Ontologie (informatika)

Ontologie v informatice ( novolat.  ontologie z jiného řec. ὤν gen . n.  ὄντος  - existující, to, co existuje a λόγος  - vyučování, věda) je pokusem komplexně a podrobně formalizovat určitou oblast vědění pomocí konceptuálního schématu . Typicky se takové schéma skládá z datové struktury obsahující všechny relevantní třídy objektů, jejich vztahy a pravidla ( teorémy , omezení) akceptovaná v oboru. Tento termín v informatice je odvozen ze starověkého filozofického konceptu „ ontologie “.

Ontologie se používají v procesu programování jako forma reprezentace znalostí o reálném světě nebo jeho části. Hlavními oblastmi použití jsou modelování obchodních procesů , sémantický web a umělá inteligence . 

Odlišnosti od filozofického konceptu ontologie

Ačkoli byl termín „ontologie“ původně filozofický, v informatice nabyl samostatného významu. Jsou zde dva podstatné rozdíly:

• Ontologie v informatice musí být ve formátu, který počítač může snadno zpracovat;
• Informační ontologie jsou vždy vytvářeny s konkrétními cíli - řešení konstrukčních problémů; jsou posuzovány spíše z hlediska použitelnosti než úplnosti .

Prvky ontologie

Moderní ontologie jsou stavěny z větší části stejným způsobem, bez ohledu na jazyk psaní. Obvykle se skládají z instancí , konceptů , atributů a vztahů .

Instance

Instance ( anglicky  instances ) nebo individua ( anglické  individuality ) jsou objekty, hlavní součásti ontologie na nižší úrovni; mohou být jak fyzické objekty (lidé, domy, planety), tak abstraktní (čísla, slova). Přísně vzato se ontologie obejde bez konkrétních objektů, nicméně jedním z hlavních cílů ontologie je klasifikace takových objektů, proto jsou také zahrnuty.

Koncepty

Pojmy ( anglicky  concepts ) nebo třídy ( English  class ) jsou abstraktní skupiny, kolekce nebo sady objektů. Mohou zahrnovat instance, jiné třídy nebo kombinace obou. Příklad:

• Pojem „lidé“, vnořený pojem „osoba“. Co je "člověk" - vnořený koncept nebo instance (jedinec) - závisí na ontologii.
• Pojem „jednotlivci“, příklad slova „jednotlivec“.

Třídy ontologie tvoří taxonomii  – hierarchii pojmů s ohledem na vnořování [1] .

Atributy

Objekty v ontologii mohou mít atributy . Každý atribut má alespoň název a hodnotu a používá se k ukládání informací, které jsou specifické pro objekt a jsou s ním spojeny. Například objekt Car-Model-A má atributy jako:

• Název : Auto-model-A
• Počet dveří : 4
• Motor : {4,0L, 4,6L}
• Převodovka : 6-rychlostní

Hodnota atributu může být komplexní datový typ . V tomto příkladu je hodnotou atributu s názvem Engine seznam hodnot jednoduchých datových typů.

Vztahy

Důležitou úlohou atributů je definovat vztahy (závislosti) mezi objekty ontologie. Relace je obvykle atribut, jehož hodnotou je jiný objekt.

Předpokládejme, že v ontologii automobilů existují dva objekty - auto Model-A car a Model-B car . Nechť je Model-Car-B nástupnickým modelem Modelu-A , pak je vztah mezi Model-Car-A a Model-Car-B definován jako atribut „isSuccessorOf“ s hodnotou „ Model-Car-A “ pro Model- Auto objekt (je třeba poznamenat, že v jazycích pro popis ontologie jsou předdefinované dědičné vztahy).

Specializované a obecné ontologie

Specializované ( předmětově orientované ) ontologie představují reprezentaci nějaké oblasti znalostí nebo části reálného světa. Taková ontologie obsahuje speciální významy termínů pro tuto oblast. Například slovo " pole " v zemědělství znamená kus země , ve fyzice  - jeden z typů hmoty , v matematice  - třídu algebraických systémů .

Obecné ontologie se používají k reprezentaci pojmů , které jsou společné pro velké množství polí. Takové ontologie obsahují základní sadu termínů, glosář nebo tezaurus , používané k popisu doménových termínů.

Pokud se vyvine systém využívající specializované ontologie, může být vyžadována jejich integrace . Dílčím úkolem ontologické fúze je úkol ontologického mapování . A pro inženýra ontologie je to vážný úkol. Ontologie dokonce blízkých domén mohou být navzájem nekompatibilní. Rozdíl se může objevit v důsledku zvláštností místní kultury, ideologie nebo v důsledku použití jiného popisného jazyka . Ontologie se slučují ručně i poloautomaticky. Obecně se jedná o pracný, pomalý a nákladný proces. Použití základní ontologie  – jednotného slovníku – tuto práci poněkud zjednodušuje.

Jazyky popisu ontologie

Jazyk popisu ontologie  je formální jazyk používaný ke kódování ontologie. Existuje několik podobných jazyků ( seznam je neúplný ):

• OWL  - Web Ontology Language, standard W3C , jazyk pro sémantická tvrzení, vyvinutý jako rozšíření RDF a RDFS ;
• KIF( ang.  Knowledge Interchange Format  - formát pro výměnu znalostí) - založený na syntaxi S-výrazů pro logiku ;
• Common Logic (CL) — nástupce KIF (standardizované — ISO/IEC 24707:2007).
• CyklusL je ontologický jazyk používaný projektem Cyc . Založeno na predikátovém počtu s některými rozšířeními vyššího řádu.
• DAML+OLEJ( FIPA )

Existuje několik typů technologií pro práci s jazyky ontologie: editory ontologie (pro vytváření ontologií), ontologické DBMS (pro ukládání a přístup k ontologii) a úložiště ontologie (pro práci s několika ontologií).

Viz také

• Vyšší ontologie
• Znalostní základna
• Taxonomie
• Glosář
• Extrakce informací
• Otevřené biomedicínské ontologie
• Ontologické editory

Poznámky

1. ↑ Dobrov et al., 2009 .

Literatura

• Lapshin VA Ontologie v počítačových systémech. - M .: Vědecký svět, 2010.
• Dobrov B.V., Ivanov V.V., Lukaševič N.V., Solovjov V.D. Ontologie a tezaury: Modely, nástroje, aplikace . - M .: Binom. Vědomostní laboratoř, 2009. - 173 s. - ISBN 978-5-9963-0007-5 .

Odkazy

• Použití ontologií v systémech správy znalostí Archivováno 23. února 2008 na Wayback Machine
• Přehled nástrojů ontologického inženýrství (pro rok 2004)
• Natural Language Ontology Editor Archivováno 4. září 2014 na Wayback Machine  - přehled Fluent Editoru pracujícího s řízenou angličtinou a OWL . Zmiňuje také editory ontologie Protégé a TopBraid Composer .
• Pokyny pro vytvoření vaší první ontologie