Онтологическая инженерия
В информатике , информатике и системной инженерии онтологическая инженерия — это область, которая изучает методы и методологии построения онтологий , которая включает в себя представление, формальное наименование и определение категорий, свойств и отношений между понятиями, данными и сущностями объекта. заданная область интересов. В более широком смысле эта область также включает в себя построение знаний предметной области с использованием формальных представлений онтологий, таких как OWL/RDF. Крупномасштабное представление абстрактных понятий, таких как действия, время, физические объекты и убеждения, могло бы быть примером онтологической инженерии. [ 2 ] Онтологическая инженерия является одной из областей прикладной онтологии и может рассматриваться как применение философской онтологии . Основные идеи и цели разработки онтологий также занимают центральное место в концептуальном моделировании .
Проектирование онтологий направлено на то, чтобы сделать явными знания, содержащиеся в программных приложениях, а также в предприятиях и бизнес-процедурах для конкретной области. Проектирование онтологий предлагает направление к решению проблем совместимости, вызванных семантическими препятствиями, то есть препятствиями, связанными с определениями бизнес-терминов и классов программного обеспечения. Проектирование онтологий — это набор задач, связанных с разработкой онтологий для конкретной предметной области.
Автоматизированную обработку информации, не интерпретируемой программными агентами, можно улучшить, добавив богатую семантику к соответствующим ресурсам, таким как видеофайлы. Одним из подходов к формальной концептуализации представленных областей знаний является использование машинно-интерпретируемых онтологий, которые предоставляют структурированные данные в RDF , RDFS и OWL или на их основе . Проектирование онтологий — это проектирование и создание таких онтологий, которые могут содержать больше, чем просто список терминов ( контролируемый словарь ); они содержат терминологические, ассертивные и реляционные аксиомы для определения понятий (классов), индивидов и ролей (свойств) ( TBox , ABox и RBox соответственно). [ 3 ] Разработка онтологий — относительно новая область исследований, касающаяся процесса разработки онтологий, жизненного цикла онтологий, методов и методологий построения онтологий. [ 4 ] [ 5 ] а также наборы инструментов и языки, которые их поддерживают. Распространенным способом обеспечения логической основы онтологий является формализация аксиом с помощью логики описания , которую затем можно преобразовать в любую сериализацию RDF , такую как RDF/XML или Turtle . Помимо аксиом логики описания, онтологии могут также содержать SWRL правила . Определения понятий могут быть сопоставлены с любым типом ресурса или сегмента ресурса в RDF , например изображениями, видео и областями интереса , для аннотирования объектов, людей и т. д. и связывания их со связанными ресурсами в базах знаний , онтологиях и т. д. Наборы данных LOD . Эта информация, основанная на человеческом опыте и знаниях, ценна для специалистов по рассуждению для автоматизированной интерпретации сложного и неоднозначного контента, такого как визуальный контент мультимедийных ресурсов. [ 6 ] Области применения рассуждений, основанных на онтологии, включают, помимо прочего, поиск информации , автоматическую интерпретацию сцены и обнаружение знаний .
Языки онтологий
[ редактировать ]Язык онтологий — это формальный язык, используемый для кодирования онтологии. Существует ряд таких языков для онтологий, как собственных, так и основанных на стандартах:
- Общая логика — это стандарт ISO 24707, спецификация семейства языков онтологий, которые можно точно транслировать друг в друга.
- Проект Cyc имеет собственный язык онтологии под названием CycL , основанный на исчислении предикатов первого порядка с некоторыми расширениями более высокого порядка.
- Язык геллиш включает правила для собственного расширения и, таким образом, объединяет онтологию с языком онтологий.
- IDEF5 — это метод разработки программного обеспечения для разработки и поддержки удобных и точных онтологий предметной области.
- KIF — это синтаксис логики первого порядка , основанный на S-выражениях .
- Формат обмена правилами (RIF), F-Logic и его преемник ObjectLogic объединяют онтологии и правила.
- OWL — это язык для создания онтологических утверждений, разработанный как продолжение RDF и RDFS , а также более ранних проектов языка онтологий, включая OIL , DAML и DAML+OIL . OWL предназначен для использования во Всемирной паутине , и все его элементы (классы, свойства и отдельные лица) определяются как ресурсы RDF и идентифицируются URI .
- OntoUML — это хорошо обоснованный язык для определения эталонных онтологий.
- SHACL (язык ограничений RDF SHapes) — это язык описания структуры данных RDF. Его можно использовать вместе с RDFS и OWL или независимо от них.
- XBRL (Расширяемый язык бизнес-отчетности) — это синтаксис для выражения бизнес-семантики.
Онтологическая инженерия в науках о жизни
[ редактировать ]Науки о жизни процветают благодаря онтологиям, которые биологи используют для осмысления своих экспериментов. [ 7 ] Для получения правильных выводов из экспериментов онтологии должны быть оптимально структурированы в соответствии с базой знаний, которую они представляют. Структуру онтологии необходимо постоянно изменять, чтобы она точно отражала лежащую в основе предметную область .
Недавно был представлен автоматизированный метод разработки онтологий в науках о жизни, таких как Gene Ontology (GO), [ 8 ] одна из наиболее успешных и широко используемых биомедицинских онтологий. [ 9 ] Основываясь на теории информации, он реструктурирует онтологии так, чтобы уровни представляли желаемую специфику концепций. Подобные теоретико-информационные подходы также использовались для оптимального разделения онтологии генов. [ 10 ] Учитывая математическую природу таких инженерных алгоритмов , эти оптимизации можно автоматизировать для создания принципиальной и масштабируемой архитектуры для реструктуризации онтологий, таких как GO.
Открытые биомедицинские онтологии (OBO), инициатива Национального центра биомедицинской онтологии США в 2006 году, обеспечивает общую «литейную» для различных онтологических инициатив, среди которых:
- Проект общей модели организма (GMOD)
- генной онтологии Консорциум
- Онтология последовательности
- Служба поиска онтологий
- Консорциум онтологии растений
- Стандарты и онтологии функциональной геномики
и многое другое
Методологии и инструменты для разработки онтологий
[ редактировать ]- ДОГМА
- ДогмаМодели
- ЕСТЬ
- ОнтоКлин
- ХОЗО
- Защищено (программное обеспечение)
- Gra.fo ( http://gra.fo )
- Мудрец [ 11 ]
- TopBraid Composer
- TopBraid EDG
- HCOME: http://semanticweb.org/wiki/SharedHCONE.html человека ориентированной ( на методология онтологий, совместной разработки 25 . Архивировано сентября 2015 г. на Wayback Machine и HCOME-3O ).
- Большие языковые модели [ 12 ]
См. также
[ редактировать ]- Онтология (информатика)
- Компоненты онтологии
- Двойная артикуляция онтологии
- Обучение онтологии
- Модуляризация онтологий
- Таблица семантических решений
- Семантическая интеграция
- Семантическая технология
- Семантическая сеть
- Связанные данные
Ссылки
[ редактировать ]
Эта статья включает общедоступные материалы Национального института стандартов и технологий.
- ^ Питер Шеймс, Джозеф Скиппер. «На пути к моделированию архитектуры космических систем». Архивировано 27 февраля 2009 г. в Wayback Machine . НАСА, Лаборатория реактивного движения.
- ^ http://ontology.buffalo.edu/bfo/BeyondConcepts.pdf [ только URL-адрес PDF ]
- ^ Сикос, LF (14 марта 2016 г.). «Новый подход к разработке мультимедийных онтологий для автоматического анализа аудиовизуальных наборов данных LOD». Конспект лекций по искусственному интеллекту . Том. 9621. Спрингер. стр. 1–13. arXiv : 1608.08072 . дои : 10.1007/978-3-662-49381-6_1 .
- ^ Асунсьон Гомес-Перес, Мариано Фернандес-Лопес, Оскар Корчо (2004). Онтологическая инженерия: с примерами из областей управления знаниями, электронной коммерции и семантической сети . Спрингер, 2004.
- ^ Де Никола, А; Миссикофф, М; Навильи, Р. (2009). «Подход к построению онтологии программного обеспечения» (PDF) . Информационные системы . 34 (2): 258. CiteSeerX 10.1.1.149.7258 . дои : 10.1016/j.is.2008.07.002 .
- ^ Зарка, М; Аммар, АБ; АМ, Алими (2015). «Система нечетких рассуждений для улучшения семантической интерпретации видео». Мультимедийные инструменты и приложения . 75 (10): 5719–5750. дои : 10.1007/s11042-015-2537-1 . S2CID 16505884 .
- ^ Мэлоун, Дж.; Холлоуэй, Э; Адамусиак, Т; Капушеский, М; Чжэн, Дж.; Колесников Н.Г.; Жукова А; Бразма, А; Паркинсон, Х. (2010). «Моделирование выборочных переменных с помощью онтологии экспериментальных факторов» . Биоинформатика . 26 (8): 1112–1118. doi : 10.1093/биоинформатика/btq099 . ПМЦ 2853691 . ПМИД 20200009 .
- ^ Альтеровиц, Г; Сян, М; Хилл, ДП; Ломакс, Дж; Лю, Дж; Черкасский, М; Дрейфус, Дж; Мунгалл, К; и др. (2010). «Онтологическая инженерия» . Природная биотехнология . 28 (2): 128–30. дои : 10.1038/nbt0210-128 . ПМЦ 4829499 . ПМИД 20139945 .
- ^ Ботштейн, Дэвид; Черри, Дж. Майкл; Эшбернер, Майкл; Болл, Кэтрин А.; Блейк, Джудит А.; Батлер, Хизер; Дэвис, Аллан П.; Долински, Кара; и др. (2000). «Онтология генов: инструмент для объединения биологии. Консорциум онтологии генов» (PDF) . Природная генетика . 25 (1): 25–9. дои : 10.1038/75556 . ПМК 3037419 . ПМИД 10802651 . Архивировано из оригинала (PDF) 26 мая 2011 г.
- ^ Альтеровиц, Г.; Сян, М.; Мохан, М.; Рамони, МФ (2007). «GO PaD: База данных разделов генной онтологии» . Исследования нуклеиновых кислот . 35 (Проблема с базой данных): D322–7. дои : 10.1093/nar/gkl799 . ПМЦ 1669720 . ПМИД 17098937 .
- ^ Фальбо, Рикардо (2014). «SABiO: Системный подход к построению онтологий» (PDF) . Материалы 1-го совместного семинара ONTO.COM / ODISE по онтологиям в концептуальном моделировании и разработке информационных систем, проведенного совместно с 8-й Международной конференцией по формальным онтологиям в информационных системах, ONTO.COM/ODISE@FOIS 2014, Рио-де-Жанейро, Бразилия, сентябрь 21, 2014 . 1301 – через CEUR-WS.org.
- ^ Фаталлах, Надин; Дас, Арунав; Де Джорджис, Стефано; Полтроньери, Андреа; Хаазе, Питер; Ковригина, Любовь (26 мая 2024 г.). NeOn-GPT: большой конвейер на основе языковых моделей для обучения онтологии (PDF) . Расширенная семантическая веб-конференция 2024. Херсониссос, Греция.
Дальнейшее чтение
[ редактировать ]- Котис К., А. Папасалурос, Г. А. Вурос, Н. Паппас и К. Зумпатианос, « Расширение коллективных знаний для разработки онтологий в открытых и социально сконструированных учебных пространствах », Journal of Universal Computer Science , vol. 17, выпуск 12, стр. 1710–1742, 08/2011
- Котис К. и А. Папасалурос, « Изучение полезных начальных онтологий из журналов запросов: пересмотренная версия HCOME », 4-я Международная конференция по сложным, интеллектуальным и программно-интенсивным системам (CISIS-2010), Краков, IEEE Computer Society Press, 2010 г. .
- Джон Дэвис (ред.) (2006). Семантические веб-технологии: тенденции и исследования в системах, основанных на онтологиях . Уайли. ISBN 978-0-470-02596-3
- Асунсьон Гомес-Перес, Мариано Фернандес-Лопес, Оскар Корчо (2004). Онтологическая инженерия: с примерами из областей управления знаниями, электронной коммерции и семантической сети . Спрингер, 2004.
- Джаррар, Мустафа (2006). «Позиционный документ» . Материалы 15-й международной конференции по Всемирной паутине-WWW'06 . стр. 497–503. дои : 10.1145/1135777.1135850 . ISBN 978-1-59593-323-2 . S2CID 14184354 .
- Мустафа Джаррар и Роберт Меерсман (2008). «Инжиниринг онтологий — подход DOGMA» . Глава книги (глава 3). В книге «Достижения в веб-семантике I. Том LNCS 4891», Springer.
- Риитиро Мидзогучи (2004). «Учебное пособие по онтологической инженерии: часть 3: Продвинутый курс онтологической инженерии». Архивировано 9 марта 2013 г. на Wayback Machine . В: Вычисления нового поколения . Омша и Спрингер-Верлаг, 22(2):198-220.
- Елена Паслару Бонтас Симперл и Кристоф Темпич (2006). « Инженерия онтологий: проверка реальности »
- Деведзич, Владан (2002). «Понимание онтологической инженерии». Коммуникации АКМ . 45 (4): 136–144. CiteSeerX 10.1.1.218.7546 . дои : 10.1145/505248.506002 . S2CID 5352880 .
- Конечно, Йорк, Стааб, Штеффен и Студер, Руди (2009). Онтологическая инженерная методология. В Staab, Steffen & Studer, Rudi (ред.), Справочник по онтологиям (2-е издание), Springer-Verlag, Гейдельберг. ISBN 978-3-540-70999-2
