Онтологический подход и его использование для структурирования предметных областей Научная библиотека им. Н.И. Лобачевского Казанского государственного. - презентация

1 Онтологический подход и его использование для структурирования предметных областей Научная библиотека им. Н.И. Лобачевского Казанского государственного университета Кузьмина Варвара Юрьевна, заведующая отделом автоматизации

2 Что такое онтология ? На протяжении веков философы пытались найти универсальные категории для классификации всего, что существует; лексикографы стремились к универсальной терминологии для определения всего, что можно сказать; библиотекари стремятся к универсальным системам предметизации и классификации для хранения и поиска всего, что было написано; в 70-х годах 20 века ANSI SPARC предложил три схемы архитектуры для разработки и интеграции баз данных, которые управляют мировой экономикой; семантический веб расширил задачу до уровня классификации, маркировки, определения, поиска, интеграции, и использования всего World Wide Web, который быстро становится универсальным хранилищем всех накопленных знаний, информации, данных и мусора человечества.

3 Что такое онтология ? Онтология –точная (выраженная формальными средствами) спецификация концептуализации. (Gruber) Концептуализация процесс перехода от представления предметной области на естественном или ограниченном естественном языке к точной спецификации этого описания на некотором формальном языке, ориентированном на компьютерное представление. Концептуализация также трактуется как результат подобного процесса, т. е. описание множества понятий (концептов) предметной области, знаний о них и связях (отношениях) между ними. Концептуализация – структура реальности, независимо от Словаря Конкретной ситуации Концептуализация - процедура введения онтологических представлений в накопленный массив эмпирических данных; первичная теоретическая форма, обеспечивающая теоретическую организацию материала; схема связи понятий и т.д.

4 Интерпретации понятия «онтология» 1. неформальная концептуальная система (представление концептуализации); 2. формальный взгляд на семантику; 3. спецификация концептуализации; 4. представление концептуальной системы через логическую теорию; 5. словарь, используемый логической теорией; 6. метауровневая спецификация логической теории.

5 Что такое онтология ? Онтологией называют: словарь с определениями; простую таксономию; тезаурус (таксономия с терминами); модель с произвольным набором отношений; таксономию и произвольный набор отношений полностью аксиоматизированную теорию.

6 Таксономические отношения Варианты названий: «принадлежит к классу» («a kind-of» («is- a»)) Класс - подкласс Лингвистика: гипоним – гипероним Родовидовое отношение

7 Свойства таксономических отношений Транзитивность: A is_a B, B is_a C, => A is_a C Наследование: S= свойство (А) B is_a A => S=свойство (B)

8 фрагмент таксономии УДК

9 Что такое онтология ? На формальном уровне, онтология это система, состоящая из набора понятий и набора утверждений об этих понятиях, на основе которых можно строить классы, объекты, отношения, функции и теории. Основные компоненты: Классы или понятия Отношения Функции Аксиомы Примеры

10 Типы онтологий: верхнего уровня; предметных областей; прикладные онтологии (онтологии задач); лексические онтологии

11 Онтологии верхнего уровня Cycs upper ontology ( -2-1/cover.html) Top-level ontologies of universals and particulars ( Sowas top-level ontology ( The Standard Upper Ontology(SUMO) (

12 Характеристики онтологий верхнего уровня (ОВУ) Набор основных отношений: Иерархические класс-подкласс часть-целое Ассоциативные Типичные концепты и принципы разделения: Сущность Явление Объект Процесс Роль Нацеленность на многократное повторное использование онтологии

13 Онтология CYC Lenat D. Самый амбициозный проект Начат в млн. утверждений common sense Микротеории: пространство, время, причинность Онтология 3 тысяч понятий верхнего уровня – в открытом доступе

14 Характеристики онтологий предметных областей Существенные отличия от ОВУ: Охват конкретной области знаний (авиация, медицина, культура), Круг решаемых задач и вопросов, на которые онтология отвечает, ограничен выбранной областью, Больший по сравнению с ОВУ объем онтологии, Наличие отношений специфичных для конкретной области. Повторное использование только в рамках предметной области

15 Онтологии предметной области (библиографические): Выражение основных концепций Функциональных требований к библиографическим записям (FRBR) в RDF ( MarcOnt онтология представляющая структуру формата MARC21 и Dublin Core на языке OWL ( SKOS семейство формальных языков для описания классификационных схем, тезаурусов, авторитетных файлов. SKOS построенная на RDF и RDFS В настоящее время разработки ведутся в рамках W3C

16 Применение онтологий Организация эффективного поиска в базах данных, информационных каталогах, базах знаний

17

18 Применение онтологий Семантический поиск в Internet; Представление смысла в метаданных об электронных информационных ресурсах; Построение и использование баз общих знаний (онтологий верхнего уровня) для различных интеллектуальных систем

19 Методики построения онтологии и требования к средствам их спецификации Стандарт онтологического исследования IDEF5 подготовлен фирмой Knowledge Base Systems, Inc. в качестве проекта национального стандарта США. Процесс построения онтологии в рамках IDEF5 состоит из пяти основных этапов 1. Изучение и систематизация начальных условий. Этот этап устанавливает основные цели и контекст разработки онтологии, а также распределяет роли членов проекта. 2. Сбор и накопление данных для построения онтологии. 3. Анализ и группировка собранных данных для облегчения согласования терминологии. 4. Начальное развитие онтологии. На этом этапе формируется предварительная онтология на основе систематизированных данных. 5. Уточнение и утверждение онтологии (заключительный этап).

20 Онтологический подход к описанию ПрО Процесс онтологического (концептуального) моделирования предполагает: отбор значимых для рассматриваемой предметной области понятий экспертом предметной области и/или отправляясь от представительного корпуса текстов; категоризация (начальная классификация) отобранных понятий; дальнейшая систематизация внутри категорий - таксономическая (иерархическая) организация понятийного словаря; установление отношений между понятиями в рамках некоторого априори принимаемого ограниченного списка значимых отношений (обычно используются не зависящие от выбора предметной области универсальные отношения: часть - целое, принадлежать к совокупности, быть связанным с, иметь местом и т.п.; могут исполь­зоваться и более конкретные, специфичные для данной предметной области отношения). Иначе говоря, в процессе реконструирования ПрО в виде онтологии необходимо ответить на следующие вопросы: Какие объекты существуют в ПрО; Какие атрибуты (свойства) имеют объекты и каковы их возможные значения; Состоят ли объекты из частей; Меняются ли атрибуты и отношения со временем; Какие события происходят в различные моменты времени; В каких процессах участвуют объекты; Каковы причинно-следственные связи событий и состояний. По сути, ответы на эти вопросы определяют возможные виды отношений между понятиями онтологии ПрО.

21 Фундаментальные правила разработки онтологии: 1) Не существует единственного правильного способа моделирования предметной области – всегда существуют жизнеспособные альтернативы. 2) Разработка онтологии – это обязательно итеративный процесс. 3) Понятия в онтологии должны быть близки к объектам (физическим или логическим) и отношениям в интересующей вас предметной области. Скорее всего, это существительные (объекты) или глаголы (отношения) в предложениях, которые описывают предметную область.

22 Проекты в сфере семантических цифровых библиотек SIMILE развивает DSpace за счет поддержки произвольных схем и метаданных; Corrib.org разрабатывает семантическую цифровую библиотеку компонентов, таких, как JeromeDL, MarcOnt, FOAFRealm и HyperCuP; BRICKS крупнейший проект в области культурного наследия в рамках 6-й программы ЕС применяет технологии семантического веб для управления метаданными в общеевропейской сети цифровых библиотек. FEDORA гибкая, ориентированная на сферу услуг, архитектура управления и доставки цифрового контента