Ontologia (tietokonetiede)

Tietojenkäsittelytieteen ontologia ( novolat.  ontology toisesta kreikasta. ὤν gen . n.  ὄντος  - olemassa oleva, olemassa oleva ja λόγος  - opetus, tiede) on yritys kattavasti ja yksityiskohtaisesti formalisoida tietty tiedon ala käsitteellisen kaavion avulla . Tyypillisesti tällainen skeema koostuu tietorakenteesta, joka sisältää kaikki asiaankuuluvat objektiluokat, niiden suhteet ja kentässä hyväksytyt säännöt ( lauseet , rajoitukset). Tämä tietojenkäsittelytieteen termi on johdettu muinaisesta filosofisesta " ontologian " käsitteestä.

Ontologioita käytetään ohjelmointiprosessissa tiedon esitysmuotona todellisesta maailmasta tai sen osasta. Tärkeimmät sovellusalueet ovat liiketoimintaprosessien mallinnus , semanttinen verkko ja tekoäly . 

Erot ontologian filosofiseen käsitteeseen

Vaikka termi "ontologia" oli alun perin filosofinen, tietotekniikassa se on saanut itsenäisen merkityksen. Tässä on kaksi merkittävää eroa:

• Tietojenkäsittelytieteen ontologian tulee olla sellaisessa muodossa, että tietokone pystyy käsittelemään sitä helposti;
• Tietoontologiat luodaan aina tietyillä tavoitteilla - suunnitteluongelmien ratkaiseminen; niitä arvioidaan enemmän sovellettavuuden kuin täydellisyyden perusteella .

Ontologian elementit

Nykyaikaiset ontologiat rakennetaan suurimmaksi osaksi samalla tavalla kirjoituskielestä riippumatta. Ne koostuvat yleensä ilmentymistä , käsitteistä , määritteistä ja suhteista .

Esiintymät

Instanssit ( englanninkieliset  instanssit ) tai yksilöt ( englanniksi  yksilöt ) ovat objekteja, ontologian alemman tason pääkomponentteja; voivat olla sekä fyysisiä esineitä (ihmiset, talot, planeetat) että abstrakteja (numerot, sanat). Tarkkaan ottaen ontologia voi pärjätä ilman tiettyjä objekteja, mutta yksi ontologian päätavoitteista ontällaisten objektien luokittelu , joten ne ovat myös mukana.

Käsitteet

Käsitteet ( englanninkieliset  käsitteet ) tai luokat ( englanninkieliset  luokat ) ovat abstrakteja ryhmiä, kokoelmia tai objektijoukkoja. Ne voivat sisältää esiintymiä, muita luokkia tai molempien yhdistelmiä. Esimerkki:

• Käsite "ihmiset", sisäkkäinen käsite "henkilö". Mikä on "mies" - sisäkkäinen käsite tai ilmentymä (yksilö) - riippuu ontologiasta.
• Käsite "yksilöt", esimerkki "yksilöstä".

Ontologialuokat muodostavat taksonomian  - käsitteiden hierarkian sisäkkäisyyden suhteen [1] .

Attribuutit

Ontologian objekteilla voi olla attribuutteja . Jokaisella attribuutilla on vähintään nimi ja arvo, ja niitä käytetään tallentamaan objektille ominaisia ​​ja siihen liittyviä tietoja. Esimerkiksi Automalli-A- objektilla on attribuutteja, kuten:

• Nimi : Automalli-A
• Ovien lukumäärä : 4
• Moottori : {4.0L, 4.6L}
• Vaihteisto : 6-vaihteinen

Attribuuttiarvo voi olla monimutkainen tietotyyppi . Tässä esimerkissä Engine -nimisen attribuutin arvo on luettelo yksinkertaisista tietotyyppiarvoista.

Suhteet

Attribuuttien tärkeä rooli on määrittää ontologiaobjektien välisiä suhteita (riippuvuuksia). Tyypillisesti relaatio on attribuutti, jonka arvo on toinen objekti.

Oletetaan, että autoontologiassa on kaksi objektia - auto Model-A auto ja Model-B auto . Olkoon Model-Car-B mallin A seuraajamalli , jolloin Model-Car-A:n ja Model-Car-B :n välinen suhde määritellään "isSuccessorOf"-attribuutiksi, jonka arvo on " Model-Car-A " Malli- Auto- objekti (huomaa, että ontologian kuvauskielissä on ennalta määritellyt perintösuhteet).

Erikoistuneet ja yleiset ontologiat

Erikoistuneet ( aihesuuntautuneet ) ontologiat edustavat jotakin osaamisaluetta tai osaa todellista maailmaa. Tällainen ontologia sisältää erityismerkityksiä tälle alueelle. Esimerkiksi sana " pelto " tarkoittaa maataloudessa tonttia , fysiikassa yhtä ainetyyppiä  , matematiikassa algebrallisten järjestelmien  luokkaa .

Yleisiä ontologioita käytetään edustamaan käsitteitä , jotka ovat yhteisiä useille aloille. Tällaiset ontologiat sisältävät perustermejä, sanaston tai tesaurusten , joita käytetään kuvaamaan toimialueen termejä.

Jos kehittyy erikoisontologioita käyttävä järjestelmä, niiden integrointi saattaa olla tarpeen . Ontologiafuusion osatehtävä on ontologiakartoituksen tehtävä . Ja ontologian insinöörille tämä on vakava tehtävä. Jopa läheisten alueiden ontologiat voivat olla yhteensopimattomia toistensa kanssa. Ero voi johtua paikallisen kulttuurin, ideologian erityispiirteistä tai erilaisen kuvauskielen käytöstä . Ontologiat yhdistetään sekä manuaalisesti että puoliautomaattisesti. Yleensä tämä on työläs, hidas ja kallis prosessi. Perusontologian  - yhden sanaston - käyttö yksinkertaistaa jonkin verran tätä työtä.

Ontologian kuvauskielet

Ontologian kuvauskieli  on muodollinen kieli , jota käytetään ontologian koodaamiseen. On olemassa useita samankaltaisia ​​kieliä ( luettelo on epätäydellinen ):

• OWL  - Web Ontology Language, W3C-standardi , kieli semanttisille väitteille, kehitetty RDF :n ja RDFS :n laajennukseksi ;
• KIF( eng.  Knowledge Interchange Format  - tiedonvaihtomuoto) - perustuu S-lausekkeiden syntaksiin logiikkaa varten ;
• Yhteinen logiikka (CL) — KIF:n seuraaja (standardoitu – ISO/IEC 24707:2007).
• CycleL on ontologinen kieli, jota Cyc -projekti käyttää . Perustuu predikaattilaskuun , jossa on joitain korkeamman asteen laajennuksia.
• DAML+ÖLJY( FIPA )

Ontologiakielten kanssa työskentelyyn on olemassa useita eri tekniikoita: ontologiaeditorit (ontologioiden luomiseen), ontologian DBMS (ontologian tallentamiseen ja käyttämiseen) ja ontologiavarastot (useiden ontologioiden kanssa työskentelemiseen).

Katso myös

• Korkeampi ontologia
• Tietopohja
• Taksonomia
• Sanasto
• Tietojen talteenotto
• Avoimet biolääketieteen ontologiat
• Ontologian toimittajat

Muistiinpanot

1. ↑ Dobrov ym., 2009 .

Kirjallisuus

• Lapshin VA Ontologiat tietokonejärjestelmissä. - M .: Tieteellinen maailma, 2010.
• Dobrov B.V., Ivanov V.V., Lukaševitš N.V., Solovjov V.D. Ontologiat ja tesaurus: mallit, työkalut, sovellukset . - M . : Binom. Knowledge Laboratory, 2009. - 173 s. - ISBN 978-5-9963-0007-5 .

Linkit

• Ontologioiden käyttö tiedonhallintajärjestelmissä Arkistoitu 23. helmikuuta 2008 Wayback Machinessa
• Yleiskatsaus ontologian suunnittelutyökaluihin (vuodelle 2004)
• Natural Language Ontology Editor Arkistoitu 4. syyskuuta 2014 Wayback Machinessa  - yleiskatsaus Fluent Editorista , joka työskentelee kontrolloidun englannin ja OWL :n kanssa . Mainitsee myös ontologiaeditorit Protégé ja TopBraid Composer .
• Ohjeita ensimmäisen ontologian luomiseen