, на файл, прилагаемый к лабо- раторной работе
6
Установка OntoViz (необязательный шаг)
Модуль расширения Protégé под названием OntoViz служит для визуализации онтологии (автоматического построения схем взаимосвязей классов и экземпляров).
OntoViz может быть использован для отражения структуры онтологии в отчёте по лабораторной работе (см. описание, инструкции по установке и документацию по использованию модуля по адресу http://protegewiki.stanford.edu/wiki/OntoViz
).
Альтернативным средством визуализации онтологии может являться вкладка
Jambalaya.
3. Спроектировать онтологию для выбранной предметной области:
Предметные области (по вариантам):
1. Разработка ПО (ИС)
2. Анализ требований к ПО
3. Проектирование архитектуры ПО
4. Программная реализация ПО
5. Тестирование и отладка ПО
6. Внедрение и поддержка (сопровождение) ПО
7. Проектирование компьютерных интерфейсов
8. CASE-средства
9. Контроль качества ПО
10. Моделирование бизнес-процессов
По согласованию с преподавателем, студенты могут предложить свой вариант предметной области – например, соответствующий теме РГР.
6
локализация взята с сайта http://shcherbak.net/iniciativa-lokalizaciya-redaktora-ontologij-protege/

При выборе следует иметь в виду, что выбираемая предметная область и
цели ИС, разрабатываемой в лабораторной работе №2, должны соотноситься между собой.
4. Создать онтологию в редакторе Protégé-Frames:
В соответствии с описанным выше процессом создания онтологии, реализуйте в Protégé-Frames прикладную онтологию задач для выбранных в лабораторной рабо- те №3 предметной области и цели создания ИС. Создаваемая онтология должна со- держать не менее 50 основных фреймов (классов, слотов) и не менее 20 фреймов-
экземпляров.
5. Оформить отчёт по лабораторной работе:
Содержание отчёта

Выбранная предметная область и возможная цель использования онто- логии

Описание существующих (готовых) онтологий, если таковые есть и ис- пользуются при выполнении работы

Список терминов предметной области с указанием их разделения на классы, слоты, экземпляры и т.д.

Описание структуры онтологии (классы, слоты, экземпляры).
К отчёту также должны прилагаться:

Файл с классами онтологии (ontology.pont)

Файл с экземплярами классов (ontology.pins)

Файл проекта Protégé (ontology.pprj)
6. Защитить лабораторную работу, при необходимости ответив на кон-
трольные вопросы.
Контрольные вопросы
1. Поясните, каким образом цель создания онтологии определяет её структу- ру?
2. В чём вы видите отличие онтологии от базы знаний и от интеллектуальной
(экспертной) системы?
3. Какие модели представления знаний (помимо фреймов) вы знаете?
4. Какие типичные отношения между концептами в онтологиях вы знаете?
5. В чём отличие иерархических и ассоциативных связей между концептами?

Литература
1. Б.В. Добров, В.В. Иванов, Н.В. Лукашевич, В.Д. Соловьев. Онтологии и те- заурусы: модели, инструменты, приложения. http://www.intuit.ru/department/expert/ontoth/
2. Н.Ф. Ной и Д.Л. МакГиннесс. Разработка онтологий 101: руководство по созданию Вашей первой онтологии. http://ifets.ieee.org/russian/depository/ontology101_rus.doc
3. H.H. Wang и др. Frames and OWL Side by Side http://protege.stanford.edu/conference/2006/submissions/abstracts/7.2_Wang_Hai_Protege
_conf.pdf