Znalostní systém nad ontologií ve formátu Topic Maps Ladislav Buřita, Petr Do
[email protected];
[email protected] Univerzita obrany, Fakulta vojenských technologií Kounicova 65, 662 10 Brno Abstrakt: Článek popisuje tvorbu znalostního systému o znalostním managementu na
bázi teorie Topic Maps s využitím open source software Ontopia. Pozornost je věnovaná návrhu ontologie a zpracování aplikace k využití znalostní báze. Jsou specifikovány použité komponenty, je uvedena architektura znalostního systému a ukázka výsledné aplikace. Klíčová slova: Znalostní systém, znalostní management, ontologie, Topic Maps, Ontopia, J2EE, JSP, Apache. Abstract: The paper describes the creation of a knowledge system about knowledge
management on the basis of the Topic Maps theory, using the Ontopia open source software. Special attention is given to the ontology design and application processing to use the knowledge base. Applied components will be specified, as well as the architecture of the knowledge system. An example of the outcome application will be presented. Key words: Knowledge system, knowledge management, ontology, Topic Maps, Ontopia, J2EE, JSP, Apache.
1. Úvod Popisované řešení znalostního systému vzniklo v rámci výzkumu na Univerzitě obrany [1, 2] a při zpracování disertační práce [3]. Znalostní systém je vlastně „konkurenčním“ přístupem k projektu MENTAL – Znalostní systém pro správu NEC AČR [2]. Projekt MENTAL byl řešen na bázi komerčního software společnosti AION CS, s.r.o., Zlín; ve kterém se koncept znalostní báze, z důvodu dosažení výkonnosti a vyšších aplikačních možností, postupně odchýlil od standardu Topic Maps (ISO/IEC 13250:2003), který byl příliš svazující pro praktická komerční řešení. Zatímco popisovaný znalostní systém byl vytvářen na bázi open source řešení Ontopia, které definici standardu Topic Maps respektuje, obdobně jako další řešitelé, například [5].
1.1 Znalostní systém a vývoj ontologie Jednotná definice pojmu znalostní systém dosud neexistuje. Pro potřeby našeho řešení je znalostní systém specifikován jako nadstavba nad informačními systémy organizace, umožňující jednotný přístup k informacím a jejich sdílení. Pomáhá nalézat a pochopit relevantní informace a znalosti v dostupných datech, které jsou ukládány v kontextu, včetně návodu na jejich využití. Právě kontext informací, vybraných z dostupných dokumentů libovolné formy, je kvalitativně odlišuje od informací z informačních systémů a znamená těsnou souvislost s tématikou systémové integrace. SYSTÉMOVÁ INTEGRACE 4/2011
47
Ladislav Buřita, Petr Do
Architektura znalostního systému je především dána cílem, pro který je systém vytvořen. Pro podporu tvorby znalostních systémů existuje řada nástrojů, především editorů ontologií. Kvalitní taxonomie, potažmo ontologie je klíčovým prvkem znalostního systému, protože poskytuje informace a znalosti o zvolené doméně, je vlastně jejím modelem. Pro doménu znalostního managementu je dostatek informačních zdrojů, jak v tištěné podobě, například [6]; tak v elektronické formě na internetu. Patří mezi ně především výukové podklady, například [7]. Tvorba ontologií představuje náročný proces, který prochází jednotlivými etapami životního cyklu, obdobně jako vývoj informačního systému. Zahrnuje etapu výběru a analýzy zájmové domény (hledání relevantních pojmů pro ontologii), etapu návrhu a implementace ontologie, etapu jejího ověřování a rozvoje. Po shromáždění podkladů a jejich prostudování byla navržena o doméně znalostního managementu následující témata: disciplína, jazyk, metoda, nástroj, organizace, osoba, pojem, proces,
technologie, zdroj dat. Jejich ověření bylo uskutečněno s využitím elektronických dat, pomocí analytického software pro text mining. Obsah témat byl podrobněji rozveden relevantními pojmy a výsledek byl uspořádán do taxonomie, viz obrázek 1 (zpracováno pomocí software FreeMind [8]). Od taxonomie již není daleko k návrhu ontologie, protože témata (v ontologii třídy) jsou jasná, jen je třeba uvážit jejich vzájemné vztahy, viz obrázek 2 (vytvořeno v jazyku UML, pomocí Enterprise Architect [9]).
48
SYSTÉMOVÁ INTEGRACE 4/2011
Znalostní systém nad ontologií ve formátu Topic Maps
Obrázek 1 Taxonomie znalostního managementu [zdroj autoři] SYSTÉMOVÁ INTEGRACE 4/2011
49
Ladislav Buřita, Petr Do
Obrázek 2 Diagram tříd ontologie [zdroj autoři]
2. Analýza, návrh a tvorba znalostního systému Vzhledem k záměru využít pro znalostní systém software Ontopia bylo nutné analyzovat jeho aplikační rozhraní a způsob napojení uživatelských aplikací. Architektura znalostní systém je členěna do několika úrovní, které zahrnují datovou, relační, prezentační a aplikační vrstvu, viz Obrázek 3.
50
SYSTÉMOVÁ INTEGRACE 4/2011
Znalostní systém nad ontologií ve formátu Topic Maps
Obrázek 3 Vrstvy znalostního systému [zdroj autoři] Datová vrstva obsahuje data, pro znalostní bázi. Relační vrstva propojuje třídy s jejich výskyty (instancemi), tedy znalosti (dané ontologií) s informacemi (vytvořenými zpracováním dat). V prezentační vrstvě je implementována ontologie, která předává informace a znalosti vrstvě aplikační. Aplikační vrstva prezentuje informace a znalosti uživateli.
Obrázek 4 Technologické komponenty znalostního systému [zdroj autoři]
SYSTÉMOVÁ INTEGRACE 4/2011
51
Ladislav Buřita, Petr Do
K realizaci znalostního systému byly uplatněny technologické komponenty v souladu s obrázkem 4. Ontologickou vrstvu řeší software Ontopia, v relační vrstvě je užit jazyk TOLOG k získávání znalostí z ontologie. Aplikační vrstva je vytvořena komponentami JSP (Java Server Pages) v prostředí J2EE (Java Enterprise Edition) a webovým serverem Apache.
Obrázek 5 Architektura znalostního portálu s toky dat [zdroj autoři]
Kvalita znalostního systému se odvíjí od navržené ontologie, dále pak od možností použité technologie. Z popisu Ontopia bylo analyzováno rozhraní (Navigator Framework), pře které je řešen přístup do znalostní vrstvy. Aplikační vrstva v podobě webového portálu pro vytváření nadstavby nad Ontopia pracuje s podpůrnými knihovnami – knihovna tagů a knihovna vzorů (Template Library). Vzhledem k tomu, že Ontopia byla vytvořena v jazyce Java, je tento jazyk doporučen i pro rozšiřující aplikace. Architekturu webového znalostního portálu s toky dat uvádí obrázek 5. Dotazovacím jazykem TOLOG jsou zpřístupněny informace a znalostí ze znalostní báze. Vyhledávání v ontologii je zahájeno zadáním hledaného pojmu do formuláře aplikace. Výsledek je uživateli zobrazen jako seznam instancí tříd z dokumentové báze, které zadaný pojem obsahují, viz obrázek 6.
52
SYSTÉMOVÁ INTEGRACE 4/2011
Znalostní systém nad ontologií ve formátu Topic Maps
Obrázek 6 Vyhledávání pojmu [zdroj autoři]
3. Závěr V příspěvku nebylo cílem prezentovat komplexní řešení znalostní aplikace, ale představit základní rysy možného řešení znalostního systému na bázi open source komponent. Vývoj kódu znalostního systému je poměrně náročný, je nutná i potřebná znalost aplikačního rozhraní Ontopia. Aplikace obsahuje pouze základní funkce systému, jako například vyhledání a zobrazení definice pojmu a pojmů souvisejících, Výhodou je nízká cena výsledného řešení, které vychází z využití open source software. Nevýhodou, oproti řešení MENTAL, je nutnost tvorby vlastního aplikačního software a jeho nejistá konečná výkonnost.
Seznam literatury [1] Rozvoj, integrace, správa a bezpečnost komunikačních a informačních systémů (C412) v prostředí NATO. Výzkumný záměr Fakulty vojenských technologií MO0FVT0000403. Brno: Univerzita obrany, 2004 – 2010. [2] Management znalostí NEC AČR - MENTAL. Projekt obranného výzkumu OVUOFVT200804. Brno: Univerzita obrany, 2008-2011. [3] DO, P.: Knowledge management v resortu obrany. Disertační práce. Brno:
Univerzita obrany, 2011. [4] KOSEK, J.: Topic Maps. [online]. Dostupné z WWW:
. [5] DAMEN, D.: Earth Observation Application. In Practical Semantics 2011. Leipzig: TM Lab, January 24, 2011, seminar prezentation. SYSTÉMOVÁ INTEGRACE 4/2011
53
Ladislav Buřita, Petr Do
[6] BUREŠ, V.: Znalostní management a proces jeho zavádění: příručka pro praxi. Praha: Grada Publishing, 2007. ISBN 978-80-247-1978-8. [7] KATOLICKÝ, A.: Knowledge management. [online]. Dostupné z WWW:
http://www.volny.cz/ akatolicky/KM_celek1.htm [8] FreeMind – free mind mapping software. [online]. Dostupné z WWW: http://freemind.sourceforge.net/ wiki/index.php/Main_Page [9] Enterprise Architect, Sparx Systems. [online]. Dostupné z WWW: http://www.sparxsystems.com/
54
SYSTÉMOVÁ INTEGRACE 4/2011
