Методики построения онтологии и требования к средствам их спецификации




Онтологический подход и его использование

Понятие онтологии

Онтологии имеют непосредственное отношение к построению БЗ и частично к реализации интеллектуального интерфейса. Они помогают обеспечить одинаковое понимание всеми пользователями смысла применяемых при решении терминов, их атрибутов и отношений между ними.

Термин «онтология» в ИИ употребляется в контексте с такими понятиями, как концептуализация, знания, модели знаний, системы, основанные на знаниях.

Онтология — это формально представленные на базе концептуализации знания о ПрО.

Под концептуализацией понимается процесс перехода от представления ПрО на ОЕЯ (или ЕЯ) к точной спецификации этого описания на некотором формальном языке, ориентированном на компьютерное представление.

Самым распространенным на данный момент является определение, согласно которому онтология есть точная (выра­женная формальными средствами) спецификация концептуализации.

Онтология является не абсолютной (единственной) спецификацией концептуализации ПрО, а зависит от целей ее создания. Независимо от вида онтологии она должна включать словарь терминов и некоторые спецификации их значений. При таком подходе онтология похожа на тезаурус.

В неформальной трактовке онтология представляет собой описание некоторой ПрО.

На формальном уровне он­тология — это система, состоящая из набора понятий и набора утверждений об этих понятиях, на основе которых можно строить классы, объекты, от­ношения, функции и теории.

На метауровне онтология является разновидностью сетевой модели знаний о ПрО. Эта модель может быть статической или динамической.

Web-онтологией называют онтологию, которая либо доступна на одном из web-узлов Internet, либо используется в рамках корпоративного портала.

Основные задачи, решаемые с помощью онтологий

1. Создание и использование БЗ.

2. Организация эффективного поиска в БД, информационных каталогах, БЗ.

3. Создание систем, реализующих механизмы рассуждений (ЭС, системы управления, интеллектуальные роботы).

Организация поиска по смыслу в текстовой информации.

Семантический поиск в Internet.

Представление смысла в метаданных об ИР.

Построение и использование баз общих знаний для различных ИС.

Обеспечение общей терминологии для множества специалистов и совместно используемых приложений.

Многократное применение БЗ и информационных массивов, представляющих сведения о системах на различных стадиях их жизненного цикла.

Методики построения онтологии и требования к средствам их спецификации

 

Существует много предложений по методикам разработки онтологии.

Стандарт онтологического исследованияIDEF5 подготовленный фирмой Knowledge Base Systems, Inc. в качестве проекта национального стандарта США (1994).

Процесс построения онтологии в рамках IDEF5 состоит из пяти основных этапов:

1. Изучение и систематизация начальных условий. Этот этап устанавливает основные цели и контекст разработки онтологии, а также распреде­ляет роли членов проекта.

2. Сбор и накопление данных для построения онтологии.

3. Анализ и группировка собранных данных для облегчения согласо­вания терминологии.

4. Начальное развитие онтологии. На этом этапе формируется предварительная онтология на основе систематизированных данных.

5. Уточнение и утверждение онтологии.

Для поддержки процесса построения онтологии в IDEF5 определены специальные онтологические языки:

· схематический язык (Schematic Language — SL);

· язык доработок и уточнений (Elaboration Language — EL).

Язык SL является наглядным графическим языком диаграммного типа, предназначенным для формирования начального представления онтологии, а также дополнения существующих онтологий.

Язык EL – структурированный текстовый язык, позволяющий детализировать элементы онтологии (структурировать элементы концептуализации).

В стандарте IDEF5 предусмотрены четыре вида схем, пред­назначенных для представления онтологической информации в наглядной графической форме:

Диаграммы классификации служат средством логической системати­зации знаний, накопленных при изучении системы.

Существует два типа таких диаграмм:

· диаграмма строгой классификации (Description Subsumption — DS)

· диаграмма естественной или видовой классификации (Natural Kind Classification — NKC).

В DS определяющие свойства класса являются необходимым и достаточным признаком принадлежности объекта этому классу. С помощью диаграмм DS, как правило, классифицируются логические объекты.

В NKC, наоборот, свойства класса не являются необходимым и достаточным признаком принадлежности ему тех или иных объектов. В диаграммах этого типа интерпретация свойств класса является более общей.

Композиционные схемы (Composition Schematics) служат для графического представления состава классов онтологии. В частности, с помощью них можно наглядно отобразить состав объектов, относящихся к тому или иному классу.

Схемы взаимосвязей (Relation Schematics) позволяют визуализировать и изучать связи между различными классами объектов сис­темы, а также представлять за­висимости между взаимосвязями классов.

Диаграмма состояния объекта (Object State Schematic) позволяет опи­сать процесс изменения состояния объекта (смена состояния или смена класса).

Стандарт IDEF5 отражает методологию, с помощью которой можно на­глядно и эффективно разрабатывать онтологии, но данный стандарт охватывает не все этапы создания онтологии.

Существует еще одна методология построения онтологии. Для ее поддержки предназначена специальная инструментальная среда проектирования онтологии (Ontology Design Environment – ODE).

Она включает подсистемы управления проектом и поддержки разработки. Первая подсистема обеспечивает решение задач планирования, контроля за ходом выпол­нения проекта и управления качеством. Вторая ориентирована на задачи приобретения знаний, их оценки, интеграции, документирования и управления конфигурациями.

Процесс разработки онтологии включает четыре стадии:

1) спецификация;

2) концептуализация;

3) формализация;

Реализация.

Наиболее сложной задачей является концептуализация. От успешности ее выполнения зависит эффективность всей разработки.

Концептуализация включает два этапа:

· построение глоссария терминов;

· построение классификационных деревьев концептов.

Вторая задача начинает решаться тогда, когда объем глоссария по мнению экспертов достигает существенного объема. Затем для каждого классификационного дерева формируются словарь концептов и совокупность таблиц, описывающих бинарные отношения между концептами, экземпляры, атрибуты экземпляров и классов, логические аксиомы, константы и формулы.

В качестве примера программного решения для создания ИС на основе онтологического подхода можно привести мощную среду разработки OntoStudio фирмы Ontoprise GmbH (https://www.ontoprise.de), которая поддерживает следующие форматы и языки онтологического проектирования: OWL, RDF (S), RIF, ObjectLogic.



Поделиться:




Поиск по сайту

©2015-2024 poisk-ru.ru
Все права принадлежать их авторам. Данный сайт не претендует на авторства, а предоставляет бесплатное использование.
Дата создания страницы: 2016-04-12 Нарушение авторских прав и Нарушение персональных данных


Поиск по сайту: