Применение онтологий

В общих чертах под онтологией понимается система понятий некоторой предметной области, которая представляется как набор сущностей, соединенных различными отношениями. Онтологии используются для формальной спецификации понятий и отношений, которые характеризуют определенную область знаний. Преимуществом онтологий в качестве способа представления знаний является их формальная структура, которая упрощает их компьютерную обработку [1].

Можно говорить о неявном применении онтологий в качестве систем понятий в естественных науках (биология, медицина, геология и другие), где они служат своего рода фундаментом для построения теорий. Поскольку классификационная структура (таксономия) является неотъемлемой частью любой онтологии, можно говорить о присутствии элементов онтологий в специальных классификациях и системах индексации (например, в библиотечных классификационных кодах).

В явном виде онтологии используются как источники данных для многих компьютерных приложений (для информационного поиска, анализа текстов, извлечения знаний и в других информационных технологиях), позволяя более эффективно обрабатывать сложную и разнообразную информацию. Этот способ представления знаний позволяет приложениям распознавать те семантические отличия, которые являются само собой разумеющимися для людей, но не известны компьютеру.

Онтологии широко используются во всех областях, занимающихся обработкой данных на естественном языке. В связи с использованием онтологий в различных приложениях возникла необходимость создания стандартизированных способов их представления. Началось развитие разнообразных языков, которые могли бы применяться повсеместно во всех системах. Самыми известными на сегодня языками являются RDF и OWL. Возникло также большое количество редакторов для создания, пополнения и изменения онтологий. Каждое из этих средств обычно направлено на работу с определенным форматом данных и обладает своими особенностями.

Составляющие онтологии подчиняются своеобразной иерархии. На нижнем уровне этой иерархической лестницы находятся экземпляры, конкретные индивиды, выше идут понятия, то есть категории. На уровень выше располагаются отношения между этими понятиями, а обобщающей и связующей является ступень правил или аксиом. Термину «онтология» удовлетворяет широкий спектр структур, представляющих знания о той или иной предметной области. Так к онтологиям можно отнести ряд структур, отличающихся разной степенью формализованности:

· глоссарий;

· простая таксономия;

· тезаурус (таксономия с терминами);

· понятийная структура с произвольным набором отношений;

· полностью аксиоматизированная теория.

Онтологии разрабатываются и могут быть использованы при решении различных задач, в том числе для совместного применения людьми или программными агентами, для возможности накопления и повторного использования знаний в предметной области, для создания моделей и программ, оперирующих онтологиями, а не жестко заданными структурами данных, для анализа знаний в предметной области.

Для обобщения и «осмысления» разделов информации необходимо определить свою онтологию, которая должна описывать терминологию, использующуюся в содержимом портала, и аксиомы, задающие правила использования этих терминов в контексте других терминов.

Базовый строительный блок модели данных - утверждение, представляющее собой тройку: ресурс, именованное свойство и его значение. В терминологии RDF эти три части утверждения называются соответственно: субъект, предикат и объект.

Ресурсом называют все, что описывается средствами RDF. Это может быть обыкновенная Web-страница или какая-то ее часть, например, отдельный элемент HTML или XML разметки, являющийся частью описываемого документа. Также ресурсом может быть целая коллекция страниц, например, отдельно взятый Web-сайт. И, наконец, в качестве ресурса может выступать нечто, не являющееся доступным непосредственно через Интернет, например, произвольный предмет из мира вещей. Одним словом, все, чему можно приписать некоторый URI (универсальный идентификатор) или URI с добавлением внутреннего имени объекта (имени якоря в HTML) может стать ресурсом и быть описано при помощи RDF.

Под свойством следует понимать некий аспект, характеристику, атрибут или отношение, используемое для описания ресурса. Каждое свойство имеет свой специфический смысл, допустимые значения, тип ресурсов, к которым оно может быть применено, а также отношения с другими свойствами.

Согласно спецификации, значение свойства может иметь один из двух типов. Первый – это ресурс, задаваемый некоторым URI. Второй тип – литерал – есть некоторое текстовое значение характеристики. Впрочем, литерал может выражать собой значение любого примитивного типа данных, присутствующего в XML. Его тест также может содержать в себе некую разметку, например, XML, но отличительной особенностью такой разметки является то, что она не обрабатывается RDF-процессором и воспринимается как обычная строка.

Реальное значение RDF невозможно оценить, пока он используется для внутренних целей отдельно взятого приложения. Польза от внедрения RDF будет тогда, когда он станет средством межпрограммного взаимодействия, обмена данными, когда машины получат способность комбинировать информацию, полученную из различных источников, тем самым, получая какую-то новую информацию. Чем больше приложений в Интернете смогут работать с данными, тем выше станет их ценность.