Войти
Современные онтологии имеют много структурных сходств, независимо от языка, на котором они выражены. Большинство онтологий описывают индивидов (экземпляры), классы (концепции), атрибуты и отношения.
Общие компоненты онтологий включают:
Онтологии обычно кодируются с использованием языков онтологий.
Индивиды (экземпляры) - это базовые компоненты онтологии «нижнего уровня». Индивидуумы в онтологии могут включать в себя конкретные объекты, такие как люди, животные, таблицы, автомобили, молекулы и планеты, а также абстрактные индивиды, такие как числа и слова (хотя существуют различия во мнениях относительно того, являются ли числа и слова классами или лиц). Строго говоря, онтология не обязательно должна включать в себя каких-либо индивидов, но одна из общих целей онтологии - предоставить средства классификации индивидов, даже если эти индивиды явно не являются частью онтологии.
В формальных экстенсиональных онтологиях только произнесение слов и чисел считается индивидом - числа и имена сами по себе являются классами. В a человек идентифицируется по его пространственно-временной протяженности. Примеры формальных экстенсиональных онтологий: BORO, ISO 15926 и модель, разрабатываемая группой IDEAS Group.
Classes - концепции, которые также являются называемые типом, сортом, категорией и видом - могут быть определены как расширение или интенсификация. Согласно экстенсиональному определению, это абстрактные группы, множества или коллекции объектов. Согласно интенсиональному определению, это абстрактные объекты, которые определяются значениями аспектов, которые являются ограничениями для принадлежности к классу. Первое определение класса приводит к онтологиям, в которых класс является подклассом коллекции. Второе определение класса приводит к онтологиям, в которых коллекции и классы отличаются более фундаментально. Классы могут классифицировать людей, другие классы или их комбинацию. Некоторые примеры классов:
Онтологии различаются в зависимости от того, могут ли классы содержать другие классы, может ли класс принадлежать самому себе, существует ли универсальный класс (то есть класс, содержащий все) и т. д. Иногда ограничения в соответствии с этими принципами сделаны, чтобы избежать некоторых хорошо известных парадоксов.
Классы онтологии могут быть расширенными ional или содержательный по своему характеру. Класс экстенсионален тогда и только тогда, когда он характеризуется исключительно своей принадлежностью. Точнее, класс C является экстенсиональным тогда и только тогда, когда для любого класса C ', если C' имеет точно такие же члены, как C, то C и C 'идентичны. Если класс не удовлетворяет этому условию, то он интенсионален. Хотя экстенсиональные классы более удобны и хорошо понимаются математически, а также менее проблематичны с философской точки зрения, они не допускают тонких различий, которые часто необходимо проводить онтологиям. Например, онтология может захотеть провести различие между классом всех существ с почкой и классом всех существ с сердцем, даже если эти классы имеют точно такие же члены. В большинстве онтологий верхнего уровня классы определены интенсионально. У определенных классов обычно есть необходимые условия, связанные с членством в каждом классе. Некоторые классы могут также иметь достаточные условия, и в этих случаях комбинация необходимых и достаточных условий делает этот класс полностью определенным.
Частичная онтология; Класс «Автомобиль» включает классы «Автомобиль с 2-х колесным приводом» и «Автомобиль с 4-х колесным приводом» . Важно отметить, что класс может относиться к другим классам или включаться в них; класс, подчиненный другому, называется подклассом (или подтипом) подчиненного класса (или супертипа). Например, Vehicle относится к категории Car, поскольку (обязательно) все, что является членом последнего класса, является членом первого. Отношение подчинения используется для создания иерархии классов, обычно с максимально общим классом, таким как Anything наверху, и очень специфическими классами, такими как 2002 Ford Explorer, внизу. Критически важным следствием отношения подчинения является наследование свойств от родительского (подчиненного) класса дочернему (подчиненному) классу. Таким образом, все, что обязательно верно для родительского класса, также обязательно верно для всех входящих в него дочерних классов. В некоторых онтологиях классу разрешено иметь только одного родителя (одиночное наследование), но в большинстве онтологий классам разрешено иметь любое количество родителей (множественное наследование), и в последнем случае все необходимые свойства каждого родителя наследуются. подчиненным дочерним классом. Таким образом, определенный класс животных (HouseCat) может быть потомком класса Cat, а также потомком класса Pet.
Раздел - это набор связанных классов и связанных правил, которые позволяют классифицировать объекты по соответствующему подклассу. Правила соответствуют значениям аспектов, которые отличают подклассы от суперклассов. Например, справа находится частичная диаграмма онтологии, в которой класс Car разделен на классы 2-Wheel Drive Car и 4-Wheel Drive Car. Правило разделения (или правило включения) определяет, относится ли конкретный автомобиль к классу автомобилей с приводом на 2 колеса или класса автомобилей с полным приводом.
Если правила разделения гарантируют, что одна Car не может быть в обоих классах, то раздел называется непересекающимся разделом. Если правила разделения гарантируют, что каждый конкретный объект в суперклассе является экземпляром хотя бы одного из классов разделов, то раздел называется исчерпывающим разделом.
Объекты в онтологии можно описать, связав их с другими вещами, обычно аспектами или частями. Эти связанные вещи часто называют атрибутами, хотя они могут быть независимыми. Каждый атрибут может быть классом или отдельным лицом. Тип объекта и вид атрибута определяют вид отношений между ними. Связь между объектом и атрибутом выражает факт, специфичный для объекта, с которым он связан. Например, объект Ford Explorer имеет такие атрибуты, как:
Ценность атрибут может быть сложным типом данных ; в этом примере связанный движок может быть только одним из списка подтипов движков, а не одним элементом.
Онтологии являются истинными онтологиями, только если концепции связаны с другими концепциями (у концептов есть атрибуты). Если это не так, тогда у вас будет либо таксономия (если между понятиями существуют гипоним отношения), либо контролируемый словарь. Они полезны, но не считаются истинными онтологиями.
Отношения (также известные как отношения) между объектами в онтологии определяют, как объекты связаны с другими объектами. Обычно отношение имеет определенный тип (или класс), который указывает, в каком смысле объект связан с другим объектом в онтологии. Например, в онтологии, содержащей концепт Ford Explorer, и концепт Ford Bronco могут быть связаны отношением типа «определяется как преемник». Полное выражение этого факта становится таким:
Это говорит нам о том, что Explorer - это модель, пришедшая на смену Bronco. Этот пример также показывает, что отношение имеет направление выражения. Обратное выражение выражает тот же факт, но с обратной фразой на естественном языке.
Большая часть силы онтологий исходит из способности описывать отношения. Вместе набор отношений описывает семантику домена. Набор используемых типов отношений (классов отношений) и их иерархия подчинения описывают выразительную силу языка, на котором выражена онтология.
Важным типом отношений является отношение подчинения (is-a- суперкласс -of, обратное is-a, is-a- subtype-of или is-a- подкласс -of). Это определяет, какие объекты классифицируются. Например, мы уже видели, что класс Ford Explorer является подклассом 4-Wheel Drive Car, который, в свою очередь, является подклассом Car.
Добавление отношений is-a-subclass-of создает таксономию ; древовидная структура (или, в более общем смысле, частично упорядоченный набор ), которая ясно показывает, как объекты связаны друг с другом. В такой структуре каждый объект является «дочерним» по отношению к «родительскому классу» (некоторые языки ограничивают отношение «является подклассом» одним родителем для всех узлов, но многие этого не делают).
Другим распространенным типом отношений является мереология отношение, написанное как часть, которое представляет, как объекты объединяются в составные объекты. Например, если мы расширим нашу примерную онтологию, включив в нее такие концепции, как «Рулевое колесо», мы бы сказали, что «Рулевое колесо по определению является частью Ford Explorer», поскольку рулевое колесо всегда является одним из компонентов. Ford Explorer. Если мы введем меронимические отношения в нашу онтологию, возникающая иерархия больше не сможет удерживаться в простой древовидной структуре, так как теперь члены могут появляться под более чем одним родителем или ветвью. Вместо этого эта новая структура, которая появляется, известна как направленный ациклический граф.
Помимо стандартных отношений «является подклассом» и «является по определению частью отношения», онтологии часто включают дополнительные типы отношений, которые дополнительно уточняют семантику, которую они моделируют. Онтологии могут различать разные категории типов отношений. Например:
Типы отношений иногда зависят от предметной области и затем используются для хранения определенных типов фактов или для ответа на определенные типы вопросов. Если определения типов отношений включены в онтологию, то онтология определяет свой собственный язык определения онтологии. Примером онтологии, которая определяет свои собственные типы отношений и различает различные категории типов отношений, является онтология Gellish.
Например, в области автомобилей нам может потребоваться отношение типа made-in, которое сообщает нам, где построен каждый автомобиль. Итак, Ford Explorer сделан в Луисвилле. Онтология может также знать, что Луисвилл расположен в Кентукки, а Кентукки классифицируется как штат и является частью США. Программное обеспечение, использующее эту онтологию, теперь могло отвечать на вопрос типа «какие автомобили производятся в США?»
