知識モデリング

1

PSM

→ＰＳＭ(Problem Solving Methods)

の体系化

→推論エンジンの仕様を与える

→Common KADS（アムステルダム大学） が普及

→実装との対応付けは不十分

2

中粒度メソッドリポジトリのイメージ

Select

Abstract Insatiate

Compare Specify Assign

Sort Classify

Match Specializes Compute

Merge

Generalize Assemble

Transform

Replace Propagate Predict

Obtain Receive Provide Present

3

4

5

6

7

8

task diagnosis

diagnosis

task method through

generate-and-test

decomposition

cover obtain

predict compare

inferences transfer function

9

complaint

causal actual

cover model obtain finding

expected

hypothesis predict finding compare

manifestation

model result

10

engine does

complaint not start

state dependency

rules gas dial = normal

causal actual

cover model obtain finding

expected

hypothesis predict finding compare

empty fuel tank gas dial = zero/low

manifestation manifestation

rules model not equal result

11

Webストアと配送業の合成

12

ビジネスモデル→推論プリミティブ（ワークフロー)

13

PSM

Reference

Input Output

入力，出力，参照する情報の定義が必要 →概念定義→オントロジー

PSMだけでは不十分？

14

オントロジー

15

オントロジーとは？

• 情報系のオントロジーは，哲学のオントロジーとは異なる

• 概念（化）の明示的仕様

– concepts

– properties and attributes of concepts

– constraints on properties and attributes

– Individuals (often, but not always)

• カタログ – Amazon.com product catalog

• タキソノミィ（Taxonomies） – Yahoo! categories

• ターミノロジィ – Unified Medical Language System (UMLS)

– UNSPSC - terminology for products and services

16

オントロジーの形式度

• 非形式的

• 準非形式的

• 準形式的

• 形式的

：自然言語で自由に表現されるもの

：人工の形式言語で表現されるもの

：健全性や完全性を持つ形式的意味

論によって定義されたもの

：制限付き構造化された形式の

自然言語で表現されたもの

17

An Ontology Spectrum

18

オントロジーの分類

• 3つの軸による分類

形式度 情報量

汎用性 固有性

General

Generic

Specific

1st Level 2nd

Level 3rd Level

Light Weight Middle

Weight Heavy Weight

• General 最も一般的なレベル • Generic 対象領域があるが やはりかなり一般的 • Specific 特定領域に固有

各レベルの 情報を利用して 切り分けを 明確にする

19

General Ontology

• WordNet（プリンストン大学で開発．名詞が

約10万語．IS-A,HAS-Aが定義．フリー)

http://www.cogsci.princeton.edu/cgi-

bin/webwn

• CYC（米国MCCで開発）

• EDR（日本電子化辞書）

20

WordNet • 10万語以上の概念を体系化(General)

• is-a，has-a関係など

• 計算機で利用可能

21

WordNet

• http://wordnet.princeton.edu/

• 最新版：ver.3.0 for Unix-like system

– Windows版はver.2.1

• 約１１万７千のsynset(同義語の集合)

• 約１５万語（名詞，動詞，形容詞，副詞）

• synset間には，品詞ごとにいくつかの関係が定義されている

22

WordNet： synset(名詞)間の主な関係

• hypernym

– X hypernym Y → XはYの上位概念(synset)

• hyponym

– X hyponym Y → XはYの下位概念(synset)

• holonym

– X holonym Y → XはYを持つ（has-a)

• meronym

– X meronym Y → XはYの一部（part-of)

23

product： 名詞に関して６つのsynset(意味)が定義されている

キーワードを入力

24

WordNet (オントロジーサンプル)

25

Cyc • 世界最大の知識ベース

– ２００７年現在，約２０万概念の定義，１００万以上の主張を記述

• マイクロ理論 （microtheories)

– 部分世界の内部だけで整合性を保持

• OpenCyc

– Cycのオープンソース版

– http://opencyc.org/

– 試用版： • http://www.yamaguti.comp.ae.keio.ac.jp:3602/cgi-bin/cyccgi/cg?cb-

start

26

OpenCycの特徴 • 固有の用語は「#$」ではじまる

• 「#$is-a」関係はinstance-ofを意味する

• 「#$genls」関係はis-a関係を意味する

• 「Mt」はマイクロ理論（ microtheories ）の省略

• WordNetのsynsetとの対応関係を定義

– Mt : WordNetMappingMt のsynonymousExternalConcept

• OpenCyc KB Browser

– sourceforge.netからダウンロード可能

– Windows版とLinux版

27

28

EDR電子化辞書の概念

・識別子 ・日本語と英語の 見出しの集合 ・意味（説明） ・読み ・品詞

概念

電子計算機 コンピュータ コンピューター

電算機

computer brain box

computery electronic brain

電子回路を用いて計算,判断,記憶などを自動的に行う装置

an electronic device that speedily and automatically performs calculations, makes judgments and memorizes large amounts of information

コンピュータという概念

概念A

概念B

概念C

概念D

0ffcb7

30

EDR概念体系辞書：is-a関係

学生

職業で捉えた人間

役割で捉えた人間

人間

生命体

31

EDR概念記述辞書：その他の関係

• object： 動作・変化の影響を受ける対象 – 食べる—object→りんご

• agent： 有意志動作を引き起こす主体 – 食べる—agent→父

• goal： 事象の主体または対象の最後の位置 – 行く—goal→東京

• implement： 有意志動作における道具・手段 – 切る—implement→ナイフ

• a-object： 属性をもつ対象 – 赤い—a-object→トマト

• place： 事象の成立する場所 – 遊ぶ—place→部屋

• scene: 事象の成立する場面 – 演じる—scene→ドラマ

• cause： 事象の原因，理由 – 死んだ—cause→インフルエンザ

動詞的概念が名詞的概念を 支配する場合の格関係を中心に

８種類の概念関係を記述

32

①言葉（概念）

分類階層木

②言葉（＝固有表現、具体物）ネットワーク

33

織田信長

本能寺

墓所

濃姫 妻

法華宗本門流

日本の

寺院

建築物

日本の神

農民 武士

宗派

1415年

創建年

歴史上の身分

神

天文3年5月12日

生誕

豊臣秀吉

主君

本蓮寺

宗派

日本の城

岐阜城

建立

1347年

創建年 人・もの・

こと分析

分け方

領域オントロジー

階層性

＋

関係性

領域性

＋

利用目的 http://www.wikipediaontology.org/wikiont.html

34

医療分野のオントロジー：SNOMED-CT

すべての概念は「SNOMED CT Concept」

という最上位概念の下位概念になっている

SNOMED CT Concept

所見 Finding 疾患 Disease 処置 Procedure ・・・・・

• 「所見」「疾患」「処置」などの最上位概念のすぐ下の概念を、「カテゴリー」と呼び、全部で１９種類ある。

すべての概念(34万）はいずれかのカテゴリーに属する

１９のカテゴリー

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ビジネスプロセスオントロジー

Process Handbook (MIT)

商品を販売する サービスを販売する

販売する

何を売るか(What)で具体化

店舗で販売する ネットで販売する

店で販売する

どのように売るか(how)で具体化

Modifyを体系化

オントロジー開発工程

１．Scope決定（利用目的，タスク：検索改善､KM、QA…）

２．再利用（ワードネット，オントロジー検索エンジン）

３．用語枚挙（自然言語処理）

４．クラス定義

５．プロパティ定義：テーマによって標準的語彙がある

６．制約定義

７．インスタンス定義

８．Scopeから考えて４－７は妥当か？ Go to 4

determine

scope consider

reuse enumerate

terms define

classes define

properties define

constraints create

instances

36

ETC故障診断オントロジー B/A

37