1 / 79

ONTOLOGIJOS IR SEMANTINIS PASAULINIS TINKLAS

ONTOLOGIJOS IR SEMANTINIS PASAULINIS TINKLAS. Saulius Maskeliūnas Matematikos ir informatikos institutas Akademijos 4, Vilnius 08663 . TURINYS (1). ĮVADAS (ontologijų apibrėžimas, sudėtingumo lygiai, ontologijų rūšys ir kt.).

luthando
Download Presentation

ONTOLOGIJOS IR SEMANTINIS PASAULINIS TINKLAS

An Image/Link below is provided (as is) to download presentation Download Policy: Content on the Website is provided to you AS IS for your information and personal use and may not be sold / licensed / shared on other websites without getting consent from its author. Content is provided to you AS IS for your information and personal use only. Download presentation by click this link. While downloading, if for some reason you are not able to download a presentation, the publisher may have deleted the file from their server. During download, if you can't get a presentation, the file might be deleted by the publisher.

E N D

Presentation Transcript


  1. ONTOLOGIJOS IR SEMANTINIS PASAULINIS TINKLAS Saulius Maskeliūnas Matematikos ir informatikos institutas Akademijos 4, Vilnius 08663 .

  2. TURINYS (1) ĮVADAS (ontologijų apibrėžimas, sudėtingumo lygiai, ontologijų rūšys ir kt.). • ONTOLOGIJŲ KŪRIMAS (specifikavimo kalbos, kūrimo metodologijos ir aplinkos, pavyzdžių bibliotekos Internete). • ONTOLOGIJŲ PANAUDOJIMAS INFORMACINĖSE SISTEMOSE • ONTOLOGIJOS PASAULINIAME TINKE

  3. TURINYS (2) 4. TOLESNĖS SEMANTINIO PASAULINIO TINKLO RAIDOS KRYPTYS: • Į paslaugas orientuota architektūra, pasaulinio tinklo paslaugos Semantinio pasaulinio tinklo paslaugos (angl.: Service Oriented Architecture, Web Services Semantic Web Services) • Skaičiuojamieji tinklai (išskirstyti skaičiavimai kompiuterių tinkluose) ir skaičiuojamosios pasaulinio tinklo paslaugos  Semantiniai skaičiuojamieji tinklai (angl.: Grid Computing,Grid Services  Semantic Grid) IŠVADOS

  4. 1. ĮVADAS

  5. Ontologijos termino istorija • Filosofijoje terminas "ontologija" turi prasmę "būties teorija", "visos tikrovės svarbiausių ypatybių nagrinėjimas". Čia "ontologija" yra sinonimas terminui "metafizika" (tai aptarinėjo ir Aristotelis IV a.pr.m.e.). • Pats "ontologijos" terminas pirmą kartą panaudotas XVII a. • Maždaug nuo 1990 m. šis terminas pradėtas naudoti ir Dirbtinio intelekto srityse, kalbant apie: • žinių bendrą naudojimą [sharing], • programinių agentų tarpusavio sąveiką, • visuotinai pripažįstamų [common sense] žinių atvaizdavimą, natūralios kalbos apdorojimą • ir kt.

  6. Ontologijų apibrėžimas • Ontologija - tai tam tikros srities sąvokų visumos specifikavimas išreikštu pavidalu [“explicit specification of aconceptualization”T.R.Gruber 1993 m.]. • Ontologijos specifikuoja nagrinėjimo srities: • Sąvokas, esybių(daiktų bei reiškinių) tipus • Sąvokų hierarchijas, esybių tipų tarpusavio sąryšius, priklausomybes • [Aksiomas, taisykles, dėsningumus apie esybių tipus ir sąryšius] • [Pavyzdinius atvejus]

  7. Ontologijų sudėtingumo lygiai • Deborah L. McGuinness. “Ontologies Come of Age”.In: D. Fensel, J. Hendler, H. Lieberman, W. Wahlster (eds.)The Semantic Web: Why, What, and How, MIT Press, 2001.

  8. Ontologijų sudėtingumo lygiai (tęsinys) • Terminai • + Terminų apibrėžimai; • + Siauresnių/platesnių terminų sąryšiai; • + Apibendrinimo (“IS_A”) sąryšiai: neformalūs \ formalūs; • + Formaliai nurodyti konkretūs atvejai; • + Freimai (savybės); • + Galimų reikšmių apribojimai; • + Loginės sąlygos (suvaržymai, aksiomos); • + Inversijos, nepersidengimo (“disjointness”), visumos-dalies (“PART_OF”) sąryšiai ir kt.

  9. Ontologijų rūšys (pagal formalumą) • Neformalios (pvz., terminų katalogai) • Formalios • Aksiomatizuotos (pvz.: formalios mokslų teorijos, taisyklių ir freimų rinkiniai ekspertinėse sistemose, duomenų bazių koncepcinių schemų specifikacijos) • Prototipais paremtos (terminologinės) • Mišrios

  10. Ontologijų rūšys (pagal galią) • “Lengvasvorės" ontologijos išreiškia: • sąvokas • elementarius tipus • sąvokų hierarchiją • sąryšius tarp sąvokų • “Sunkiasvorės" ontologijos papildomai išreiškia: • kardinalumo apribojimus • sąryšių klasifikaciją • pakartotinius tvirtinimus • galimybes manipuliuoti aksiomomis ir semantika, naudojant logikos formalizmus ir loginio išvedimo sistemas

  11. Ontologijų rūšys (pagal paskirtį) • žinių vaizdavimo ontologijos; • bendrosios ontologijos,visuotinai naudojamų sąvokų ontologijos; • aukščiausio lygio ontologijos, meta-ontologijos; • lingvistinės ontologijos; • nagrinėjimo sričių ontologijos; • užduočių ontologijos, metodų ontologijos,taikomųjų programų ontologijos; ir kt.

  12. 1. ONTOLOGIJŲ KŪRIMAS

  13. Ontologijų specifikavimo kalbos • Tradicinės – CARIN, FLogic, LOOM, OCML, Ontolingua • Specializuotos – CycL (CyC ontologijai), GRAIL (medicininei ontologijai GALEN), NKRL (naratyvinių dokumentų semantiniam kontekstui aprašyti) • Skirtos pasauliniam tinklui – SHOE, XOL, OML, RDF ir RDF Schema, OIL, DAML+OIL, Web Ontology Language (OWL)

  14. CyC ontologijos apibrėžimų peržiūros pavyzdys http://opencyc251.homelinux.org:3603/cg?cb-start

  15. Web Ontology Language (OWL) http://xml.coverpages.org/owl.html • OWL yra Semantinio pasaulinio tinklosudedamoji dalis;ją kuria “W3C Web Ontology”darbo grupė DAML+OIL ontologijų kalbos pagrindu • 2002.03.08 išleidžiama pirma OWL reikalavimų dokumento versija • 2002.07.29 - 1.0 versijos juodraštiniai variantai: • OWL svarbiausių ypatybių aprašas (Feature Synopsis), • OWL abstrakčios sintaksės specifikacija • OWL semantikos specifikacija (Reference) • 2002.11.08 išleidžiama pirma OWL vadovo (Guide) versija

  16. Ontologijų kūrimo metodologijos • Cyc • Uschold’o ir King’o • Grüninger’io ir Fox’o • KACTUS • METHONTOLOGY • SENSUS • On-To-Knowledge [galutinė versija 1.0 – 2002.09.26] ;projektas “Content-Driven Knowledge Management Tools through Evolving Ontologies” (EU IST-1999-10132) ; http://www.aifb.uni-karlsruhe.de/WBS/ysu/publications/OTK-D18_v1-0.pdf

  17. Apollo LinkFactory® OILEd OntoEdit Ontolingua Server OntoSaurus OpenKnoME Protégé-2000 SymOntoX WebODE WebOnto Ontologijų kūrimo aplinkos Naujausia iš Stanfordo universitete sukurtų priemonių, skirta žinių įgijimui; laisvai platinama, plačiai naudojama, lengvai išplečiama (iki 150 000 freimų), suderinama su OKBC, eksportuoja HTML, XML, RDF Schemos, JDBC, [artimiausioje ateityje ir DAML+OIL] formatais. http://protege.stanford.edu

  18. [Protégé-2000 + TMTab]  XML(XTM)  TMNav

  19. Automatinis ontologijų kūrimas • Daugybės ontologijų sudarymo poreikis • Ontologijų inžinerijos sudėtingumas ir darbaimlumas • Mašininio mokymosi panaudojimas ontologijų kūrimui • Ontologijų automatinis generavimas esamiems informacijos ištekliams ("rekonstruojanti inžinerija“, semantinis anotavimas)

  20. Ontologijų evoliucionavimas • Pasaulis nuolat keičiasi (naujos veiklos, naujos organizacijų struktūros, nauji produktai ir paslaugos, …) • Ontologijos turi atspindėti šiuos pokyčius (naujos [ar nereikalingomis tampančios] sąvokos ir sąryšiai, naujos sąvokų prasmės) • Ontologijų palaikymo svarba (taikomųjų programinių sistemų veikimo kokybės priklausymas nuo naudojamų ontologijų "šviežumo")

  21. Ontologijų bibliotekos Internete • Ontolingua ontologijų serverishttp://www-ksl.stanford.edu/knowledge-sharing/ontologies/index.html (statinė biblioteka),http://www-ksl-svc.stanford.edu:5915/ • IEEE darbo grupės “Standartinės aukščiausios ontologijos” tinklalapio nuorodų puslapishttp://ltsc.ieee.org/suo/refs.html • DAML ontologijų bibliotekahttp://www.daml.org/ontologies/ontologies.html

  22. 2. ONTOLOGIJŲ PANAUDOJIMAS INFORMACINĖSE SISTEMOSE

  23. Ontologijų naudojimo privalumai • žinių struktūrizavimo palengvinimas naujose srityse • bibliotekoje saugomų komponentų pakartotinas naudojimas (išvengiant būtinumo kurti iš naujo) • tarpusavio sąveikos tarp skirtingų komponentų palengvinimas, išsiaiškinant atitikmenis tarp jų naudojamų terminų • intelektuali paieška apdorojant užklausas (t.y., automatiškai apibendrinant užklausas, surandant artimiausius dalinius atitikmenis)

  24. Esamos ontologijų taikymų sritys • informacijos mokslas, bibliotekininkystė;profesinės terminijos standartizavimas; • [matematinė] lingvistika; natūralios kalbos generavimas; • ontologijomis pagrįsta programinių sistemų sąveika; • duomenų bazių koncepcinės schemos, koncepcinis modeliavimas; • žinių inžinerija, žinių bazių sistemos; • brokeriai bei kitókios informacijos paieškos sistemos, pagrįstos ontologijomis; • korporacinis žinių valdymas; …

  25. Pagrindinės ontologijų rūšys Aukščiausio lygio ontologijos Taikomųjų sričių ontologijos Užduočių ontologijos Taikomųjų sistemų ontologijos N. Guarino. Formal Ontology and Information Systems. In: N. Guarino (ed.), Formal Ontology in Information Systems. Proceedings of FOIS’98, Trento, Italy, June 1998. IOS Press, pp. 3-15.

  26. Pagrindinės ontologijų rūšys (tęsinys) • Aukščiausio lygio ontologijos(ALO) aprašo bendriausias sąvokas (pvz. erdvė, laikas, objektas, įvykis, veiksmas, ir kt.), nepriklausomas nuo konkrečios problemos ar srities. • Taikomųjų sričių ontologijos aprašo konkrečių sričių žodynus (pvz. medicina, automobiliai), specializuodamos terminus, įvestus aukščiausio lygio ontologijose • Užduočių ontologijos aprašo konkrečių užduočių ar veiklų žodynus (irgi specializuojant ALO terminus). • Taikymų ontologijos aprašo sąvokas, kurios yra tiek taikomųjų sričių, tiek užduočių ontologijų specializacija. Dažnai šios sąvokos atitinka roles kurias atlieka tam tikros taikomosios srities esybės vykdydamos tam tikrą veiklą.

  27. Žinių vaizdavimo meta-ontologijos Aukščiausio lygio ontologijos Lingvistinės ontologijos Taikomųjų sričių ontologijos Užduočių ontologijos Taikomųjų sistemų ontologijos Pagrindinės ontologijų rūšys (tęsinys)

  28. Žinių vaizdavimo meta-ontologijos • Pirmos eilės predikatų logika • Freimų logika • UML • Temų žemėlapiai

  29. Aukščiausio lygio ontologijos • J.F.Sowa’os “Top Level Ontology”http://users.bestweb.net/~sowa/ontology/toplevel.htm • N.Guarino grupės “Top Level of Particulars” • SUMOhttp://ontology.teknowledge.com/ • SUO IFF Foundation Ontology http://suo.ieee.org/IFF/ • WordNet top level ontology • Upper Cyc http://www.cyc.com/cyc-2-1/cover.html • Apie 3 000 bendražmogiškų žinių sąvokų • Sąvokos grupuojamos į mikro teorijas • Naujausia atvira versija – Open Cyc v0.6b (2002.04.03) http://www.opencyc.com/

  30. Lingvistinės ontologijos • CoreLex, EDR Electronic Dictionary, Goi-Taikei (GT) • Mikrokosmos • The Generalized Upper Model http://www.darmstadt.gmd.de/publish/komet/gen-um/newUM.html • SENSUS http://www.isi.edu/natural- language/projects/ONTOLOGIES.html • WordNet http://www.cogsci.princeton.edu/~wn/ • Turi 118 000 žodžių formų ir 90 000 žodžių reikšmių • Žodžiai kategorizuojami į daiktavardžius, veiksmažodžius, būdvardžius, prieveiksmius • Išreiškiami semantiniai sąryšiai tarp žodžių reikšmių (sinonimai, antonimai, IS_A, PART_OF sąryšiai) • EuroWordNet http://www.illc.uva.nl/EuroWordNet/

  31. WordNet vizuali versija http://www.visualthesaurus.com/

  32. WordNet vizuali versija(sena versija) http://www.visualthesaurus.com/classic/

  33. Žinių vaizdavimo meta-ontologijos Aukščiausio lygio ontologijos Lingvistinės ontologijos Taikomųjų sričių ontologijos Užduočių ontologijos Taikomųjų sistemų ontologijos Pagrindinės ontologijų rūšys (tęsinys)

  34. Veikla (Acti-vity) Veiklos specifikacija (Activity Specification), Vykdyti (Execute), Vykdoma veiklos specifikacija (Executed Activity Specification), Pradžios momentas (T-Begin), Pabaigos momentas (T-End), Pradinės sąlygos (Pre-Conditions), Pasekmė (Effect), Veikėjas (Doer), Veiklos dalis (Sub-Activity), Valdžia (Authority), Veiklos valdytojas (Activity Owner), Įvykis (Event), Planas (Plan), Plano dalis (Sub-Plan), Planavimas (Planning), Proceso specifikacija (Process Specification), Sugebėjimas (Capability), Įgūdis (Skill), Išteklius (Resource), Išteklių paskirstymas (Resource Allocation),Išteklių pakaitalas (Resource Substitute). Organi-zacija (Organ-isation) Asmuo (Person), Įrenginys (Machine), Akcinė bendrovė (Corporation), Partnerystė (Partnership), Partneris (Partner), Juridinė esybė (Legal Entity), Organizacijos padalinys (Organisational Unit), Valdyti (Manage), Įgalioti (Delegate), Valdymo grandis (Management Link), Teisinė nuosavybė (Legal Ownership), Neteisinė nuosavybė (Non-LegalOwnership), Nuosavybė (Ownership), Savininkas (Owner), Turtas (Asset), Sandėrio da- lyvis (Stakeholder), Įdarbinimo sutartis (Employment Contract), Pajus (Share), Pajaus savininkas (Share Holder). Strate-gija (Strate-gy) Tiklas (Purpose), Turėti tikslą (Hold Purpose), Numatomas tiklas (Intended Purpose), Strateginis tikslas (StrategicPurpose), Siekis(Objective), Vizija(Vision), Pavedimas(Mission), Užduotis(Goal), Pagalbos siekis (Help Achieve), Strategija (Strategy), Strateginis planavimas (Strategic Planning), Strateginis veiksmas (Strategic Action),Spren-dimas (Decision), Prielaida (Assumption), Kritinė prielaida (Critical Assumption), Nekritinė prielaida (Non-Criti-calAssumption), Įtakos veiksnys (Influence Factor), Kritinis įtakos veiksnys (Critical Influence Factor), Nekritinis įtakos veiksnys(Non-Critical Influence Factor), Kritinis sėkmės veiksnys (Critical Success Factor), Rizika (Risk). Preky-ba (Mar-keting) Pardavimas (Sale), Galimas pardavimas (Potential Sale), Skirta pardavimui (For Sale), Siūlymas parduoti (Sale Offer), Pardavėjas (Vendor), Faktinis pirkėjas (Actual Customer), Galimas pirkėjas (Potential Customer), Pirkėjas (Customer), Perpardavėjas (Reseller), Prekė (Product), Kainos klausìmas (Asking Price), Pardavimo kaina (Sale Price),Rinka (Market), Segmentavimo kintamasis (Segmentation Variable), Rinkos dalis (Market Segment),Rinkos tyrimas (MarketResearch), Rūšies ženklas (Brand Image), Ypatybė (Feature), Poreikis (Need),Rinkos poreikis (Market Need), Parama parduotant (Promotion), Konkurentas (Competitor). Laikas (Time) Laiko linija (Time Line), Laiko intervalas (Time Interval), Laiko momentas (Time Point). Taikomųjų sričių ontologijos – Įmonių ontologija (1) http://www.aiai.ed.ac.uk/project/enterprise/enterprise/ontology.html

  35. Taikomųjų sričių ontologijos – Įmonių ontologija (2) (Define-Class Legal-Entity (?X) "That which can enter into a legal contract. For the purposes of the Enterprise Ontology, this is equivalent to the union of Person, Corporation, and Partnership." :Iff-Def (And (Eo-Entity ?X) (Or (Person ?X) (Corporation ?X) (Partnership ?X))) :Axiom-Def (Partition Legal-Entity (Setof PersonCorporationPartnership))) ________________________________________________________________ (Define-Class Purpose (?Purpose) "a State-Of-Affairs that is either 1) the Intended-Purpose of some Plan, or 2) in a Hold-Purpose relationship with some Actor" :Iff-Def (And (State-Of-Affairs ?Purpose) (Qua-Entity ?Purpose) (Or (Exists (?Plan) (Intended-Purpose ?Plan ?Purpose)) (Exists (?Actor) (Hold-Purpose ?Actor ?Purpose)))))

  36. Žinių vaizdavimo meta-ontologijos Aukščiausio lygio ontologijos Lingvistinės ontologijos Taikomųjų sričių ontologijos Užduočių ontologijos Taikomųjų sistemų ontologijos Pagrindinės ontologijų rūšys (tęsinys)

  37. Užduočių ontologijos – Verslo procesų modeliavimo kalba The Business Process Management Initiative (http://www.bpmi.org/) : • Business Process Modeling Language specification (2002.11.13) • Verslo procesų modeliavimo kalba (BPML) yra verslo procesų ir juos palaikančių esybių abstraktus modelis. • BPML apibrėžia formalų modelį abstraktiems ir vykdomiems procesams išreikšti, apimantį visus įmonių verslo procesus (tame tarpe įvairaus sudėtingumo veiklas, transakcijas bei jų kompensavimą, duomenų valdymą, konkuravimą, išimčių apdorojimą ir operacinę semantiką). • BPML išreiškia ir gramatiką (XML schemos forma) įgalinančią išsaugoti ir keistis apibrėžimais heterogeninėse sistemose ir modeliavimo priemonėse. • Business Process Modeling Notation 0.9 working draft (’02.11.13)

  38. BPML specifikacijoje apibrėžti veiklų tipai

  39. BPML specifikacijoje apibrėžta veiklų egzempliorių būsenų perėjimo diagrama

  40. Žinių vaizdavimo meta-ontologijos Aukščiausio lygio ontologijos Lingvistinės ontologijos Taikomųjų sričių ontologijos Užduočių ontologijos Taikomųjų sistemų ontologijos Pagrindinės ontologijų rūšys (tęsinys)

  41. Taikomųjų sistemų ontologijos – Įmonių inžinerijos ontologija A.Čaplinskas, A.Lupeikienė, O.Vasilecas. Unified Enterprise engineering environment: ontological point of view. In: BalticDB&IS*2002 proceedings, Kluwer, 2002, Fig.2: Enterprise Functional entities execute Enterprise system aspects: FUNCTION / ACTIVITY INFORMATION COMPUTERISATION

  42. Konkrečios įmonės sistemos pavyzdys: MII PSIS skyrius • Įmonės sistemai „MII PSIS“ priklausančios verslo sistemos: • Pagrindinė veikla: • Mokslinė veikla(pagrindinės temos ir papildomų temų vykdymas) • Užsakomieji darbai • Konferencijų organizavimas • Pagalbinė veikla: • Doktorantų, magistrų ruošimas; Inventoriaus priežiūra ir kt.) • Informacinė sistema (IS) – tai, kas yra arba galėtų būti realizuota kaip kompiuterizuota IS.

  43. Verslo sistema „Mokslinė veikla“

  44. Verslo sistema „Konferencijų organizavimas“

  45. Pagalbinė verslo sistema „Inventoriaus priežiūra“

  46. 3. ONTOLOGIJOS PASAULINIAME TINKE

  47. Pasaulinio kompiuterių tinklo kartos • Pamatų padėjimas: HTML kalba derinyje su HTTP ryšio protokolu (WWW) [praeitame dešimtmetyje] WWW – labai sėkminga technologija(plg.: prieinamos informacijos kiekis, tokios informacijos naudotojų kiekis), tačiau WWW pagrinde yra skirta tik žmonėms skaityti, o ne kompiuteriams automatiškai naudoti.

  48. Pasaulinio kompiuterių tinklo kartos • Pamatų padėjimas: HTML kalba derinyje su HTTP ryšio protokolu (WWW) [praeitame dešimtmetyje] • Save aprašančių dokumentų naudojimas, remiantis XML ir RDF kalbomis[prieš kelis metus].

  49. XML ypatybės • XML dokumentų prasmė yra intuityviai aiški (dėka "semantinio" sužymėjimo, žymės yra taikomųjų sričių vardai) • Tačiau kompiuteriai intuicijos neturi (t.y., žymių vardai patys savaime semantikos nepateikia) • DTD aprašuose objektai nesiskiria nuo sąryšių • XML turi ne semantinį, o tik žemo lygio modelį (t.y., medžio tipo vidinę struktūrą)

  50. RDF ir RDF-S ypatybės RDF (t.y., WWW meta-duomenų vaizdavimo būdas): • naudoja mažą modeliavimo konstrukcijų rinkinį; • neatitinka taikymo srities žodyno. RDF Schema : • išplečia modeliavimo konstrukcijų rinkinį (klasė-poklasė-tipas, savybė-subsavybė, domenas-sfera); • įgalina apibrėžti taikymo srities žodyną; • organizuoja šį žodyną kaip apibendrinimų hierarchiją; • tačiau RDF-S išreiškiamoji galia yra maža (be tiksliai apibrėžiamos prasmės, be loginio išvedimo modelio).

More Related