Онтология

Онтология

Онтология (Ontology) – одна из моделей представления знаний предметной области. Под онтологией предметной области традиционно понимается семантическое описание этой предметной области. Термины «онтологическое описание», «онтологическая модель», «онтология предметной области» используются как синонимы. Онтология описывает основные концепции (положения) предметной области и определяет отношения между ними.

В настоящее время для семантического моделирования преимущественно используется объектная онтология, описывающая текущее состояние некоторой предметной области как множества объектов, связанных друг с другом отношениями. Онтология вместе с набором индивидуальных экземпляров образует базу знаний (анг. Knowledge Base).

Обычно онтологию представляют в виде ациклического ориентированного графа, вершинами которого являются объекты онтологии, а дугами – отношения между ними (свойства). Часто такую структуру из объектов и значений их свойств, построенную для определенной предметной области, называют графом знаний (анг. Knowledge Graph).

Определение онтологии

В настоящее время все еще не существует единого и общепризнанного определения для понятия онтология, в научной литературе встречается множество различных определений, многие из которых противоречат друг другу.

Среди исследователей, занимающихся проблемами компьютерной лингвистики, наиболее традиционным (классическим) считается определение, данным в 1993 году Томом Грубером (Gruber T.A), американским учёным в области информатики, проделавшим фундаментальную работу по разработке онтологий:

• Онтология – это явная (формальная) спецификация концептуализации, которая имеет место в некотором контексте предметной области. Концептуализация представляет собой описание концепций (понятий), а также всю информацию, имеющую отношение к этим понятиям (свойства, отношения, ограничения, аксиомы, утверждения), необходимую для описания и решения задач в избранной предметной области. Формально онтология состоит из понятий (терминов, организованных в таксономию), их описаний и правил вывода.

Другое, часто используемое определение онтологии в информатике, представленное в Википедии, формулируется следующим образом:

• Онтология предметной области – это попытка всеобъемлющей и детальной формализации некоторой области знаний с помощью концептуальной схемы (модели). Обычно такая модель состоит из иерархической структуры данных, содержащей все релевантные классы объектов, взаимосвязи и правила (ограничения), принятые в этой области. Концептуальная модель – система концептов (понятий) и отношений (связей) предметной области. Концепт – понятие, отражающее некоторый конкретный или абстрактный объект реального мира.

И еще одно из часто встречающихся в научной литературе определений онтологии:

• Онтология – формальное явное описание понятий (или классов) в рассматриваемой предметной области, свойств (или слотов, ролей) каждого понятия, описывающих различные свойства и атрибуты понятия, и ограничений (или фацетов, ограничений ролей), наложенных на слоты.

Модель онтологии

Формально онтология определяется как тройка O = <C,R,F>, где C – конечное множество понятий (концептов) предметной области, которую определяет онтология О; R – конечное множество отношений между понятиями; F – конечное множество функций интерпретации (аксиоматизация), заданных на понятиях и/или отношениях. При этом множество С ≠ .

Таким образом, онтологии на базовом уровне должны, прежде всего, обеспечивать словарь понятий (терминов) для представления и обмена знаниями о предметной области и множество отношений (связей), установленных между понятиями в этом словаре.

Множества R и F могут быть пустыми, что соответствует частным видам онтологии: при R =  и F =  онтология трансформируется в простой словарь, а при F =  – таксономию понятий.

Литература

• Gruber Thomas R. A translation approach to portable ontology specifications // Knowledge Acquisition. 1993. V.5. P. 199–220.
• Gruber Thomas R. Toward principles for the design of ontologies used for knowledge sharing // International Journal of Human-Computer Studies. 1995. Vol.43, № 5-6. P. 907–928.
• Gruber T. Ontology // Encyclopedia of Database Systems, Ling Liu and M. Tamer Özsu (Eds.), Springer-Verlag, 2009.
• Gascuena J.M., Fernandez-Caballero A., Gonzalez P. Domain ontology for personalized e-learning in educational systems // Proc. of the Sixth IEEE International Conference on Advanced Learning Technologies. 2006. P. 456–458.
• Smith M.K., Welty C., McGuinness D. OWL Web Ontology Language Guide. 10.02.2004. [Электронный ресурс]. URL: http://www.w3.org/TR/owl-guide/
• Uschold M., Gruninger M. Ontologies: Principles, Methods and Applications // Knowledge Engineering Review. 1996. Vol.11, № 2. P. 93–155.
• Болдачёв А.В. Событийная онтология vs объектная. 21.12.2022. [Электронный ресурс]. URL: https://habr.com/ru/post/706916/
• Добров Б.В., Иванов В.В., Лукашевич Н.В., Соловьев В.Д. Онтологии и тезаурусы: модели, инструменты, приложения. М.: Бином. Лаборатория знаний, 2009. 173 с.
• Горшков C. Введение в онтологическое моделирование. ООО ТриниДата, 2018. 165 с.
• Муромцев Д.И. Онтологический инжиниринг знаний в системе PROTÉGÉ. СПб: СПб ГУ ИТМО, 2007. 62 с.
• Лапшин В.А. Онтологии в компьютерных системах. М.: Научный мир, 2010. 247 с.