Ontológie - fiit.stuba.skkvasnicka/Seminar_of_AI/BudinskaUI2012... · Seminár UI, Bratislava, 19. 11. 2012 Ontológie, slovníky, taxonómie Slovník - zoznam výrazov, pričom

Seminár UI, Bratislava, 19. 11. 2012

Ontológie

Ivana BudinskáÚstav informatiky SAV


OsnovaMotiváciaHistória (filozofia)Ontológie a počítačové vedyProces vytvárania ontológii (ontology engineering) - MetodológieJazyky a nástrojeOntológie a sémantický webPríklady


MotiváciaHomonymá (lexikálne, gramatické,

fonetické), napr.: sestrička, kohútik, kobylka, súd

Synonymá

Človek interpretujeStroj nie


MyslenieAko sa volá Popoluškin kôň?

Elementy myslenia: pojmy, predstavy, súdy a úsudkyPojmy (vrátane mien), udalosti, vône, vzťahy medzi nimiPamäť – je psychický proces odrazu minulého správania a

prežívania vo vedomí človekaMyslenie – schopnosť využívať koncepty a zovšeobecňovať

špecifiká – napr. vlastnosti, vzory, ktoré sú vlastné určitým konkrétnym prvkom alebo udalostiam.

Vytváranie logických záverov na základe pozorovaní – robenie hypotéz a ich overovanie, riešenie problémov

Druhy myslenia: Konkrétne, abstratné, (synkretické)Konkrétne - chápanie vzťahov medzi predmetmi, ktoré sú

dané vo vnemovom poli mysliacehoAbstraktné – vzťahy, ktoré nie sú bezprostredne dané


Ontológie – usudzovanieSúd je pochopenie vzťahu medzi pojmamiÚsudok vyjadruje vzťah medzi dvoma alebo viacerými súdmi. Súdy, z ktorých vychádzame, sa nazývajú premisy, vyvodený súd je záverDefinovanie pojmov a vzťahov medzi nimi – ontológia Myslenie umelých agentov – ontológia zabezpečuje konzitentnosť pre výmenu infromácií medzi agentami


Historické a filozofické pozadiePytagorovci – skúmanie abstraktného súcna (z gréčtiny: on=súcno)Platón – sémantiky, predikciaAristoteles – definícia vedy being qua beingKant –odmietol možnosť vytvorenia všeobecnej ontológieBolzano a Brentano (jeho žiak Twardovski) – nový zmysel pojmu ontológia – filozofický základ pre budovanie umelých systémov, ktoré sú schopné porozumieť ľudskej rečiWebster:

špeciálna teória o podstate bytia alebo druhoch existencieOdvetvie metafyziky – príroda a vzťahy medzi bytosťami

Čo je bytie, bytosť a aké sú vlastnosti spoločné pre všetky bytosti


Teória ontológieviaceré typy objektov (konkrétne a abstraktné, reálne a nereálne, závislé a nezávislé) a viaceré typy vzťahov (relácie, závislosti, predikcie). Tri základné typy ontológií:

formálne ontológie – venujú sa štúdiu objektov z hľadiska ich bytia. Na tejto úrovni kombinuje formálne a neformálne metódy klasickej ontológie s modernými matematickými metódami formálnej logiky. Formálna ontológia je veda, ktorá študuje formy, stavy a typy bytia. deskriptívne (popisné) ontológie – zhromažďuje informácie o skupine objektov, ktoré môžu byť navzájom závislé, ale aj nezávislé.formalizované ontológie – pokúšajú sa vytvoriť formálnu kodifikáciu výsledkov získaných na úrovni deskriptívnych ontológií.

Raul Corazzon: Theory and History of Ontology, www.ontology.co, (prístupné v januári 2011)


Ontológie, slovníky, taxonómieSlovník - zoznam výrazov, pričom každý výraz v slovníku má jedinečnú a neredundantnú definíciuTaxonómia - skupina riadených slovníkových výrazov, ktorésú usporiadané hierarchicky. Každý výraz v taxonómii je aspoň v jednom vzťahu typu rodič-dieťa k inému výrazu/výrazom v taxonómii. Ak výrazy v taxonómii súspojené aj inými asociatívnymi vzťahmi, vytvárame tesaurus. Ontológia v oblasti umelej inteligencie a modelovania znalostí predstavuje nástroj s bohatým jazykom založeným na formálnej logike, ktorý slúži na špecifikáciu významu daných výrazov.http://infogrid.org/wiki/Reference/PidcockArticle


Príklady taxonómie


OntológiaTeória, ktorá nám umožňuje modelovať časť

reality tak, že definuje ktoré koncepty spolu s ich sémantickým kontextom súnevyhnutné pre reprezentáciu znalostí v danom kontexte.

[Gruber, 1993] [Guarino & Giaretta, 1995] [Bachimont, 2000]


Ontológiu tvoria:Classes/Triedy (koncepty z príslušnej domény)Properties/Vlastnosti (relácie, vzťahy medzi konceptami)Instances/Inštancie (konkrétne príklady konceptov)Axiomy (obmedzenia jednotlivých prvkov v ontológii)


Class

Axiom

Property

Instance


Príklad – ontológia pre vyhľadávanie pracovných ponúk

Ontológia užívateľagenerická (OWL)definuje všeobecné charakteristiky užívateľaDoménovo špecifická (OWL)definuje vlastnosti vzťahujúce sa na doménu pracovných ponúk

Doménová ontológia

http://nazou.fiit.stuba.sk/home/?page=ontologies




Doménová ontológiaOntológia lokalítdefinuje základné geografické entity ako krajiny, štáty, mestá, ulice, menu a jazykClasifikačná ontológiadefinuje triedy a hierarchie pracovných pozícií, skúseností, schopností (skills), atď .Ontológia ponúkDefinuje generickú ponuku a jej zdroj Ontológia pracovných ponúkdefinuje doménovo špecifické koncepty – požiadavky, skúsenosti, vzdelanie, pracovný čas, plat, atď.Ontológia konkrétnych pracovných ponúk – manuálne vytváraná anotovaním reálnych pracovných ponúk


PríkladRegión - štáthttp://nazou.fiit.stuba.sk/home/?page=ontologies

<rdf:Description rdf:about="#HU"><rdf:type rdf:resource="#Country"/><isPartOf rdf:resource="#European_Union"/><rdfs:label xml:lang="en">Hungary</rdfs:label><isPartOf rdf:resource="#Europe_Central"/></rdf:Description>


Príklad – ontológia pracovnej ponukyhttp://nazou.fiit.stuba.sk/home/?page=ontologies

<owl:Class rdf:ID="jtJobShare"><rdfs:subClassOf><owl:Class rdf:ID="JobTerm"/></rdfs:subClassOf><rdfs:comment xml:lang="sk">2+ ľudia zdieľajú dobrovoľné jedno pracovnémiesto</rdfs:comment><rdfs:comment xml:lang="en">2+ people voluntarily share a single full time job</rdfs:comment><rdfs:label xml:lang="sk">zdieľaný pracovný úväzok</rdfs:label><rdfs:label xml:lang="en">Job-share</rdfs:label><owl:disjointWith><owl:Class rdf:ID="jtFullTime"/></owl:disjointWith><owl:disjointWith><owl:Class rdf:ID="jtPartTime"/></owl:disjointWith><owl:disjointWith><owl:Class rdf:ID="jtOccasional"/></owl:disjointWith></owl:Class>


Príklad – konkrétna pracovná ponuka<rdf:Description rdf:about="#offer-src-01007"> <ofr:originalURIrdf:datatype="http://www.w3.org/2001/XMLSchema#anyURI">http://jo

bs.collegegrad.com/JS/General/Job.asp?id=5372130</ofr:originalURI> <ofr:isSourceOf rdf:resource="#S001_budinska_01007" /> <ofr:localURI

rdf:datatype="http://www.w3.org/2001/XMLSchema#anyURI">01007.html</ofr:localURI> <rdf:type

rdf:resource="http://nazou.fiit.stuba.sk/nazou/ontologies/v0.6.17/offer#OfferSource" /> <ofr:language rdf:resource="http://nazou.fiit.stuba.sk/nazou/ontologies/v0.6.17/region#English" />

</rdf:Description> <rdf:Description rdf:about="#S005_er5_years_Oracle_ERP_experience">

<rdf:type rdf:resource="http://nazou.fiit.stuba.sk/nazou/ontologies/v0.6.17/offer-job#Prerequisite" />

<jo:text xml:lang="en">5+ years Oracle ERP experience</jo:text> <jo:requires rdf:resource="#Experience_331" /> </rdf:Description>


Formálna reprezentácia znalostíSémantické sieteFormálne rámceKonceptuálne grafyKIFLogikaDeskripčná (popisná logika)

Syntax a sémantikaPreklad do FOPLusudzovanie


Jazyky – všeobecné požiadavky

Rozširuje existujúce web štandardyXML, RDF, RDFS, ...Ľahko zrozumiteľné a ľahko používateľnéZaložené na známych jazykochFormálne špecifikovanéDostatočné výrazové prostriedkyAutomatická podpora usudzovania


Jazyky - prehľad


Jazyky - prehľadOntolingua

http://www.ksl.stanford.edu/software/ontolingua RDF

http://www.w3.org

OWL (DAML+OIL) http://www.w3.org/TR/owl-features/

.


EditoryOntoEdit

Mizoguchi R.: Part 2: Ontology development, tools and languages. Available at www.ei.sanken.osaka-u.ac.jp/pub/miz/Part2V3.pdf

Protégéprotege.stanford.edu/


Ako vytvoriť ontológiuKonceptuálny návrhDefinícia triedDefinícia vlastnostíDefinovanie prípadov (individuals)Definovanie obmedzení


MetodológieCommonKADS

Schreiber G., Akkermans H., Anjewierden A., de Hoog R., Sgadbolt N., Van de Velde W., Wielinga B., Knowledge Engineering and Management, TheCommonKADS Methodology, The MIT Press, 2002

METHONTOLOGY Fernandez-Lopez, M.: Meta-modelling for ontology development and knowledge exchange. In: 15th ECAI Conference Workshop 1 “Ontologies and semantic interoperability” Lyon 2002, p. 6-1

TOVE Methodology Fox M. S, Gruninger M.: Enterprise modeling, www.eil.utoronto.ca/enterprise-modelling/papers/fox-aimag98.pdf

On-To Knowledge methodologyStaab, S. H., Schunurr, R. S., Sure Y.: Knowledge processes and ontologies, IEEE Inteligent Systems, Special Issues on Knowledge Management 16(1), 2001, pp. 26-34

Methodology by Ushold and King Ushold M., King. M., Moralee S., Zorgios Y., The Enterprise Ontology,1995, available at http://www.aiai.ed.ac.uk/project/enterprise/enterprise/ontology.html


Ontológie vs databázyOntology Database

Zameranie na sémantiku, pochopenie súvislostí

Zameranie na údaje

Definuje štruktúru znalostí

Definuje štruktúpru databázy

Taxonómia je kľúčová Žiadna taxonómia

SPARQL, inferencie, usudzovanie, vyvodzovanie

Dopytovacie Jazyky (SQL)


Sémantický webV roku 201270% verejných web stránok bude

obsahovať určitý stupeňsémantických značiek ale len 20% bude extenzívne využívať niektoré z technológií sémantického webu.

[Finding and Exploiting Value in Semantic Technologies on the Web Gartner Research Report, May 2007]


Architektúra sémantického webu


Záver ?Umelá inteligencia má 50 ročnú históriu,

ktorá sa odvíja v cykloch:1. Extravagantné predpovede vedcov2. Štedrá finančná podpora 3. Priemerné (skromné) výsledky4. Podpora je nekompromisne zastavená5. Čas plynie. Predchádzajúce kroky sú

zabudnuté. Choď na krok 1.


Záver - optimistickýCYCFakty:

1984 – Dougles Lenat (MCC – Austin, Texas)Ontológia a znalostná báza pre uvažovanie podobné ľudskému6 miliónov faktov

Naproti tomu Sémantický web umožňuje každému vytvoriť vlastnú ontológiu a prepojiťju s inou


Záver - optimistickýWatson (IBM) zvíťazil

nad najlepšími hráčmi Jeopardy

Fakty: PC - 4 bilióny bytov (4 GB) pamäte (DRAM). Watson - 15 triliónov bytov (15 TB) 2880 cores.1 TB DRAM - 1 milión 200 stranových kníh (encyclopédie, thesauri, slovniíky, filmy, rôzne databázy)Watson vs CYC –odlišné prístupy

Documents

Ontológie - fiit.stuba.skkvasnicka/Seminar_of_AI/BudinskaUI2012... · Seminár UI, Bratislava, 19. 11. 2012 Ontológie, slovníky, taxonómie Slovník - zoznam výrazov, pričom