Метакласс (семантическая сеть)

В семантической сети и в представлении знаний метакласс — это класс , экземпляры которого сами могут быть классами. Подобно своей роли в языках программирования , метаклассы в языках семантической сети могут иметь свойства, которые в противном случае применимы только к отдельным людям, сохраняя при этом способность того же класса классифицироваться в иерархии понятий. выводить знания об экземплярах этих метаклассов Это позволяет специалистам по семантическим рассуждениям с использованием утверждений, сделанных в метаклассе. Таким образом, метаклассы повышают выразительность представлений знаний таким образом, чтобы они были интуитивно понятны для пользователей. Хотя классы подходят для представления совокупности людей, метаклассы могут, как одна из их функций, использоваться для представления концептуального измерения онтологии. Метаклассы поддерживаются в языке онтологий OWL и словаре моделирования данных RDFS .

Метаклассы часто моделируются путем установки их в качестве объекта утверждений, включающих rdf:type и rdfs:subClassOf — встроенные свойства, обычно называемые экземпляром и подклассом . Экземплярность предполагает, что предметом иска является экземпляр, т.е. индивидуум, являющийся членом класса. Подкласс подразумевает, что субъект является классом. В контексте экземпляра и подкласса ключевое различие между метаклассами и обычными классами заключается в том, что метаклассы являются объектом экземпляра утверждений, используемых в классе, тогда как обычные классы не являются объектами таких утверждений. (например, в претензии Bob instance of HumanБоб — это субъект и экземпляр, а объект Human — обычный класс; но еще одно утверждение, что Human instance of Animal species делает «Виды животных» метаклассом, поскольку у него есть член «Человек», который также является классом).

OWL 2 DL поддерживает метаклассы с помощью функции, называемой каламбуром . в котором одна сущность интерпретируется как два разных типа вещей — класс и индивид — в зависимости от ее синтаксического контекста. Например, с помощью игры слов онтология может иметь иерархию понятий, такую ​​как Harry the eagle instance of golden eagle, golden eagle subclass of bird, и golden eagle instance of species. В этом случае каламбурной сущностью будет беркут, поскольку он представлен как класс (второе утверждение) и экземпляр (третье утверждение); тогда как метакласс будет видом, поскольку у него есть экземпляр, который является классом. Каламбур также позволяет использовать непосредственно в классах другие свойства, которые в противном случае были бы применимы только к обычным экземплярам, ​​например « статус сохранения беркута вызывает наименьшее беспокойство ».

Возникнув из областей представления знаний , логики описания и формальной онтологии , языки семантической сети имеют более близкое отношение к философской онтологии , чем традиционные языки программирования, такие как Java или Python . Соответственно, природа метаклассов определяется философскими понятиями, такими как абстрактные объекты , абстрактное и конкретное , а также различие типов и токенов . Метаклассы позволяют интерпретировать концепции как токены других концепций, сохраняя при этом свой онтологический статус типов. Это позволяет перечислять типы, сохраняя при этом возможность наследования от типов. Например, метаклассы могут позволить машинному рассуждению сделать вывод из онтологии, удобной для человека, сколько элементов содержится в периодической таблице , или, учитывая, что количество протонов является свойством химического элемента, а изотопы являются подклассом элементов, сколько протонов существуют в изотопе водорода-2 .

Метаклассы иногда организуются по уровням, подобно простой Теории типов. где классы, не являющиеся метаклассами, назначаются первому уровню, классы классов первого уровня - второму уровню, классы классов второго уровня - следующему и так далее.

Примеры

В соответствии с различием типовых токенов объекты реального мира, такие как Авраам Линкольн или планета Марс, перегруппировываются в классы похожих объектов. Говорят, что Авраам Линкольн является примером человека, а Марс — примером планеты. Это своего рода отношения есть . Метаклассы — это класс классов, таких как, например, концепция нуклида . В химии атомы часто классифицируют как элементы , а точнее, изотопы . Стакан воды, который вы выпили последним, содержит много атомов водорода, каждый из которых является примером водорода . Сам водород , класс атомов, является примером нуклида . Нуклид — это класс классов, следовательно, метакласс.

Реализации

РДФ и РДФС

В РДФ ​ Свойство rdf:type используется для указания того, что ресурс является экземпляром класса. Это позволяет легко создавать метаклассы с помощью rdf: введите цепочкой. Например, в двух тройках

Harry the eagle rdf:type golden eagle
golden eagle rdf:type species

ресурс вид – это метакласс, потому что беркут используется как класс в первом операторе и класс Говорят, что беркут является экземпляром класса виды во втором утверждении.

РДФ также предоставляет rdf:Property как способ создания свойств, выходящих за рамки тех, которые определены во встроенном словаре. Свойства можно использовать непосредственно в метаклассах, например " видов численность 8,7 млн », где количество — это свойство, определяемое через rdf:Собственность и вид — это метакласс согласно предыдущему примеру.

Представлен RDFS , расширение RDF. rdfs:Класс и rdfs:subClassOf и расширил возможности классификации понятий в словарях. Тогда как rdf:type позволяет словарям представлять создание экземпляра , свойство rdfs:subClassOf позволяет словарям представлять подчинение . Таким образом, RDFS позволяет словарям представлять таксономии , также известные как иерархии включения или иерархии понятий, что является важным дополнением к различению типов и токенов, которое стало возможным благодаря RDF.

Примечательно, что ресурс rdfs:Class является экземпляром самого себя, демонстрируя как использование метаклассов во внутренней реализации языка, так и рефлексивное использование рдф: тип . RDFS — это собственная метамодель.

СОВА

В некоторых вариантах OWL, таких как OWL1 -DL, сущности могут быть либо классами, либо экземплярами, но не могут быть тем и другим. Это ограничение запрещает метаклассы и метамоделирование . В полной версии OWL1 это не так, но это делает модель неразрешимой с вычислительной точки зрения. В OWL2 метаклассы могут быть реализованы с помощью каламбура , то есть способа обращаться с классами так, как если бы они были отдельными личностями. Также были предложены и использованы другие подходы для проверки свойств онтологий на метауровне.

Каламбур

OWL 2 поддерживает метаклассы посредством функции, называемой каламбур . В метаклассах, реализованных каламбуром, один и тот же предмет интерпретируется как два принципиально разных типа вещей — класс и индивид — в зависимости от его синтаксического контекста. Это похоже на каламбур в естественном языке, где подчеркиваются разные значения одного и того же слова, чтобы проиллюстрировать какую-то мысль. В отличие от естественного языка, где игра слов обычно используется для комедийного или риторического эффекта, основная цель игры слов в технологиях семантической сети — облегчить представление концепций, приблизить их к тому, как они обсуждаются в повседневной речи или научной литературе.

Протеже

В редакторе онтологий Protégé метаклассы — это шаблоны для других классов, которые являются их экземплярами.

Классификация метаклассов

пример онтологии с первым порядком метакласса: классификация некоторых химических атомов

Некоторые онтологии, такие как онтология проекта Cyc AI, сами классифицируют классы и метаклассы. в своих онтологиях. Классы делятся на «классы с фиксированным порядком» и «классы с переменным порядком». В первом случае порядок приписывается метаклассам путем измерения расстояния до индивидуумов относительно количества «экземпляров» троек, которые необходимы для нахождения индивидуума. Классы, не являющиеся метаклассами, являются классами отдельных лиц, поэтому их порядок равен «1». Метаклассы, являющиеся классами классов первого порядка, имеют порядок «2» и так далее. С другой стороны, метаклассы переменного порядка могут иметь экземпляры. Одним из примеров метакласса переменного порядка является класс всех классов фиксированного порядка.

См. также

• Метакласс
• класс (представление знаний)