В настоящее время все более актуальным становится вопрос составления онтологий различных областей. Современный человек нуждается в самых разнообразных знаниях, но не имеет достаточно времени на доскональное изучение всей области целиком. Эта проблема частично решается формализацией информации в различных областях жизнедеятельности человека.
Так, например, ПК стал неотъемлемой частью жизни большого количества людей, но лишь как пользователей. При этом в принципах работы и устройстве зачастую разбираться им не нужно. Но доступ к удобной и всесторонне описанной структуре мог бы упростить их взаимодействие с компьютером.
Постановка задачи
Основные задачи: разработка структуры иерархии комплектующих ПК, описание свойств и семантических связей между ними, изучение возможностей редактора онтологий Protégé, представление этой информации в виде онтологии с помощью редактора онтологий Protégé, демонстрация возможностей построенной онтологии, описание преимуществ по сравнению с реляционной БД.
Практическая реализация
В первую очередь была изучена литература по описанию архитектуры ПК. Большинство источников представляют схему, в центре которой лежит центральный процессор. Также встречается схема, которая основана на представлении пользователя о ПК, где на первом плане стоит внешняя конфигурация: системный блок, монитор, клавиатура. За основу иерархии комплектующих выбран именно такой вариант, поскольку предполагаемым потребителем должен быть пользователь, не обладающий информацией о внутреннем устройстве ПК. Далее были изучены возможности редакторов онтологий и принципы построения онтологий. Средствами Protégé построена полученная модель онтологии (рис. 1).
Классы, подразумевающие наличие конкретных представителей, наполнены экземплярами. После чего установлены семантические связи между ними, а также описаны их свойства. Графически всю структуру можно представить в виде онтографа (рис. 2).
Полученная онтология позволяет рассматривать компоненты ПК в самых различных видах. Выше было указано, что за основу иерархии выбрана схема, которая имеет в вершине не центральный процессор. Однако средства онтологии, независимо от выбранной основы, позволяют представить и такой вид ПК. Часть онтографа, демонстрирующая это представление, представлена на рис. 3.
Построенная онтология позволяет проследить взаимодействие между любыми компонентами ПК с любым уровнем детализации, т. е. начать построение можно с любого элемента онтологии.
Связи между компонентами, представленные графически не информативны, поскольку при изображении используется просто стрелка, указывающая, что связь есть. Однако важную роль в онтологии имеет именно семантика этой связи. В построенной онтологии она хранится в текстовом формате. Таким же образом хранится информация о свойствах или характеристиках компонент. Средствами Protégé это представляется так, как изображение указано на рис. 4.
Средства онтологии позволяют выполнение SPARQL (рекурсивный акроним от англ. SPARQL Protocol and RDF Query Language) - запросов, с помощью которых можно будет подбирать замену комплектующих после наполнения базы достаточным количеством экземпляров. Также можно делать выборки, аналогичные обычным запросам выборки в реляционных базах данных.
Заключение
В результате проделанной работы построена онтологическая база данных, которая отображает комплектации двух ПК (рис. 5), с возможностью расширения до любого количества ПК.
Между их компонентами установлены семантические связи и описаны свойства. Созданная онтология позволяет всестороннее рассмотрение ПК, изучение связей между любыми компонентами, их свойств пользователем. Существует возможность графического представления данных в виде онтографа, на котором все связи будут отображаться как соединительные линии между элементами. Это позволяет визуально представить предметную область. Имеется возможность регулирования уровня детализации. База данных имеет широкие возможности расширения и усовершенствования, а также модификации.
Продемонстрированы наглядность и удобство работы с иерархическими данными. Реляционная модель не позволяет стандартными средствами строить визуальные отображения иерархий и описывать семантику связей между элементами.
Литература
- Гимранов Р. Д., Холкин И. Н. Изобретая информационные системы будущего. Теория и практика. Сургут, 2017. 192 с.
- Горшков С Введение в онтологическое моделирование. ООО «ТриниДата», 2016. 165 с.
- Нестеренко М. В., Игнатова О. А. Разработка OWL-онтологии образовательного процесса Сургутского государственного университета // Сб. тр. XVI Междунар. науч.-практич. конф. Сочи, 2019. С. 95-100.
- Симонович С. В. Информатика. Базовый курс. 3-е изд. Санкт-Петербург, 2011. 640 с.