Классификации онтологий

Классификация по цели создания

В рамках этой классификации выделяют 4 уровня (см. рис. 2.2): онтология представления, онтология верхнего уровня, онтология предметной области и прикладная онтология.

Рис. 2.2. Классификация онтологий по цели создания

Онтология представления

Цель ее создания - описать область представления знаний, создать язык для спецификации других онтологий более низких уровней. Пример: описание понятий языка OWL средствами RDF / RDFS (рис. 2.3). В данном описании определяются такие понятия, как "класс", "отношение", "ограничение на значение свойства", "домен", "диапазон" и т.п.

Рис. 2.3. Онтология представления для языка OWL

Онтология верхнего уровня

Ее назначение - в создании единой "правильной" онтологии, фиксирующей знания, общие для нескольких предметных областей, и в многократном использовании данной онтологии. Существует несколько крупных онтологий верхнего уровня: Cyc, DOLCE, SUMO, онтология Джона Совы (J.Sowa) и другие. Но в целом попытки создать онтологию верхнего уровня на все случаи жизни пока не привели к ожидаемым результатам. Многие онтологии верхнего уровня похожи друг на друга. Они содержат одни и те же концепты: сущность, явление, процесс, объект, роль, пространство, время, материя, событие, действие и т.п.

Рис. 2.4. Верхний уровень иерархии онтологии SUMO

Онтология предметной области

Другое название - онтология домена. Назначение схоже с назначением онтологии верхнего уровня, но область интереса ограничена одной предметной областью (т.н. доменом), например, авиация, медицина, культура, дистанционное обучение, Интернет-технологии. Онтология предметной области обобщает понятия, использующиеся в некоторых задачах домена, абстрагируясь от самих задач (так, онтология автомобилей независима от любых особенностей конкретных марок машин). Во многих дисциплинах сейчас разрабатываются стандартные онтологии, которые могут использоваться экспертами по предметным областям для совместного использования и аннотирования информации в своей области.

Например, в области медицины созданы большие стандартные, структурированные словари, такие как SNOMED CT (Systematized Nomenclature of Medicine - Clinical Terms - систематизированная номенклатура медицины - клиническая терминология) и UMLS (Unified Medical Language System - семантическая сеть Системы Унифицированного Медицинского Языка). Также появляются обширные общецелевые онтологии. Так, программа ООН по развитию (United Nations Development Program) и компания Dun&Bradstreet объединили усилия для разработки онтологии UNSPSC, которая предоставляет терминологию товаров и услуг (www.unspsc.org). Еще один пример - онтология в области документации в сфере культурного наследия CIDOC CRM, которая будет рассмотрена в лекции 5.

Прикладная онтология

Назначение такой онтологий в том, чтобы описать концептуальную модель конкретной задачи или приложения. Прикладные онтологии описывают концепты, которые зависят как от онтологии задач (см. ниже), так и от онтологии предметной области. Примером может служить онтология для автомобилей, строительных материалов, вычислительной техники. Такие онтологии содержат наиболее специфичную информацию. Примеры: онтологии проектов TOVE, Plinius.

TOVE (Toronto Virtual Enterprise). Цель проекта - создание модели данных, которая должна:

• обеспечить общую терминологию для предметной области, приложения которой могут совместно использоваться и пониматься каждым участником общения;
• дать точное и по возможности непротиворечивое определение значения каждого термина на основе логики первого порядка;
• обеспечить задание семантики с помощью множества аксиом, которые автоматически позволяют получать ответ на множество вопросов о предметной области.

TOVE должно обеспечить построение интегрированной модели некоторой предметной области, состоящей из следующих онтологии: операций, состояний и времени, организации, ресурсов, продуктов, сервиса, производства, цены, количества.

Plinus. Целью проекта является полуавтоматическое извлечение знаний из текстов на естественном языке, в частности, литературы о механических свойствах керамических материалов. Так как тексты охватывают широкий диапазон понятий, требуется множество интегрированных онтологии для охвата таких понятий, как керамические материалы и их свойства, способы их обработки, различные дефекты материалов, например, такие как трещины и поры. Онтология определяет язык, при помощи которого выражается семантическая часть словаря.

Классификация онтологий по содержимому

Рис. 2.5. Классификация онтологий по содержимому

Данная классификация очень похожа на предыдущую, но здесь акцент смещается на реальное содержимое онтологии, а не на абстрактную цель, преследуемую авторами.

Общие онтологии описывают наиболее общие концепты (пространство, время, материя, объект, событие, действие и т.д.), которые независимы от конкретной проблемы или области. В эту категорию попадают и онтологии представления, и онтологии верхнего уровня.

Онтология, ориентированная на задачу - это онтология, используемая конкретной прикладной программой и содержащая термины, которые используются при разработке ПО, выполняющего конкретную задачу. Она отражает специфику приложения, но может также содержать некоторые общие термины (например, в графическом редакторе будут и специфические термины - палитра, тип заливки, наложение слоев и т.д., и общие - сохранить и загрузить файл). Задачи, которым может быть посвящена онтология, могут быть самыми разнообразными: составления расписания, определение целей, диагностика, продажа, разработка ПО, построение классификации. При этом онтология задачи использует специализацию терминов, представленных в онтологиях верхнего уровня (общих онтологиях).

Предметная онтология (или онтология предметов ) описывает реальные предметы, участвующие в какой-либо деятельности (производстве). Например, это может быть онтология всех частей и компонентов самолетов определененной марки (Boeing) и сведения об их поставщиках, характеристиках, способе соединения друг с другом и т.п.