Тезисы по высшей онтологии (upper ontology)
1. Высшая онтология (upper ontology, http://en.wikipedia.org/wiki/Upper_ontology_(computer_science)) -- это наиболее общие концепты, уточнением которых можно получить частные концепты конкретных предметных областей. Высшая онтология включает в себя
-- мереологию (mereology), определяющую отношения частей и целого;
-- топологию (topology), определяющую пространство и время;
-- указания на существование реальных и абстрактные объектов и прочие "философские категории", определяющие картину мира.
2. Примеры публично доступных высших онтологий см. в Key Public Upper Ontology Custodians на стр. http://ontolog.cim3.net/cgi-bin/wiki.pl?UpperOntologySummit (разумеется, это неполный список: некоторые специальные онтологии включают в себя и высшую онтологию, и правила расширения -- например, OntoCAPE для моделирования в обрабатывающей промышленности, http://www.lpt.rwth-aachen.de/Research/OntoCAPE.php). Эти онтологии не слишком зависят от выбора формального языка их представления, большинство из них могут быть отконвертированы в OWL (для чего каждая из групп-разработчиков по факту сделала конвертер), чтобы непосредственно работать с софтом, обильно разрабатываемым в рамках инициативы Semantic Web (тьюториал Semantic Web: http://www.w3.org/Consortium/Offices/Presentations/RDFTutorial/Slides.pdf).
3. Чтобы разрабатывать собственные промышленные приложения, нужно быть уверенным, что эти приложения смогут добыть/положить данные из/в другие приложения. Для этого нужно иметь возможность описать целостную структуру собственных данных и уметь обратиться к таким же описаниям в других приложениях. Совместимые описания получаются тогда, когда в них используется общий взгляд на мир -- а это получается при условии использования одной и той же высшей онтологии. Тем самым первая задача при разработке промышленного приложения -- это выбор конкретной высшей онтологии.
4. Одна из высших онтологий (примерно 200 понятий) была сконструированна европейским консорциумом EPISTLE (http://www.infowebml.ws) специально для задач долгосрочной интеграции данных компьютерных приложений обрабатывающей промышленности, и зафиксирована комитетом ISO TC184/SC4-Industrial data в виде стандарта ISO 1592-2:2003. Расширение этой онтологии известно как Reference Data Library и включает в себя около 20000 концептов из предметной области инжиниринга (в онлайне можно поглядеть тут: http://projects.dnv.com/reference_data/RD7Browser/). Первоначально (по стандарту) эта онтология была записана на языке EXPRESS (ISO 10303-11, 1994), а затем оттранслирована на язык OWL (http://www.matthew-west.org.uk/Documents/batres-final.pdf).
5. Высшая онтология ISO 15926-2:2003 основана на картине четырехмерного мира: три пространственных размерности и время как четвертая размерность. В четырехмерном мире объекты протяженны во времени так же, как в пространстве. Особенно это важно при описании объектов на всем протяжении их жизненного цикла, включая сборку, функционирование с ремонтом, а затем разборку объектов -- в том числе и таких сложных объектов, как заводы, корабли и самолеты, электростанции.
6. С набором стандартов ISO 15926 активно работает промышленность, очень много сайтов поддерживающих проектов, Shell Petroleum обязала своих поставщиков оборудования использовать именно этот стандарт для передачи информации при закупках. Есть несколько промышленных консорциумов, занимающихся обеспечением совместимости компьютерных приложений с использованием этого стандарта (см. примеры в http://ailev.livejournal.com/515742.html). Современная справка о состоянии дел -- http://www.infowebml.ws/Topics/papers/15926SW.htm (на 7 августа 2007г.).
6. Из набора стандартов, в которых также есть высшая онтология нужно особо выделить стандарт описания процессов (process specification language, PSL, http://www.mel.nist.gov/psl/projects.html) ISO 18629, который подготовила объединенная рабочая группа подкомитетов 4 (промышленные данные) и 5 (интеграция производства) технического комитета 184 (промышленные системы автоматизации и интеграция). Назначение этого стандарта быть не языком моделирования процессов (их и так хватает), а быть языком обмена между системами, моделирующими процессы -- например, обеспечивать обмен данными между приложениями на IDEF3 и приложениями на сетях Петри. Пока среди разработчиков и пользователей стандарта PSL много больше академических ученых, нежели представителей промышленности. Зато у них очень тесные связи с группой разработчиков Semantic Web в W3C.
7. Высшие онтологии жестко конкурируют друг с другом, но среди них есть горячее желание объединиться. С этой целью ежегодно проходят встречи хранителей (custodians) этих онтологий, последняя встреча была в апреле 2007г. -- http://ontolog.cim3.net/cgi-bin/wiki.pl?OntologySummit2007. Один из результатов этой встречи -- появление текста про различение разных (компьютерных) онтологий: http://ontolog.cim3.net/cgi-bin/wiki.pl?OntologyDistinctions, ибо для объединения нужно как минимум разобраться, что именно объединяется (ибо кроме "классических" онтологий есть еще таксономии, фолксономии, тезаурусы и т.д. -- все они в чем-то похожи).
8. Рабочие встречи идут непрерывно, вот пример их организации: http://ontolog.cim3.net/cgi-bin/wiki.pl?ConferenceCall_2007_10_11 (как раз посвящен распределенной разработке онтологий -- в данном случае 50000 концептов медицинской информации, которые редактируются с удаленных рабочих мест по всему миру), http://ontolog.cim3.net/cgi-bin/wiki.pl?ConferenceCall_2007_10_04 (что нужно от систем поддержки коллаборативной разработки онтологий). Похоже, что все системы моделирования -- это системы коллаборативной разработки онтологий, и этот опыт через десяток лет будет мейнстримом вообще распределенной разработки чего бы то ни было.
9. Современные онтологии подразумевают не только описание понятий, но и описание их связей (правила). Поразвлекайтесь с моделью Чернобыльского реактора http://www.ida.liu.se/~her/npp/demo.html -- эта демонстрашка работает на базе правил, задаваемых в редакторе онтологий Protege (http://protege.stanford.edu/plugins/powerplant/powerPlant_screenshot.html). Вот страничка этого, пожалуй, самого известного на сегодня редактора онтологий: http://protege.stanford.edu/
10. В 2006-2007г.г. в онтологиях случился таки прорыв, количество перешло в качество, и онтологический подход тихо и незаметно вошел в промышленный мейнстрим в его стремлении интегрировать все и вся -- и вошел этот подход как раз через промышленные международные стандарты ISO TC184.
11. И используются сейчас онтологии по любому поводу (например, при теоретизировании предприятия-как-системы онтология тоже поминается между law и language: http://www.enterprisesystemtheory.net/index.html). И напоследок -- еще одна инициатива, которая так и называется Universal Business Language 2.0. Вот он, универсальный бизнес по версии OASIS (смотреть нужно прелестную картинку в 4-м разделе): http://docs.oasis-open.org/ubl/os-UBL-2.0/UBL-2.0.html. Похоже, что онтологический мир разделился на мир синих воротничков и мир белых воротничков. Мне мир синих воротничков нравится много больше. Поэтому высшую онтологию я буду выбирать такую, в которой по факту описано максимальное количество вещей. Похоже, что это ISO 15926. А уж процессы "обеспечения качества" или "управления проектами и программами" -- это мы еще посмотрим, в какой высшей онтологии их описывать.
-- мереологию (mereology), определяющую отношения частей и целого;
-- топологию (topology), определяющую пространство и время;
-- указания на существование реальных и абстрактные объектов и прочие "философские категории", определяющие картину мира.
2. Примеры публично доступных высших онтологий см. в Key Public Upper Ontology Custodians на стр. http://ontolog.cim3.net/cgi-bin/wiki.pl?UpperOntologySummit (разумеется, это неполный список: некоторые специальные онтологии включают в себя и высшую онтологию, и правила расширения -- например, OntoCAPE для моделирования в обрабатывающей промышленности, http://www.lpt.rwth-aachen.de/Research/OntoCAPE.php). Эти онтологии не слишком зависят от выбора формального языка их представления, большинство из них могут быть отконвертированы в OWL (для чего каждая из групп-разработчиков по факту сделала конвертер), чтобы непосредственно работать с софтом, обильно разрабатываемым в рамках инициативы Semantic Web (тьюториал Semantic Web: http://www.w3.org/Consortium/Offices/Presentations/RDFTutorial/Slides.pdf).
3. Чтобы разрабатывать собственные промышленные приложения, нужно быть уверенным, что эти приложения смогут добыть/положить данные из/в другие приложения. Для этого нужно иметь возможность описать целостную структуру собственных данных и уметь обратиться к таким же описаниям в других приложениях. Совместимые описания получаются тогда, когда в них используется общий взгляд на мир -- а это получается при условии использования одной и той же высшей онтологии. Тем самым первая задача при разработке промышленного приложения -- это выбор конкретной высшей онтологии.
4. Одна из высших онтологий (примерно 200 понятий) была сконструированна европейским консорциумом EPISTLE (http://www.infowebml.ws) специально для задач долгосрочной интеграции данных компьютерных приложений обрабатывающей промышленности, и зафиксирована комитетом ISO TC184/SC4-Industrial data в виде стандарта ISO 1592-2:2003. Расширение этой онтологии известно как Reference Data Library и включает в себя около 20000 концептов из предметной области инжиниринга (в онлайне можно поглядеть тут: http://projects.dnv.com/reference_data/RD7Browser/). Первоначально (по стандарту) эта онтология была записана на языке EXPRESS (ISO 10303-11, 1994), а затем оттранслирована на язык OWL (http://www.matthew-west.org.uk/Documents/batres-final.pdf).
5. Высшая онтология ISO 15926-2:2003 основана на картине четырехмерного мира: три пространственных размерности и время как четвертая размерность. В четырехмерном мире объекты протяженны во времени так же, как в пространстве. Особенно это важно при описании объектов на всем протяжении их жизненного цикла, включая сборку, функционирование с ремонтом, а затем разборку объектов -- в том числе и таких сложных объектов, как заводы, корабли и самолеты, электростанции.
6. С набором стандартов ISO 15926 активно работает промышленность, очень много сайтов поддерживающих проектов, Shell Petroleum обязала своих поставщиков оборудования использовать именно этот стандарт для передачи информации при закупках. Есть несколько промышленных консорциумов, занимающихся обеспечением совместимости компьютерных приложений с использованием этого стандарта (см. примеры в http://ailev.livejournal.com/515742.html). Современная справка о состоянии дел -- http://www.infowebml.ws/Topics/papers/15926SW.htm (на 7 августа 2007г.).
6. Из набора стандартов, в которых также есть высшая онтология нужно особо выделить стандарт описания процессов (process specification language, PSL, http://www.mel.nist.gov/psl/projects.html) ISO 18629, который подготовила объединенная рабочая группа подкомитетов 4 (промышленные данные) и 5 (интеграция производства) технического комитета 184 (промышленные системы автоматизации и интеграция). Назначение этого стандарта быть не языком моделирования процессов (их и так хватает), а быть языком обмена между системами, моделирующими процессы -- например, обеспечивать обмен данными между приложениями на IDEF3 и приложениями на сетях Петри. Пока среди разработчиков и пользователей стандарта PSL много больше академических ученых, нежели представителей промышленности. Зато у них очень тесные связи с группой разработчиков Semantic Web в W3C.
7. Высшие онтологии жестко конкурируют друг с другом, но среди них есть горячее желание объединиться. С этой целью ежегодно проходят встречи хранителей (custodians) этих онтологий, последняя встреча была в апреле 2007г. -- http://ontolog.cim3.net/cgi-bin/wiki.pl?OntologySummit2007. Один из результатов этой встречи -- появление текста про различение разных (компьютерных) онтологий: http://ontolog.cim3.net/cgi-bin/wiki.pl?OntologyDistinctions, ибо для объединения нужно как минимум разобраться, что именно объединяется (ибо кроме "классических" онтологий есть еще таксономии, фолксономии, тезаурусы и т.д. -- все они в чем-то похожи).
8. Рабочие встречи идут непрерывно, вот пример их организации: http://ontolog.cim3.net/cgi-bin/wiki.pl?ConferenceCall_2007_10_11 (как раз посвящен распределенной разработке онтологий -- в данном случае 50000 концептов медицинской информации, которые редактируются с удаленных рабочих мест по всему миру), http://ontolog.cim3.net/cgi-bin/wiki.pl?ConferenceCall_2007_10_04 (что нужно от систем поддержки коллаборативной разработки онтологий). Похоже, что все системы моделирования -- это системы коллаборативной разработки онтологий, и этот опыт через десяток лет будет мейнстримом вообще распределенной разработки чего бы то ни было.
9. Современные онтологии подразумевают не только описание понятий, но и описание их связей (правила). Поразвлекайтесь с моделью Чернобыльского реактора http://www.ida.liu.se/~her/npp/demo.html -- эта демонстрашка работает на базе правил, задаваемых в редакторе онтологий Protege (http://protege.stanford.edu/plugins/powerplant/powerPlant_screenshot.html). Вот страничка этого, пожалуй, самого известного на сегодня редактора онтологий: http://protege.stanford.edu/
10. В 2006-2007г.г. в онтологиях случился таки прорыв, количество перешло в качество, и онтологический подход тихо и незаметно вошел в промышленный мейнстрим в его стремлении интегрировать все и вся -- и вошел этот подход как раз через промышленные международные стандарты ISO TC184.
11. И используются сейчас онтологии по любому поводу (например, при теоретизировании предприятия-как-системы онтология тоже поминается между law и language: http://www.enterprisesystemtheory.net/index.html). И напоследок -- еще одна инициатива, которая так и называется Universal Business Language 2.0. Вот он, универсальный бизнес по версии OASIS (смотреть нужно прелестную картинку в 4-м разделе): http://docs.oasis-open.org/ubl/os-UBL-2.0/UBL-2.0.html. Похоже, что онтологический мир разделился на мир синих воротничков и мир белых воротничков. Мне мир синих воротничков нравится много больше. Поэтому высшую онтологию я буду выбирать такую, в которой по факту описано максимальное количество вещей. Похоже, что это ISO 15926. А уж процессы "обеспечения качества" или "управления проектами и программами" -- это мы еще посмотрим, в какой высшей онтологии их описывать.