Formalna ontologia - Formal ontology
W filozofii termin ontologia formalna jest używany w odniesieniu do ontologii zdefiniowanej przez aksjomaty w języku formalnym w celu zapewnienia obiektywnego ( niezależnego od domeny i aplikacji) spojrzenia na rzeczywistość , co może pomóc modelarzowi dziedziny - lub aplikacji - specyficzne ontologie (informatyka) w celu uniknięcia możliwych błędnych założeń ontologicznych napotykanych podczas modelowania ontologii wielkoskalowych.
Utrzymując niezależne spojrzenie na rzeczywistość, ontologia formalna ( wyższego poziomu ) zyskuje następujące właściwości:
- nieograniczona możliwość rozbudowy:
- ontologia pozostaje spójna z rosnącą zawartością.
- niezależność od treści i kontekstu:
- każdy rodzaj „ koncepcji ” może znaleźć swoje miejsce.
- pomieścić różne poziomy szczegółowości .
Tło historyczne
Teorie konceptualizacji rzeczywistości sięgają czasów Platona i Arystotelesa . Sam termin „formalna ontologia” został ukuty przez Edmunda Husserla w drugim wydaniu jego Logical Investigations (1900–01), gdzie odnosi się do ontologicznego odpowiednika logiki formalnej. Formalna ontologia dla Husserla obejmuje aksjomatyzowaną mereologię i teorię relacji zależności, na przykład między właściwościami przedmiotu a samym przedmiotem. „Formalny” nie oznacza posługiwania się językiem formalno-logicznym, ale raczej: niematerialny, czyli niezależny od dziedziny (o uniwersalnym zastosowaniu). Idee Husserla dotyczące ontologii formalnej zostały rozwinięte zwłaszcza przez jego polskiego studenta Romana Ingardena w jego Kontrowersjach o istnienie świata . Relacje między husserlską tradycją ontologii formalnej a polską tradycją mereologii zostały przedstawione w Częściach i momentach. Studies in Logic and Formal Ontology , pod redakcją Barry'ego Smitha . Praca Smitha nad Basic Formal Ontology (BFO) (patrz poniżej) wywodzi się z tej tradycji.
Istniejące ontologie formalne (ontologie podstawowe)
- BFO – Podstawowa ontologia formalna
- BORO – Ontologia referencyjna obiektów biznesowych
- Koncepcyjny model odniesienia CIDOC
- Cyc (Cyc nie jest tylko wyższą ontologią, zawiera również wiele ontologii średniego i specjalistycznego poziomu)
- UMBEL – Upper Mapping and Binding Exchange Layer , podzbiór OpenCyc
- DOLCE – Ontologia opisowa dla inżynierii lingwistycznej i kognitywnej
- GFO - General Formal Ontology
- SUMO - Sugerowana górna połączona ontologia
Terminy pospolite w ontologiach formalnych (wyższego poziomu)
Różnice w terminologii stosowanej między oddzielnymi formalnymi ontologiami wyższego poziomu mogą być dość znaczne, ale większość formalnych ontologii wyższego poziomu stosuje jedną najważniejszą dychotomię : tę między endurantami i perdurantami.
Endurant
Znany również jako kontynuantami, lub w niektórych przypadkach jako „substancja”, endurants są te podmioty , które mogą być obserwowane odczuwanego jako kompletnego pojęcia, co bez względu na danym migawkę w czasie . Gdybyśmy zatrzymali czas, nadal bylibyśmy w stanie dostrzec / wyobrazić sobie całą postać.
Przykłady obejmują obiekty materialne (takie jak jabłko lub człowiek) i abstrakcyjne obiekty typu „fiat” (takie jak organizacja lub granica państwa).
Trwały
Znane również jako zdarzenia, wypadki lub zdarzenia, trwały to te byty, dla których istnieje tylko część, jeśli spojrzymy na nie w danej migawce w czasie. Kiedy zatrzymujemy czas, widzimy tylko część trwałego. Perduranty to często to, co nazywamy procesami, na przykład: „bieganie”. Jeśli zamrozimy czas, widzimy tylko część biegu, bez wcześniejszej wiedzy można nawet nie być w stanie określić rzeczywistego procesu jako biegania. Inne przykłady obejmują aktywację, pocałunek lub procedurę.
Cechy
W szerokim sensie cechy mogą być również określane jako właściwości lub tropy .
Cechy nie istnieją same w sobie, ale potrzebują innego bytu (w wielu formalnych ontologiach byt ten jest ograniczony do bycia endurantem), który zajmują. Przykładami jakości i wartości, jakie przyjmują, są kolory (kolor czerwony) czy temperatura (kolor ciepły).
Większość formalnych ontologii wyższego poziomu rozpoznaje cechy, atrybuty, tropy lub coś pokrewnego, chociaż dokładna klasyfikacja może się różnić. Niektórzy postrzegają cechy i wartości, które mogą przyjąć (czasami nazywane quale ), jako odrębną hierarchię, oprócz trwałych i trwałych (przykład: DOLCE ). Inni klasyfikują cechy jako podsekcję środków trwałych, np. Enduranty zależne (przykład: BFO ). Inni uważają instancje własności lub tropy, które są pojedynczymi cechami jednostek, za atomy ontologii, prostsze byty, z których składają się wszystkie inne byty, tak że wszystkie byty są sumami lub wiązkami tropów.
Formalne a nieformalne
W informatologii ontologia jest formalna, jeśli jest określona w języku formalnym , w przeciwnym razie jest nieformalna.
W filozofii istnieje odrębne rozróżnienie między ontologiami formalnymi i nieformalnymi, które nie dotyczy użycia języka formalnego .
Przykład
Ontologia może zawierać pojęcie reprezentujące „ruchliwość ramienia”. W nieformalnej ontologii pojęcie takie jak to często można sklasyfikować jako na przykład „odkrycie ramienia”, tuż obok innych pojęć, takich jak „siniaczenie ramienia”. Ta metoda modelowania może powodować problemy z rosnącą ilością informacji, ponieważ nie ma niezawodnego sposobu na utrzymanie takich hierarchii lub ich potomnych hierarchii (jedna jest procesem, a druga jakością) przed splątaniem lub zapętleniem.
W ontologii formalnej istnieje optymalny sposób właściwej klasyfikacji tego pojęcia, jest to rodzaj „mobilności”, która jest rodzajem jakości / własności (patrz wyżej). Jako jakości, to mówi się, że tkwią w niezależnych podmiotów endurant (patrz wyżej), jako taki, nie może istnieć bez nośnika (w przypadku ramienia).
Zastosowania ontologii formalnych (wyższego poziomu)
Ontologia formalna jako szablon do tworzenia nowych, specyficznych ontologii dziedzinowych
Dysponowanie formalną ontologią, zwłaszcza gdy składa się ona z formalnej górnej warstwy wzbogaconej o konkretne koncepcje „warstwy środkowej” niezależnej od domeny, może naprawdę pomóc w stworzeniu ontologii specyficznej dla domeny. Pozwala modelarzowi skupić się na treści ontologii specyficznej dla domeny bez martwienia się o dokładną wyższą strukturę lub abstrakcyjne ramy filozoficzne , które dają jego ontologii sztywny kręgosłup. Rozłączne aksjomaty na wyższym poziomie zapobiegną wielu powszechnie popełnianym błędom ontologicznym podczas tworzenia szczegółowej warstwy ontologii.
Ontologia formalna jako centrum mapowania krzyżowego: taksonomie krzyżowe, bazy danych i ontologie nieformalne
Dostosowanie terminologii i ontologii nie jest łatwym zadaniem. Rozbieżność podstawowego znaczenia opisów słów i terminów w różnych źródłach informacji jest dobrze znaną przeszkodą dla bezpośredniego podejścia do integracji i mapowania danych . Pojedynczy opis może mieć zupełnie inne znaczenie w jednym źródle danych w porównaniu z innym. Dzieje się tak, ponieważ różne bazy danych / terminologie często mają inny punkt widzenia na podobne pozycje. Zwykle są one budowane z myślą o konkretnej perspektywie aplikacji i odzwierciedla to ich hierarchiczna struktura.
Z kolei ontologia formalna reprezentuje podmioty bez określonego zakresu zastosowania. Jego hierarchia odzwierciedla zasady ontologiczne i podstawową relację klasa-podklasa między jej pojęciami. Taka spójna struktura jest idealna do krzyżowego mapowania źródeł danych. Nie można jednak po prostu zintegrować tych zewnętrznych źródeł danych w formalnej ontologii. Bezpośrednie włączenie doprowadziłoby do wypaczenia ram i zasad formalnej ontologii.
Formalna ontologia jest doskonałym węzłem przekrojowym tylko wtedy, gdy zachowane jest całkowite rozróżnienie między treścią i strukturą zewnętrznych źródeł informacji a samą ontologią formalną. Jest to możliwe dzięki określeniu relacji odwzorowania między pojęciami z chaotycznego zewnętrznego źródła informacji a pojęciem w ontologii formalnej, które koresponduje ze znaczeniem poprzedniego pojęcia.
Tam, gdzie dwa lub więcej zewnętrznych źródeł informacji odwzorowuje jedną i tę samą formalną koncepcję ontologii, osiągane jest mapowanie krzyżowe / tłumaczenie, ponieważ wiesz, że te pojęcia - bez względu na ich sformułowanie - oznaczają to samo.
Formalna ontologia umożliwiająca przetwarzanie języka naturalnego
W ontologiach zaprojektowanych do obsługi systemów przetwarzania języka naturalnego (NLP) i rozumienia języka naturalnego (NLU) koncepcje ontologiczne są zwykle połączone i symbolizowane za pomocą terminów. Ten rodzaj połączenia stanowi lingwistyczną realizację. Terminy to słowa lub kombinacje słów (jednostek wielowyrazowych), w różnych językach, używane do opisu w języku naturalnym elementu z rzeczywistości, a zatem związane z koncepcją formalnej ontologii, która obejmuje ten element w rzeczywistości.
Leksykon , zbiór pojęć i ich fleksji przypisanych do pojęć i relacji w ontologii, tworzy „interfejs ontologii do języka naturalnego”, kanał, przez który można uzyskać dostęp ontologia od wejścia języka naturalnego.
Formalna ontologia do normalizacji danych bazy danych/instancji
Wspaniałą rzeczą w formalnej ontologii, w przeciwieństwie do sztywnych taksonomii lub klasyfikacji , jest to, że pozwala ona na nieograniczoną ekspansję. Przy odpowiednim modelowaniu prawie każdy rodzaj informacji koncepcyjnej , bez względu na treść, może znaleźć swoje miejsce.
Aby ujednoznacznić miejsce pojęcia w ontologii, często przydatny jest model kontekstu, który poprawia moc klasyfikacyjną. Model zazwyczaj stosuje reguły do otaczających elementów kontekstu, aby wybrać najbardziej poprawną klasyfikację.