Научная электронная библиотека
Монографии, изданные в издательстве Российской Академии Естествознания
3.1 Основные понятия онтологии
Онтология – это структурная спецификация некоторой предметной области, ее формализованное представление, которое включает словарь указателей на термины предметной области и логические выражения, которые описывают, как они соотносятся друг с другом.
Онтологии могут использоваться в качестве посредника между пользователем и информационной системой, они позволяют формализовать договоренности о терминологии, например между пользователями некоторого корпоративного хранилища данных.
Основное назначение онтологий – интеграция информации. Онтологии связывают два важных аспекта: во-первых, они определяют формальную семантику информации, позволяя обработку этой информации компьютером, и, во-вторых, определяют семантику реального мира, позволяя на основе общей терминологии связывать информацию, представленную в виде, требуемом для компьютерной обработки, с информацией, представленной в удобной форме для восприятия человеком.
В общем виде структура онтологии представляет собой набор элементов четырех категорий: понятия; отношения; аксиомы; отдельные экземпляры.
Понятия рассматриваются как концептуализации класса всех представителей некой сущности или явления. Классы (или понятия) являются общими категориями, которые могут быть упорядочены иерархически. Каждый класс описывает группу индивидуальных сущностей, которые объединены на основании наличия общих свойств. Понятия могут быть связаны различного рода отношениями, которые связывают воедино классы и описывают их.
Аксиомы задают условия соотнесения категорий и отношений, они выражают очевидные утверждения, связывающие понятия и отношения.
Экземпляры – это отдельные представители класса сущностей или явлений, то есть конкретные элементы какой-либо категории.
Составляющие онтологии подчиняются своеобразной иерархии. На нижнем уровне находятся экземпляры, конкретные индивиды, выше идут понятия, то есть категории. На уровень выше располагаются отношения между этими понятиями, а обобщающей и связующей является ступень правил или аксиом. Слоты (параметры) описывают свойства классов и экземпляров.
На формальном уровне онтология – система, состоящая из наборов понятий и утверждений об этих понятиях, на основе которых можно строить классы, объекты, отношения, функции и теории.
Онтологические системы строятся на основе следующих принципов:
- формализации, то есть описания объективных элементов действительности в единых, строго определенных образцах (терминах, моделях и др.);
- использования ограниченного количества базовых терминов (сущностей), на основе которых конструируются все остальные понятия;
- внутренней полноты и логической непротиворечивости.
Онтологии можно классифицировать по различным параметрам в зависимости от цели их классификации.
По степени зависимости от конкретной задачи или предметной области обычно различают следующие онтологии:
- верхнего уровня. Такие онтологии описывают наиболее общие концепты, которые независимы от конкретной проблемы или области. Примером такой общей онтологии является коммерческий проект онтологии CYC -база знаний, содержащая общие понятия окружающего мира, которую могут использовать самые разные программные средства;
- ориентированные на предметную область, которые могут использоваться экспертами по предметным областям (доменам) для совместного использования и аннотирования информации в своей области;
- ориентированные на задачу - это онтология, используемая конкретной прикладной программой и содержащая термины, которые используются, например, при разработке прикладного программного обеспечения;
- прикладные онтологии описывают концепты, которые зависят как от онтологии задач, так и от онтологии домена, например, онтология для вычислительной техники.