ОнтоКлин
OntoClean — это методология анализа онтологий, основанная на формальных, независимых от предметной области свойствах классов (метасвойствах), разработанная Николой Гуарино и Крисом Велти .
Обзор и история
[ редактировать ]OntoClean был первой попыткой формализовать понятия онтологического анализа информационных систем. Идея заключалась в том, чтобы оправдать решения, которые принимают опытные строители онтологий, и объяснить распространенные ошибки неопытных. Алан Ректор во время дебатов на конференции KR-2002 в Тулузе сказал: «Вы сократили количество времени, которое я провожу в спорах с медиками».
Идеи, на которых сосредоточилось внимание Гуарино и Велти, были взяты из философской онтологии. Их интересовали не кажущиеся бесконечными споры о том, какова правильная онтология Вселенной, а скорее методы, которые эти философы используют для анализа, поддержки и критики аргументов друг друга. Эти методы практически не связаны с конкретной онтологией, а скорее выявляют, зачастую, очень тонкие различия.
Идеи, лежащие в основе OntoClean, впервые появились в литературе в серии из трех статей, опубликованных в 2000 году. [1] [2] [3] Название OntoClean не появляется в литературе до 2002 года. [4] По данным Thompson-ISI, работа над OntoClean была самой цитируемой из академических статей по онтологии. [5] OntoClean был важен, поскольку это была первая формальная методология разработки онтологий , применявшая научные принципы к области, практика которой была в основном искусством.
Примечание по терминологии
[ редактировать ]В логике свойство — это унарный предикат по намерению, другими словами, свойство — это то, что значит быть членом класса. Например, мы говорим, что экземпляры класса Person обладают свойством «быть личностью». В семантической сети свойство представляет собой бинарное отношение.
Различие между свойством и классом является тонким и, вероятно, не имеет решающего значения для понимания OntoClean, однако эта статья следует публикациям OntoClean и последовательно использует слово «свойство» в соответствии с его первоначальным значением, и можно рассматривать «свойство» и «класс» как синонимы. . Таким образом, метасвойство — это свойство свойства или класса.
Метасвойства
[ редактировать ]В основе OntoClean лежат предметно-независимые свойства классов, метасвойства OntoClean: идентичность, единство, жесткость и зависимость. Более поздняя работа Велти и Андерсена [6] добавил еще два метасвойства: постоянство и актуальность.
Личность
[ редактировать ]Идентичность имеет фундаментальное значение для онтологии, и особенно для онтологий информационных систем. Идентичность хорошо известна в метафизике и концептуальном моделировании баз данных. В последнем случае принято указывать первичный ключ для строк в таблице. Если «две» строки имеют одинаковые первичные ключи, они считаются одной и той же строкой.
Более важными для онтологии являются вопросы идентичности, которые раскрывают существование или, по крайней мере, необходимость представления других сущностей. Здесь на карту поставлен вопрос о поиске условий, при которых предлагаемая организация будет одновременно одинаковой и различной. Классический пример — из глины вылеплена статуя. Если вы возьмете ту же глину, но превратите ее в другую статую, останется ли это та же самая сущность? Если да, то как могло быть иначе ? Если нет, то как может быть то же самое ? При концептуальном моделировании подразумевается, что когда возникает такая двусмысленность, следует рассматривать ее как две разные сущности, чтобы учесть ситуацию, когда одна меняется, а другая остается прежней.
В OntoClean критерии идентичности связаны или передаются некоторыми классами сущностей, называемыми сорталами . Сорталь — это класс, все экземпляры которого идентифицируются одинаково. В информационных системах эти критерии часто являются внешними, например номер социального страхования или универсальный уникальный идентификатор, который не представляет интереса с онтологической точки зрения. Критерии идентичности должны быть информативными , они должны помогать нам и другим понять, что означает класс. Треугольник, например, можно идентифицировать по длине трех его сторон или по двум сторонам и внутреннему углу и т. д. Это многое говорит о том, что здесь подразумевается под классом треугольника, например, один и тот же треугольник может быть во многих места одновременно. У кого-то другого может быть онтология, в которой класс треугольников имеет разные критерии идентичности, например, разные рисунки всегда представляют собой разные треугольники, даже если они имеют одинаковый размер. Критерии идентичности (и OntoClean, если уж на то пошло) не говорят вам, правильно или неправильно одно из этих определений треугольника, а лишь то, что они различны и, следовательно, различны классы.
Критерии идентичности и сортали интуитивно предназначены для учета лингвистической привычки ассоциировать идентичность с определенными классами. В примере с классической статуей и глиной мы, естественно, говорим «одна и та же глина » или «одна и та же статуя », указывая на то, что существуют критерии идентичности, свойственные каждому классу.
Быть сорталом — это первое метасвойство OntoClean, обозначаемое надстрочным индексом +I ( -I для несорталей) в классе в исходной записи. +I (но не −I ) наследуется по иерархии классов; если класс является сорталом, то и все его подклассы тоже.
Единство
[ редактировать ]Существуют определенные свойства, присущие только целостным индивидуумам . В формальной онтологии целые часто отличаются от простых сумм , которые представляют собой индивидуумы, границы которых в некотором смысле произвольны. Например, рассмотрим класс Clay . Экземпляром этого класса может быть некоторое количество материала (конечно, это только одно из возможных значений), так что любой (фактически каждый) произвольный подраздел этого количества будет другим экземпляром того же класса. Напротив, экземпляры класса Person, как правило, не поддаются разложению таким образом.
Для целей OntoClean целыми являются индивидуумы, все части которых связаны друг с другом и только друг с другом каким-то выделенным отношением. Это отношение можно рассматривать как обобщенное отношение связи. Простые суммы не имеют такого отношения, поскольку любое разложение простой суммы связано с любой большей суммой, которая не является одной из ее частей, тем же самым соотношением.
Единство — это метасвойство, обозначаемое +U , классов, все индивидуумы которых являются целыми в одном и том же отношении. Как и тождество, OntoClean не требует указания самого отношения, часто достаточно знать, что отношение существует. Интуитивно понятно, что класс обладает единством, если все его экземпляры представляют собой единое целое, и это обычно справедливо для классов естественных объектов. Неединство, обозначаемое -U , является метасвойством классов, экземпляры которых не являются целыми или не все целыми по одному и тому же отношению. Дальнейшее и более полезное уточнение неединства — это антиединство, обозначаемое ~U , метасвойство классов, все экземпляры которых не являются целыми, например классы простых сумм. +U и ~U (но не −U ) наследуются по иерархии классов.
Жесткость
[ редактировать ]Закон Лейбница имеет смысл при первом рассмотрении, однако не требуется много времени, чтобы увидеть, как соображения времени вызывают проблемы между большинством онтологий (особенно онтологий семантической сети) и законом Лейбница . Например, в один день я могу носить бороду, а на следующий сбрить ее, но оба раза я остаюсь одной и той же сущностью. Как я смогу остаться прежним, если я изменился ?
Существует множество логических подходов к этой классической дилемме (в том числе и простое ее игнорирование), наиболее распространенный — считать некоторые свойства существенными ; существенное свойство (а, согласно терминологии, приведенной выше, свойства представляют собой унарные предикаты) сущности — это свойство, которое не может измениться, и это свойства, для которых справедлив закон Лейбница . Другие свойства сущности, которые могут изменяться, не являются существенными и не могут участвовать в идентификации.
Некоторые свойства необходимы для всех их экземпляров. Подумайте о свойстве быть человеком , обычно представленном классом Person. Для каждого субъекта, обладающего этим имуществом, оно является существенным. Так что по крайней мере одно из свойств, которое во мне не изменилось, когда я сбрил бороду, — это то, что я личность. Эти свойства, необходимые для всех их экземпляров, являются жесткими свойствами .
Жесткие свойства обозначаются +R , а нежесткие –R . Важной специализацией нежестких свойств являются антижесткие свойства ( ~R ), то есть свойства, которые должны быть изменяемыми. Подумайте о том, чтобы быть студентом : возможно, не все студенты должны быть студентами. ~R (но не −R или +R ) наследуется по иерархии классов.
Обратите внимание, что это всего лишь примеры — конечно, возможно иметь онтологию, в которой Person является антижесткой. Представьте себе, например, онтологию мистических верований, в которой сущность после смерти превращается из Личности в Дух. Для того чтобы личность оставалась неизменной в ходе этих изменений, личность не должна быть существенной и, более того, должна быть изменчивой (т. е. антижесткой).
Не следует путать жесткость с понятием Крипке о жестких обозначениях , которые являются частностями. Термин «жесткий» в OntoClean предназначен для описания связи экземпляра между индивидуумом и жестким классом — ее невозможно разорвать.
Зависимость
[ редактировать ]Зависимость – понятие разнообразное. В основных статьях OntoClean Гуарино и Велти использовали своего рода зависимость, которая фиксирует метасвойство определенных реляционных ролей. Свойство является зависимым, если каждый его экземпляр подразумевает существование другой сущности. Свойство Студент, например, является зависимым, поскольку для того, чтобы быть студентом, должен быть учитель; для каждого экземпляра ученика существует хотя бы один экземпляр учителя. В более поздней работе [Дольче] было отмечено, что это включает в себя два вида зависимости от свойств: зависимость от конкретной константы и зависимость от общей константы. Первый объясняет зависимость от конкретных сущностей, например, каждый человек зависит от наличия определенного мозга. Последнее относится к случаю «Студент/Учитель», где подойдет любой экземпляр «Учитель».
Существует много других видов зависимости, см. [Fine and Smith, 1983] и особенно [Simons, 1987]. [7] Адаптировать их к фреймворку OntoClean — открытая проблема.
Зависимость обозначается +D , независимость — −D . +D (но не −D ) наследуется по иерархии классов.
Ссылки
[ редактировать ]- ^ Гуарино, Никола и Крис Велти. 2000. Онтологический анализ таксономических отношений. В: Лаендер А. и Стори В., ред., Труды ER-2000: 19-я Международная конференция по концептуальному моделированию. Спрингер-Верлаг. Октябрь 2000 года.
- ^ Гуарино, Никола и Крис Велти. 2000. Формальная онтология свойств. Ин, Диенг Р. и Корби О., ред., Труды EKAW-2000: 12-я Международная конференция по инженерии знаний и управлению знаниями. Берлин: Springer LNCS Vol. 1937/2000. Стр. 97–112. Октябрь 2000 года.
- ^ Гуарино, Никола и Крис Велти. 2000. Идентичность, единство и индивидуация: к формальному набору инструментов для онтологического анализа. В. Хорн, под ред., Труды ECAI-2000: Европейская конференция по искусственному интеллекту. Амстердам: IOS Press. Стр. 219–223. Август 2000 года.
- ^ Гуарино, Никола и Крис Велти. 2002. Оценка онтологических решений с помощью OntoClean. Коммуникации АКМ. 45 (2): 61–65. Нью-Йорк: ACM Press.
- ^ Томпсон. «Новые направления исследований: онтологии» .
- ^ Велти и Андерсен, 2005. На пути к OntoClean 2.0: основа жесткости .
- ^ Саймонс, П., 1987, Части: исследование онтологии, Оксфорд: Clarendon Press.