Ontologies

 

 

 

Онтология

бытие языка, язык бытия, бытие как язык

Онтология (др.-греч. сущее + логос) — учение о сущем (наиболее общее описание универсума существующего).

Основной вопрос онтологии: «Что существует?»

Основные понятия онтологии: бытие, существование, реальность, действительность, формы бытия (материальное, идеальное, экзистенциальное), пространство, время, движение.

В 19- 20 вв.  в качестве онтологических рассматриваются логические («быть — значит быть значением связанной переменной» в логическом анализе Куайна) и языковые («действительность производится заново при посредстве языка» в лингвистической концепции Э.Бенвениста) феномены.

Проблема онтологичности трансформируется в «проблему неопределенности перевода» (выдвинута Уиллардом Куайном в монографии "Слово и объект" (1960. Word and Object. MIT Press)  и вызвала острую и продолжающуюся дискуссию с участием Н. Хомского и др.)

Уиллард Куайн Еще раз о неопределенности перевода

 

 Мартин Хайдеггер: Язык есть дом бытия. В жилище языка обитает человек

 

Постмодернизм завершает «деонтологизацию» программным отказом от возможности артикуляции реальности как таковой (место последней занимает «гиперреальность» как виртуальный результат симулирования отсутствия реального

Единственной формой артикуляции бытия в постмодерне является нарратив (процессуальность текста) в качестве единственного способа бытия (см. Нарратив).

В этом контексте все предшествующие онтологии выступают как результат ментальных объективаций смыслообразующих «метанарраций», которым противопоставляется плюрализм коммуникативных языковых игр.

 

 

 

 

 

 

Онтология (информатика)

 

 

Онтология (информатика) — тотальная формализация некоторой области знаний с помощью концептуальной схемы структуры данных, содержащей все релевантные классы объектов, их связи и правила (теоремы, ограничения), принятые в этой области.

Онтологии используются в моделировании как форма представления знаний о фрагменте реальности.

 

Основные сферы применения онтологий:

  • моделирование информационных систем,

  • моделирование бизнес-процессов,

  • семантическая паутина (англ. Semantic Web),

  • искусственный интеллект.

Онтологии характеризуются:

  • используемыми компьютерными форматами (стандартами)

  • предметной областью

  • функциональной применимостью

  • полнотой

Типы онтологий:

  • Мета-онтологии — описывают наиболее общие понятия, которые не зависят от предметных областей.

  • Онтология предметной области — формальное описание предметной области, обычно применяется для того, чтобы уточнить понятия, определённые в мета-онтологии (если используется), и/или определить общую терминологическую базу предметной области.

  • Онтология конкретной задачи — онтология, определяющая общую терминологическую базу задачи, проблемы.

Онтологии даже близких областей могут быть несовместимы друг с другом (по терминологии, языку описания, формату).

 

 

 

Формальные онтологии

 

Формальные онтологии состоят из:

  • понятий терминов (организованных в таксономию)

  • описаний понятий терминов,

  • правил вывода.

Формальная модель онтологии определяется как тройка: O = <X,R,F>, где:

X — конечное множество понятий предметной области,
R — конечное множество отношений между понятиями,
F — конечное множество функций интерпретации.

 

 

 

 

Структура онтологий (информатика)

 

Структура онтологий:

  • экземпляры,

  • понятия,

  • атрибуты

  • отношения

Экземпляры (instances или индивиды - individuals) — основные компоненты онтологии.

Автомобили, люди, дома, планеты (физические объекты)
Числа, слова, падежи (абстрактные объекты)

Классы (classes  или понятия - concepts) — абстрактные группы (коллекции, наборы) объектов. Могут включать в себя экземпляры, другие классы, лсочетания того и другого.

Понятие «люди», вложенное понятие «человек». Чем является «человек» — вложенным понятием, или экземпляром (индивидом) — зависит от онтологии.
Понятие «индивиды», экземпляр «индивид».

Классы онтологии составляют таксономию — иерархию понятий по отношению вложения.

Атрибуты - свойства объектов онтологии. Каждый атрибут имеет по крайней мере имя и значение и используется для хранения информации, которая специфична для объекта и привязана к нему.

Объект Автомобиль-модели-А имеет такие атрибуты, как:

Название: Автомобиль-модели-А
Число-дверей: 4
Двигатель: {4.0Л, 4.6Л}
Коробка-передач: 6-ступенчатая

Отношения - зависимости между объектами онтологии. Обычно отношением является атрибут, значением которого является другой объект.

 

 

 

 

Онтологии в современных компьютерных системах

 

Лапшин В.А. "Онтологии в компьютерных системах"

 

 

 

Дублинское ядро

 

Дублинское ядро Dublin Core, DC) - простейшее средство формального описания онтологии  предметной области в виде набора элементов метаданных

Предложен на симпозиуме в Дублине (США), в 1995г.

Поддерживается и развивается Dublin Core Metadata Initiative (DCMI).

Подход прост, но очень ограничен.

Простой набор Dublin Core Metadata Element Set; DCMES) состоит из 15 элементов метаданных, в том числе:

Данные заносятся до открывающего тега HEAD.

<meta name="DC.Title" content="Заголовок страницы">
<meta name="DC.Creator" content="Имя сайта или создателя страницы">
<meta name="DC.Subject" content="Тема содержания ресурса">
<meta name="DC.Description" content="Описание страницы">
<meta name="DC.Publisher" content="Издатель">
<meta name="DC.Contributor" content="
Соисполнитель">
<meta name="DC.Date" content="Дата создания материала">
<meta name="DC.Type" content="Тип ресурса">
<meta name="DC.Format" content="Формат ресурса">
<meta name="DC.Identifier" content="URL текущей страницы (Идентификатор ресурса)">
<meta name="DC.Source" content="Источник данных">
<meta name="DC.Language" content="Язык контента">
<meta name="DC.Coverage" content="Геотаргетинг">
<meta name="DC.Rights" content="Авторские права">

В терминах значений этих элементов можно описывать содержание различного рода текстовых документов и документов, представленных в иных средах.

Онлайновый РЕДАКТОР метаданных Dublin Core и конвертор в библиографический формат обмена данными UNIMARC (RUSMARC) с возможностью сохранить данные, как отдельную библиографическую запись в файле ISO-2709..

 

 

 

Языки описания онтологий

 

Языки описания (спецификации) онтологий — формальные языки кодирования онтологии.

Языки описания онтологий призваны:

  • обеспечить машинно-интерпретируемую семантику ресурсов (сделать машинное представление данных более похожим на положение вещей в "реальном" мире,

  • реализовать выразительные возможности концептуального моделирования слабо структурированных Web-данных.

Языки спецификации онтологий (первое поколение):

  • CycL (основан на исчислении предикатов с некоторыми расширениями более высокого порядка).

  • LOOM (основан на дескриптивной логике DL),

  • OKBC, OCML, F-Logic (основаны на фреймах).

  • KIF (Knowledge Interchange Format, основан на синтаксисе S-выражений)

  • CL (Common Logic, преемник KIF, стандартизирован по ISO/IEC 24707:2007).

Языки спецификации онтологий (второе поколение, основанные на Web-стандартах):

  • XOL,

  • SHOE,

  • UPML.

Языки, разработанные специально для обмена онтологиями посредством Web:

  • RDF,

  • RDFS,

  • DAML+OIL,

  • OWL (Web Ontology Language, язык семантических утверждений, расширение RDF и RDFS).

https://en.wikipedia.org/wiki/Ontology_language

 

Многие современные редакторы онтологий предоставляют средства для создания OWL-онтологий используя в качестве основного формализма дескриптивные логики:

  • Описательные логики (description logic) — семейство языков представления знаний, позволяющих описывать понятия предметной области в формализованном виде.

  • Дескриптивные логики разработаны как расширение фреймовых структур и семантических сетей механизмами формальной логики.

  • Дескриптивные логики  важнейшее понятие концепции семантической паутины.

 

 

 

 

Web Ontology Language

 

OWL  (Web Ontology Language) - язык семантических утверждений (расширение RDF и RDFS) используется в описании онтологий для семантической паутины.

OWL позволяет описывать классы и отношения между ними, присущие веб-документам и приложениям.

В основе OWL — представление действительности в модели данных «объект — свойство» (экземпляр - атрибут).

OWL пригоден для описания любых объектов действительности.

Каждому элементу описания в этом языке (атрибутам, связывающим объекты) ставится в соответствие URI.

 

OWL, язык веб-онтологий. Краткий обзор. Рекомендация W3C от 10 февраля 2004 г.

 

 

 

 

Инструментарий онтологий

 

Для создания онтологий и работы с ними существует различный инструментарий:

  • 15926 Editor - система онтологического программирования c поддержкой стандарта ISO 15926 (встроенный в Питон DSL) и других RDF/OWL данных

  • COLORE (Common Logic Ontology Repository) - http://stl.mie.utoronto.ca/colore/

  • OOPS (OntOlogy Pitfall Scanner)

  • OOR (Open Ontology Repository

  • RepOSE (Repair of Ontological Structure Environment

  • SigmaKEE (Sigma Knowledge Engineering Environment)

https://www.w3.org/wiki/Ontology_editors

https://cyberleninka.ru/article/n/ontologii-sovremennoe-sostoyanie-kratkiy-obzor

 

 

 

 

Protégé

 

Protégé (https://protege.stanford.edu/) — свободный, открытый редактор онтологий и фреймворк для построения баз знаний.

Protégé доступен для свободного скачивания с официального сайта вместе с плагинами и онтологиями.

Онтологии Protégé, могут быть экспортированы в форматы RDF (RDF Schema), OWL и XML Schema.

Protégé поддерживает два основных способа моделирования онтологий:

  • посредством редакторов Protégé-Frames

  • Protégé-OWL.

Редактор Protégé-Frames позволяет пользователям строить и заполнять онтологии,основанные на фреймах, в соответствии с OKBC (Open Knowledge Base Connectivity protocol — прикладной интерфейс программирования для доступа к базам знаний систем представления знаний).

В этой модели онтология состоит из набора классов, организованных в категоризованную иерархию, для представления важных понятий области, набора слотов, связанных с классами для описания их свойств и отношений между ними, и набора экземпляров этих классов — отдельных экземпляров понятий, которые имеют определенные значения своих свойств.

Редактор Protégé-OWL позволяет пользователям строить онтологии для семантической паутины, в частности на OWL.

OWL-онтология может включать описания классов, свойств и их экземпляров. Давая такую онтологию, формальная семантика OWL определяет как получать логические следствия, т.е. факты, которые не присутствуют непосредственно в онтологии, но могут быть выведены из существующих посредством семантики. Эти выводы могут быть основаны на одном документе или на множестве распределенных документов, которые были объединены с использованием OWL.

http://webprotege.stanford.edu/#login

login: oea
password: 24690274

Учебные материалы:

 

 

 

Fluent Editor

 

Fluent Editor (http://www.cognitum.eu/Semantics/FluentEditor/) - инструмент создания онтологий на контролируемом естественном языке (Controlled Natural Language, CNL).

Основные возможности Fluent Editor:

  • Создание онтологий путем записи выражений на естественном языке (используется английский);

  • Импорт/экспорт онтологий в формат OWL;

  • Поддержка обращений к внешним онтологиям;

  • Поддержка модальных выражений (ограничения, налагаемые на элементы модели);

  • Встроенный вычислитель логических выражений - reasoner;

  • Возможность работы в составе семантического фреймворка Ontorion.

Fluent Editor поддерживает семантических конструкции стандарта ISO 15926.

 

 

 

 

Onto.pro

 

Onto.pro (http://onto.pro/) - онлайн-редактор онтологий

Onto.pro разработан в рамках реализации технологической платформы для российского RDL (Reference Data Library, каталог нормативно-справочных данных) нефтегазовой отрасли по стандарту ISO 15926.

Как он работает: в triple store лежит онтология, к которой через SPARQL-интерфейс обращается веб-приложение. Через него пользователь может просматривать онтологию, создавать в ней новые элементы, добавлять к ним различный пользовательский контент, и просматривать результаты своей работы в wiki-подобном интерфейсе.

Onto.pro   - бесплатен. Создав учетную запись можно поэкспериментировать с созданием своих онтологий.

Учебные материалы:

 

kmp