Работа с неоднородными онтологическими моделями и

Работа с неоднородными
онтологическими моделями и
онтологическими контекстами
Скворцов Н. А.
ИПИ РАН
1
Симпозиум «Онтологическое моделирование»
Звенигород, 20-21 мая 2008
Неоднородность онтологий
На уровне моделей:
 различный синтаксис языков, определяющих
онтологические модели;
 различная выразительность моделей;
 различная семантика примитивов, используемых в
моделях.
На онтологическом уровне:
 конфликты имен;
 разные подходы к выражению понятий;
 разные подходы к гранулированию понятий;
 разное покрытие предметной области;
 разные точки зрения на предметную область.
2
Симпозиум "Онтологическое моделирование",
Звенигород, 20-21 мая 2008
Три аспекта
 Неоднородность онтологических моделей
 Неоднородность на понятийном уровне
 Преобразование данных между контекстами,
определяемыми онтологиями
3
Онтологическое моделирование Звенигород,
20-21 мая 2008
Неформальные модели
 J. Sowa
 Терминологические модели
 Методы информационного поиска
 Понятия, несколько видов семантических отношений
 Примитивные отношения: иметь, быть экземпляром, быть
подклассом, быть темпоральной частью, быть
пространственной частью
 N. Guarino
 Наиболее приближена к философии
 Формальные отношения N. Guarino: конкретизацию,
принадлежность, частичность, связь, местоположение,
расширение, зависимость. Формальные свойства включают
конкретность, абстрактность, экстенсиональность, единство,
множественность и другие.
 Они оказываются полезны при проверке корректности, как
внутренней структуры онтологии, так и при сопоставлении
понятий разных онтологий.
4
Симпозиум "Онтологическое моделирование",
Звенигород, 20-21 мая 2008
Формальные модели
 Одна из первых – модель языка Ontolingua.
 Язык для однородного представления онтологических
знаний
 Онтологическая модель построена на объектах,
представляемых фреймами
 Утверждения на языке KIF
 Не поддаются автоматическому логическому выводу
для многих задач
 Языки RDF или RDF-Schema
 Не даёт желаемой формальной семантики
 Класс моделей на дескриптивных логиках
 Возможность автоматического логического вывода
 Classic, OIL, DAML+OIL, OWL
5
Симпозиум "Онтологическое моделирование",
Звенигород, 20-21 мая 2008
Унификация онтологических моделей
 Построение отображения исходных моделей в целевую
 коммутативное отображение моделей на основе уточнения
спецификаций
 Частное решение для Ontolingua
 OKBC (Open Knowledge Base Connectivity)
 Расширяемая фреймовая модель: классы, фреймы, слоты,
фасеты и некоторыми свойства отношений
 Программный интерфейс распределённого репозитория
онтологий.
 OKBC является частью сервера Ontolingua
 Онтологические модели отображают на интерфейс OKBC
 Специфика онтологических моделей (разновидности
сущностей и связей, основание на представлении
знаний) не находит должного отражения в методиках
отображения онтологических моделей.
6
Симпозиум "Онтологическое моделирование",
Звенигород, 20-21 мая 2008
Метаонтология для отображения
онтологических моделей
 Примитивы конкретных моделей можно выразить
онтологически через композицию понятий и свойств
некоторой метаонтологии верхнего уровня, включающей
элементарные составляющие, из которых могут
формироваться примитивы, входящие в онтологические
модели.
 В спецификации онтологической модели U и V элементы
аннотированы описаниями AU и AV в терминах метаонтологии
верхнего уровня.
 Найдя в AV подпонятия описаний AU, имеем основание
предполагать, что примитивы, связанные в этими
аннотациями, онтологически релевантны по O, и для них
можно построить отображение.
O
Au
7
Симпозиум "Онтологическое моделирование",
Звенигород, 20-21 мая 2008
U
Av
Muv
V
Согласование онтологических
контекстов
 Онтологии могут являться различными точками
зрения на одну и ту же предметную область,
задавая онтологические контексты.
 Задача интеграции онтологий для согласования
онтологических контекстов.
 Интеграция общий термин – процесс поиска
общностей между онтологиями.
 Унификация онтологий – процесс приведения
онтологических спецификаций к однородной
онтологии. При этом производится поиск общих
частей онтологий, разрешаются конфликты и
строится отображение понятий одной онтологии в
другую.
8
Симпозиум "Онтологическое моделирование",
Звенигород, 20-21 мая 2008
Отображение онтологических
контекстов
 Правила или формулы преобразования одной онтологии к
другой называется отображением онтологий.
 Может появиться необходимость ввести новые подтипы или
супертипы понятий или отношений, чтобы обеспечить
подходящих кандидатов для точного отображения. Эти
понятия и отношения составляют расширение Eu онтологии.
 Подлежащая общая онтология верхнего уровня O
используется при отображении. A1, A2 – множества
определений понятий онтологий в терминах O. Найдя в A2
подпонятия описаний A1, имеем основание предполагать, что
соответствующие понятия онтологий онтологически
релевантны по O, и для них можно построить отображение.
O
Eu
M12
O1
9
O2
Симпозиум "Онтологическое моделирование",
Звенигород, 20-21 мая 2008
A1
O1
A2
M12
O2
Подходы к интеграции онтологий
 вербальные – оценка степени связи онтологических понятий
лексически, обрабатывают вербальные определения и имена
понятий и связей, выделяют основы слов, разбирают словосочетания,
исключают стоп-слова, учитывают расстояния между словами,
синонимы из тезаурусов и так далее, оценка степени связи
онтологических понятий лексически (используется в той или иной
мере большинством проектов, SF, S-Match, OLA);
 структурные – множество различных подходов, в основном,
эвристических, учитывающих таксономию, различные виды связей,
вывод в предикативной или дескриптивной логике (IF-Map, QOM,
Chimaera, Prompt, OBSERVER, OntoClean);
 с использованием внешних источников информации, в частности,
WordNet (SMatch), экстенсионалов понятий, соотношения схем и
онтологий;
 Интерактивные – инициализирующие соответствия понятий, выбор
из предлагаемых эвристически альтернатив, дальнейшие
вычисления при этом зависят от выбора эксперта, например, отклик
произошедшего изменения по связям или правилам (Prompt, Chimaera,
ONION)
10
Симпозиум "Онтологическое моделирование",
Звенигород, 20-21 мая 2008
Методы в основе вычислений
 эвристические формулы и правила (Prompt,
Chimaera, QOM, IF-Map);
 Анализ графов (OntoClean, SF, Anchor-Prompt);
 Обучающиеся подходы: использование
статистики, значений и экземпляров (GLUE);
 Вероятностные подходы (вероятностное
сопоставление результатов работы
эвристических методов);
 Формальные вывод и доказательство
(OBSERVER, SMatch).
11
Симпозиум "Онтологическое моделирование",
Звенигород, 20-21 мая 2008
Проекты с методами интеграции
онтологий (2)
SMatch
 Позиционируется как система сопоставления схем.
 Проект транслирует понятия в логические формулы.
 Сопоставляет понятия онтологий по WordNet.
 Решатель SAT используется для выявления отношений
эквивалентности и между понятиями для отображения.
GLUE
 представляет мощный комбинированный подход к
связыванию онтологий, использующий обучение по
данным экземпляров понятий.
 Используется несколько машин обучения и
метаобучатель, взвешивающий их результаты в
соответствии с тем, какие результаты выдавал
конкретный подход во время обучения.
12
Симпозиум "Онтологическое моделирование",
Звенигород, 20-21 мая 2008
Корректность отображения онтологий
Метасвойства по Guarino:
 Идентификация – является ли утверждение об объекте
идентифицирующими его свойством
 Неизменность – может ли свойство меняться во времени.
 Зависимость – может ли объект существовать без других
 Постоянность – как долго сущность остаётся таковой
 И много других
OntoClean:
 Со всяким как бинарным, так и унарным отношением, в качестве
метаданных связаны их различные свойства, такие как.
 Проверка онтологии с использованием семантических свойств
понятий.
 Эта методология может использоваться и для проверки связей,
установленных между интегрируемыми онтологиями.
 Эта задача представима в виде построения отображения
онтологических контекстов с учётом онтлогии верхнего уровня.
13
Симпозиум "Онтологическое моделирование",
Звенигород, 20-21 мая 2008
Необходимость коллективной
экспертной работы
 Все перечисленные подходы не автоматические, в основном,





14
неформальные, не гарантирующие правильного отображения
онтологических контекстов
Некоторые вопросы в области интеграции онтологий и развития
онтологий остаются открытыми и до сих пор.
"Хороший" путь интеграции онтологий сегодня является предметом
интенсивных исследований.
Применяя существующие методики, невозможно автоматически
интегрировать онтологии, созданные разными рабочими группами.
Семантические различия похожих понятий могут выясняться иногда
только в процессе дискуссий, на основе применения онтологий к
одним и тем же примерам моделей и объектов реального мира,
проверки идентичности классов объектов реального мира.
Рабочая группа по гармонизации онтологий CIDOC CRM + ABC (2001)
обнаруживала много различий в понимании понятий, которые с
первого взгляда казались идентичными, даже не на первой встрече.
Симпозиум "Онтологическое моделирование",
Звенигород, 20-21 мая 2008
Преобразование информации между
онтологическими контекстами
OBSERVER: Преобразование запросов
 Отображение общей онтологии на онтологию пользователя в терминах
дескриптивной логики
 Запрос в терминах пользовательской онтологии преобразовывается в
термины общей онтологии и обрабатывается системой.
ECOIN: Преобразование данных
 Общая онтология.
 Универсальные правила преобразования между контекстами в терминах
онтологии.
 Контекст - конкретизация общей онтологии.
 Данные переходят из контекста в контекст, в зависимости от определений
контекстов применяются правила преобразования данных.
O
V1
15
С1
Симпозиум "Онтологическое моделирование",
Звенигород, 20-21 мая 2008
С2
V2