Проектирование онтологий в среде Protege

Описание среды Protege

Программная система Protege разработана в Стэндфордском университете (США, Калифорния). Она распространяется по лицензии Mozilla Public License (MPL) и является свободным программным обеспечением с открытым исходным кодом. Система Protege позволяет упростить процесс разработки онтологии. Protege свободно поставляется, постоянно обновляется и может интегрироваться в другие проекты^[1].

Интерфейс программной среды Protege АЛ представлен на рис. 7.3.

Рис. 7.3. Интерфейс программной среды Protege 4.1.

Protege предоставляет два пути моделирования онтологий¹:

• • онтологическое представление знаний с помощью фреймов, соответствующее спецификации протокола ОКВС (Open Knowledge Base Connectivity protocol), — только в Protege 3. x;
• • создание онтологии на языке OWL (Web Ontology Language), разработанном консорциумом W3C.

Эта среда разработки была выбрана исходя из следующих соображений:

• • основана на Java, что означает кросс-платформенность;
• • может быть расширена за свет дополнений (плагинов);
• • полностью совместима с OWL 2 (начиная с версии 4.1);
• • возможна визуализация проектируемой онтологии с помощью ориентированного графа, вершинами которого являются понятия предметной области, а ребрами — отношения между ними (плагин OWLViz);
• • поддерживает правила, основанные на языке SWRL (Semantic Web Rule Language);
• • имеются такие подключаемые системы логического вывода (reasoners), как FaCT-н-, Pellet, HermiT.

Язык веб-онтологий OWL изначально разработан для использования приложениями, которые должны обрабатывать содержимое информации, а не только представлять эту информацию. Это означает, что в каждом конкретном случае, как, например, в нашей задаче разработки онтологии управления инцидентами, в дальнейшем существует возможность реализации и самой системы автоматизации управления инцидентами путем разработки необходимого ПО.

Возможности языка OWL и системы Protege позволяют также реализовать онтологию, построенную на самых разных принципах. В данном случае была выбрана версия Protege 4.1 и второй путь создания онтологии. Выбор версии был обусловлен рекомендациями разработчиков, опубликованными па официальном сайте.

OWL-онтологии могут содержать описания свойств, классов и их экземпляров. Классы определяются как наборы экземпляров^[2][3]. Одна из главных особенностей OWL состоит в том, что отношения подкласса-суперкласса (отношения предположения) могут быть вычислены автоматически в блоке рассуждений (reasoner). Это позволяет онтологиям с легкостью решать такие интеллектуальные задачи, как, например, задача Эйнштейна. Свойства OWL также представляются как отношения. Бинарные отношения в Protege могут быть трех типов^[4]:

• • объектные свойства (object properties);
• • свойства типа (data properties);
• • свойства-аннотации/метаданных (annotation properties).

Свойства, как и классы, могут быть объединены в иерархию. В Protege

поддерживаются многие стандартные типы данных для дата-свойств.

Отношения между объектами (object properties) могут иметь типы, представленные в табл. 7.3.

Еще одним важным достоинством онтологий, обеспеченных возможностями языка OWL, является возможность операций над ними. В частности, возможно использование операций алгебры онтологий (объединение, пересечение, вычитание), выборки, поиска терминов и многие другие. Операции над онтологиями ориентированы на реализацию как процессов разработки онтологий, так и поддержки и организации повторного их использования.

Таблица 73

Отношения между объектами (Objects Properties)

• [1] FI РА (Federation of Intelligent Physical Agents). Cm.: URL: http://www.cselt.stet.it/fipa/fipa_rationale.htm — официальная документация no Protege.
• [2] FIPA (Federation of Intelligent Physical Agents).
• [3] Официальная документация no Protege.
• [4] Никаноров С. П. Опыт прикладного применения системного анализа.