Онтологии

Онтологии получили в последние годы широкое распространение в решении проблем представления знаний и инженерии знаний, семантической интеграции информационных ресурсов, информационного поиска и т.д.

Под онтологией понимается спецификация концептуализации предметной области. Такая спецификация представляет собой своего рода словарь понятий предметной области и совокупность явным образом выраженных предположений относительно смысла этих понятий. Уровень структурированности описания онтологии может изменяться в широком диапазоне. В упрощенных случаях онтология представляется как иерархия понятий, связанных отношениями некоторых определенных видов. Такие определения онтологий используются в различных классификациях. Несколько большие возможности обеспечивают схемы метаданных, например, широко известное Дублинское ядро. Развитые определения онтологий формализуются средствами языков логики первого порядка. Они допускают возможности логического вывода.

Онтология в информатике – это попытка всеобъемлющей и детальной формализации некоторой области знаний с помощью концептуальной схемы. Обычно такая схема состоит из иерархической структуры данных, содержащей все релевантные классы объектов, их связи и правила (теоремы, ограничения), принятые в этой области.

Современные онтологии строятся по большей части одинаково, независимо от языка написания. Обычно они состоят из экземпляров, понятий, атрибутов и отношений. Экземпляры (англ. instances) (или индивиды (англ. individuals)) — это основные базовые компоненты онтологии. Экземпляры могут представлять собой как физические объекты (люди, дома, планеты), так и абстрактные (числа, слова). Понятия (англ. concepts) (или классы (англ. classes)) — это абстрактные группы, коллекции или наборы объектов. Они могут включать в себя экземпляры, другие классы либо же сочетания и того, и другого. Объекты в онтологии могут иметь атрибуты. Каждый атрибут имеет по крайней мере имя и значение, и используется для хранения информации, которая специфична для объекта и привязана к нему. Значение атрибута может быть сложным типом данных.

Важная роль атрибутов заключается в том, чтобы определять зависимости (отношения) между объектами онтологии. Обычно отношением является атрибут, значением которого является другой объект. Специализированные (предметно-ориентированные) онтологии (например, онтологии предметных областей-ПрО) — это представление какой-либо области знаний или части реального мира. В такой онтологии содержатся специальные для этой области значения терминов. Общие онтологии используются для представления понятий, общих для большого числа областей. Такие онтологии содержат базовый набор терминов, глоссарий или тезаурус [3], используемый для описания терминов предметных областей.

Онтологии, в общем виде определяются как совместно используемые формальные концепции конкретных предметных областей, они дают общее представление о понятиях, информацией из которых могут обмениваться люди и приложения. Они разрешают концептуализировать домен фиксированием сущностей (entities) и связей в домене. Указание в каких связях принимает участие сущность частично разрешает понять и ее значение (содержание), поскольку это предоставляет возможность видеть, где данная сущность входит в отношения с другим доменом.

Онтологии основываются на математическом аппарате формальной логики (descriptive logic, DL), малое подмножество которого охвачено RDF-схемой. DL является подмножеством логики первого порядка, которое вычислимо.

Создание развитого языка описания онтологий OWL (Ontology Web Language) стало в последнее время одним из наиболее важных звеньев работ по семантическому Web, проводимых консорциумом W3C. Имеется в виду язык, позволяющий описывать структурированные онтологии, т.е. онтологии, которые доступны для машинной обработки.