Ontologia

Ontologia - zestawienie szczegółowo określonych terminów na temat konkretnego działu, który jest w pełni zrozumiały i akceptowany przez członków środowiska związanego z daną dziedziną (R. Knoszala i in. 2010, s. 301)

TL;DR

Ontologia to szczegółowe zestawienie terminów związanych z daną dziedziną, które jest zrozumiałe i akceptowane przez środowisko z nią związane. Istnieją trzy rodzaje ontologii: opisowe, formalne i sformalizowane. Cele ontologii to m.in. dzielenie wiedzy, umożliwienie wielokrotnego wykorzystania wiedzy i analiza wiedzy w danej dziedzinie. Istnieją zasady tworzenia ontologii, takie jak jasność, spójność i rozszerzalność. Proces budowania ontologii obejmuje definiowanie klas, ułożenie ich w hierarchie, definiowanie własności klas i wprowadzanie wartości. Istnieją różne podejścia do budowy ontologii, a języki wykorzystywane do projektowania ontologii to m.in. Ontolingua, OCML, LOOM, XML, RDF i OWL. Istnieją również aplikacje do projektowania ontologii, takie jak Protégé, SWOOP i SemanticWorks. Przykłady zastosowań ontologii to m.in. projekt Cyc, WordNet i Unified Medical Language System.

Rodzaje ontologii

Rodzaje ontologii (M. Nahotko 2004, s. 5):

• opisowe - zawierają w sobie informacje związane z wieloma fragmentami świata.
• formalne - przetwarzają i poddają analizie elementy ontologii opisowej.
• sformalizowane - kodyfikują sens.

Cele ontologii

Ontologia ma na celu (A. Czarnecki 2006, s. 2):

• dzielenie się wiedzą dotyczącą struktury informacji pomiędzy ludźmi lub aplikacjami agentowymi
• umożliwienie wielokrotnego wykorzystania wiedzy z określonej dziedziny
• sprecyzowanie założeń dotyczących określonej dziedziny
• oddzielenie wiedzy o dziedzinie od wiedzy na temat operowania określoną dziedziną
• analizę wiedzy w wybranej dziedzinie

Zasady tworzenia ontologii

Zasady oceny systemu ontologii (W. Grzelak 2013, s. 162-163):

• jasność - ontologia powinna w sposób dokładny, skuteczny i zrozumiały opisywać określone pojęcia.
• spójność - ontologia powinna być spójna, ściśle związana z definicjami.
• przejrzystość
• rozszerzalność - ontologia powinna składać się z elementów wspólnych dla danej dziedziny, aby móc rozszerzać jej zakres tworząc nowe definicje bez konieczności zmiany już istniejących.
• minimalne zaangażowanie formalizacyjne
• minimalne zaangażowanie ontologiczne

Proces budowania ontologii

Proces budowania ontologii (W. Grzelak 2013, s. 163):

• zdefiniowanie klas
• ułożenie klas w hierarchiczne struktury
• zdefiniowanie własności klas i określenie dopuszczalnych zbiorów wartości dla nich
• wprowadzanie wartości dla poszczególnych własności w odpowiednich wystąpieniach klas

Podejścia do budowy ontologii

Podejścia do budowy ontologii (A. Sobczak 2006, s. 183-191):

• Podejście indukcyjne - w tym przypadku dochodzi do uogólnienia konkretnego przypadku. Metoda to wiąże się z niskimi kosztami, ale nie można zastosować jej do każdej sytuacji.
• Podejście dedukcyjne - ontologia składa się z ogólnie znanych i stosowanych zasad danej dziedziny. Jej główną wadą jest czasochłonność.
• Podejście inspiracyjne - ontologia powstaje dzięki indywidualnemu podejściu jej twórcy. Może różnić się od panujących globalnie zasad, przez co może przyczynić się do zmian w określonej dziedzinie.
• Podejście syntetyczne - ontologia składa się z kilku innych ontologii.
• Podejście opierające się na współpracy - ontologia powstaje w wyniku pracy zespołowej.

Języki wykorzystywane do projektowania ontologii

Języki wykorzystywane do projektowania ontologii (A. Czarnecki 2006, s. 2-4):

• Ontolingua - powstał na Wydziale Informatyki Uniwersytetu Stanforda, aby stworzyć ontologie niezbędną do wymiany pojęć w segmencie inżynierii urządzeń. Jego działanie oparte jest na Knowledge Interchange Format (KIF) oraz Frame Ontology (FO).
• OCML (Operational Conceptual Modeling Language) - wykorzystywany jest do tworzenia modeli wiedzy używając funkcji, klas i relacji. Posiada również możliwość definiowania ontologii.
• LOOM (eXtended Markup Language) - opiera się na logice opisowej.
• XML (eXtended Markup Language) - wyróżniają go łatwość analizowania przez paser oraz rozwinięta składnia.
• RDF (Resource Description Framework) - został opracowany przez W3C, aby prezentować informacje o pokładach WWW.
• RDF Vocabulary Description Language - opisuje ontologie używając do tego zdań wyrażonych w RDF. Za pomocą definicji pojęć jest w stanie przenosić znaczenia.
• OWL (Web Ontology Language)

Aplikacje wykorzystywane do projektowania ontologii

Aplikacje wykorzystywane do projektowania ontologii (A. Czarnecki 2006, s. 4-6):

• Protégé
• SWOOP
• SemanticWorks

Przykłady zastosowań ontologii

Przykłady zaimplementowanych ontologii można znaleźć w (A. Czarnecki 2006, s. 6-10):

• projekcie Cyc - projekt, który powstał w drugiej połowie XX w. Jest to ontologia związana ściśle z wydarzeniami życia codziennego, w której wnioskowanie odbywa się za pomocą dedukcji. Projekt jest obsługiwany przez język CycL.
• WordNet - projekt, którego efektem jest internetowy słownik języka angielskiego. Opiera się na ontologii leksykalnej, która rozróżnia rzeczowniki, czasowniki, przymiotniki i przysłówki.
• ontologii Unified Medical Language System (UMLS) - projekt służący do pozyskiwania i integracji informacji biomedycznych, wykorzystywanych w tej dziedzinie nauki.

Autor: Natalia Stefańczyk, Oliwia Wilk

Ontologia — artykuły polecane

Wzorce projektowe — Model związków encji — Behavior driven development — Diagram Venna — System ekspercki — Programowanie obiektowe — Data science — Architektura informacji — Projektowanie systemów informatycznych

Bibliografia

• Czarnecki A. (2006), Zarządzanie technologiami informatycznymi: stan i perspektywy rozwoju, Pomorskie Wydawnictwo Naukowo-Techniczne PWNT, Gdańsk
• Grzelak W. (2013), Ontologia - próba usystematyzowania pojęć, Informatyka ekonomiczna, nr 4
• Knosala R. (red.) (2010), Komputerowo zintegrowane zarządzanie, Oficyna Wydawnicza Polskiego Towarzystwa Zarządzania Produkcją, Opole
• Nahotko M. (2004), Ontologie w systemach informacyjnych, Zagadnienia informacji naukowej nr 2
• Sobczak A. (2006), Analiza wybranych metod budowy ontologii, Prace naukowe