2.2. Онтологический подход к представлению проблемной информации
В настоящее время онтологии являются центральными компонентами большинства крупных компьютерных информационных приложений.
Онтология – это формальное описание понятий предметной области и отношений между ними в рассматриваемой предметной области, свойств каждого понятия, описывающих различные атрибуты понятия, а также ограничений, наложенных на слоты.
Онтология вместе с набором индивидуальных экземпляров классов образует базу знаний. В центре большинства онтологий находятся классы. Классы описывают понятия предметной области.
Онтологии в сети варьируются от больших таксономий, категоризирующих веб-сайты (как на сайте Yahoo!), до категоризаций продаваемых товаров и их характеристик (как на сайте Amazon.com). Консорциум WWW (W3C) разрабатывает специальный формат представления информации RDF (Resource Description Framework, Brickley & Guha, 1999) и язык кодирования знаний на веб-страницах, чтобы сделать их понятными для электронных агентов, осуществляющих поиск информации. Совокупность разработанных онтологий представлено на сайте swoogle.com.
Разрабатываемые в настоящее время стандартные онтологии, могут использоваться экспертами по предметным областям для совместного использования и аннотирования информации в своей области. Например, в области медицины созданы большие стандартные структурированные словари.
Онтология определяет общий словарь для ученых, которым необходимо совместно использовать информацию о предметной области. Она включает машинно-интерпретируемые формулировки основных понятий предметной области и отношения между ними.
Распространение онтологического подхода к представлению знаний оказало влияние на создание разнообразных языков представления онтологии и инструментальных средств, предназначенных для их редактирования и анализа.
Существуют традиционные языки спецификации онтологий [24, 23]: Ontolingua, CycL, а также языки, основанные на дескриптивных логиках (LOOM) и фреймах (OKBC, OCML, Flogic). Более поздние языки основаны на Web-стандартах (XOL, SHOE, UPML). Специально для обмена онтологиями через Web были созданы языки RDF(S), DAML, OIL, OWL. Semantic Web базируется на модели данных Resource Description Framework (RDF) [29].
2.2.1. Цели разработки онтологий
Часто онтология предметной области сама по себе не является целью. Разработка онтологии соответствует определению набора данных и их структуры для использования другими программами. Методы решения задач, доменно-независимые приложения и программные агенты используют в качестве данных онтологии и базы знаний, построенные на их основе.
Онтологии разрабатываются в целях:
совместного использования людьми или программными агентами для общего понимания структуры информации;
обеспечения возможности повторного использования знаний в предметной области;
возможности явных допущений в предметной области;
отделения знаний в предметной области от оперативных знаний;
анализа знаний в предметной области.
При необходимости создать большую онтологию, можно интегрировать несколько уже существующих онтологий (рис. 2.4).
Рис. 2.4. Многоуровневая схема отношений между онтологиями
Разработка онтологий отличается от проектирования классов и отношений в объектно-ориентированном программировании. Объектно-ориентированное программирование сосредоточено главным образом на методах классов. При этом программист принимает проектные решения, основанные на операторных свойствах класса, тогда как разработчик онтологии принимает эти решения, опираясь на структурные свойства класса. В результате структура класса и отношения между классами в онтологии отличаются от структуры подобной предметной области в объектно-ориентированной программе.
Единой методологии разработки онтологий на сегодняшний день не существует. На практике такая разработка включает:
определение классов в онтологии;
расположение классов в таксономической иерархии (подкласс – надкласс);
определение слотов и описание допускаемых значений этих слотов;
заполнение значений слотов экземпляров.
После этого можно создать базу знаний, определив отдельные экземпляры этих классов, введя в определенный слот значение и дополнительные ограничения для слота.