Ontologi komponenter - Ontology components
Samtids ontologier deler mange strukturelle likheter, uavhengig av språket de uttrykkes på. De fleste ontologier beskriver individer (forekomster), klasser (konsepter), attributter og relasjoner.
Oversikt
Vanlige komponenter i ontologier inkluderer:
- Enkeltpersoner
- forekomster eller objekter (de grunnleggende eller "bakkenivå" -objektene).
- Klasser
- sett , samlinger, konsepter, objekttyper eller ting.
- Egenskaper
- aspekter, egenskaper, funksjoner, egenskaper eller parametere som objekter (og klasser) kan ha.
- Forhold
- hvordan klasser og individer kan være i slekt med hverandre.
- Funksjonsbetingelser
- komplekse strukturer dannet av visse relasjoner som kan brukes i stedet for et individuelt begrep i en uttalelse.
- Begrensninger
- formelt uttalte beskrivelser av hva som må være sant for at noen påstand skal bli akseptert som innspill.
- Regler
- utsagn i form av en if-then (antecedent-consequent) setning som beskriver de logiske slutninger som kan trekkes fra en påstand i en bestemt form.
- Aksiomer
- påstander (inkludert regler) i en logisk form som til sammen omfatter den overordnede teorien som ontologien beskriver i sitt anvendelsesområde. Denne definisjonen skiller seg fra "aksiomer" i generativ grammatikk og formell logikk. I disse fagområdene inkluderer aksiomer bare utsagn som er hevdet som forhåndskunnskap . Som brukt her, inkluderer "aksiomer" også teorien som stammer fra aksiomatiske utsagn.
- arrangementer
- endring av attributter eller relasjoner.
Ontologier er vanligvis kodet ved hjelp av ontologispråk .
Enkeltpersoner
Enkeltpersoner (forekomster) er de grunnleggende komponentene på "bakkenivå" i en ontologi. Individene i en ontologi kan inkludere konkrete objekter som mennesker, dyr, bord, biler, molekyler og planeter, så vel som abstrakte individer som tall og ord (selv om det er forskjellige meninger om tall og ord er klasser eller enkeltpersoner). En ontologi trenger strengt tatt ikke å inkludere noen individer, men et av de generelle formålene med en ontologi er å gi et middel til å klassifisere individer, selv om disse individene ikke eksplisitt er en del av ontologien.
I formelle utvidelsesontologier regnes bare ytringer av ord og tall som individer - tallene og navnene i seg selv er klasser. I en 4D-ontologi blir et individ identifisert av dets romlig-tidsmessige omfang. Eksempler på formelle utvidelsesontologier er BORO , ISO 15926 og modellen under utvikling av IDEAS Group .
Klasser
Klasser - begreper som også kalles type , sortering , kategori og slag - kan defineres som en utvidelse eller en intensjon. I følge en utvidelsesdefinisjon er de abstrakte grupper, sett eller samlinger av objekter. I henhold til en intensjonsdefinisjon er de abstrakte objekter som er definert av verdier av aspekter som er begrensninger for å være medlem av klassen. Den første definisjonen av klasse resulterer i ontologier der en klasse er en underklasse av samling. Den andre definisjonen av klasse resulterer i ontologier der samlinger og klasser er mer fundamentalt forskjellige. Klasser kan klassifisere enkeltpersoner, andre klasser eller en kombinasjon av begge. Noen eksempler på klasser:
- Person , klassen av alle mennesker, eller det abstrakte objektet som kan beskrives ut fra kriteriene for å være en person.
- Kjøretøy , klassen på alle kjøretøyer eller det abstrakte objektet som kan beskrives med kriteriene for å være et kjøretøy.
- Bil , klassen på alle biler eller det abstrakte objektet som kan beskrives med kriteriene for å være bil.
- Klasse , som representerer klassen i alle klasser, eller det abstrakte objektet som kan beskrives med kriteriene for å være en klasse.
- Ting , som representerer klassen av alle ting, eller det abstrakte objektet som kan beskrives med kriteriene for å være en ting (og ikke ingenting).
Ontologier varierer om klasser kan inneholde andre klasser, om en klasse kan tilhøre seg selv, om det er en universell klasse (det vil si en klasse som inneholder alt), etc. Noen ganger er det begrensninger langs disse linjene for å unngå visse vel- kjente paradokser .
Klassene i en ontologi kan være omfattende eller intensjonelle i naturen. En klasse er utvidet hvis og bare hvis den utelukkende er preget av medlemskap. Mer presist er en klasse C utvidende hvis og bare hvis for en klasse C ', hvis C' har nøyaktig de samme medlemmene som C, så er C og C 'identiske. Hvis en klasse ikke tilfredsstiller denne betingelsen, er den intensiv. Selv om utvidelsesklasser er mer veloppdragen og godt forstått matematisk, så vel som mindre problematisk filosofisk, tillater de ikke de finkornede skillene som ontologier ofte trenger å gjøre. For eksempel vil en ontologi kanskje skille mellom klassen av alle skapninger med en nyre og klassen av alle skapninger med et hjerte, selv om disse klassene tilfeldigvis har nøyaktig de samme medlemmene. I de fleste øvre ontologier er klassene definert intensjonelt. Intensjonelt definerte klasser har vanligvis nødvendige betingelser knyttet til medlemskap i hver klasse. Noen klasser kan også ha tilstrekkelige betingelser, og i slike tilfeller gjør kombinasjonen av nødvendige og tilstrekkelige betingelser denne klassen til en fullt definert klasse.
Viktigere er at en klasse kan subsume eller bli subsumed av andre klasser; en klasse som er subsumert av en annen kalles en underklasse (eller undertype ) av den subsumingklassen (eller supertypen ). Vehicle subsumes Car for eksempel, siden (nødvendigvis) alt som er medlem av sistnevnte klasse er medlem av førstnevnte. Abonnementsforholdet brukes til å lage et hierarki av klasser, vanligvis med en maksimal generell klasse som Alt på toppen, og veldig spesifikke klasser som 2002 Ford Explorer nederst. Den kritisk viktige konsekvensen av subsumbsforholdet er arv av eiendommer fra den overordnede (subsuming) klassen til barnet (subsumed) klassen. Dermed er alt som nødvendigvis er sant for en foreldreklasse, nødvendigvis også sant for alle de underordnede barnklassene. I noen ontologier har en klasse bare lov til å ha en forelder ( enkelt arv ), men i de fleste ontologier har klasser lov til å ha et hvilket som helst antall foreldre ( flere arv ), og i sistnevnte tilfelle arves alle nødvendige egenskaper til hver forelder. av den underordnede barneklassen. Således kan en bestemt dyreklasse ( HouseCat ) være et barn av klassen Cat og også et barn av klassen Pet .
En partisjon er et sett med relaterte klasser og tilhørende regler som gjør at objekter kan klassifiseres av den aktuelle underklassen. Reglene samsvarer med aspektverdiene som skiller underklassene fra superklassene. For eksempel, til høyre er det, delvis diagram over en ontologi som har en skillevegg av den bil klasse inn i klassene 2-hjulsdrift Bil og 4-Wheel Drive Car . Delingsregelen (eller subsumsregelen) avgjør om en bestemt bil er klassifisert av 2- hjulsdrevne biler eller firehjulsdrevne bilklasser.
Hvis partisjonsregelen (e) garanterer at en enkelt bil ikke kan være i begge klasser, kalles partisjonen en usammenhengende partisjon. Hvis partisjonsreglene sikrer at hvert konkrete objekt i superklassen er en forekomst av minst en av partisjonsklassene, så kalles partisjonen en uttømmende partisjon.
Egenskaper
Objekter i en ontologi kan beskrives ved å relatere dem til andre ting, typisk aspekter eller deler . Disse beslektede tingene kalles ofte attributter , selv om de kan være uavhengige ting. Hvert attributt kan være en klasse eller et individ. Typen av objekt og typen attributt bestemmer hva slags forhold de har mellom dem. Et forhold mellom et objekt og et attributt uttrykker et faktum som er spesifikt for objektet det er relatert til. For eksempel har Ford Explorer -objektet attributter som:
- ⟨Har navnet⟩ Ford Explorer
- Er per definisjon som del⟩ 6-trinns girkasse
- 'Per definisjon som del⟩ dør (med minimum og maksimal kardinalitet: 4)
- Er per definisjon som del en av⟩ {4.0L motor, 4.6L motor}
Verdien av et attributt kan være en kompleks datatype ; i dette eksemplet kan den relaterte motoren bare være en av en liste over undertyper av motorer, ikke bare en enkelt ting.
Ontologier er bare sanne ontologier hvis begreper er relatert til andre begreper (begrepene har attributter). Hvis det ikke er tilfelle, ville du enten ha en taksonomi (hvis det eksisterer hyponymforhold mellom begreper) eller et kontrollert ordforråd . Disse er nyttige, men regnes ikke som sanne ontologier.
Forhold
Forhold (også kjent som relasjoner) mellom objekter i en ontologi spesifiserer hvordan objekter er relatert til andre objekter. Vanligvis er en relasjon av en bestemt type (eller klasse) som spesifiserer i hvilken forstand objektet er relatert til det andre objektet i ontologien. For eksempel i ontologien som inneholder konseptet Ford Explorer og konseptet Ford Bronco kan være relatert til et forhold av typen ⟨er definert som en etterfølger av⟩. Det fulle uttrykket for det faktum blir da:
- Ford Explorer er definert som en etterfølger av : Ford Bronco
Dette forteller oss at Explorer er modellen som erstattet Bronco. Dette eksemplet illustrerer også at forholdet har en uttrykksretning. Det omvendte uttrykket uttrykker det samme faktum, men med et omvendt uttrykk i naturlig språk.
Mye av kraften til ontologier kommer fra evnen til å beskrive relasjoner. Sammen beskriver settet av relasjoner semantikken til domenet. Settet med brukte relasjonstyper (klasser av relasjoner) og deres subsumbsjonhierarki beskriver uttrykkskraften til språket som ontologien uttrykkes i.
En viktig type relasjon er subsumbsrelasjonen ( er-en- superklasse -av , det motsatte av is-a , er-en-undertype-av eller er-en- underklasse -of ). Dette definerer hvilke objekter som er klassifisert etter hvilken klasse. For eksempel har vi allerede sett at klassen Ford Explorer er en 4-hjulsdrevet bil i en underklasse , som igjen er en bil i en underklasse .
Tillegget av is-a-sub-class-of relations skaper en taksonomi ; en trelignende struktur (eller mer generelt et delvis ordnet sett ) som tydelig viser hvordan objekter forholder seg til hverandre. I en slik struktur er hvert objekt 'barnet' til en 'foreldreklasse' (Noen språk begrenser is-a-sub-class-relasjonen til en forelder for alle noder, men mange gjør det ikke).
En annen vanlig type relasjoner er merologirelasjonen , skrevet som en del av , som representerer hvordan objekter kombineres for å danne sammensatte objekter. For eksempel, hvis vi utvidet vårt eksempel på ontologi til å omfatte konsepter som ratt, vil vi si at et "ratt er per definisjon en del av en Ford Explorer" siden et ratt alltid er en av komponentene av en Ford Explorer. Hvis vi introduserer meronymi-relasjoner til vår ontologi, kan hierarkiet som dukker opp ikke lenger holdes i en enkel trelignende struktur siden nå kan medlemmer vises under mer enn en forelder eller gren. I stedet er denne nye strukturen som dukker opp kjent som en rettet asyklisk graf .
I tillegg til at standarden er-en-underklasse-av og er-per-definisjon-en-del-av-a-relasjoner, inkluderer ontologier ofte flere typer relasjoner som ytterligere foredler semantikken de modellerer. Ontologier kan skille mellom forskjellige kategorier av relasjonstyper. For eksempel:
- relasjonstyper for relasjoner mellom klasser
- relasjonstyper for relasjoner mellom individer
- relasjonstyper for relasjoner mellom et individ og en klasse
- relasjonstyper for relasjoner mellom et enkelt objekt og en samling
- relasjonstyper for relasjoner mellom samlinger
Relasjonstyper er noen ganger domenespesifikke og brukes deretter til å lagre bestemte typer fakta eller for å svare på bestemte typer spørsmål. Hvis definisjonene av relasjonstypene er inkludert i en ontologi, definerer ontologien sitt eget ontologidefinisjonsspråk. Et eksempel på en ontologi som definerer sine egne relasjonstyper og skiller mellom ulike kategorier av relasjonstyper, er den gelliske ontologien.
For eksempel, i domenet av biler, kanskje vi trenger en made-in typen forhold som forteller oss hvor hver bil er bygget. Så Ford Explorer er produsert i Louisville . Ontologien kan også vite at Louisville ligger i Kentucky og Kentucky er klassifisert som en stat og er en del av den amerikanske programvaren som bruker denne ontologien, kan nå svare på et spørsmål som "hvilke biler som er laget i OSS?"