Componentes de la ontología

Las ontologías contemporáneas comparten muchas similitudes estructurales, independientemente del lenguaje ontológico en el que se expresen. La mayoría de las ontologías describen individuos (instancias), clases (conceptos), atributos y relaciones.

Lista

Los componentes comunes de las ontologías incluyen:

Individuos: instancias u objetos (los objetos básicos o de "nivel base"; los tokens ).
Clases: conjuntos , colecciones, conceptos, tipos de objetos o clases de cosas. ^[1]
Atributos: aspectos, propiedades, rasgos, características o parámetros que los individuos (y las clases y relaciones) pueden tener. ^[2]
Relaciones: Maneras en que las clases y los individuos pueden relacionarse entre sí. Las relaciones pueden llevar atributos que especifican aún más la relación. ^[3]
Términos de función: estructuras complejas formadas a partir de ciertas relaciones que pueden usarse en lugar de un término individual en una declaración.
Restricciones: descripciones formalmente enunciadas de lo que debe ser cierto para que alguna afirmación sea aceptada como entrada.
Normas: enunciados en forma de oración si-entonces (antecedente-consecuente) que describen las inferencias lógicas que pueden extraerse de una afirmación en una forma particular.
Axiomas: aserciones (incluidas reglas) en forma lógica que juntas comprenden la teoría general que la ontología describe en su dominio de aplicación. ^[4] Esta definición difiere de la de "axiomas" en la gramática generativa y la lógica formal. En estas disciplinas, los axiomas incluyen solo enunciados afirmados como conocimiento a priori . Tal como se utiliza aquí, "axiomas" también incluye la teoría derivada de enunciados axiomáticos. ^{[ cita requerida ]}
Eventos: el cambio de atributos o relaciones.
Comportamiento: tipos de eventos.

Las ontologías se codifican comúnmente utilizando lenguajes de ontología .

Individuos

Los individuos (instancias) son los componentes básicos, de "nivel básico", de una ontología. Los individuos de una ontología pueden incluir objetos concretos como personas, animales, mesas, automóviles, moléculas y planetas, así como individuos abstractos como números y palabras (aunque existen diferencias de opinión sobre si los números y las palabras son clases o individuos). Estrictamente hablando, una ontología no necesita incluir ningún individuo, pero uno de los propósitos generales de una ontología es proporcionar un medio para clasificar a los individuos, incluso si esos individuos no son parte explícita de la ontología.

En las ontologías extensionales formales, solo las expresiones de palabras y números se consideran individuos; los números y los nombres en sí mismos son clases. En una ontología 4D, un individuo se identifica por su extensión espacio-temporal. Ejemplos de ontologías extensionales formales son BORO , ISO 15926 y el modelo en desarrollo por el Grupo IDEAS .

Clases

En la representación del conocimiento , una clase es una colección de individuos u objetos individuales. ^[5] Una clase se puede definir por extensión (especificando miembros) o por intención (especificando condiciones), utilizando lo que se llama en algunos lenguajes de ontología como OWL . De acuerdo con la distinción tipo-muestra , la ontología se divide en individuos, que son objetos del mundo real, o eventos, y tipos, o clases, que son conjuntos de objetos del mundo real. Las expresiones o definiciones de clase proporcionan las propiedades que los individuos deben cumplir para ser miembros de la clase. Los individuos que cumplen la propiedad se denominan Instancias .

Atributos

Los objetos de una ontología se pueden describir relacionándolos con otras cosas, normalmente aspectos o partes . Estas cosas relacionadas suelen llamarse atributos , aunque pueden ser cosas independientes. Cada atributo puede ser una clase o un individuo. El tipo de objeto y el tipo de atributo determinan el tipo de relación entre ellos. Una relación entre un objeto y un atributo expresa un hecho que es específico del objeto con el que está relacionado. Por ejemplo, el objeto Ford Explorer tiene atributos como:

⟨tiene como nombre⟩ Ford Explorer
⟨por definición como parte⟩ transmisión de 6 velocidades
⟨como por definición parte⟩ puerta (con cardinalidad mínima y máxima: 4)
⟨por definición, como parte uno de⟩ {motor de 4.0L, motor de 4.6L}

El valor de un atributo puede ser un tipo de datos complejo ; en este ejemplo, el motor relacionado solo puede ser uno de una lista de subtipos de motores, no solo una única cosa.

Las ontologías solo son verdaderas ontologías si los conceptos están relacionados con otros conceptos (los conceptos tienen atributos). Si no es así, entonces tendríamos una taxonomía (si existen relaciones hipónimas entre conceptos) o un vocabulario controlado . Estos son útiles, pero no se consideran verdaderas ontologías.

Relaciones

Las relaciones (también conocidas como relaciones) entre objetos en una ontología especifican cómo se relacionan los objetos con otros objetos. Normalmente, una relación es de un tipo (o clase) particular que especifica en qué sentido el objeto está relacionado con el otro objeto en la ontología. Por ejemplo, en la ontología que contiene el concepto Ford Explorer y el concepto Ford Bronco podrían estar relacionados por una relación de tipo ⟨se define como sucesor de⟩ . La expresión completa de ese hecho se convierte entonces en:

Ford Explorer se define como sucesor de : Ford Bronco

Esto nos indica que el Explorer es el modelo que reemplazó al Bronco. Este ejemplo también ilustra que la relación tiene una dirección de expresión. La expresión inversa expresa el mismo hecho, pero con una frase inversa en lenguaje natural.

Gran parte del poder de las ontologías proviene de la capacidad de describir relaciones. En conjunto, el conjunto de relaciones describe la semántica del dominio: es decir, sus diversas relaciones semánticas, como la sinonimia , la hiponimia y la hipernimia , la relación de coordenadas y otras. El conjunto de tipos de relaciones utilizados (clases de relaciones) y su jerarquía de subsunción describen el poder de expresión del lenguaje en el que se expresa la ontología.

Ford Explorer es una subclase de automóvil con tracción en las cuatro ruedas, que a su vez es una subclase de automóvil. — Ford Explorer *es una subclase de* automóvil con tracción en las cuatro ruedas, que a su vez *es una subclase de* automóvil.

Un tipo importante de relación es la relación de subsunción ( es-una- superclase -de , la inversa de es-una , es-un-subtipo-de o es-una- subclase -de ). Esta define qué objetos se clasifican por qué clase. Por ejemplo, ya hemos visto que la clase Ford Explorer es-una-subclase-de Coche con tracción en las cuatro ruedas, que a su vez es-una-subclase-de Coche.

La adición de las relaciones es-una-subclase-de crea una taxonomía ; una estructura en forma de árbol (o, más generalmente, un conjunto parcialmente ordenado ) que describe claramente cómo se relacionan los objetos entre sí. En una estructura de este tipo, cada objeto es el "hijo" de una "clase padre" (algunos lenguajes restringen la relación es-una-subclase-de a un padre para todos los nodos, pero muchos no lo hacen).

Otro tipo común de relaciones es la relación mereológica , escrita como part-of (parte de ), que representa cómo se combinan los objetos para formar objetos compuestos. Por ejemplo, si ampliáramos nuestra ontología de ejemplo para incluir conceptos como Steering Wheel (Volante), diríamos que un "Steering Wheel es-por-definición-una-parte-de-un-Ford Explorer" (volante es-por-definición-una-parte-de-un-Ford Explorer), ya que un volante es siempre uno de los componentes de un Ford Explorer. Si introducimos relaciones de meronimia en nuestra ontología, la jerarquía que surge ya no puede mantenerse en una estructura simple tipo árbol, ya que ahora los miembros pueden aparecer bajo más de un padre o rama. En cambio, esta nueva estructura que surge se conoce como un grafo acíclico dirigido .

Además de las relaciones estándar del tipo es una subclase de y es por definición una parte de una, las ontologías suelen incluir tipos adicionales de relaciones que refinan aún más la semántica que modelan. Las ontologías pueden distinguir entre diferentes categorías de tipos de relaciones. Por ejemplo:

tipos de relación para relaciones entre clases
tipos de relaciones para las relaciones entre individuos
tipos de relación para las relaciones entre un individuo y una clase
Tipos de relación para las relaciones entre un único objeto y una colección.
tipos de relación para relaciones entre colecciones

Los tipos de relación a veces son específicos de un dominio y se utilizan para almacenar tipos específicos de hechos o para responder a tipos particulares de preguntas. Si las definiciones de los tipos de relación se incluyen en una ontología, entonces la ontología define su propio lenguaje de definición de ontología. Un ejemplo de una ontología que define sus propios tipos de relación y distingue entre varias categorías de tipos de relación es la ontología Gellish .

Por ejemplo, en el ámbito de los automóviles, podríamos necesitar una relación de tipo "fabricado en" que nos indique dónde se fabrica cada automóvil. Por ejemplo, el Ford Explorer se fabrica en Louisville . La ontología también puede saber que Louisville está ubicada en Kentucky y que Kentucky está clasificado como un estado y es parte de los EE. UU. El software que utilice esta ontología podría responder ahora a una pregunta como "¿qué automóviles se fabrican en los EE. UU.?".

Notas

^ Véase Clase (teoría de conjuntos) , Clase (ciencia de la computación) y Clase (filosofía) , cada una de las cuales es relevante pero no idéntica a la noción de "clase" aquí.
^ Taniar, David (28 de febrero de 2006). Web Semantics & Ontology. Idea Group Inc (IGI). ISBN 978-1-59140-907-6.
^ Asunción Gómez-Pérez; Mariano Fernández-López; Oscar Corcho (18 de abril de 2006). Ingeniería ontológica: con ejemplos de las áreas de gestión del conocimiento, comercio electrónico y web semántica. Primera edición. Springer Science & Business Media. ISBN 978-1-85233-840-4.
^ Maureen Donnelly; Giancarlo Guizzardi (2012). Ontología formal en sistemas de información: Actas de la Séptima Conferencia Internacional (FOIS 2012). IOS Press. ISBN 978-1-61499-083-3.
^ Diego Calvanese; Giuseppe De Giacomo; Maurizio Lenzerini (2002). Lógica descriptiva: Fundamentos para la representación del conocimiento basada en clases . Lógica en informática . CiteSeerX 10.1.1.177.2787 .

[1] Véase Clase (teoría de conjuntos) , Clase (ciencia de la computación) y Clase (filosofía) , cada una de las cuales es relevante pero no idéntica a la noción de "clase" aquí.

[David2006-2] Taniar, David (28 de febrero de 2006). Web Semantics & Ontology. Idea Group Inc (IGI). ISBN 978-1-59140-907-6.

[Gómez-PérezFernandez-Lopez2006-3] Asunción Gómez-Pérez; Mariano Fernández-López; Oscar Corcho (18 de abril de 2006). Ingeniería ontológica: con ejemplos de las áreas de gestión del conocimiento, comercio electrónico y web semántica. Primera edición. Springer Science & Business Media. ISBN 978-1-85233-840-4.

[DonnellyGuizzardi2012-4] Maureen Donnelly; Giancarlo Guizzardi (2012). Ontología formal en sistemas de información: Actas de la Séptima Conferencia Internacional (FOIS 2012). IOS Press. ISBN 978-1-61499-083-3.

[Class_(knowledge_representation)_DLs-5] Diego Calvanese; Giuseppe De Giacomo; Maurizio Lenzerini (2002). Lógica descriptiva: Fundamentos para la representación del conocimiento basada en clases . Lógica en informática . CiteSeerX 10.1.1.177.2787 .