Ontología (informática)

En informática y ciencias de la información , una ontología es el conjunto estructurado de términos y conceptos que representan el significado de un campo de información, ya sea a través de los metadatos de un espacio de nombres o los elementos de un área de conocimiento. La ontología en sí misma constituye un modelo de datos representativo de un conjunto de conceptos en un dominio , así como las relaciones entre estos conceptos. Se utiliza para razonar sobre los objetos del dominio en cuestión. Más simplemente, también podemos decir que "la ontología es para datos lo que la gramática es para el lenguaje".

El término se usa por analogía con el concepto filosófico de ontología (de onto- , tomado del griego ὤν , ὄντος "ser", participio presente del verbo εἰμί "ser") que es el estudio del ser como ' ser , es decir el estudio de las propiedades generales de lo que existe.

Los conceptos se organizan en un gráfico cuyas relaciones pueden ser:

El objetivo principal de una ontología es modelar un cuerpo de conocimiento en un dominio dado, que puede ser real o imaginario.

Las ontologías se utilizan en la inteligencia artificial , la web semántica , la ingeniería de software , la informática biomédica o incluso la arquitectura de la información como forma de representación del conocimiento sobre un mundo o un mundo determinado. Las ontologías generalmente describen:

Principio

Según Gruber, “la ontología es una especificación explícita de una conceptualización”, es decir que permite especificar en un lenguaje formal los conceptos de un dominio y sus relaciones.

Enfoque abstracto

La etimología se refiere a la "teoría de la existencia", es decir la teoría que intenta explicar los conceptos que existen en el mundo y cómo estos conceptos encajan y se organizan para dar significado. A diferencia de los humanos , el conocimiento de un sistema informático se limita al conocimiento que puede representar.

En los humanos, el conocimiento representable (es decir, el universo del discurso ) se complementa con el conocimiento no expresable ( sensaciones , percepciones , sentimientos no verbalizables, conocimiento inconsciente , conocimiento tácito, etc.). Estos elementos irrepresentables, sin embargo, participan en los procesos de razonamiento y toma de decisiones , que son procesos cognitivos en la gestión del conocimiento . Por tanto, las actuaciones cognitivas de un agente informático se basarán en parte en el campo de las representaciones al que tendrá acceso, es decir, concretamente en el campo de las representaciones que se habrán formalizado.

Las ontologías informáticas son herramientas que permiten precisamente representar un cuerpo de conocimiento en una forma que pueda ser utilizada por una computadora .

Una de las definiciones autorizadas de ontología es la de Gruber:

“Una ontología es la especificación de una conceptualización. […] Una conceptualización es una visión abstracta y simplificada del mundo que queremos representar. "

Esta definición se basa en dos dimensiones:

Es una base para formalizar el conocimiento. Se sitúa en un cierto nivel de abstracción y en un contexto particular. También es una representación de una conceptualización compartida y consensuada, en un campo particular y hacia un objetivo común. Clasifica las relaciones entre conceptos en categorías.

Valoración

Según Gruber, cinco criterios permiten destacar aspectos importantes de una ontología:

Enfoque operacional

Junto con esta definición bastante teórica de lo que representa una ontología, se puede formular otra definición más operativa de la siguiente manera:

“Una ontología es una red semántica que agrupa un conjunto de conceptos que describen completamente un dominio. Estos conceptos están vinculados entre sí por relaciones taxonómicas (jerarquización de conceptos) por un lado, y semánticas por otro. "

Esta definición permite escribir lenguajes destinados a implementar ontologías. Para construir una ontología, tenemos al menos tres de estas nociones:

  1. determinación de agentes activos o pasivos;
  2. sus condiciones funcionales y contextuales;
  3. sus posibles transformaciones hacia objetivos limitados.

Para modelar una ontología, usaremos estas herramientas:

  1. refinar vocabularios y conceptos adyacentes;
  2. dividir en categorías y otros temas;
  3. predicar para conocer las transformaciones adyacentes y orientarse hacia los objetivos internos;
  4. relativizar para abarcar conceptos;
  5. similar para reducir a bases completamente distintas;
  6. instanciar para reproducir la totalidad de una "rama" en otra ontología.

Tipos

Identificamos tres tipos de ontologías según un nivel de abstracción decreciente.

Conveniente

Ejemplos de

Por ejemplo, para describir los conceptos involucrados en el diseño de tarjetas electrónicas, podríamos definir la siguiente ontología (simplificada aquí):

Idiomas

El lenguaje de especificación es el elemento central en el que se basa la ontología.

La mayoría de estos lenguajes se basan o están cerca de la lógica de primer orden y, por lo tanto, representan el conocimiento en forma de afirmación (sujeto, predicado, objeto). Estos lenguajes suelen estar diseñados para abstraerse de las estructuras de datos y centrarse en la semántica. Entre los formalismos más utilizados basados ​​en la lógica de los predicados, encontramos lenguajes como N3 o N-Triple . También podemos evocar el lenguaje DEF- * .

Además, como parte de su trabajo en la Web Semántica , en 2002 el W3C creó un grupo de trabajo dedicado al desarrollo de lenguajes estándar para modelar ontologías que se pueden utilizar e intercambiar en la Web . Inspirado en lenguajes anteriores como DAML + OIL y los fundamentos teóricos de las lógicas descriptivas , este grupo publicó en 2004 una recomendación definiendo el lenguaje OWL ( Web Ontology Language ), basado en el estándar RDF y especificando una sintaxis XML. Más expresivo que su predecesor RDFS , OWL rápidamente ocupó un lugar destacado en el panorama de la ontología y ahora es, de facto, el estándar más utilizado.

Aunque desarrollado para la representación de vocabularios controlados y estructurados (tesauros), SKOS se puede utilizar para crear y gestionar ontologías multilingües ligeras.

Herramientas

Los siguientes editores de ontología son gratuitos y se pueden descargar:

Con el surgimiento del mercado de tecnologías de Web Semántica, podemos notar la aparición desde 2005 de herramientas de software ofrecidas por editores comerciales. Podemos citar :

Por otro lado, existen herramientas informáticas que permiten construir una ontología a partir de un corpus de textos. Estas herramientas escanean el texto en busca de términos recurrentes o definidos por el usuario, luego analizan la forma en que estos términos se relacionan en el texto (por gramática, y por los conceptos que cubren y que pueden definirse por definición. léxico proporcionado por el usuario). El resultado es una ontología que representa el conocimiento global que contiene el corpus de texto sobre el dominio de aplicación que cubre. El ejemplo más importante es el proyecto WordNet (ver enlaces).

Enfoque normativo

En Europa , la norma que actualmente es objeto de especial atención es una norma que permite, en particular, describir ontologías sobre el patrimonio cultural inmaterial ( bibliotecas , museos y archivos, etc.).

Sus referencias exactas son ISO 21127  : “Ontologías necesarias para la descripción de datos referentes al patrimonio cultural”.

Ejemplos publicados

Notas y referencias

Notas
  1. (in) "  Una ontología es una especificación explícita de una conceptualización. […] Una conceptualización es una visión abstracta y simplificada del mundo que deseamos representar para algún propósito.  "
  2. En inglés: “El  compromiso ontológico se puede minimizar especificando la teoría más débil (permitiendo la mayor cantidad de modelos) y definiendo solo aquellos términos que son esenciales para la comunicación del conocimiento consistente con esa teoría  ” .
Referencias
  1. Ver Clase (matemáticas) , Clase (ciencias de la computación) y Clase (filosófica)  (en) , cada una de ellas relevante, pero no idéntica a la noción de "clase" aquí.
  2. (en) Thomas R. Gruber, Hacia los principios para el diseño de ontologías utilizadas para el intercambio de conocimientos en la ontología formal en el análisis conceptual y la representación del conocimiento, Kluwer Academic Publishers, 1993, [ leer on-line ] [PDF] .
  3. Tom Gruber, artículo "Ontology" en la Encyclopedia of Database Systems , Springer-Verlag, 2009, [ leer en línea ]
  4. Henri Briand, Fabien Gandon y Fabien Picarougne, Taller de “modelado del conocimiento”, Extracción de Conocimiento y Gestión de conferencias, 8 º francófonos días, Sophia Antipolis 29 de enero de 2008.
  5. (in) "  IDEAS Group  " , sitio oficial (consultado el 6 de octubre de 2018 )

Ver también

Artículos relacionados

Bibliografía

enlaces externos