Геллиш

Gellish — это язык онтологий для хранения и передачи данных, разработанный Андрисом ван Ренссеном с середины 1990-х годов. Он начинался как язык инженерного моделирования («Общий инженерный язык», получивший название «Геллиш»), но превратился в универсальный и расширяемый язык концептуального моделирования данных с общими приложениями. Поскольку он включает терминологию и определения, специфичные для предметной области, он также является языком семантического моделирования данных , а методология моделирования Геллиша является членом семейства методологий семантического моделирования.

Хотя его концепции имеют «имена» и определения на различных естественных языках, геллиш является естественного языка , независимым от формальным языком . Любой вариант естественного языка, например гельлиш-формальный английский, является контролируемым естественным языком . Информация и знания могут быть выражены таким образом, чтобы они были интерпретируемы компьютером, а также независимы от системы и естественного языка. Каждый вариант естественного языка представляет собой структурированное подмножество этого естественного языка и подходит для моделирования информации и представления знаний на этом конкретном языке. Все выражения, концепции и отдельные вещи представлены в геллише (числовыми) уникальными идентификаторами (Gellish UID). Это позволяет программному обеспечению переводить выражения с одного формального естественного языка на любые другие формальные естественные языки.

Обзор

Геллиш предназначен для выражения фактов (утверждений), запросов, ответов и т.п. Например, для полной и однозначной спецификации бизнес-процессов, продуктов, объектов и физических процессов; для получения информации об их приобретении, изготовлении, монтаже, эксплуатации и обслуживании; и для обмена такой информацией между системами, хотя и независимым от системы, интерпретируемым компьютером и независимым от языка способом. Он также предназначен для выражения знаний и требований о подобных вещах.

Определение геллиша можно получить из определения формального английского языка геллиша, рассматривая «выражения» как отношения только между уникальными идентификаторами. Определение формального английского языка Gellish представлено в Gellish English Dictionary-Taxonomy , который представляет собой большой « умный словарь » понятий с отношениями между этими понятиями (ранее он назывался STEPlib). Словарь-Таксономия называется «умным словарем», поскольку понятия организованы в иерархию подтип -супертип, что делает его таксономией , которая поддерживает наследование свойств от концепций супертипа к концепциям подтипа. Более того, поскольку вместе с другими отношениями между понятиями умный словарь расширяется до онтологии . Геллиш имеет в основном расширенную структуру объект-отношения-объект для выражения фактов посредством отношений, тогда как каждый факт может сопровождаться рядом вспомогательных фактов, касающихся основного факта. Примерами вспомогательных фактов являются автор, дата, статус и т. д. Чтобы обеспечить однозначную интерпретацию, Геллиш включает определение большого количества (более 650) стандартных типов отношений, которые определяют богатые возможности языка семантического выражения.

В принципе, для каждого естественного языка существует геллийский вариант, специфичный для этого языка. Например, геллиш-голландский (Gellish Nederlands), геллиш-итальянский , геллиш-английский , геллиш-русский и т. д. Геллиш не изобретает собственную терминологию, такую ​​как эсперанто , а использует термины из естественных языков. Таким образом, словарь-таксономия геллишского английского языка похож на (электронный) обычный словарь, который расширен дополнительными понятиями и отношениями между понятиями.

Например, словарь-таксономия Геллиша содержит определения многих понятий, которые также встречаются в обычных словарях, таких как виды физических объектов, таких как здание, самолет, автомобиль, насос, труба, такие свойства, как масса и цвет, такие шкалы, как кг и бар. , а также действия и процессы, такие как ремонт, отопление и т. д. Кроме того, словарь содержит понятия с составными названиями, например «шпилька теплообменника», которые не встречаются в обычных словарях. Основное отличие от обычных словарей состоит в том, что словарь геллишского языка также включает определения стандартных видов отношений ( relation type ), которые обозначаются стандартными фразами геллийского английского языка. Например, он определяет такие типы отношений, как ⟨является подтипом⟩ , ⟨классифицируется как a⟩ , ⟨имеет аспект⟩ , ⟨определяется количественно как⟩ , ⟨может быть исполнителем a⟩ , ⟨должен иметь как часть a ⟩ и т. д. Такие стандартные типы отношений и определения понятий позволяют программному обеспечению на базе Gellish правильно и однозначно интерпретировать выражения Gellish.

Выражения Gellish могут быть выражены в любом подходящем формате, таком как SQL , RDF или OWL , или даже в форме электронных таблиц , при условии, что их содержимое эквивалентно табличной форме таблиц именования Gellish (которые определяют словарь) и таблиц фактов ( вместе определяющие содержимое базы данных Gellish) или эквивалент таблиц сообщений Gellish (для обмена данными). Пример ядра таблицы сообщений следующий:

Левый термин	Тип отношения	Правый термин
центробежный насос	является подтипом	насос
П-123	классифицируется как	центробежный насос
П-123	имеет аспект	масса П-123
масса П-123	классифицируется как	масса
масса П-123	квалифицируется как	50 кг

Полная таблица сообщений Геллиша требует дополнительных столбцов для уникальных идентификаторов, назначения выражения, языка выражения, мощности, единицы измерения, контекста достоверности, статуса, даты создания, автора, ссылок и различных других столбцов. Gellish Light требует только три вышеуказанных столбца, но тогда он не поддерживает, например, возможности различать омонимы ; автоматический перевод; управление версиями и т. д. Эти и некоторые другие возможности поддерживаются Full Gellish. Следующий пример иллюстрирует использование некоторых дополнительных столбцов в таблице сообщений Геллиша, где единица измерения означает «единица измерения».

UID факта	Намерение	Левый UID	Левый срок	Это относится UID	Тип отношения	Правый UID	Правильный срок	UID единицы измерения	Единица измерения	Положение дел
201	заявление	130058	центробежный насос	1146	является подтипом	130206	насос			принял
202	заявление	102	П-123	1225	классифицируется как	130058	центробежный насос			предложенный
203	заявление	102	П-123	1727	имеет аспект	103	масса П-123			предложенный
204	заявление	103	масса П-123	1225	классифицируется как	550020	масса			предложенный
205	заявление	103	масса П-123	5020	квалифицируется как	920303	50	570039	кг	предложенный

Коллекция стандартных типов отношений определяет типы фактов, которые могут быть выражены на языке геллиша, хотя любой может создать собственное расширение словаря и, таким образом, добавлять понятия и типы отношений по мере необходимости.

Поскольку геллиш является формальным языком, любое выражение геллиша может использовать только понятия, определенные в словаре геллиша, или определение любого понятия должно быть специальным в коллекции выражений геллиша. Базы знаний могут быть созданы с использованием языка Gellish и определений его понятий в словаре Gellish. Примером применения словаря Геллиша является использование в качестве источника классов для классификации оборудования, документов и т. д., или в качестве стандартной терминологии ( метаданных ), или для гармонизации данных в различных компьютерных системах, или в качестве тезауруса или таксономии в поисковой системе .

Gellish обеспечивает автоматический перевод и позволяет использовать синонимы, сокращения и коды, а также омонимы благодаря использованию уникального независимого от естественного языка идентификатора (UID) для каждого понятия. Например, 130206 (насос) и 1225 (классифицируется как А). Это гарантирует, что понятия идентифицируются независимо от естественного языка. Таким образом, различные словари Gellish используют одни и те же UID для одного и того же понятия. Это означает, что эти словари обеспечивают перевод имен объектов, а также перевод стандартных типов отношений. UID позволяют автоматически переводить информацию и знания, выраженные в одном языковом варианте геллиша, и представлять их с помощью программного обеспечения на базе Gellish в любом другом языковом варианте, для которого доступен словарь геллиша. Например, фраза ⟨классифицируется как a⟩ и фраза ⟨ist klassifiziert als⟩ являются обозначениями одного и того же UID 1225.

Например, компьютер может автоматически выразить вторую строку приведенного выше примера на немецком языке следующим образом:

Левый термин	Тип отношения	Правый термин
П-123	классифицируется как	центробежный насос

Также могут быть заданы вопросы (запросы). Запросы облегчаются с помощью стандартизированных терминов, таких как что, что, где и когда. Их можно использовать в сочетании с зарезервированными UID для неизвестных значений в диапазоне 1–100. Это позволяет использовать выражения Геллиша для таких запросов, как:

- запрос: что <находится> в Париже

Программное обеспечение на базе Gellish должно быть способно дать правильный ответ на этот запрос, сравнивая выражение с фактами в базе данных, и должно отвечать:

- ответ: Эйфелева башня <находится в> Париже.

Обратите внимание, что возможность автоматического перевода подразумевает, что запрос/вопрос, выраженный на определенном языке, например английском, может использоваться для поиска в базе данных Gellish на другом языке (например, китайском), тогда как ответ может быть представлен на английском языке.

Информационные модели на геллишском языке

Информационные модели можно разделить на две основные категории:

• Модели об отдельных вещах. Эти модели могут касаться отдельных физических объектов, а также действий, процессов и событий или их комбинации. Информационная модель об отдельном физическом объекте и, возможно, также о его эксплуатации и техническом обслуживании, таком как технологическое предприятие, корабль, самолет, инфраструктурный объект или типовая конструкция (например, автомобиля или его компонента), называется объектом . Информационная модель или модель продукта, тогда как для здания она называется информационной моделью здания (BIM). Эти модели отдельных вещей характеризуются своей композиционной иерархией, которая определяет (все) их части, а также тем фактом, что сборки, как и части, классифицируются по видам или типам вещей.
• Модели о разных вещах. Эти модели выражаются как совокупность отношений определенного вида между видами вещей. Их можно дополнительно разделить на следующие подкатегории:
  • Модели знаний, которые представляют собой наборы выражений фактов о том, что может иметь место (смоделированные знания).
  • Модели требований, которые представляют собой наборы выражений фактов о том, что должно иметь место в конкретном контексте достоверности (смоделированные требования). Это может включать смоделированные версии содержания документов с требованиями, такие как стандартные спецификации и стандартные типы компонентов (например, как в каталогах компонентов и оборудования).
  • Модели определения, каждая из которых состоит из смыслового каркаса . Модель определения — это совокупность выражений о том, что по определению справедливо для всех вещей данного вида. Электронный интеллектуальный словарь-таксономия или онтология Gellish является примером набора моделей определений.
  • Модели, представляющие собой коллекции, включающие в себя комбинацию выражений вышеуказанных типов.

Все эти категории моделей могут включать в себя чертежи и другие документы, а также информацию о трехмерных формах (ядро трехмерных моделей). Все они могут быть выражены и интегрированы в Gellish.

Классификационное отношение между отдельными вещами и видами вещей делает определения, знания и требования о видах вещей доступными для отдельных вещей. Более того, иерархия подтипов-супертипов в словаре-таксономии Геллиша подразумевает, что знания и требования, указанные для определенного типа вещей, наследуются всеми их подтипами. Как следствие, когда кто-то проектирует отдельный объект и классифицирует его по определенному виду, все знания и требования, известные для супертипов этого типа, также будут распознаны и могут быть доступны автоматически.

Каждая категория информационной модели требует своей собственной семантики, поскольку выражение отдельного факта того, что что-то реальное имеет место, требует иных видов отношений, чем выражение общего факта того, что что-то может иметь место, что опять-таки отличается от факта, который выражает что что-то должно иметь место в определенном контексте или что что-то по определению имеет место всегда. Эти семантические различия приводят к тому, что различные категории информационных моделей требуют своих собственных подмножеств стандартных типов отношений. Поэтому Геллиш различает следующие категории типов отношений:

• Типы отношений для отношений между видами вещей (классами). Они предназначены для выражения знаний, требований и определений. Знания, требования и определения различных подкатегорий моделируются с использованием различных видов отношений: типов отношений для вещей, которые могут иметь место, вещей, которые должны иметь место, и вещей, которые имеют место по определению. Все три в пределах применимых ограничений мощности . Например, отношение специализации в первой строке приведенного выше примера используется для определения понятия (центробежный насос). Типы отношений <может иметь как часть а> и <должен иметь как часть а> являются примерами типов отношений, которые используются для определения знаний и требований соответственно.
• Типы отношений для отношений между отдельными вещами. Они предназначены для выражения информации об отдельных вещах. Например, наличие аспектного отношения в третьей из приведенных выше строк.
• Типы отношений для отношений между отдельными вещами и видами вещей. Они предназначены для связи между отдельными вещами и общими понятиями в словаре (или с частными расширениями этого словаря). Например, приведенные выше классификационные и квалификационные отношения.
• Типы отношений для отношений между коллекциями и для отношений между коллекцией и элементом в коллекции или общим аспектом всех элементов.

Геллские базы данных и

Геллиш обычно выражается в виде таблиц данных Геллиша. Существует три категории таблиц данных:

• Таблицы именования, содержащие словарный запас словаря и собственные термины, используемые в выражениях.
• Таблицы фактов, которые содержат выражения фактов в форме отношений между UID, а также ряд вспомогательных фактов.

База данных Gellish обычно состоит из одной или нескольких таблиц имен и одной или нескольких таблиц фактов вместе. Таблицы данных и таблицы фактов взаимно однозначно эквивалентны таблицам сообщений.

• Таблицы сообщений, которые объединяют содержимое таблиц имен и таблиц фактов в объединенные таблицы. Таблицы сообщений предназначены для обмена данными между системами и сторонами. Таблица сообщений — это единая стандартная таблица для выражения любых фактов, включая уникальные идентификаторы (UID для фактов), типы отношений и связанные объекты, а также их имена (термины) и ряд вспомогательных фактов. все объединено в одну таблицу. Несколько таблиц сообщений в разных местах можно объединить в одну распределенную базу данных.

Все столбцы таблицы стандартизированы, так что каждая таблица данных Gellish категории содержит одни и те же стандартные столбцы или подмножество стандартных столбцов. Это обеспечивает стандартные интерфейсы для обмена данными между прикладными системами. Содержимое таблиц данных также может включать ограничения и требования ( модели данных ), которые определяют тип данных, которые должны и могут предоставляться для конкретных приложений. Такие модели требований делают ненужным проектирование специализированных баз данных. Таблицы данных Gellish могут использоваться как часть центральной базы данных или могут образовывать распределенные базы данных, но таблицами также можно обмениваться в файлах обмена данными или как тело сообщений Gellish.

Таблица именования связывает термины в языке и языковом сообществе («речевое сообщество») с уникальным идентификатором. Это позволяет однозначно использовать синонимы, сокращения и коды, а также омонимы на нескольких языках. В следующей таблице приведен пример таблицы именования:

UID языка	UID языкового сообщества	UID на срок	Инверсный индикатор	Срок (имя)	Комментарий
910036	193263	130206	0	насос	Английский инженерный термин для обозначения концепции 130206
910038	193263	130206	0	Насос	Немецкий
910037	193263	130206	0	пышность	Голландский

Обратный индикатор уместен только тогда, когда фразы используются для обозначения типов отношений, поскольку каждый стандартный тип отношений обозначается как минимум одной стандартной фразой, а также как минимум одной стандартной обратной фразой. Например, фраза <является частью> имеет обратную фразу <имеет часть>. Обе фразы обозначают один и тот же вид отношения (отношение композиции). Однако когда обратная фраза используется для выражения факта, тогда объекты левой и правой руки в выражении должны иметь инверсную позицию. Таким образом, следующие выражения будут распознаны как два одинаково допустимых выражения одного и того же факта (с одним и тем же Fact UID):

• А <является частью> Б
• B <имеет в составе> A

Таким образом, обратный индикатор указывает для типов отношений, является ли фраза базовой фразой (1) или обратной фразой (2).

Таблица фактов содержит выражения любых фактов, каждый из которых сопровождается рядом вспомогательных фактов, дающих дополнительную информацию, имеющую отношение к основным фактам. Примерами вспомогательных фактов являются: намерение, статус, автор, дата создания и т. д.

Таблица фактов Геллиша состоит из столбцов для основных фактов и ряда столбцов для вспомогательных фактов. Вспомогательные факты позволяют указать такие вещи, как роли, мощности, контексты достоверности, единицы измерения, дату последнего изменения, автора, ссылки и т. д.:

Столбцы основного факта в таблице фактов:

• UID того факта, который выражен в этой строке таблицы
• UID намерения, с которым факт сообщается или сохраняется (например, в виде утверждения, запроса и т. д.)
• UID левого объекта
• UID типа отношения
• UID правого объекта
• UID единицы измерения (необязательно)
• строка, которая формирует описание (текстовое определение) левого объекта.

Эти столбцы также отображаются в таблице сообщений, как показано ниже.

Полная таблица сообщений геллиша на самом деле представляет собой комбинацию таблицы имен и таблицы фактов. Он содержит не только столбцы для выражения фактов, но также столбцы для названий связанных объектов и дополнительные столбцы для выражения вспомогательных фактов. Это позволяет использовать одну таблицу, а также для спецификации и использования синонимов и омонимов, нескольких языков и т. д. Ядро таблицы сообщений показано в следующей таблице:

Язык	UID левого объекта	Имя левого объекта	UID факта	UID типа отношения	Название типа отношения	UID правого объекта	Имя правого объекта	Положение дел
Английский	101	Эйфелева башня	201	5138	находится в	102	Париж	принял
Английский	101	Эйфелева башня	202	1225	классифицируется как	40903	башня	принял
Английский	102	Париж	203	1225	классифицируется как	700008	город	принял

В приведенном выше примере понятия с именами, а также (стандартные) типы отношений выбираются с их UID из словаря английского языка Gellish.

Таблица базы данных Gellish может быть реализована в любом табличном формате. Например, его можно реализовать как базу данных на основе SQL или иным образом, как файл STEP (согласно ISO 10303-21 ), или как простую электронную таблицу, как в Excel, например, в самом словаре Gellish.

Таблицы базы данных Gellish также можно описать в эквивалентной форме с использованием RDF / Notation3 или XML . Представление «Gellish в XML» определено в стандартной схеме XML . XML-файл с данными в соответствии с этой схемой XML рекомендуется иметь расширение GML, тогда как GMZ означает «Gellish в XML-архиве».

Одно из различий между Gellish и RDF, XML или OWL заключается в том, что Gellish English включает в себя обширный словарь понятий английского языка, включающий также большой (и расширяемый) набор стандартных типов отношений для создания интерпретируемых компьютером выражений (в форме, которая также доступен для чтения неспециалистам в сфере ИТ). С другой стороны, «языки», такие как RDF, XML и OWL, определяют лишь несколько основных понятий, что оставляет пользователям большую свободу определять свои собственные концепции «языка предметной области».

Эта привлекательная свобода имеет тот недостаток, что пользователи таких «языков», как RDF, XML или OWL, по-прежнему не используют общий язык и не могут интегрировать данные, полученные из разных источников. Gellish создан для того, чтобы обеспечить настоящий общий язык, по крайней мере, в гораздо большей степени, и, следовательно, обеспечивает гораздо большую стандартизацию и общность терминологии и выражений.

Геллиш по сравнению с OWL

OWL ( язык веб-онтологии /онтологический веб-язык) и Gellish предназначены для использования в семантической сети . Gellish можно использовать в сочетании с OWL или отдельно. Между этими двумя языками есть много общего, например, использование уникальных идентификаторов (Gellish UID, OWL URI ). но и важные различия. Основные различия заключаются в следующем:

Целевая аудитория и метауровень

OWL — метаязык , включающий базовую грамматику, но без словаря. OWL предназначен для использования разработчиками компьютерных систем и разработчиками онтологий для создания онтологий. Геллиш — это язык, который включает в себя грамматику, а также словарную таксономию и онтологию. Gellish предназначен для использования разработчиками компьютерных систем, а также конечными пользователями, а также может использоваться разработчиками онтологий, когда они хотят расширить онтологию Gellish или создать свою собственную онтологию предметной области. Геллиш не делает различия между метаязыком и языком пользователя; понятия из обоих «миров» интегрированы в одном языке. Итак, словарь геллишского английского содержит понятия, эквивалентные понятиям OWL, но также содержит понятия из обычного английского словаря.

Словари и онтологии

OWL можно использовать для явного представления значений терминов в словарях и отношений между этими терминами. Другими словами, его можно использовать для определения таксономий или онтологий . Термины в таком словаре не становятся частью языка OWL. Таким образом, OWL не включает определения терминов на естественном языке, таких как дорога, автомобиль, болт или длина. Однако его можно использовать для их определения и построения онтологии.

Верхняя часть онтологии Gellish также может использоваться для определения терминов и отношений между ними. Однако многие из таких терминов естественного языка уже определены в нижней части самого словаря-таксономии Геллиша. Таким образом, в геллише такие термины, как дорога, машина, болт или длина, являются частью языка геллиша. Таким образом, геллский английский является разновидностью естественного английского.

Синонимы и многоязычные возможности

Геллиш проводит различие между понятиями и различными терминами, которые используются в качестве названий (синонимов, аббревиатур и переводов) для обозначения этих понятий в разных контекстах и ​​на разных языках. Каждое понятие идентифицируется уникальным идентификатором, который не зависит от естественного языка и может иметь множество разных терминов на разных языках для обозначения понятия. Это обеспечивает автоматический перевод между различными версиями геллиша на естественном языке. В OWL различные термины на разных языках и синонимы в принципе представляют собой разные понятия, которые должны быть объявлены одинаковыми с помощью явных отношений эквивалентности (если только альтернативы не выражены в терминах свойств аннотации альтернативной метки). С одной стороны, подход OWL проще, но он делает выражения неоднозначными и интеграцию данных значительно усложняет и автоматический перевод.

Верхняя онтология

OWL можно рассматривать как верхнюю онтологию , состоящую из 54 «языковых конструкций» (конструкторов или концепций). Верхняя часть онтологии Gellish в настоящее время состоит из более чем 1500 концепций, из которых около 650 являются стандартными типами отношений. Кроме того, Геллишский словарь-таксономия содержит более 40 000 понятий. Это указывает на большое семантическое богатство и выразительные возможности геллиша. Более того, Геллиш содержит определения многих фактов об определенных понятиях, которые выражаются как отношения между этими понятиями.

Расширяемость

OWL имеет фиксированный набор понятий (терминов), которые расширяются только при расширении стандарта OWL. Gellish может расширяться любым пользователем в условиях открытого исходного кода .

История

Гелиш является дальнейшим развитием стандартов ISO 10303-221 (AP221) и ISO 15926 . Gellish представляет собой интеграцию и расширение концепций, определенных в обоих стандартах. Основное различие с обоими стандартами ISO заключается в том, что Gellish проще реализовать, он имеет более (точные) возможности семантического выражения, а также подходит для выражения запросов и ответов. Особая философия пространственно-временных частей, которая используется в ISO 15926 для представления дискретных периодов времени для представления времени, также может использоваться в Геллише, однако рекомендуемое представление времени в Геллише является более интуитивным методом, который указывает, что факты имеют определенную достоверность. продолжительность. Например, каждое свойство может иметь несколько числовых значений на шкале, которая выражается как несколько фактов, тогда как для каждого из этих фактов может быть добавлена ​​(необязательная) спецификация момента или периода времени, в течение которого этот факт действителен.

Подмножество словаря Геллиша (таксономия) используется для создания ISO 15926-4 . Геллиш в RDF стандартизируется как ISO 15926-11 .

Библиография

• Ван Ренссен, Андрис (2005). Геллиш: универсальный расширяемый онтологический язык . Издательство Делфтского университета. ISBN  90-407-2597-7 .
• Хенрикс, Майкл Руди (1 июня 2009 г.). Концептуальная основа для создания распределенных библиотек объектов с использованием Gellish (магистерская диссертация в области компьютерных наук). Нидерланды: Делфтский технологический университет.
• Бернерс-Ли, Тим ; Филдинг, Рой ; Масинтер, Ларри (январь 2005 г.). Единые идентификаторы ресурсов (URI): общий синтаксис . Рабочая группа по интернет-инжинирингу . дои : 10.17487/RFC3986 . РФК 3986 . Проверено 31 августа 2015 г.
• Стивенс, Роберт; Лорд, Филипп (2012). «Управление синономией в OWL» . Онтогенез . Проверено 26 июня 2019 г.

Внешние ссылки

• Официальный веб-сайт