Искусство в IT-технологиях...

Васильев Иван Анатольевич. Методы и инструментальные средства построения семантических WEB-порталов, 2006

1.2.1.1. Понятие онтологии



В 80-х годах термин «онтология» мигрировал из философии в область компьютерной науки, когда он был использован рядом исследовательских сообществ по Искусственному Интеллекту (ИИ) вначале в области инженерии знаний, в обработки естественных языков, а затем, в представлении знаний.
В конце 90-х годов начались активные исследования возможности использования онтологии в таких областях, как интеграция информации, поиск информации в Интернет и управление знаниями. Позже онтологии стали рассматриваться в качестве ключевого элемента в концепции создания Semantic Web - нового этапа развития сети Word Wide Web [43].
Важно отметить, что задачи, которые решают исследователи в области ИИ с помощью онтологии, отличаются от задач в других областях компьютерной науки. Целью Искусственного Интеллекта является создание про- граммно-аппаратной системы, имитирующей интеллектуальную деятельность человека. Подобная система должна быть способной заменить человека в какой-либо области деятельности. Однако онтология может быть использована и для менее глобальных целей — реализации на основании онтологии новых или совершенствования существующих функций программных систем, учитывающих семантику обрабатываемой информации. В данном исследовании онтология рассматривается со второй точки зрения.
Изначальное отсутствие четкого определения термина «онтология» и увеличение количества сфер применения этого понятия привели к еще большей терминологической разнородности. Ниже приводится некоторые из существующих определений.
«Онтология есть формальная спецификация групповой концептуализации» [8]. Под концептуализацией в ИИ понимается описание предметной области, определяющее множество объектов, существующих в описываемой
26

предметной области, и множество отношений между этими объектами. Недостатком многих существующих систем является отсутствие явного описания концептуализации, на которой основана система. Например, экспертная система содержит представленные в декларативной форме знания о решении проблем в какой-либо предметной области. Однако модификация заложенных в систему знаний или повторное их использование в других системах затруднительны в силу того, что концептуализация базы знаний и исходных предположений не выражена явно. В соответствие с приведенным определением онтология должна явно специфицировать концептуализацию какой- либо предметной области. Эта спецификация должна быть формальной, т.е. выраженной с использованием какого-либо формального языка. И, кроме того, концептуализация должна быть групповой, то есть отражать взгляды группы людей на предметную область, а не взгляд одного человека.
«Онтология - это логическая теория, которая ограничивает допустимые модели логического языка. Онтология в этом случае должна обеспечивать аксиомы, которые ограничивают значение нелогических символов (предикатов и функций) логического языка, используемых как «примитивы» для определенных целей представления. Цель онтологии — характеризовать концептуализацию, ограничивая возможные интерпретации нелогических символов логического языка для установления консенсуса о том, как описывать знания с использованием этого языка.
Концептуализация рассматривается как множество неформальных правил, которые ограничивают структуру части действительности» [9].
Существует и множество других определений [7, 44]. Общим для всех существующих определений является понимание онтологии как модели представления знаний какой-либо предметной области в виде набора понятий этой предметной области и существующих между ними отношений. То есть онтология представляет модель предметной области в виде некоторой сетевой структуры, в которой семантика каждого понятия определяется через его отношения с другими понятиями. Причем во множестве отношений су-
ществует отношение типа «родитель-ребенок», упорядочивающее понятия предметной области в иерархию — таксономию понятий. К отношениям того типа относятся отношения «целое-часть» (part-of), «класс-подкласс» (is-a) и т.п. Таксономия не является математическим деревом, так как позволяет одному понятию-ребенку иметь несколько понятий-родителей. Именно таксономия является той составляющей, которая отличает онтологию от наиболее близких к ней сетевых моделей представления знаний — семантических сетей и систем фреймов.
Сетевые модели представляют знания в такой форме, что программы, использующие эти модели, чаще всего опираются только на наличие отношений между понятиями без учета типов этих отношений.
Это связано с тем, что набор возможных типов отношений в сетевых моделях представления знаний не ограничен, инженер по знаниям может по необходимости добавлять новые типы отношений. Теоретически это означает, что программа, использующая сетевую модель, не может учитывать особенности различных типов отношений, то есть учитывать их семантику. В онтологии же создание сетевой структуры не является приоритетной задачей. Такой задачей является создание таксономии по заранее известным отношениям. Это позволяет создавать программы, которые бы учитывали семантику этих отношений.
Исходя из сказанного выше предлагается следующее формальное определение онтологии.
Определение 1.1. Онтология - это знаковая система
0 = {C,R,L,PC,PLC,PIR>, (1.1)
в которой
С = {с,,...,сп} - конечное множество понятий в онтологии, R = {г,,...,гщ} - конечное множество бинарных отношений rj(cx,cy) между понятиями,
L = {l]v..,lk} - конечное множество лексических меток (словарь онтологии),

Pc s CxC, Pc e R - антисимметричное, транзитивное, нерефлексивное бинарное отношение, являющееся отношением частичного порядка на множестве понятий С,
PLC cLxC - бинарное отношение инцидентности между множествами L и С, PLR cLxR - бинарное отношение инцидентности между множествами L и R.
предыдущий следующий
= К содержанию =


1.2.1.1. Понятие онтологии - релевантная информация:

  1. 1.2.2.1. Понятие семантических метаданных
    понятий предметной области, определенных на некотором языке описания онтологии. Пусть Q = (q,qk} - конечное множество объектов ИС. Тогда, используя определение 1.1 онтологии О (параграф 1.2.1.1), определим семантические метаданные для объекта q,eQ как конечное множество MD(q(), содержащее упорядоченные пары (с^Ц). MD(qf) = {(ci(, k1( ),...,(€,„,kin)}, где (1.2) сиеС- понятия из онтологии,
  2. 1.3. Анализ существующих применений семантических технологий в порталах
    понятий и описаний ресурсов, а также для перехода между ними. При добавлении описаний ресурсов в онтологию повторной генерации страниц портала не требуется. В данном проекте основной решаемой задачей является создание удобной для пользователя навигационной структуры портала. Плюсом предложенного в проекте подхода является то, что обучаемому вся необходимая информация предоставляется в одном
  3. 2.1. Анализ вариантов использования онтологии
    понятия из одной онтологии противоречит описанию понятия из другой онтологии. Решение этой проблемы возможно на основе использования «эпистемологического сдвига» [75], реализации которого для онтологического подхода пока не предложено [76]. Проблема 3. При использовании языка описания онтологий, основанного на логическом формализме, возникает проблема производительности программного обеспечения
  4. 2.2. Место и функции семантического ядра портала
    понятия, введенные в онтологиях верхнего уровня. 5. Семантический портал разрабатывается с использованием семантических и прикладных (программных, системных) технологий и реализует функции для решения поставленных задач. Следует отметить, что исследования в области семантических технологий и создания онтологий верхнего уровня проводятся в большом числе стран и организаций и имеют значительные (в
  5. 2.3.2. Определение онтологии, основанной на дескриптивной логике
    понятия (одноместные предикаты), атомарные отношения (двухместные предикаты) и экземпляры (константы). К ним могут применяться конструкторы языка для создания комплексных понятий и комплексных отношений. Дескриптивным языком с минимальной выразительностью является атрибутивный язык (AL), синтаксис и семантика которого представлены в таблице 2.3. Семантика языка определяется с помощью
  6. 3.3. Метод вычисления семантической близости элементов онтологии
    понятия (множество С); экземпляры понятий (множество I); отношения (множество R); атрибуты (множество А); конкретные значения (множество V). Пара сравниваемых элементов рассматривается как упорядоченная в том смысле, что первый элемент пары является эталоном, с которым сравнивается второй элемент пары - кандидат. Из этого следует, что в общем случае показатель семантической близости упорядоченной
  7. 4.2. Тестирование семантического ядра портала
    понятий в онтологии составило 578, количество отношений - 15, максимальная вложенность понятий — 12, количество лексических меток на русском языке для каждого элемента онтологии - от 1 до
  8. 4.2.2. Тестирование функции семантического поиска
    понятия - - - + Плюсы любая предметная область, простота формирования ПОД и ПОЗ увеличение точности поиска увеличение полноты поиска увеличение полноты и точности поиска Минусы недостаточная точность и полнота поиска ограниченная предметная область ограниченная предметная область ограниченная предметная область Специфика полнотекстовых ИПС в том, что основной причиной снижения точности и
  9. Исторически первой парадигмой познания цвета явилась метафизическая парадигма,
    понятийной форме начинает исследовать различные феномены бытия, в том числе и цвет, руководствуясь базовыми установками универсализма (претензией на выработку универсального знания) и субстанциализма (поиском предельного основания, позволяющего сводить чувственное многообразие вещей и изменчивость их свойств к чему-то постоянному, относительно устойчивому и самостоятельно существующему). В своих
  10. Прежде, чем приступить к попытке разработки основфеноменологической онтологии цвета необходимо сделать некоторые предварительные истолкования по поводу самого термина «феноменологическая онтология».
    понятия бытия. Когда оно конституируется как таковое, когда вопреки многообразию и разнообразию существующего пробуждается осознание единства сущего, впервые возникает специфически философская направленность миросозерцания [71, с.11]. С. Л. Франк читал, что, «всякая философия - хочет ли она того или нет - по существу не может быть ничем иным, как онтологией» [153, с. 429]. Н. Гартман отмечал: