Онтоло́гия в информатике ( новолат. ontologia от др.-греч. ὤν род. п. ὄντος — сущее, то, что существует и λόγος — учение, наука) — это попытка всеобъемлющей и подробной формализации некоторой области знаний с помощью концептуальной схемы . Обычно такая схема состоит из структуры данных , содержащей все релевантные классы объектов, их связи и правила ( теоремы , ограничения), принятые в этой области. Этот термин в информатике является производным от древнего философского понятия « онтология ».

Онтологии используются в процессе программирования как форма представления знаний о реальном мире или его части. Основные сферы применения — , семантическая паутина ( англ. Semantic Web ), искусственный интеллект .

Отличия от философского понятия онтологии

Хотя термин «онтология» изначально философский, в информатике он принял самостоятельное значение. Здесь есть два существенных отличия:

• Онтология в информатике должна иметь формат, который компьютер сможет легко обработать;
• Информационные онтологии создаются всегда с конкретными целями — решения конструкторских задач; они оцениваются больше с точки зрения применимости , чем полноты .

Элементы онтологий

Современные онтологии строятся по большей части одинаково, независимо от языка написания. Обычно они состоят из экземпляров , понятий , и .

Экземпляры

Экземпляры ( англ. instances ) или индивиды ( англ. individuals ) — это объекты, основные нижнеуровневые компоненты онтологии; могут представлять собой как физические объекты (люди, дома, планеты), так и абстрактные (числа, слова). Строго говоря, онтология может обойтись и без конкретных объектов, однако, одной из главных целей онтологии является классификация таких объектов, поэтому они также включаются.

Понятия

Понятия ( англ. concepts ) или классы ( англ. classes ) — абстрактные группы, коллекции или наборы объектов. Они могут включать в себя экземпляры, другие классы либо же сочетания и того, и другого. Пример:

• Понятие «люди», вложенное понятие «человек». Чем является «человек» — вложенным понятием, или экземпляром (индивидом) — зависит от онтологии.
• Понятие «индивиды», экземпляр «индивид».

Классы онтологии составляют таксономию — иерархию понятий по отношению вложения .

Атрибуты

Объекты в онтологии могут иметь атрибуты . Каждый атрибут имеет по крайней мере имя и значение и используется для хранения информации, которая специфична для объекта и привязана к нему. Например, объект Автомобиль-модели-А имеет такие атрибуты, как:

• Название : Автомобиль-модели-А
• Число-дверей : 4
• Двигатель : {4.0Л, 4.6Л}
• Коробка-передач : 6-ступенчатая

Значение атрибута может быть сложным типом данных . В данном примере значение атрибута, который называется Двигатель , является списком значений простых типов данных.

Отношения

Важная роль атрибутов заключается в том, чтобы определять отношения (зависимости) между объектами онтологии. Обычно отношением является атрибут, значением которого является другой объект.

Предположим, что в онтологии автомобилей присутствует два объекта — автомобиль Автомобиль-модели-А и Автомобиль-модели-Б . Пусть Автомобиль-модели-Б это модель-наследник Автомобиль-модели-А , тогда отношение между Автомобиль-модели-А и Автомобиль-модели-Б определим как атрибут «isSuccessorOf» со значением « Автомобиль-модели-А » для объекта Автомобиль-модели-Б (следует заметить, что в языках описания онтологий существуют предопределенные отношения наследования).

Специализированные и общие онтологии

Специализированные ( предметно-ориентированные ) онтологии — это представление какой-либо области знаний или части реального мира. В такой онтологии содержатся специальные для этой области значения терминов. К примеру, слово « поле » в сельском хозяйстве означает участок земли , в физике — один из видов материи , в математике — класс алгебраических систем .

Общие онтологии используются для представления понятий , общих для большого числа областей. Такие онтологии содержат базовый набор терминов, глоссарий или тезаурус , используемый для описания терминов предметных областей.

Если использующая специализированные онтологии система развивается, то может потребоваться их объединение . Подзадачей объединения онтологий является задача отображения онтологий . И для инженера по онтологиям это серьёзная задача. Онтологии даже близких областей могут быть несовместимы друг с другом. Разница может появляться из-за особенностей местной культуры, идеологии или вследствие использования другого языка описания . Объединение онтологий выполняют как вручную, так и в полуавтоматическом режиме. В целом это — трудоёмкий, медленный и дорогостоящий процесс. Использование базисной онтологии — единого глоссария — несколько упрощает эту работу.

Языки описания онтологий

Язык описания онтологий — формальный язык , используемый для кодирования онтологии. Существует несколько подобных языков ( список неполон ):

• OWL — Web Ontology Language, стандарт W3C , язык для семантических утверждений, разработанный как расширение RDF и RDFS ;
• (англ.) ( ( англ. Knowledge Interchange Format — формат обмена знаниями) — основанный на S-выражениях синтаксис для логики ;
• Common Logic (CL) — преемник KIF (стандартизован — ISO/IEC 24707:2007).
• (англ.) ( — онтологический язык, использующийся в проекте Cyc . Основан на исчислении предикатов с некоторыми расширениями более высокого порядка.
• (англ.) (
• (англ.) (
• (англ.) (

Для работы с языками онтологий существует несколько видов технологий: редакторы онтологий (для создания онтологий), СУБД онтологий (для хранения и обращения к онтологии) и хранилища онтологий (для работы с несколькими онтологиями).

См. также

• Высшая онтология
• База знаний
• Таксономия
• Глоссарий
• Извлечение информации
• Открытые биомедицинские онтологии
• (англ.) (

Примечания

Литература

• Лапшин В. А. Онтологии в компьютерных системах. — М.: Научный мир, 2010.
• Добров Б. В., Иванов В.В., Лукашевич Н.В., Соловьев В.Д. . — М. : Бином. Лаборатория знаний, 2009. — 173 с. — ISBN 978-5-9963-0007-5 .

Ссылки

• от 23 февраля 2008 на Wayback Machine
• (на 2004 год)
• от 4 сентября 2014 на Wayback Machine — обзор редактора , работающего с контролируемым английским языком и OWL . Так же упоминает редакторы онтологий Protégé и .