Ontológia

1. Ontológia Avagy, ez meg mi?

2. Tartalom • Az ontológia definíciói • Az ontológia-kutatás céljai • Szakterületi ontológiák fejlesztésének céljai • Az információrendszerek ontológiájának problémái • Tartalom szerinti feldolgozás igénye a Web-en • Ismertebb ontológia modellező nyelvek • Összefoglalás

3. Definíció(k) 1. • Filozófiában: Ontológia = lételmélet • Általánosan: Egy tudományterület ontológiája az adott területre jellemző kategóriákat (fogalmakat, objektumokat, kifejezéseket), illetve a köztük fennálló kapcsolatot írja le – jelentésükkel együtt.

4. Kommunikációsszövegkörnyezet • Minden ontológia megad egy olyan kommunikációs szövegkörnyezetet (domain of discourse), amelyben az adott terület fogalmai vitathatók, egyértelműen elemezhetők.

5. Definíció(k) 2. • Mesterséges intelligenciában: Egy adott tárgyterület vonatkozásában az ontológia a fogalomalkotás explicit specifikációja: egy tárgyterület fogalmainak és az azok között fennálló kapcsolatoknak formális specifikációja, amelyhez általában természetes nyelvűleírás is társul

6. Gyakorlatilag… • … egy ontológia egy formális fogalomgyűjtemény definícióinak halmaza, amely osztályok, relációk, függvények stb. definícióiból áll. • A tudásmegosztás szempontjából fontos, hogy e definíciók az olvasótól és az alkalmazás kontextusától szemantikailag függetlenek legyenek.

7. Ontológiai egyezség Egy ontológiai egyezség az egy olyan szerződés, amely az ontológia által specifikált elméletre nézve konzistens (de nem teljes) szótárhasználatra vonatkozik – pl. kérdésfeltevésnél, állítások megfogalmazásánál. Egy (szoftver-)ágenst úgy kell megépíteni, hogy az adott tárgykörben „ontológiai elkötelezettséget” vállaljon, míg ontológiák tervezésénél az a cél, hogy segítse az ágensek egymásközti tudás-cseréjét

8. Akkor mire is jó??? • … hogy segítse az ágensek egymásközti tudás-cseréjét.

9. Közös ontológiák • Arra használjuk, hogyontológiai kötelezettségvállalást írjunk le ágensek egy halmazára nézve úgy, hogy ezen ágensek anélkül tudjanak kommunikálni, hogy egy globálisan megosztott, közös elmélet fölött működnének.

10. Miért jók? • Az ágenseknek nem kell osztozniuk egymás ismeretbázisában! • Mindegyik ismerhet olyan dolgokat, amit a másik nem, és egyik számára sem kötelező válaszolni a megosztott fogalomgyűjteményt használó összes kérdésre (ezt jelenti a „nem teljes szótárhasználat”).

11. MI estében az ontológia tartalmazza: • a kommunikációs szövegkörnyezet ún. entitásainak nevéhez kapcsolt, e nevek jelentését megadó, ember által olvasható definíciókat. Megj: egy entitás lehet osztály, reláció, függvény stb.

12. MI estében az ontológia tartalmazza: • az interpretációk körét korlátozó formális axiómákat • az előbbi definíciókból és axiómákból képezett jólformált szövegeket, „formulákat”

13. Az ontológia-kutatás céljai • olyan köztes nyelv definiálása, amely több tárgyterülethez tartozó szoftver leírását és együttműködését támogatja • ontológiák tervezését és kiértékelését támogató eszközök és módszerek kifejlesztése • ontológia-könyvtárak létrehozása

14. Szakterületi ontológiák fejlesztésének céljai • Emberek és/vagy szoftver-ágensek által elérhető, elosztott információ struktúrájának és jelentésének azonos értelmezése. • Szakterületi ismeretek újrafelhasználásának biztosítása. • Adott szakterületről szóló feltételezések, korlátozások explicit megfogalmazása. • Aszakterületi ismeretanyagnak a „működtető” ismeretektől való elkülönítése. • A szakterületi ismeretanyag elemzése

15. Az információrendszerek ontológiájának problémái • Közös ontológiák kidolgozása • T-Box • A-Box • Az elfogadás szintjének problémája • A zártvilág feltételezés problémája

16. Tartalom szerinti feldolgozás igénye a Web-en 4 problémát vet fel: • Információ keresés • Információ kivonatolás • Karbantartás • Automatikus dokumentáció-generálás Ezen feladatok megoldását célozza a szemantikus Web

17. 1999-től megjelenő Web-szabványok • XML (eXtensible Markup Language) • DTD (Document Type Definition) • XSL (eXtensible Style Language) • RDF (Resource Description Framework) • OIL (Ontology Inference Layer) és DAML-ONT (DARPA Agent Markup Language) • OWL (WEB Ontology Language)

18. Ismertebb ontológia modellező nyelvek • CycL: Cyc Language • KIF: Knowledge Interchange Format • Ontolingua: Ontology Interchange Language • Frame-logika (F-logika) • Leíró logikák (DL: Description Logics) • OIL: Ontology Inference Layer • OWL: Web Ontology Language

19. CycL: Cyc Language • Cél: hétköznapi, józan ész ontológiák specifikálása • Nagyméretű ismeretalapú rendszerek számára • Elsőrendű predikátumkalkulusból származó, másodrendű fogalmakkal kiegészített nyelv (típusok és helyettesítés) • Egy CycL ismeretbázis CycL mondatokból álló halmaz

20. KIF: Knowledge Interchange Format • Célja az ismeretek elosztásának és integrálásának támogatása • Számítógépes rendszerek közötti ismeretcserét támogató nyelv • Deklaratív szemantika • Logikai értelemben széleskörű, átfogó • A „tudásról szóló tudás” reprezentálására alkalmas

21. Ontolingua: Ontology Interchange Language • Célja ontológiák tervezésének és specifikációjának támogatása • Tiszta logikai szemantika, KIF-re alapozva • Biztosítani kíván: • nagy kifejező erejű, deklaratív, tárgyterület-független, köztes nyelvet, • a tárgyterületi implementálás lehetőségét biztosító fordítóprogramot – korlátozott kifejező erejű, következtetést is biztosító, specializált reprezentációk nyelvére történő fordításhoz, • könnyűkiterjeszthetőséget és jó kifejezőképességet

22. Ontolingua informális példa „All writers are misunderstood by some reader.”

23. Ontolingua: egy példa a Frame Ontology könyvtárból

24. Frame-logika • Objektumorientált adatbázisok, keretalapú rendszerek és logikai programok specifikálására alkalmas nyelv. • A fogalmi modellezés szerkezeteit összefüggő logikai keretbe foglalja.

25. Leíró logikák • Leíró logika = terminológiai logika • Alapvető elemei: • Fogalmak (concepts) • Szerepek (roles) • Ismertebb implementációk • BACK • CLASSIC • CRACK • FLEX • K-REP • KL-ONE • KRIS • LOOM • YAK

26. OIL: Ontology Inference Language • Három alappillére: • 1. formális szemantika és hatékony következtetés biztosítása – mint pl. a Leíró Logika (DL). • 2. gazdag modellező primitívek – mint pl. a keretalapú (frame-based) rendszerek, • 3. szabványos javaslat szintaktikus információ-csere jelölésre – XML- és RDF-alapú szintaxis

27. OIL: Ontology Inference Language • Három szintje van • 1. tárgyterületi szint • 2. Első metaszint (ontológia-definíció) • 3. második metaszint (meta-meta szint, ontológia-konténer)

28. OIL példa

29. OWL: Web Ontology Language • A leíró logikákon alapszik • Egy OWL leírás nem más, mint jól-definiált jelentéssel bíró XML elemek és attribútumok halmaza, amelyek felhasználásával termeket, relációikat és azok kapcsolatait írhatjuk le. • Az OWL kibővíti az RDF és az RDF-sémák nyelvét. • Egy OWL dokumentum írásakor minden RDF és RDF-séma elem és attribútum leírható. • − Az OWL nyelv világos szintaxist ad tulajdonságokról és osztályokról szóló állítások leírására. • − Az RDF-sémához hasonlóan él az ún. nyílt világ feltételezéssel (minden leírás bárki által bővíthető).

30. OWL: Web Ontology Language • Az OWL résznyelvei • OWL Full • OWL DL • OWL Lite

31. OWL: Web Ontology Language • Owl eszközök: • RDF példányképző • Ontológia-szerkesztő • OWL validátor • Osztály- és tulajdonság hierarchia megjelenítő • OWL ontológia validátor • Következtető gép, Euler • Ontológia fejlesztő környezet, Chimaera

32. OWL példa • A lányos szülő definíciója OWL-ben

33. Összefoglalás • Az ontológiák lehetővé teszik, hogy tudásunkat • formálisan • gépi következtetésre alkalmasan fogalmazzuk meg. • A gépi tudásreprezentációhoz egyszerű logikai nyelvekre van szükség • például a leíró logikákra • A szilárd matematikai alapokra megfelelő mérnöki módszerek és eszközök építhetők • például RDF, OWL