Выравнивание онтологии

Выравнивание онтологий или сопоставление онтологий — это процесс определения соответствий между понятиями в онтологиях . Набор соответствий также называют выравниванием. Эта фраза приобретает несколько иной смысл в информатике , когнитивной науке или философии .

Информатика

Для компьютерных специалистов понятия выражаются как метки данных. Исторически необходимость согласования онтологий возникла из-за необходимости интеграции разнородных баз данных , каждая из которых разрабатывалась независимо и, следовательно, имела свой собственный словарь данных. В контексте семантической паутины, в которой участвует множество участников, предоставляющих свои собственные онтологии , сопоставление онтологий заняло решающее место в обеспечении взаимодействия разнородных ресурсов. Инструменты выравнивания онтологий находят классы данных, которые семантически эквивалентны , например, «грузовик» и «грузовик». Классы не обязательно логически идентичны. По данным Евзената и Швайко (2007), ^[1] Существует три основных измерения сходства: синтаксическое, внешнее и семантическое. По совпадению, они примерно соответствуют размерам, указанным учеными-когнитивистами ниже. Для согласования онтологий был разработан ряд инструментов и инфраструктур, некоторые из которых вдохновлены когнитивной наукой, а некоторые независимо.

Инструменты выравнивания онтологий обычно разрабатываются для работы со схемами баз данных . ^[2] XML-схемы , ^[3] таксономии , ^[4] формальные языки , модели сущностей-связей , ^[5] словари и другие структуры меток. Перед сопоставлением они обычно преобразуются в графическое представление. С момента появления семантической сети такие графы могут быть представлены в линейке языков Resource Description Framework тройками формы <субъект, предикат, объект>, как показано в синтаксисе нотации 3 .В этом контексте согласование онтологий иногда называют «сопоставлением онтологий».

Проблема выравнивания онтологий недавно была решена путем попытки сначала вычислить соответствие и автоматически отобразить (на основе сопоставления). Такие системы, как DSSim , X-SOM ^[6] или COMA++ получили на данный момент очень высокую точность и отзыв . ^[3] Инициатива по оценке выравнивания онтологий направлена на оценку, сравнение и улучшение различных подходов.

Формальное определение

Учитывая две онтологии $i=\langle C_{i},R_{i},I_{i},T_{i},V_{i}\rangle$ и $j=\langle C_{j},R_{j},I_{j},T_{j},V_{j}\rangle$ где $C$ это набор классов, $R$ это совокупность отношений, $I$ это совокупность индивидуумов, $T$ - это набор типов данных, и $V$ представляет собой набор значений, мы можем определять различные типы (межонтологических) отношений. ^[1] Такие отношения в совокупности будут называться выравниванием, и их можно классифицировать по различным измерениям:

сходство против логики: это разница между сопоставлениями (утверждающими сходство терминов онтологии) и отображениями ( логическими аксиомами , обычно выражающими логическую эквивалентность или включение среди терминов онтологии)
атомарный или комплексный: являются ли рассматриваемые нами выравнивания «один к одному» или могут включать больше терминов в формулировке, похожей на запрос (например, LAV/GAV ). сопоставление
гомогенный или гетерогенный: основываются ли сопоставления на терминах одного и того же типа (например, классы связаны только с классами, индивидуумы с индивидуумами и т. д.) или мы допускаем гетерогенность в отношениях?
тип выравнивания: семантика, связанная с выравниванием. Это может быть подчинение , эквивалентность , непересекаемость , часть или любое отношение, указанное пользователем.

Подразделение, атомарные и однородные выравнивания являются строительными блоками для получения более богатых выравниваний и имеют четко определенную семантику в каждой логике описания. Давайте теперь более формально представим сопоставление и отображение онтологий.

Атомарное однородное сопоставление — это выравнивание, которое имеет степень сходства. $s\in [0,1]$ , описывающее сходство двух термов входных онтологий $i$ и $j$ .Соответствие может быть либо вычислено с помощью эвристических алгоритмов, либо выведено из других совпадений.

Формально можно сказать, что паросочетание представляет собой четверку $m=\langle id,t_{i},t_{j},s\rangle$ , где $t_{i}$ и $t_{j}$ являются однородными терминами онтологии, $s$ это степень сходства $m$ . Отображение (подчинение, однородное, атомарное) определяется как пара $\mu =\langle t_{i},t_{j}\rangle$ , где $t_{i}$ и $t_{j}$ являются однородными терминами онтологии.

Когнитивная наука

Для ученых-когнитивистов, заинтересованных в согласовании онтологий, «концепции» — это узлы семантической сети , которые находятся в мозгу как «концептуальные системы». Главный вопрос заключается в следующем: если у каждого есть уникальный опыт и, следовательно, разные семантические сети, то как мы сможем понять друг друга? Этот вопрос решается с помощью модели под названием ABSURDIST (выравнивание между системами с использованием отношений, полученных внутри систем для перевода). Для сходства были определены три основных измерения как уравнения «внутреннего сходства, внешнего сходства и взаимного ингибирования». ^[7]

Методы выравнивания онтологий

В картографии онтологий возникли две субобласти исследований, а именно одноязычное картирование онтологии и межъязыковое картирование онтологии. Первое относится к отображению онтологий на одном и том же естественном языке, тогда как второе относится к «процессу установления отношений между онтологическими ресурсами из двух или более независимых онтологий, где каждая онтология помечена на другом естественном языке». ^[8] Существующие методы сопоставления в одноязычном отображении онтологий обсуждаются в работе Юзенат и Швайко (2007). ^[1] Подходы к межъязыковому картированию онтологий представлены в Fu et al. (2011). ^[9]

См. также

Ссылки

^ Перейти обратно: ^а ^б ^с Жером Эзена и Павел Швайко. 2013. Сопоставление онтологий . Архивировано 16 января 2010 г. в Wayback Machine , Springer-Verlag, 978-3-642-38720-3.
^ Дж. Берлин и А. Мотро. 2002. Сопоставление схем базы данных с использованием машинного обучения с выбором функций . Учеб. 14-й Международной конференции по разработке передовых информационных систем, стр. 452-466.
^ Перейти обратно: ^а ^б Д. Аумюллер, Х. До, С. Массманн, Э. Рам. 2005. Сопоставление схемы и онтологии с помощью COMA++ . Учеб. Международной конференции по управлению данными 2005 г., стр. 906–908.
^ С. Понцетто, Р. Навильи. 2009. «Крупномасштабное картирование таксономии для реструктуризации и интеграции Википедии» . Учеб. 21-й Международной совместной конференции по искусственному интеллекту (IJCAI 2009), Пасадена, Калифорния, стр. 2083-2088.
^ А.Х. Доан, А.Я. Халеви. Исследование семантической интеграции в сообществе баз данных: краткий обзор . Журнал «АИ», 26(1), 2005 г.
^ Карло А. Курино, Джорджио Орси и Летиция Танка (2007). «X-SOM: гибкое средство отображения онтологий» (PDF) . Международный семинар по семантическим веб-архитектурам для предприятий (SWAE'07) в рамках 18-й Международной конференции по приложениям баз данных и экспертных систем (DEXA'07) . Архивировано из оригинала (PDF) 4 июля 2009 г.
^ Р. Голдстоун и Б. Рогоски. 2002. Использование отношений внутри концептуальных систем для перевода между концептуальными системами . Познание 84, стр. 295–320.
^ Бо Фу, Роб Бреннан, Деклан О'Салливан, Настраиваемая межъязыковая система отображения онтологий на основе перевода для корректировки результатов отображения. Журнал веб-семантики, том 15, 15–36, ISSN 1570-8268, 2012 г. [1] .
^ Фу Б., Бреннан Р., О'Салливан Д., Использование псевдообратной связи для улучшения межъязыкового отображения онтологий [2] . В материалах 8-й конференции по расширенной семантической сети (ESWC 2011), LNCS 6643, стр. 336-351, Ираклион, Греция, май 2011 г.

Дальнейшее чтение

Внешние ссылки

ITM Align: полуавтоматическое выравнивание онтологий
Optima: инструмент визуального выравнивания онтологий.
CogZ: Когнитивная поддержка и визуализация для картографических систем, управляемых человеком. Архивировано 3 ноября 2010 г. в Wayback Machine.
AcceptanceMaker: сопоставление больших реальных схем и онтологий
Biomixer : веб-инструмент для совместной визуализации онтологий.
Инструмент SDI (интеграция семантических данных) : инструмент представления и создания семантических карт с использованием UML для системных инженеров.

[Euzenat_Shvaiko-1] Перейти обратно: ^а ^б ^с Жером Эзена и Павел Швайко. 2013. Сопоставление онтологий . Архивировано 16 января 2010 г. в Wayback Machine , Springer-Verlag, 978-3-642-38720-3.

[2] Дж. Берлин и А. Мотро. 2002. Сопоставление схем базы данных с использованием машинного обучения с выбором функций . Учеб. 14-й Международной конференции по разработке передовых информационных систем, стр. 452-466.

[coma-3] Перейти обратно: ^а ^б Д. Аумюллер, Х. До, С. Массманн, Э. Рам. 2005. Сопоставление схемы и онтологии с помощью COMA++ . Учеб. Международной конференции по управлению данными 2005 г., стр. 906–908.

[4] С. Понцетто, Р. Навильи. 2009. «Крупномасштабное картирование таксономии для реструктуризации и интеграции Википедии» . Учеб. 21-й Международной совместной конференции по искусственному интеллекту (IJCAI 2009), Пасадена, Калифорния, стр. 2083-2088.

[5] А.Х. Доан, А.Я. Халеви. Исследование семантической интеграции в сообществе баз данных: краткий обзор . Журнал «АИ», 26(1), 2005 г.

[curino-xsom2007-6] Карло А. Курино, Джорджио Орси и Летиция Танка (2007). «X-SOM: гибкое средство отображения онтологий» (PDF) . Международный семинар по семантическим веб-архитектурам для предприятий (SWAE'07) в рамках 18-й Международной конференции по приложениям баз данных и экспертных систем (DEXA'07) . Архивировано из оригинала (PDF) 4 июля 2009 г.

[7] Р. Голдстоун и Б. Рогоски. 2002. Использование отношений внутри концептуальных систем для перевода между концептуальными системами . Познание 84, стр. 295–320.

[8] Бо Фу, Роб Бреннан, Деклан О'Салливан, Настраиваемая межъязыковая система отображения онтологий на основе перевода для корректировки результатов отображения. Журнал веб-семантики, том 15, 15–36, ISSN 1570-8268, 2012 г. [1] .

[9] Фу Б., Бреннан Р., О'Салливан Д., Использование псевдообратной связи для улучшения межъязыкового отображения онтологий [2] . В материалах 8-й конференции по расширенной семантической сети (ESWC 2011), LNCS 6643, стр. 336-351, Ираклион, Греция, май 2011 г.

[1]

[2]

[3]

[4]

[5]

[6]

[7]

[8]

[9]