Основные функции и возможности различных инструментов инженерии онтологий

Из дипломной работы Кальченко А. В. ("Разработка системы Web-редактора для представления онтологий")
Инженерию онтологий можно определить как совокупность действий, касающихся:
процесса разработки онтологий;
жизненного цикла онтологий;
методов и методологий построения онтологий;
набора инструментов и языков для их построения и поддержки.
В настоящее время для создания и поддержки онтологий существует целый ряд инструментов, который помимо общих функций редактирования и просмотра выполняет поддержку документирования онтологий, импорт и экспорт онтологий разных форматов и языков, поддержку графического редактирования, управление библиотеками онтологий и т.д.
Система Ontolingua [7] была разработана в KSL (Knowledge Systems Laboratory) Стенфордского университета и стала первым инструментом инженерии онтологий. Она состоит из сервера и языка представления знаний. Сервер Ontolingua организован в виде набора онтологий, относящихся к Web-приложениям, которые надстраиваются над системой представления знаний Ontolingua. Редактор онтологий – наиболее важное приложение сервера Ontolingua является Web-приложением на основе форм HTML. Сервер Ontolingua также предоставляет архив онтологий, включающий большое количество онтологий различных предметных областей, что позволяет создавать онтологии из уже существующих. Сервер поддерживает совместную разработку онтологии несколькими пользователями, для чего используются понятия пользователей и групп. Сохраненные на сервере онтологии могут быть преобразованы в различные форматы для использования другими приложениями, а также импортированы из ряда языков в язык Ontolingua. В настоящий момент сервер поддерживает более 150 активных пользователей. Пользователь системы может быть удаленным и взаимодействовать с системой через сеть Интернет. Цель пользователя: формализовать задачу (или модель) из своей прикладной области для последующих вычислений на специализированных серверах математической обработки.
В библиотеке Ontolingua, хранятся формальные описания фрагментов задач пользователя, каждое из которых с математической точки зрения представляет собой набор имен переменных, набор имен предикатов и функций и набор аксиом или уравнений, то есть то, что в математической логике называется теорией. Как правило, эти теории не полны. В них описывается лишь то, что известно о данном фрагменте. Пользователь формальное описание своей задачи строит из фрагментов, хранящихся в библиотеке Ontolingua. Далее формальное описание задачи пользователя может быть передано в формате языка KIF на другие серверы по Интернет, где для получения ответов на вопросы формальное описание может быть переведено на внутренние языки других систем и обработаны специальными программами, например:
логического вывода, программными средствами автоматического доказательства теорем;
решения уравнений, программными средствами системы Mathematica;
имитационного моделирования и т.д.
Пользователю системы Ontolingua предоставляются следующие возможности:
просмотр в среде WWW разделов библиотеки Ontolingua (в зависимости от приоритета пользователя), представленной в виде гипертекстов HTML-документов;
поиск в библиотеке Ontolingua теорий и определений;
формирование и редактирование собственной онтологии пользователя;
синтаксическая проверка правильности спецификаций, сделанных пользователем, и ссылок на другие онтологии;
подготовка гипертекстовой документации по онтологиям в виде HTML документов;
если пользователь имеет в своем распоряжении систему Common Lisp, то ему могут быть переданы по сети Интернет тексты программ на Lisp для локальной работы с системой Ontolingua.
Protégé [9] – локальная, свободно распространяемая Java-программа, разработанная группой медицинской информатики Стенфордского университета (первая версия была выпущена в 1987 г.). Программа предназначена для построения (создания, редактирования и просмотра) онтологий прикладной области. Её первоначальная цель – помочь разработчикам программного обеспечения в создании и поддержке явных моделей предметной области и включение этих моделей непосредственно в программный код. В своей основе, Protégé содержит богатый набор инструментов, позволяющих создавать, визуализировать и манипулировать онтологиями, представленными в различных форматах. На основе сформированной онтологии, Protégé может генерировать формы получения знаний для введения экземпляров классов и подклассов. Инструмент имеет графический интерфейс, удобный для использования неопытными пользователями, снабжен справками и примерами.
OntoStudio [3] – среда для разработки онтологий и развития семантических приложений. Прототипом данной среды была система OntoEdit, разработанная в институте AIFB (Institute of Applied Informatics and Formal Description Methods) университета Karlsruhe. В данный момент проект коммерциализован компанией Ontorprise, GmbH. C помощью данной системы можно выполнять кодирование, проверку, просмотр, а также модификацию онтологий. OntoStudio позволяет импортировать схемы базы данных из Oracle, MS SQL и DB2, а также поддерживает языки OWL, RDF, F-Logic.
OilEd [6] – автономный графический редактор онтологий, разработан в Манчестерском университете в рамках европейского IST проекта On-To-Knowledge. Инструмент основан на языке DAML+OIL. Язык DAML разработан как расширение языка XML и сочетает в себе фреймовую структуру и выразительность дескриптивной логики (Description Logics) с сервисами рассуждения. Последняя версия языка (DAML + OIL) предоставляет широкий набор инструментов для создания онтологий и разметки текста.
Изначально целью создания редактора OilEd было стремление создать простой редактор для того чтобы привлечь больший интерес к языку OIL. Существующая версия не обеспечивает полную среду разработки – не поддерживается разработка онтологий большого масштаба, миграция и интеграция онтологий, контроль версий и т.д. OilEd можно рассматривать как “NotePad” редакторов онтологий, предлагающий достаточную функциональность, чтобы позволить пользователям строить онтологии и продемонстрировать, как можно использовать механизм рассуждения FaCT для проверки онтологии на непротиворечивость.
Редактор OilEd используется как для обучения, так и для исследования. Инструмент свободно распространяется по общедоступной лицензии GPL. В настоящее время, по-прежнему, можно установить редактор на персональном компьютере и работать с ним, однако разработчиками данный проект больше не поддерживается.
WebOnto [12] разработан для Tadzebao – инструмента исследования онтологий и предназначен для поддержки совместного просмотра, создания и редактирования онтологий. Его цели – простота использования, предоставление средств масштабирования для построения больших онтологий.
Для моделирования онтологий WebOnto использует язык OCML (Operational Conceptual Modeling Language). В WebOnto пользователь может создавать структуры, включая классы с множественным наследованием, что можно выполнять графически. Все слоты наследуются корректно. Инструмент проверяет вновь вводимые данные контролем целостности кода OCML.
Инструмент имеет ряд полезных особенностей: сохранение структурных диаграмм, раздельный просмотр отношений, классов, правил и т.д. Другие возможности включают совместную работу нескольких пользователей над онтологией, использование диаграмм, функций передачи и приёма и др.
Редактор OntoSaurus [8] был создан в университете Южной Калифорнии, в институте информационных наук. Он состоит из двух основных модулей: сервера онтологий и Web-браузера для редактирования и просмотра онтологий LOOM с помощью HTML-форм, обеспечивая для них графический интерфейс. OntoSaurus также предоставляет ограниченные средства редактирования, но его основная функция - просмотр онтологий. Для построения сложных онтологий нужно понимать язык LOOM. В OntoSaurus реализованы все возможности языка LOOM. Обеспечиваются автоматический контроль совместимости, дедуктивная поддержка рассуждения и некоторые другие функции.