OntoClean

OntoClean este o metodologie pentru analizarea ontologiilor bazate pe proprietăți formale, independente de domenii ale claselor (metaproprietățile) dezvoltate de Nicola Guarino și Chris Welty.

Prezentare generală și istoric

OntoClean a fost prima încercare de a formaliza noțiunile de analiză ontologică pentru sistemele informatice. Ideea a fost aceea de a justifica tipurile de decizii pe care le-au realizat constructorii de ontologie și de a explica greșelile comune ale celor neexperimentați. Alan Rector, în timpul unei dezbateri la conferința KR-2002 de la Toulouse, a spus: „Ce ați făcut este să reduceți timpul petrecut când discutați cu medicii”.

Noțiunile despre care Guarino și Welty s-au concentrat au fost extrase din ontologia filosofică. Ei nu au fost preocupați de argumentele aparent nesfârșite despre ceea ce este ontologia corectă a universului, ci mai degrabă de tehnicile pe care acești filozofi le folosesc pentru a analiza, susține și critica argumentele celorlalți. Aceste tehnici sunt foarte puțin, dacă sunt, angajate față de o anumită ontologie, în schimb expun ceea ce sunt adesea distincțiile foarte subtile.

Ideile care stau la baza OntoClean au apărut mai întâi în literatură într-o serie de trei lucrări publicate în 2000. Numele OntoClean nu apare în literatura de specialitate până în 2002. Potrivit lui Thompson-ISI, lucrarea despre OntoClean a fost cea mai citată dintre lucrările academice privind ontologia. OntoClean a fost importantă deoarece a fost prima metodologie formală pentru ingineria ontologică, aplicând principii științifice într-un domeniu a cărui practică a fost în mare parte arta.

Notă privind terminologia

În logică, o proprietate este un predicat unar în intenție, cu alte cuvinte, o proprietate este ceea ce înseamnă să fii membru al unei clase. De exemplu, spunem că exemplele clasei Persoană au proprietatea de a fi „o persoană”. În webul semantic, o proprietate este o relație binară.

Distincția dintre proprietate și clasă este subtilă și, probabil, nu este critică pentru înțelegerea lui OntoClean, totuși acest articol urmează publicațiile OntoClean și folosește în mod consecvent „proprietatea” în sensul său original și se poate trata proprietatea și clasa ca sinonime . Astfel, o metaproprietate este o proprietate a unei proprietăți sau a unei clase.

MetaProprietăți

Baza lui OntoClean sunt proprietățile independente de domeniu ale clasei, metaproprietățile OntoClean: identitate, unitate, rigiditate și dependență. Lucrările recente realizate de Welty & BillAndersen au adăugat încă două metaproprietăți: permanența și actualitatea.

Identitate

Identitatea este fundamentală pentru ontologia și în special pentru ontologiile sistemelor informatice. Identitatea este bine cunoscută în metafizică și în modelarea conceptuală a bazei de date. În acest din urmă caz, este o bună practică acceptată să specificați o cheie primară pentru rânduri într-un tabel. Dacă „două” rânduri au cheile primare identice, ele sunt considerate același rând.

Mai important pentru ontologie sunt chestiuni de identitate care expun existența sau cel puțin nevoia de a reprezenta alte entități. Aici, problema în cauză constă în găsirea condițiilor în care o entitate propusă ar fi atât aceeași, cât și diferită. Exemplul clasic este o cantitate de lut care este în formă de statuie. Dacă folosiți același lut, dar îl remodelați într-o altă statuie, este aceeași entitate? Dacă da, cum ar putea fi diferit? Dacă nu, cum ar putea fi același. În modelarea conceptuală, se înțelege că, atunci când apare o astfel de ambiguitate, trebuie tratată ca două entități diferite pentru a explica o situație în care cineva se schimbă și celălalt rămâne același.

În OntoClean, criteriile de identitate sunt asociate cu, sau purtate de, anumite clase de entități, numite sortali. Un sortal este o clasă a cărei instanțe sunt identificate în același mod. În sistemele informatice, aceste criterii sunt adesea extrinseci, ca un număr de securitate socială sau un id universal unic, care nu este interesant din punct de vedere ontologic. Criteriile de identitate ar trebui să fie informative, ar trebui să ajute și pe alții să înțeleagă ce înseamnă o clasă. Un triunghi, de exemplu, poate fi identificat prin lungimea celor trei laturi sau prin două laturi și un unghi interior, etc. Acest lucru spune multe despre ceea ce este destinat clasei triunghiului aici, de ex. același triunghi ar putea fi în multe locuri în același timp. Altcineva poate avea o ontologie în care clasa triunghiului are criterii de identitate diferite, astfel încât desene diferite sunt întotdeauna diferite triunghiuri, chiar dacă ele au aceeași dimensiune. Criteriile de identitate (și OntoClean, de pildă) nu vă spun că una dintre aceste definiții ale triunghiului este corectă sau greșită, doar că acestea sunt diferite și astfel că clasele sunt diferite.

Criteriile de identificare și sortalele sunt intuitiv menite să răspundă obiceiului lingvistic de asociere a identității cu anumite clase. În exemplul clasic de statuie și argilă, spunem în mod natural „același lut” sau „aceeași statuie„, indicând faptul că există criterii de identitate care sunt specifice fiecărei clase.

A fi un sortal este prima metaproprietate OntoClean, indicată cu superscriptul +I (-I pentru non-sortal) pe o clasă în notația originală. +I (dar nu -I) este moștenit în jos în ierarhia de clasă, dacă o clasă este un sortal atunci toate subclasele sale sunt la fel.

Unitate

Există anumite proprietăți care țin doar de indivizi care sunt întregi. În ontologia formală, oamenii se diferențiază adesea de sumele simple, care sunt indivizi ale căror limite sunt, într-un anumit sens, arbitrare. De exemplu, luați în considerare clasa lut. O instanță a acestei clase ar putea fi o anumită cantitate din material (acesta este doar un posibil înțeles, bineînțeles), astfel încât orice subsecțiune arbitrară a sumei ar fi o instanță diferită a aceleiași clase. Prin contrast, instanțele clasei Persoană nu sunt, de obicei, descompuse în acest mod.

Pentru scopurile lui OntoClean, întregii sunt indivizi ale căror părți ale tuturor sunt legate una de cealaltă, și numai una de cealaltă, de o relație distinctă. Această relație poate fi privită ca o relație de conexiune generalizată. Sumele simple nu au o astfel de relație, deoarece orice descompunere a unei sume simple este legată de oricare sumă mai mare, care nu este una dintre părțile sale, de aceeași relație.

Unitatea este metaproprietatea, indicată prin +U, a clasei a căror indivizi sunt întregi în aceeași relație. Ca și identitatea, OntoClean nu cere ca relația însăși să fie specificată, adesea este suficient să știm că relația există. Intuitiv, o clasă are unitate dacă toate instanțele ei sunt același tip de întreg și este de obicei valabilă pentru clasele de obiecte naturale. Non-unitatea, indicată de -U, este meta-proprietatea claselor ale căror instanțe nu sunt toate întregi, sau nu toate întregi de aceeași relație. O rafinare suplimentară și mai utilă a non-unității este anti-unitatea, indicată de ~U, meta-proprietatea tuturor claselor ale căror instanțe nu sunt întregi, cum ar fi clasele de sume simple. +U și ~U (dar nu -U) sunt moștenite în jos în ierarhia de clasă.

Rigiditate

Legea lui Leibniz are un sens atunci când este luată în considerare, însă nu este nevoie de mult timp pentru a vedea cum considerațiile de timp cauzează probleme între majoritatea ontologiilor (în special ontologiile web semantice) și legea lui Leibniz. De exemplu, s-ar putea să am o barbă într-o zi și să o rad în următoarea, dar eu sunt aceeași entitate în ambele vremuri. Cum este posibil ca eu să fiu același dacă m-am schimbat?

Există multe abordări logice ale acestei dileme clasice (inclusiv ignorând-o pur și simplu), cea mai obișnuită este considerarea unor proprietăți esențiale; o proprietate esențială (și, cum se vede în terminologia de mai sus, proprietățile sunt predicate unare) a unei entități este o proprietate care nu se poate schimba, iar acestea sunt proprietățile pentru care legea Leibniz este valabilă. Alte proprietăți ale unei entități care se pot schimba nu sunt esențiale și nu pot fi implicate în identitate.

Unele proprietăți sunt esențiale pentru toate instanțele. Gândiți-vă la proprietatea de a fi o persoană, de obicei reprezentată de clasa Persoană. Pentru fiecare entitate care deține această proprietate, proprietatea este esențială. Deci, cel puțin una dintre proprietățile care nu s-au schimbat în jurul meu când îmi rad barba este că sunt o persoană. Aceste proprietăți, care sunt esențiale pentru toate cazurile lor, sunt proprietăți rigide.

Proprietățile rigide sunt desemnate prin +R, iar proprietățile care nu sunt rigide -R. O specializare importantă a proprietăților non-rigide sunt proprietățile anti-rigide (~R), care sunt proprietăți care trebuie schimbate. Gândiți-vă la a fi student – toți elevii nu trebuie să fie studenți. ~R (dar nu -R sau +R) este moștenit în jos în ierarhia de clasă.

Rețineți că acestea sunt doar exemple – este cu siguranță posibil să existe o ontologie în care Persoana este anti-rigidă. Imaginați-vă o ontologie a credințelor mistice, de exemplu, în care o entitate se schimbă de la Persoană la Spirit după moarte. Pentru ca individul să fie același în această schimbare, faptul de a fi o persoană nu trebuie să fie esențială și trebuie, de asemenea, să fie schimbabilă (adică anti-rigidă).

Rigiditatea nu ar trebui să fie confundată cu noțiunea lui Kripke de designatori rigizi, care sunt particulari. Termenul rigid în OntoClean este menit să descrie legătura instanței dintre o persoană și o clasă rigidă – nu poate fi ruptă.

Dependență

Dependența este o noțiune variată. În documentele de bază OntoClean, Guarino & Welty a folosit un fel de dependență care captează o meta-proprietate a anumitor roluri relaționare. O proprietate este dependentă dacă fiecare instanță implică existența unei alte entități. Proprietatea Student, de exemplu, este dependentă, deoarece pentru a fi student trebuie să existe un profesor; pentru fiecare instanță de student există cel puțin o instanță de profesor. În lucrarea de mai târziu pentru [Dolce] acest lucru a fost remarcat pentru a subsuma două tipuri de dependență de proprietate: dependență constantă specifică și dependență constantă generică. Prima explică dependența de entități specifice, de ex. fiecare persoană este dependentă de un anumit creier. Aceasta din urmă este cea a cazului Student / Profesor, unde apare instanța de profesor.

Există multe alte tipuri de dependență. Este o problemă deschisă de a le adapta în cadrul OntoClean.

A fi dependent este indicată cu +D, independent cu -D. +D (dar nu -D) este moștenit în jos în ierarhia de clasă.

(Traducere din Wikipedia)