Pembangunan Ontologi dengan Development-Oriented pada Metodologi Methontology

��

��

��

Tugas Akhir

��

��

��

NIM 11110006 Sahat Manahan Sinaga

NIM 11110013 Andi Parlindungan Tampubolon

NIM 11110069 Metilova Sitorus

��

!"#

��

$��%��

��

��

��

��

��

NIM 11110006 Sahat Manahan Sinaga

NIM 11110013 Andi Parlindungan Tampubolon

NIM 11110069 Metilova Sitorus

Sitoluama, Juni 2013

Pembimbing

Elisa Margareth Sibarani, S.T.,M.ISD

NIDN. 0118118301

Dinyatakan memenuhi syarat dan karenanya disetujui dan disahkan sebagai

Tugas Akhir Diploma 3

Program Studi Teknik Informatika

Politeknik Informatika Del

�

�

�

�

�

�

�

�

��

�

Politeknik Informatika Del Tugas Akhir Diploma 3, Hlmn. 5 dari 118

Pembangunan Ontologi dengan Development-Oriented pada Metodologi Methontology

Studi Kasus: Ontologi Alumni Politeknik Informatika Del

�

Prakata

Puji dan syukur kepada Tuhan Yang Maha Esa atas rahmat-Nya yang menyertai penulis

selama pengerjaan Tugas Akhir ini, sehingga penulis dapat menyelesaikan Tugas Akhir

ini dengan baik.

Laporan Tugas Akhir ini ditulis sebagai bagian dari syarat kelulusan Diploma 3 Program

Studi Teknik Informatika Politeknik Informatika Del. Judul Tugas Akhir ini adalah

”Pembangunan Ontologi dengan Development-Oriented pada Metodologi Methontology

Studi Kasus: Ontologi Alumni Politeknik Informatika Del”. Penulis menyampaikan

terima kasih kepada pembimbing, Ibu Elisa Margareth Sibarani yang telah memberikan

ide untuk mengerjakan topik ini serta memberikan arahan dan bimbingan selama

pengerjaan Tugas Akhir ini. Penulis juga menyampaikan terima kasih kepada pihak-pihak

yang telah membantu dan mendukung proses pengerjaan Tugas Akhir ini sehingga proses

pengerjaannya dapat berjalan dengan baik.

Penulis menyadari bahwa laporan ini masih memiliki banyak kekurangan, untuk itu

penulis mengharapkan kritik dan saran yang membangun untuk perbaikan dokumen ini

sehingga kedepannya dapat dihasilkan dokumen yang lebih baik.

Sitoluama, Juni 2013

Sahat Manahan Sinaga

Andi Parlindungan Tampubolon

Metilova Sitorus

�

�

�

�

�

�

�

�

�

�

�

�

�

�

�

��

�




Abstrak

Ontologi adalah sebuah deskripsi eksplisit formal yang menjelaskan konsep (class

atau concept) dalam suatu domain, properties dari masing-masing konsep yang

menggambarkan hubungan antara satu individual dengan individual lain, dan

deskripsi yang lebih jelas pada konsep (role restriction) dalam suatu domain tertentu.

Ontologi memiliki peranan penting untuk mendukung kinerja dan keakuratan

informasi dalam suatu sistem maka pada Tugas Akhir ini dilakukan riset untuk

pengembangan ontologi dengan mempelajari dan mengikuti Methontology yaotu

metodologi pembangunan ontology yang paling mature. Pelaksanaan Tugas Akhir ini

bertujuan untuk membangun ontologi mengikuti aktivitas development-oriented pada

metodologi Methontology dengan studi kasus alumni Politeknik Informatika Del.

Kemudian membangun aplikasi sederhana untuk mengetahui bagaimana aplikasi

dapat menggunakan ontologi sebagai sumber informasinya.

Komponen-komponen dari suatu ontologi terdiri dari class, individuals dan

properties. Bahasa pembangunan ontologi yang digunakan dalam pembangun

ontology yaitu OWL dan tools yang digunakan adalah Protégé. Untuk mengevaluasi

ontologi berdasarkan kriteria concistency, completeness dan conciseness maka

digunakan Reasoner.

Ontologi Alumni Politeknik Informatika Del bertujuan untuk menyediakan informasi

mahasiswa alumni Politeknik Informatika Del. Pembangunan ontologi fokus pada

tahapan development-oriented yaitu terdiri dari specification, conceptualization,

formalization dan implementation. Aplikasi dibangun dengan menggunakan bahasa

pemrograman Java dan menggunakan library OWLAPI, Jena, Reasoner serta SPRQL

sebagai query language yang dikenali oleh library yang digunakan. Analisis yang

dilakukan ketika membangun aplikasi yaitu analisis proses load ontology yaitu

bagaimana menghubungkan aplikasi dengan ontologi. Analisis proses memeriksa

consistency dan klasifikasi kelas yaitu untuk memeriksa apakah ontologi yang di-load

sudah consistent. Analisis proses menampilkan property dan instances yaitu untuk

menampilkan property dan instances yang ada pada ontologi. Analisis menampilkan

hasil yaitu bagaiman menampilkan hasil pencarian sesuai kriteria dari pengguna.

Analisis Menampilkan Detail Informasi yaitu untuk melihat detail informasi alumni.

Ontologi berhasil dibangun dan aplikasi dapat dihubungkan dengan ontologi sehingga

aplikasi yang dibangun mampu melakukan pencarian alumni.

Kata Kunci: ontologi, Methontology, OWL-DL, Protégé, evaluasi, Alumni Politeknik

Informatika Del, development-oriented.

�

�

�

�

�

�

�

�

�

�

�

�

�

�

�

�

��

�

�




Daftar Isi

Prakata.................................................................................................................................. 5

Abstrak ................................................................................................................................. 7

Daftar Isi .............................................................................................................................. 9

Daftar Tabel ....................................................................................................................... 10

Daftar Gambar ................................................................................................................... 11

Bab I Pendahuluan ....................................................................................................... 13

1.1 Latar Belakang ................................................................................................... 13

1.2 Tujuan ................................................................................................................ 15

1.3 Lingkup .............................................................................................................. 15

1.4 Pendekatan ......................................................................................................... 15

1.5 Sistematika Penyajian ........................................................................................ 16

Bab II Tinjauan Pustaka ................................................................................................ 19

2.1 Ontologi ............................................................................................................. 19

2.2 Metodologi ......................................................................................................... 27

2.3 Bahasa Pembangunan Ontologi ......................................................................... 37

2.4 Tools Pembangun Ontologi................................................................................ 42

2.5 Reasoner ............................................................................................................ 44

2.6 Regression Test .................................................................................................. 45

2.7 SPARQL ............................................................................................................ 47

2.8 Ontology Evaluation .......................................................................................... 48

2.9 Kesimpulan ........................................................................................................ 49

Bab III Analisis Pembangunan Ontologi ....................................................................... 51

3.1 Deskripsi Domain Studi Kasus: Alumni Politeknik Informatika Del ................ 51

3.2 Analisis Pembangunan Ontologi........................................................................ 52

Bab IV Analisis dan Perancangan Perangkat Lunak ...................................................... 65

4.1 Deskripsi Perangkat Lunak ................................................................................ 65

4.2 Perancangan Perangkat Lunak ........................................................................... 68

Bab V Evaluasi Ontologi .............................................................................................. 73

5.1 Kriteria Evaluasi Ontologi ................................................................................. 73

5.2 Hasil Evaluasi Ontologi ..................................................................................... 74

5.3 Pembahasan Hasil Pengujian Ontologi .............................................................. 76

Bab VI Implementasi dan Pengujian Aplikasi ............................................................... 77

6.1 Implementasi ...................................................................................................... 77

6.2 Pengujian............................................................................................................ 79

Bab VII Kesimpulan dan Saran ................................................................................... 81

7.1 Kesimpulan ........................................................................................................ 81

7.2 Saran .................................................................................................................. 81

Rujukan .............................................................................................................................. 82

Lampiran A ........................................................................................................................ 85

Lampiran B ........................................................................................................................ 87

Lampiran C ........................................................................................................................ 91

Lampiran D ...................................................................................................................... 106

Lampiran E....................................................................................................................... 112

Lampiran F ....................................................................................................................... 116

�




Daftar Tabel

Tabel 1 Analisis Metodologi Uschold ......................................................................... 30�

Tabel 2 Analisis metodologi Gruninger & Fox ........................................................... 31�

Tabel 3 Analisis metodologi Amaya Berneras ............................................................ 32�

Tabel 4 Analisis metodologi Methontology ................................................................ 35�

Tabel 5 Analisis metodologi SENSUS ........................................................................ 36�

Tabel 6 Analisis metodologi OTK ............................................................................... 37�

Tabel 7 Ontology Requirement Specification .............................................................. 52�

Tabel 8 Glossary of Terms ........................................................................................... 53�

Tabel 9 Concept Dictionary ......................................................................................... 58�

Tabel 10 Binary Relation ............................................................................................. 58�

Tabel 11 Formal Axiom and Rules .............................................................................. 59�

Tabel 12 Instances ....................................................................................................... 60�

Tabel 13 Deskripsi Class Diagram .............................................................................. 69�

Tabel 14 Deskripsi Sequence Diagram ........................................................................ 70�

Tabel 15 Deskripsi Component Diagram .................................................................... 71�

Tabel 16 Spesifikasi Objek pada form ......................................................................... 72�

Tabel 17 Query Pencarian ............................................................................................ 73�

Tabel 18 Test Script Uji Fungsi ................................................................................... 80�

Tabel 19 Hasil Pengujian Aplikasi .............................................................................. 80��

�

�




Daftar Gambar

Gambar 1 Contoh Individuals [25] .............................................................................. 20

Gambar 2 Contoh Properties [25] ............................................................................... 21

Gambar 3 Contoh Functional Properties [25] ............................................................. 21

Gambar 4 Contoh Inverse Functional Properties [25] ................................................ 22

Gambar 5 Contoh Transitive Properties [25] .............................................................. 23

Gambar 6 Contoh Symmetric Properties [25] ............................................................. 23

Gambar 7 Contoh Asymmetric properties [25] ............................................................ 24

Gambar 8 Contoh Reflexive Properties [25] ................................................................ 24

Gambar 9 Contoh Irreflexive Properties [25] .............................................................. 24

Gambar 10 Contoh Class [25] ..................................................................................... 25

Gambar 11 Methontology Life Cycle [26] ................................................................... 34

Gambar 12 Susunan Ontology Languages [5] ............................................................. 37

Gambar 13 XML Syntax .............................................................................................. 38

Gambar 14 RDF Syntax ............................................................................................... 38

Gambar 15 RDF Schema Syntax .................................................................................. 39

Gambar 16 Header Syntax ........................................................................................... 40

Gambar 17 Comments, Version Control dan Inclusion Syntax .................................... 41

Gambar 18 Class Element Syntax ................................................................................ 41

Gambar 19 Element Syntax .......................................................................................... 41

Gambar 20 Property Restriction Syntax ...................................................................... 42

Gambar 21 Instances Syntax ........................................................................................ 42

Gambar 22 Interface Apollo ........................................................................................ 43

Gambar 23 Software Regression Testing Process [24] ................................................ 46

Gambar 24 Contoh Sysntax SPRQL ............................................................................ 47

Gambar 25 Concepts Taxonomies ............................................................................... 56

Gambar 26 Binary Relation Diagram .......................................................................... 57

Gambar 27 Implementasi Class ................................................................................... 61

Gambar 28 Implementasi Property .............................................................................. 62

Gambar 29 Implementasi restriction ........................................................................... 63

Gambar 30 Implementasi Individuals/Instances .......................................................... 63

Gambar 31 Diagram Flowchart Proses Kerja Aplikasi ............................................... 66

Gambar 32 Class Diagram Aplikasi Pencarian Alumni Politeknik Informatika Del .. 69

Gambar 33 Sequence Diagram Aplikasi Pencarian Alumni Politeknik Informatika Del70

Gambar 34 Component Diagram Aplikasi Pencarian Alumni Politeknik Informatika Del

...................................................................................................................................... 71

Gambar 35 Rancangan Antarmuka Aplikasi Pencarian Alumni Politeknik Informatika Del

...................................................................................................................................... 72

Gambar 36 Check Consistency .................................................................................... 75

Gambar 37 Screen Query Completeness untuk mencari Alumni ................................ 75

Gambar 38 Screen Query Conciseness untuk Menampilkan Individual dari Class Alumni

...................................................................................................................................... 76

Gambar 39 Interface Aplikasi Pencarian Alumni Politeknik Informatika Del ............ 78

�

Halaman ini sengaja dibiarkan kosong

�




Bab I

Pendahuluan

Pada Bab Pendahuluan dijelaskan mengenai latar belakang pemilihan topik, tujuan

pelaksanaan Tugas Akhir, lingkup kajian yang mendasari Tugas Akhir, pendekatan yang

dilakukan selama melaksanakan kajian, dan sistematika penyajian materi yang disediakan

dalam laporan.

Latar Belakang

Ontologi adalah sebuah deskripsi eksplisit formal yang menjelaskan konsep (class atau

concept) dalam sutau domain, properties dari masing-masing konsep yang

menggambarkan hubungan antara satu individual dengan individual lain, dan deskripsi

yang lebih jelas pada konsep (role restriction) dalam suatu domain tertentu [1].

Ontologi suatu domain tertentu bukan merupakan tujuan akhir, melainkan pengembangan

ontologi adalah proses mendefinisikan kumpulan data dan struktur data tersebut untuk

digunakan oleh program atau aplikasi lain yang membutuhkannya [1]. Sebagai contoh

problem solving dan aplikasi domain-independent [1]. Contoh lain yaitu ontologi wine

(minuman anggur) dan makanan serta kombinasi yang sesuai antara wine dan menu

utama. Ontologi ini dapat digunakan sebagai dasar bagi beberapa aplikasi terkait

restaurant-managing tools yaitu suatu aplikasi yang mampu memberi saran jenis anggur

yang cocok untuk menu makanan hari ini atau menjawab pertanyaan pelayan dan

pelanggan. Selain itu, dimungkinkan adanya fitur pada aplikasi untuk melakukan analisis

gudang anggur seseorang dan memberi saran kategori anggur yang perlu ditambahkan dan

jenis anggur yang perlu dibeli untuk menu baru atau menu untuk hari selanjutnya [1].

Beberapa riset yang sudah dilakukan terkait pengembangan ontologi yang lebih kompleks

untuk membantu aplikasi yaitu:

1. Pada Requirements Management, ontologi digunakan untuk menyetarakan

kesenjangan dalam pemahaman dan pengetahuan umum diantara para stakeholder

(orang yang terlibat di dalam proses pengembangan perangkat lunak) selama

requirement elicitation dan digunakan untuk membantu analisis untuk menentukan

requirement [2].

�




2. Pada system security, ontologi digunakan pada organization level yaitu untuk

menyediakan sebuah dasar untuk menspesifikasikan fungsional dan requirements

system security. Selain itu, ontologi digunakan untuk mendukung integration security

dan requirement engineering selama tahapan awal pembangunan sistem. Dengan

demikian ontologi dapat membantu designer untuk memahami mengapa mekanisme

keamanan seperti autentikasi, access control, atau back up dibutuhkan [3].

3. Ontologi juga digunakan untuk mempermudah Query Answering pada database untuk

menambah akurasi hasil pencarian sesuai dengan kata kunci yang diberikan dan

sebagai mekanisme penalaran yang canggih oleh komputer sehingga pengguna yang

ingin melakukan pencarian terhadap suatu data tidak perlu mengetikkan sintaks query

language untuk mendapatkan informasi, hanya perlu mengetikkan kata atau kalimat

mengenai informasi yang ingin dicari [4].

4. Ontologi digunakan untuk Information Extraction sebagai kumpulan pengetahuan

yang memiliki karakteristik machine-readable dan processable. Ontologi menjadi

intelegensi buatan sehingga memungkinkan sistem atau aplikasi untuk berpikir dan

memberikan jawaban atau saran tertentu untuk pertanyaan yang diberikan padanya

[9].

Melihat pemanfaatan ontologi yang sangat penting untuk mendukung kinerja dan

keakuratan informasi dalam suatu sistem maka perlu dilakukan riset untuk pengembangan

ontologi. Salah satu pendekatannya adalah dengan mempelajari dan mengikuti metodologi

yang ada mengenai pembangunan ontologi. Tetapi belum ada metodologi yang benar-

benar tepat untuk digunakan sebagai metodologi dalam membangun ontologi [6]. Namun

salah satu metodologi yang paling mature saat ini adalah metodologi Methontology [5]

[6].

Pada Methontology terdapat tiga kategori aktivitas yaitu management project activities,

development-oriented activities, dan support activities. Metodologi Methontology

mendeskripsikan teknik cara pembangunan ontologi dengan jelas pada development-

oriented activities sehingga mudah untuk diikuti dalam membangun ontologi.

Development-oriented activities merupakan tahapan utama pembangunan ontologi terdari

atas specification, conceptualization, formalization, impelmentaion dan maintenance.

Selain itu metodologi ini telah direkomendasikan oleh Foundation for Intelligent Physical

�




Agents (FIPA) karena pada tahapan conceptualization dijelaskan tugas-tugas untuk

membangun ontologi [5] [6].

Oleh karena itu, pada Tugas Akhir ini akan dilakukan pembangunan ontologi dengan

development-oriented pada metodologi Methontology untuk studi kasus alumni Politeknik

Informatika Del. Agar ontologi dapat diaplikasikan, maka dibangun suatu aplikasi

pencarian alumni yang akan terhubung dengan ontologi yang dibangun untuk memberikan

informasi mengenai alumni Politeknik Informatika Del.

Tujuan

Pelaksanaan Tugas Akhir ini bertujuan untuk membangun ontologi mengikuti aktivitas

development-oriented pada metodologi Methontology dengan studi kasus alumni

Politeknik Informatika Del. Kemudian membangun aplikasi sederhana untuk mengetahui

bagaimana menghubungkan sebuah ontologi dengan aplikasi sehingga aplikasi dapat

menggunakan ontologi sebagai sumber informasinya (information foundation).

Lingkup

Lingkup kajian dan pelaksanaan Tugas Akhir ini mencakup studi literatur mengenai

metodologi Methontology, tahapan pembangunan ontologi, pembangunan ontologi dan

bagaimana menghubungkan aplikasi dengan ontologi. Hasil dari studi literatur dan

eksplorasi digunakan sebagai dasar proses analisis untuk pembangunan ontologi dengan

menggunakan aktivitas development-oriented yang ada pada Methontology. Untuk

memeriksa konsistensi individual, properties dan class dari ontologi yang dibangun maka

digunakan Reasoner yang terdapat pada tool pembangun ontologi yang digunakan yaitu

tool Protégé. Dalam membuktikan kebenaran informasi dalam ontologi maka dilakukan

evaluasi terhadap ontologi dan pengujian black box testing pada aplikasi pencarian

alumni. Sedangkan untuk membangun aplikasi dilakukan analisis, desain, implementasi

dan testing.

Pendekatan

Pendekatan yang dilakukan pada Tugas Akhir ini terdiri dari beberapa tahapan, yaitu:

1. Study literature

Study literature dilakukan untuk memperdalam pemahaman mengenai ontologi dan

tahap dan metode pengembangan ontologi serta informasi yang berkaitan dengan

ontologi yang sudah ada. Materi yang berkaitan dengan topik diperoleh melalui

Internet yaitu dalam bentuk paper, guidelines dan lain-lain.

�




2. Eksplorasi Protégé (Tool pembangun ontologi)

Pada tahap ini melakukan eksplorasi terhadap tool pembangun ontologi yaitu Protégé

untuk memperoleh pemahaman dan mengetahui gambaran ontologi hingga

menghasilkan sebuah ontologi.

3. Analysis

Pada tahap ini dilakukan analisis mengenai domain ontologi yang akan dibangun yaitu

domain alumni Politeknik Informatika Del dan melakukan analisis terhadap konsep

yang ada di dalam domain tersebut serta kesesuaian tahapan pembangunan ontologi

dengan metodologi yang digunakan.

4. Pembangunan Ontologi

Pada tahap ini dilakukan pembangunan ontologi dengan aktivitas development-

oriented pada metodologi Methontology dengan menggunakan Protégé sebagai tool

pembangun ontologi.

5. Pembangunan Aplikasi

Pada tahap ini dilakukan pembangunan aplikasi yang menerapkan ontologi yang telah

dibangun sebagai knowledge-based. Pembangunan aplikasi melalui tahapan analisis,

desain dan implementasi.

6. Pengujian

Pengujian dilakukan terhadap aplikasi untuk memastikan aplikasi dapat terhubung

pada aplikasi dan menghasilkan informasi yang terdapat pada ontologi.

7. Evaluasi ontologi

Evaluasi ontologi dilakukan untuk mengetahui apakah ontologi yang dibangun telah

memenuhi requirement dan berisi knowledge-based yang tepat dan fakta sesuai

dengan domain.

8. Penarikan kesimpulan dan dokumentasi

Pada tahap ini dilakukan penarikan kesimpulan dari penelitian yang dilakukan untuk

menjawab tujuan dan mendokumentasikan semua hasil penelitian yang dilakukan.

Sistematika Penyajian

Dokumen Laporan Tugas Akhir ini terdiri dari tujuh bab.

Bab I Pendahuluan, berisi tentang latar belakang pemilihan topik, ruang lingkup, tujuan,

pendekatan yang dilakukan dalam menyelesaikan persoalan yang menjadi objek kajian,

dan sistematika penyajian laporan ini.

�




Bab II Tinjauan Pustaka, berisi tentang landasan teori yang mencakup penjelasan

mengenai ontologi, metodologi, tahapan pembangunan ontologi, tool pembangun ontologi

dan kesimpulan.

Bab III Analisis Pembangunan Ontologi, berisi penjelasan bagaimana pembangunan

ontologi.

Bab IV Analisis dan Perancangan Perangkat Lunak, berisi penjelasan analisis dan

rancangan terhadap aplikasi Pencarian Alumni Politeknik Informatika Del.

Bab V Evaluasi Ontologi, berisi penjelasan mengenai evaluasi ontologi untuk mengetahui

kelayakan dan keakuratan ontologi berdasarkan tiga kriteria ontologi yaitu consistency,

completeness dan conciseness.

Bab VI Implementasi dan Pengujian, berisi penjelasan mengenai implementasi dan

pengujian terhadap aplikasi yang telah dibuat berdasarkan fungsi yang telah dianalisis,

apakah sudah berjalan dengan baik atau belum dan pengujian terhadap keakuratan dan

kelengkapan informasi dalam ontologi melalui penggunaan reasoner ketika melakukan

pemeriksaan konsitensi.

Bab VII Kesimpulan dan Saran, berisi kesimpulan dari hasil pelaksanaan Tugas Akhir dan

saran untuk pengerjaan topik ini ke depannya.

Pembangunan Ontologi dengan Development-Oriented pada Metodologi Methontology

Documents

Transcript of Pembangunan Ontologi dengan Development-Oriented pada Metodologi Methontology