Архитектуры и модели программ и знаний
Лекция 29
Онтологии (ontologies)
Сафонов Владимир Олегович
Профессор кафедры информатики Заведующий лабораторией Java-технологии
(http://polyhimnie.math.spbu.ru/jtl)
Санкт-Петербургский государственный университет
Email: vosafonov@gmail.com
WWW: http://www.vladimirsafonov.org
Основные понятия
Онтология (ontology) – формализованное представление набора концепций и взаимоотношений между ними в некоторой проблемной области
Основоположник – Tom Gruber (Stanford University, начало 1990-х гг.
Онтология – формальное и точное описание совместно используемой (несколькими специалистами)
концептуализации
(C) Сафонов В.О. 2009
Немного истории
Формализованными описаниями предметных областей начали заниматься еще в 1970-х гг.
Система ПРИЗ (Э.Х. Тыугу): Формализованное описание предметной (инженерной) области и автоматический синтез программных модулей, вычисляющих одни величины по другим на основе известных соотношенийАналогичная система СПОРА (С.С. Лавров) с языком спецификаций ДЕКАРТ
(C) Сафонов В.О. 2009
Компоненты
онтологии
Индивидуальные сущности (объекты)Классы, концептыАтрибуты
Отношения (например, два указанных
концепта дизъюнктны)
Функциональные термыОграниченияПравилаАксиомыСобытия
(C) Сафонов В.О. 2009
Онтологии проблемных областей (domain ontologies) и онтологии высших порядков (upper ontologies)
Онтология проблемной области – онтология, выражающая систему понятий конкретной области или задачи (например, диагностики инфекционных заболеваний крови)
Онтология высшего порядка – более общая онтология, выражающая систему понятий в некоторой сложной области, например, в медицине
(C) Сафонов В.О. 2009
Инженерия онтологий
Часть инженерии знанийОписывает процесс создания (определения) онтологий, жизненный цикл онтологий, набор языков и инструментов для их описания и использования
(C) Сафонов В.О. 2009
Языки для описания онтологий
OWL (Web Ontology Language); доступен в системе инженерии знаний Protégé, Stanford University
RDF (и RDF-схемы)
KIF (Knowledge Interchange Format) – использует логику первого порядка для представления онтологий; доступен в системе Ontolingua
(C) Сафонов В.О. 2009
Примеры опубликованных онтологий
Basic Formal Ontology – онтология высшего порядка для описания научных исследований
Dublin Core – онтология для описания структур документов и процесса публикации
BMO (Business Model Ontology) – онтология для описания концепций в области бизнесаВсевозможные библиотеки онтологий
и т.д. (число опубликованных онтологий
постоянно растет)(C) Сафонов В.О. 2009
Недостатки и проблемы существующих онтологий
Семантический разрыв между языками описания онтологий и языками программирования
Чрезмерное увлечение форматом XML, неудобным для восприятия человеком (более уместен был бы формат, принятый в традиционных языках программирования)
Отсутствие единого стандарта представления онтологийТем не менее, онтологический подход
представляется(C) СафоноввесьмаВ.О. 2009перспективным
Вопросы и домашнее задание к лекции 29
Скачайте и инсталлируйте с сайта Stanford University инструмент для создания и обработки онтологий Protégé с языком определения онтологий OWL
Определите с помощью Protégé / OWL простую онтологию из студенческой жизни (например, сдаваемые предметы, специализации и т.д.)Сравните подход, основанный на онтологиях, с подходом к описанию предметной области, изложенным в книге:
Тыугу Э.Х. Концептуальное программирование, М.: Мир, 1984
В чем преимущество подхода Тыугу?
В чем преимущество современного подхода к онтологиям?
(C) Сафонов В.О. 2009