Composants d'ontologie - Ontology components
Les ontologies contemporaines partagent de nombreuses similitudes structurelles, quelle que soit la langue dans laquelle elles sont exprimées. La plupart des ontologies décrivent des individus (instances), des classes (concepts), des attributs et des relations.
Aperçu
Les composants communs des ontologies incluent :
- Personnes
- instances ou objets (les objets de base ou "au niveau du sol").
- Des classes
- ensembles , collections, concepts, types d'objets ou types de choses.
- Les attributs
- aspects, propriétés, fonctionnalités, caractéristiques ou paramètres que les objets (et les classes) peuvent avoir.
- Rapports
- manières dont les classes et les individus peuvent être liés les uns aux autres.
- Termes de fonction
- structures complexes formées de certaines relations qui peuvent être utilisées à la place d'un terme individuel dans un énoncé.
- Restrictions
- des descriptions formellement énoncées de ce qui doit être vrai pour qu'une affirmation soit acceptée comme entrée.
- Règles
- déclarations sous la forme d'une phrase si-alors (antécédent-conséquent) qui décrivent les inférences logiques qui peuvent être tirées d'une affirmation sous une forme particulière.
- Axiomes
- assertions (y compris les règles) sous une forme logique qui, ensemble, constituent la théorie globale que l'ontologie décrit dans son domaine d'application. Cette définition diffère de celle des « axiomes » en grammaire générative et en logique formelle. Dans ces disciplines, les axiomes ne comprennent que des énoncés affirmés comme des connaissances a priori . Tels qu'utilisés ici, les « axiomes » incluent également la théorie dérivée d'énoncés axiomatiques.
- Événements
- le changement d'attributs ou de relations.
Les ontologies sont généralement codées à l'aide de langages d'ontologie .
Personnes
Les individus (instances) sont les composants de base "au niveau du sol" d'une ontologie. Les individus d'une ontologie peuvent inclure des objets concrets tels que des personnes, des animaux, des tables, des automobiles, des molécules et des planètes, ainsi que des individus abstraits tels que des nombres et des mots (bien qu'il existe des divergences d'opinion quant à savoir si les nombres et les mots sont des classes ou des personnes). À strictement parler, une ontologie n'a pas besoin d'inclure des individus, mais l'un des objectifs généraux d'une ontologie est de fournir un moyen de classer les individus, même si ces individus ne font pas explicitement partie de l'ontologie.
Dans les ontologies extensionnelles formelles, seuls les énoncés de mots et de nombres sont considérés comme des individus – les nombres et les noms eux-mêmes sont des classes. Dans une ontologie 4D, un individu est identifié par son étendue spatio-temporelle. Des exemples d'ontologies extensionnelles formelles sont BORO , ISO 15926 et le modèle en cours de développement par le groupe IDEAS .
Des classes
Les classes – concepts également appelés type , sort , category et kind – peuvent être définies comme une extension ou une intension. Selon une définition extensionnelle, ce sont des groupes abstraits, des ensembles ou des collections d'objets. Selon une définition intensionnelle, ce sont des objets abstraits qui sont définis par des valeurs d'aspects qui sont des contraintes pour être membre de la classe. La première définition de classe aboutit à des ontologies dans lesquelles une classe est une sous-classe de collection. La deuxième définition de classe aboutit à des ontologies dans lesquelles les collections et les classes sont plus fondamentalement différentes. Les classes peuvent classer des individus, d'autres classes ou une combinaison des deux. Quelques exemples de cours :
- Person , la classe de toutes les personnes, ou l'objet abstrait qui peut être décrit par les critères pour être une personne.
- Véhicule , la classe de tous les véhicules, ou l'objet abstrait qui peut être décrit par les critères pour être un véhicule.
- Car , la classe de toutes les voitures, ou l'objet abstrait qui peut être décrit par les critères pour être une voiture.
- Class , représentant la classe de toutes les classes, ou l'objet abstrait qui peut être décrit par les critères pour être une classe.
- Chose , représentant la classe de toutes choses, ou l'objet abstrait qui peut être décrit par les critères d'être une chose (et non rien).
Les ontologies varient selon que les classes peuvent contenir d'autres classes, si une classe peut appartenir à elle-même, s'il existe une classe universelle (c'est-à-dire une classe contenant tout), etc. Parfois, des restrictions dans ce sens sont faites afin d'éviter certains problèmes. paradoxes connus .
Les classes d'une ontologie peuvent être de nature extensionnelle ou intensionnelle . Une classe est extensionnelle si et seulement si elle est caractérisée uniquement par son appartenance. Plus précisément, une classe C est extensionnelle si et seulement si pour toute classe C', si C' a exactement les mêmes membres que C, alors C et C' sont identiques. Si une classe ne satisfait pas à cette condition, alors elle est intensionnelle. Alors que les classes extensionnelles sont plus bien éduquées et bien comprises mathématiquement, ainsi que moins problématiques philosophiquement, elles ne permettent pas les distinctions fines que les ontologies doivent souvent faire. Par exemple, une ontologie peut vouloir faire la distinction entre la classe de toutes les créatures avec un rein et la classe de toutes les créatures avec un cœur, même s'il se trouve que ces classes ont exactement les mêmes membres. Dans la plupart des ontologies supérieures , les classes sont définies intensionnellement. Les classes définies de manière intentionnelle ont généralement des conditions nécessaires associées à l'appartenance à chaque classe. Certaines classes peuvent également avoir des conditions suffisantes, et dans ces cas, la combinaison de conditions nécessaires et suffisantes fait de cette classe une classe entièrement définie .
Il est important de noter qu'une classe peut subsumer ou être subsumée par d'autres classes ; une classe subsumée par une autre est appelée une sous - classe (ou sous - type ) de la classe subsumante (ou supertype ). Par exemple, Vehicle subsume Car , puisque (nécessairement) tout ce qui est membre de cette dernière classe est membre de la première. La relation de subsomption est utilisée pour créer une hiérarchie de classes, généralement avec une classe au maximum générale comme Anything en haut et des classes très spécifiques comme 2002 Ford Explorer en bas. La conséquence extrêmement importante de la relation de subsomption est l'héritage des propriétés de la classe parent (subsuming) à la classe enfant (subsumée). Ainsi, tout ce qui est nécessairement vrai d'une classe parent est également nécessairement vrai de toutes ses classes enfants subsumées. Dans certaines ontologies, une classe n'est autorisée à avoir qu'un seul parent ( héritage unique ), mais dans la plupart des ontologies, les classes sont autorisées à avoir n'importe quel nombre de parents ( héritage multiple ), et dans ce dernier cas, toutes les propriétés nécessaires de chaque parent sont héritées par la classe enfant subsumée. Ainsi une classe particulière d'animaux ( HouseCat ) peut être un enfant de la classe Cat et aussi un enfant de la classe Pet .
Une partition est un ensemble de classes liées et de règles associées qui permettent de classer les objets par la sous-classe appropriée. Les règles correspondent aux valeurs d'aspect qui distinguent les sous-classes des superclasses. Par exemple, à droite se trouve le diagramme partiel d'une ontologie qui a une partition de la classe Car en classes 2-Wheel Drive Car et 4-Wheel Drive Car . La règle de partition (ou règle de subsomption) détermine si une voiture particulière est classée dans la classe des voitures à 2 roues motrices ou des voitures à 4 roues motrices .
Si les règles de partition garantissent qu'une seule voiture ne peut pas être dans les deux classes, alors la partition est appelée partition disjointe. Si les règles de partition garantissent que chaque objet concret de la super-classe est une instance d'au moins une des classes de partition, alors la partition est appelée partition exhaustive.
Les attributs
Les objets d'une ontologie peuvent être décrits en les reliant à d'autres choses, généralement des aspects ou des parties . Ces choses liées sont souvent appelées attributs , bien qu'elles puissent être des choses indépendantes. Chaque attribut peut être une classe ou un individu. Le type d'objet et le type d'attribut déterminent le type de relation entre eux. Une relation entre un objet et un attribut exprime un fait propre à l'objet auquel il est lié. Par exemple, l' objet Ford Explorer a des attributs tels que :
- a comme nom⟩ Ford Explorer
- ⟨comme par définition en tant que partie⟩ transmission à 6 vitesses
- ⟨comme par définition comme pièce⟩ porte (avec comme cardinalité minimum et maximum : 4)
- ⟨comme par définition dans la première partie de⟩ {moteur 4.0L, moteur 4.6L}
La valeur d'un attribut peut être un type de données complexe ; dans cet exemple, le moteur associé ne peut être qu'un élément d'une liste de sous-types de moteurs, pas simplement une seule chose.
Les ontologies ne sont de vraies ontologies que si les concepts sont liés à d'autres concepts (les concepts ont des attributs). Si ce n'est pas le cas, alors vous auriez soit une taxonomie (si des relations d' hyponymes existent entre les concepts) soit un vocabulaire contrôlé . Celles-ci sont utiles, mais ne sont pas considérées comme de véritables ontologies.
Des relations
Les relations (également appelées relations) entre les objets d'une ontologie spécifient comment les objets sont liés à d'autres objets. Typiquement, une relation est d'un type (ou classe) particulier qui spécifie dans quel sens l'objet est lié à l'autre objet dans l'ontologie. Par exemple, dans l'ontologie qui contient le concept Ford Explorer et le concept Ford Bronco pourraient être liés par une relation de type ⟨est défini comme successeur de⟩. L'expression complète de ce fait devient alors :
- Ford Explorer se définit comme le successeur de : Ford Bronco
Cela nous dit que l'Explorer est le modèle qui a remplacé le Bronco. Cet exemple illustre également que la relation a un sens d'expression. L'expression inverse exprime le même fait, mais avec une phrase inverse en langage naturel.
Une grande partie de la puissance des ontologies vient de leur capacité à décrire des relations. Ensemble, l'ensemble des relations décrit la sémantique du domaine. L'ensemble des types de relations utilisés (classes de relations) et leur hiérarchie de subsomption décrivent le pouvoir d'expression du langage dans lequel l'ontologie est exprimée.
Un type important de relation est la relation de subsomption ( is-a- superclass -of , l'inverse de is-a , is-a-subtype-of ou is-a- subclass -of ). Cela définit quels objets sont classés par quelle classe. Par exemple, nous avons déjà vu que la classe Ford Explorer est une sous-classe de voiture à 4 roues motrices, qui à son tour est une sous-classe de voiture.
L'ajout des relations is-a-subclass-of crée une taxonomie ; une structure arborescente (ou, plus généralement, un ensemble partiellement ordonné ) qui décrit clairement comment les objets se rapportent les uns aux autres. Dans une telle structure, chaque objet est « l'enfant » d'une « classe parent » (Certains langages restreignent la relation est-une-sous-classe-de à un seul parent pour tous les nœuds, mais beaucoup ne le font pas).
Un autre type courant de relations est la relation de méréologie , écrite dans le cadre de , qui représente la façon dont les objets se combinent pour former des objets composites. Par exemple, si nous étendions notre exemple d'ontologie pour inclure des concepts tels que le volant, nous dirions qu'un "volant est-par-définition-une-partie-d'un Ford Explorer" puisqu'un volant est toujours l'un des composants d'un Ford Explorer. Si nous introduisons des relations de méronymie dans notre ontologie, la hiérarchie qui émerge ne peut plus être maintenue dans une simple structure arborescente puisque désormais les membres peuvent apparaître sous plus d'un parent ou d'une branche. Au lieu de cela, cette nouvelle structure qui émerge est connue sous le nom de graphe acyclique dirigé .
En plus des relations standard est-une-sous-classe-de et est-par-définition-une-partie-d'a, les ontologies incluent souvent des types supplémentaires de relations qui affinent davantage la sémantique qu'elles modélisent. Les ontologies peuvent faire la distinction entre différentes catégories de types de relations. Par exemple:
- types de relation pour les relations entre classes
- types de relations pour les relations entre individus
- types de relations pour les relations entre un individu et une classe
- types de relation pour les relations entre un objet unique et une collection
- types de relation pour les relations entre les collections
Les types de relation sont parfois spécifiques à un domaine et sont ensuite utilisés pour stocker des types de faits spécifiques ou pour répondre à des types particuliers de questions. Si les définitions des types de relations sont incluses dans une ontologie, alors l'ontologie définit son propre langage de définition d'ontologie. L' ontologie Gellish est un exemple d'ontologie qui définit ses propres types de relations et fait la distinction entre diverses catégories de types de relations .
Par exemple, dans le domaine des automobiles, nous pourrions avoir besoin d'une relation de type made-in qui nous indique où chaque voiture est construite. Ainsi, le Ford Explorer est fabriqué à Louisville . L'ontologie peut également savoir que Louisville est-situé-dans-le Kentucky et que le Kentucky est-classifié-comme-état-et-fait-partie-de- l'US Software utilisant cette ontologie pourrait maintenant répondre à une question comme "quelles voitures sont fabriquées dans le NOUS?"