1. történeti vonatkozások mi kutatási területek (folyt) mi ... · ontolÓgia ~ logika ste:...

1

STE: Ontológia, 2011. 1

ELTE TTK ÁSZT, 2002/2003 tanév

Tudásalapú technológia,

szakértő rendszerek

Sántáné-Tóth Edit

[email protected]

ELTE TTK ÁSZT

STE 1

MI kutatási területek (folyt)

STE:Tudásalapú technológia, szakértő rendszerek 1

következtetési módszerek logikai programozás (LP)

mesterséges élet

neuronhálók (mesterséges neuronhálók)

robotika (pontosabban: intelligens robotok)

természetes nyelv feldolgozás

tudásalapú (ismeretalapú) és szakértő rendszerek

tudásreprezentáció (ismeretreprezentáció)

ismeretszerzés

különböző MI-alkalmazások (fentiek alkalm.)

MI kutatási ter. (folyt)


1. Történeti vonatkozások -

Tudásalapú eszközök piaca


Tematika (visszaidézés)

STE 1

1. Történeti vonatkozások

2. Elméleti alapok (tudásrepr., bizonytalanságkez.)

3. Ismeretalapú technológia jellemzése

(funkciók, alaptechnikák, problématípusok)

4. Ismeretalapú techn. “működtetése”

(vállalati stratégia, ismeretszerzés módszerei)

5. CommonKADS - strukturált módszertan

6. Ontológia - az MI újabb kutatási területe

STE: Történeti vonatkozások 1














[email protected]

ELTE TTK ÁSZT

STE 2




mesterséges élet






ismeretszerzés








STE 2

Napjaink fontos kulcskérdései:

adat-, információ- és tudás-csere

ehhez biztosítani kell:

elosztott módú és azonosan érthető párbeszéd

lehetőségét különböző tárgyterületeken/között

ezt támogatja az MI új ága, az ONTOLÓGIA









Ontológia - bevezetés






[email protected]

ELTE TTK ÁSZT

STE 3




mesterséges élet






ismeretszerzés








STE 3

• Yahoo:Web-oldalak taxonómiai kategorizálása

• Dublin Core: bibliográfiai adatok (tárgyterület-specifikus) fogalomgyűjteménye • XOL: XML-alapú molekuláris biológia osztályoz • SNOMED: 150 000 orvosi fogalom rendszere • DAML: (Darpa Markup Language) • UNSPSC: B2B tranzakciók (Dun&Bradstreet) • Contents Europe: B2B elektronikus kereskedelem • Rosetta Net: hw/sw-ipar vertikális ontológiája




MI kutatási ter. (folyt) 1. Történeti vonatkozások -



Ontológia - alkalmazási példák






[email protected]

ELTE TTK ÁSZT

STE 4



mesterséges élet






ismeretszerzés




Tudásalapú eszközök piaca Tematika (visszaidézés)

1. Ontológia a filozófiában és a többi tud.területen

2. Ontológia és taxonómia

3. Információrendszerek ontológiai problémái

4. Tartalom-feldolgozás, szemantikus web

5. Ontológia-modellező nyelvek: CycL, KIF,

Ontolingua, F-logika, LL, OIL, DAML, OWL

Szeredi et al.: A szemantikus világháló

elmélete és gyakorlata, Typotex, 2005.

6. Ontológiafejlesztés módszertanáról

7. Ontológia-fejlesztés eszközeiről

MI kutatási területek (folyt) MI kutatási ter. (folyt) 1. Történeti vonatkozások -



Miről lesz szó?






[email protected]

ELTE TTK ÁSZT

STE 5



mesterséges élet






ismeretszerzés





Ontológia: a filozófia egyik ágazata, lételmélet, létező dolgok tudománya

amely a tudásról szóló tudás

„a létező dolgok szisztematikus számbavétele”

(az elnevezés a görög „létező+tan” -ból származik)

Egy adott tárgyterület fogalmait, kifejezéseit és

azok kapcsolatai írja le – jelentésükkel együtt –

ezzel egy kommunikációs szövegkörnyezetet adva meg

Az ontológia a metafizika egyik területe

MI kutatási területek (folyt) MI kutatási ter. (folyt)




1. Ontológia – a gyökerek






[email protected]

ELTE TTK ÁSZT

STE 6



mesterséges élet






ismeretszerzés



6



Az ontológia a fogalomalkotás explicit specifikációja

a tárgyterület fogalmainak és kapcsolatainak

formális specifikációja, amelyhez

(természetes nyelvű) leírás is társul

a fogalmi modell világos és részletes leírása (Gruber)

Reprezentációs szójegyzék, nevezéktan + jelentés

DE: A jelentés értelmezése független legyen

az olvasótól és az alkalmazás kontextusától

MI kutatási területek (folyt) MI kutatási ter. (folyt) 1. Történeti vonatkozások -



1.1. Ontológia a számítástud.ban - 1

2






[email protected]

ELTE TTK ÁSZT

STE 7




mesterséges élet






ismeretszerzés








STE 7

Ontológiai elkötelezettség vállalása

a tárgyterület ágenseitől (tudáscsere követeli!)

Közös ontológiák:

ontológiai kötelezettségvállalást írnak le

az ágensekre úgy, hogy

megosztott és közös ontológia nélkül,

közös elmélet nélkül tudjanak

egymással kommunikálni




MI kutatási ter. (folyt) 1. Történeti vonatkozások -



1.1. Ontológia a számítástud.ban - 2






[email protected]

ELTE TTK ÁSZT

STE 8




mesterséges élet






ismeretszerzés








STE 8

A fogalomalkotás explicit specifikációja, vagyis

egy tárgyterület fogalmainak és azok

kapcsolatainak formális specifikációja, amelyhez

általában természetes nyelvű leírás is társul, vagyis

1. e nevek jelentését megadó, ember által olvasható definíciókat

(entitások: osztályok, relációk, függvények stb.),

1. a kommunikációs szövegkörnyezet entitásainak nevéhez kapcsolt,

3. az értelmezések körét korlátozó formális axiómákat, valamint

4. az előbbi kifejezésekből képezett szövegeket, „formulákat”

5. Következtető rendszer (korlátozott esetleg)

ONTOLÓGIA ~ LOGIKA









1.2. Ontológia az MI-ben - 1






[email protected]

ELTE TTK ÁSZT

STE 9




mesterséges élet






ismeretszerzés








STE 9

Informális példa Gruber 1993:

„All writers are misunderstood by some reader.”

forall ?W (=> (writer ?W)

(exists (?R ?D)

(and (reader ?R)

(document ?D)

(writes ?W ?D)

(reads ?R ?D)

(not (understands ?R ?D))))

ahol writer és reader relációkonstans, writers bináris reláció

az utolsó sor egy korlát (constraint) megfogalmazása








STE:Tudásalapú technológia, szakértő rendszerek 9 STE: Ontológia, 2011. 9

1.3. Ontológiáról - 1






[email protected]

ELTE TTK ÁSZT

STE 10




mesterséges élet






ismeretszerzés








STE 10

Egy példa a „Frame Ontology” könyvtárból (define-class AUTHOR (?author)

"An author is a person who writes things.

An author must have created at least one document.

In this ontology, an author is known by his or her real name.„

:def (and (person ?author) (= (value-cardinality ?author AUTHOR.NAME) 1)

(value-type ?author AUTHOR.NAME biblio-name)

(>= (value-cardinality ?author AUTHOR.DOCUMENTS) 1)

(<=> (author.name ?author ?name)

(person.name ?author ?name))))

egy lekérdezés (amennyiben a kérdező „ontológiai kötelezettséget” vállal):

(ask ?x (author.documents ?x society-of-mind))

egy lehetséges válasz ?x értékére: „Marvin Minsky”









1.3. Ontológiáról – 2a






[email protected]

ELTE TTK ÁSZT

STE 11




mesterséges élet






ismeretszerzés








STE 11

Az előző AUTHOR osztály-definíciójának KEE-fordítása:

(Ontolingua rendelkezik egy olyan fordítóprogrammal,

amely biztosítja több reprezentációs nyelv felé a kompatibilitást)

Unit: AUTHOR

Comment: "An author is a person who writes things. An author

must have created at least one document. In this

ontology, an author is known by his or her real name."

Superclasses: PERSON

Member Of: CLASSES

Member slot: AUTHOR.NAME

ValueClass: (MEMBER.BIBLIO-NAME)

Min.Cardinality: 1

Max.Cardinality: 1

Member slot: AUTHOR.DOCUMENTS

Min.Cardinality: 1

Member slot: PERSON.NAME from Person









1.3. Ontológiáról – 2b






[email protected]

ELTE TTK ÁSZT

STE 12




mesterséges élet






ismeretszerzés








STE 12

Ismertebb ontológia-modellező nyelvek:

CycL (www.cyc.com/cycl.html)

KIF (logic.stanford.edu/kif/kif.html)

Ontolingua (ontolingua.stanford.edu)

Leíró logikák, LL (Description Logics)

(dl.kr.org; alapkönyv 6. függeléke)

OIL (www.cordis.lu/ist/projects/...)

RDF, RDF sémák , majd OWL

(utóbbi W3C javaslat, 2004)










http://www.cordis.lu/ist/projects/

3






[email protected]

ELTE TTK ÁSZT

STE 13




mesterséges élet






ismeretszerzés








STE 13

Példa: Ontolingua (Ontology Intechange Language) -

(alapdokumentum: [Gruber 1993])

közös ontológiák hordozhatóságát célzó

de facto szabványos rendszer, amelyhez társulnak:

1. KSL Ontology Server

(http://www-ksl.stanford.edu/)

szoftver-könyvtárak globális típusdeklarációi +

a modulok ki/bemenetére előírt megszorítások

2. fordító program speciális reprezentációs nyelvekre

(célnyelv pl. KEE, Prolog)

3. korlátozott kifejező erejű, következtető rendszer















[email protected]

ELTE TTK ÁSZT

STE 14




mesterséges élet






ismeretszerzés








STE 14

Ontológia egy általános szakterületen:

formális fogalomgyűjtemény definíció-halmaza

(osztályok, relációk, függvények stb. definíciói)

DE ÚGY, HOGY e definíciók értelmezése

az olvasótól és az alkalmazás kontextusától

szemantikailag legyenek függetlenek!

„Az ontológia a fogalmi modell

– a fogalomalkotás (conceptualization) –

világos és részletes leírása” [Gruber 1993]

ahol a fogalmi modell, illetve a fogalomalkotás szélesebb

értelemben egy adott szakterület gondolkodásmódját tükrözi















[email protected]

ELTE TTK ÁSZT

STE 15




mesterséges élet






ismeretszerzés








STE 15

Egy szakterület ontológiájának jellemzése:

Azonos tárgyterületen dolgozó közösség az ontológia közvetítésével

azonos módon tud értelmezni és használni fogalmakat,

objektumokat, tulajdonságaikat és relációikat:

minden ilyen közösség tagjai

az ontológia által adott elméletre nézve konzisztens

esetleg nem teljes)

szótárhasználatra vonatkozó

ontológiai elkötelezettséget (ontological commitment)

vállalva dolgoznak












Tudásalapú

technológia,

szakértő

rendszerek


[email protected]

ELTE TTK ÁSZT

STE 16




mesterséges élet






ismeretszerzés








STE 16









1.3. Ontológiáról – 7a

kategorizálás (Guarino, 1995)

Feladat

ontológia

Magas szintű

ontológia

Alkalmazás

ontológia

Szakterületi

ontológia



Tudásalapú

technológia,

szakértő

rendszerek


[email protected]

ELTE TTK ÁSZT

STE 17




mesterséges élet






ismeretszerzés








STE 17









1.3 Ontológiáról – 7b


Ontológia-kategóriák (Guarino 1995):

1. magas szintű ontológia (top-level ont.)

(tárgyterület- független, pl. idő)

2. szakterületi ontológia (domain ont.)

(pl. orvostudományi)

3. feladatontológia (task ont.)

egy tevékenység v. feladat leírása (1. special.)

4. alkalmazásontológia (application ont.)

(2. és 3. specializálása)



Tudásalapú

technológia,

szakértő

rendszerek


[email protected]

ELTE TTK ÁSZT

STE 18




mesterséges élet






ismeretszerzés








STE 18









1.3 Ontológiáról – 7


Ontológiák kategóriái [Guarino 1995]:

Magasszintű ontológia (top-level ontology):

szakterület-, feladat- és alkalmazásfüggetlen

(általános) fogalmakat ír le, pl. tér, idő. Támogatja az egyes

ontológiák kombinációját és integrálását (példa: [Sowa 2000]).

Szakterületi ontológia (domain ontology):

egy szakterület fogalomkészletének leírását tartalmazza,

a magasszintű ontológia specializálásaként, pl. az orvostud.

a geológia, a gazdálkodás, a pénzügy stb. területéről.

Feladatontológia (task ontology):

egy tevékenység vagy feladat leírását tartalmazza, a magasszintű ont.

specializálásaként; célja a problémamegoldás

Alkalmazásontológia (application ontology):

legspeciálisabb ontológia, amely a szakterületi, ill. a feladat-ontológia

specializálása valamely konkrét alkalmazásra

http://www-ksl.stanford.edu/



4



Tudásalapú

technológia,

szakértő

rendszerek


[email protected]

ELTE TTK ÁSZT

STE 19




mesterséges élet






ismeretszerzés








STE 19










Ontológiák jellemzésére használatos főbb dimenziók: formalizáltság, cél (amire használni kívánják), szakterület

Ontológiák formalizáltságának kategóriái: Nem formalizált, informális:

informálisan, természetes nyelven megfogalmazott

Strukturált informális:

strukturált és korlátozott természetes nyelven megírt, amely

nagymértékben növeli az érthetőséget és csökkenti a kétértelműséget (pl. szervezeti ontológia szöveges változata)

Félig-formális:

ontológia-specifikációs nyelvben kifejtett leírás (pl. szervezeti ontológia

Ontolingua nyelvű leírása)

Szigorúan formális: alapfogalmak formális szemantikai leírással, tételek és bizonyítások –

konzisztens és teljes elméleti alapok

(pl. TOVE: Toronto Virtual Enterprise)



Tudásalapú

technológia,

szakértő

rendszerek


[email protected]

ELTE TTK ÁSZT

STE 20




mesterséges élet






ismeretszerzés








STE 20










Az ontológiák alkalmazásában három fő kategória:

Kommunikáció: emberek közötti kommunikáció; erre megfelelő egy informális,

de kétértelműségektől mentes ontológia

Együttműködés: rendszerek közötti együttműködés – ez az adatcsere alapja, ami fordítással jár a különböző módszerek, paradigmák, nyelvek és szoftvereszközök között

Rendszertervezés és elemzés: a fogalmi leírás támogatásán keresztül támogathatja a szoftverrendszerek

elemzését és tervezését is az ilyen megközelítésnek előnyei a következőfólián

Minden szoftverfejlesztést

a szakterület ontológiájának kidolgozásával kell kezdeni!



Tudásalapú

technológia,

szakértő

rendszerek


[email protected]

ELTE TTK ÁSZT

STE 21




mesterséges élet






ismeretszerzés








STE 21










Az ontológia-kutatás céljai:

1. olyan köztes nyelv definiálása, amely több tárgyterülethez tartozó

szöveg/szoftver leírását és együttműködését támogatja

2. eszközök és módszerek kifejlesztése ontológiák tervezésére és kiértékelésére

3. ontológia-könyvtárak létrehozása

cél: egységes, újrafelhasználható és elosztott ontológiák kidolgozása

ennek előfeltétele az ontológiák specifikálásának

és cseréjének szabványosítása

A legkorábbi ilyen célú ontológia-könyvtár:

KSL Ontology Server (http://www-ksl.stanford.edu/)






[email protected]

ELTE TTK ÁSZT

STE 22




mesterséges élet






ismeretszerzés








STE 22

Ontológia-dimenziók

1. Formalizáltság

- informális (természetes nyelvű)

- strukturált formális (szöveges, egyértelmű)

- félig formális (pl. ontológia nyelvi leírás)

- szigorúan formális (alapfogalmak formális

szemantikai leírása, tételek, bizonyítások

2. Cél mire akarjuk használni

3. Szakterület









1.3. Ontológiáról – 11






[email protected]

ELTE TTK ÁSZT

STE 23




mesterséges élet






ismeretszerzés








STE 23

Taxonómia:

a logika része (rendszertan), amely

ismeretek rendszerezésével foglalkozik

Ontológia:

egy táblázat a nevekkel és jelentésükkel +

referencia taxonómiák jólrendezett családjára

Partonómia:

(nem minden rendszertan ontológia!)

pl. „veréb has szárnyak”









2. Ontológia és taxonómia - 1






[email protected]

ELTE TTK ÁSZT

STE 24




mesterséges élet






ismeretszerzés








STE 24

Taxonómiai jólformáltság követelményei:

1. Fával (ciklusmentes gráffal) lehet leírni

(egyazon tulajdonság szerinti osztályozás,

nem kereszt-osztályozás)

2. Levél-csúcsok száma minimális

3. Van egy max. gyökér csúcs (pl. thing, existent),

amelyet továbbépítve (új közös gyökérrel)

két taxonómia egyesíthető









2. Ontológia és taxonómia - 2




5






[email protected]

ELTE TTK ÁSZT

STE 25




mesterséges élet






ismeretszerzés








STE 25

Információrendszerek ontológiája:

szoftverrel vagy

formális nyelven leírt műalkotás ontológiája

(vö. filozófiában: a létező dolgok ontológiája!)

Adatbázisok Bábel-tornyának problémája:

eltérő/ellentmondó inform. reprezentáció miatt

a közös használat előtt fordítani kell, vagyis

közös ontológiai egyezségre kell jutni!









3. Inform. rsz.ek ont. problémái -1






[email protected]

ELTE TTK ÁSZT

STE 26




mesterséges élet






ismeretszerzés








STE 26

ZÁRTVILÁG FELTÉTELEZÉS:

amit a rendszer nem tartalmaz, az nincs,

az az állítás hamis (példák: Prolog; adatbázisok)

NYÍLTVILÁG FELTÉTELEZÉS:

a rendszer váratlan eseményeket produkálhat +

bármikor új információkhoz juthat a külvilágból

(Elosztott MI; Internet mint infrastrukturális lehetőség)

Elosztott MI: nemdeterminisztikus kommunikáció

két vagy több független rsz. között, emiatt a

rsz-ek bemenetére érkező adatok előre nem definiáltak









3. Inform. rsz.ek ont. problémái -2






[email protected]

ELTE TTK ÁSZT

STE 27




mesterséges élet






ismeretszerzés








STE 27

Valós és adminisztratív területek ontológiái

létező valós tárgyterületek reprezentálásánál

szisztematikusan meg kell feleltetni az ontológiai

kategóriákat (az általunk felfedett) valós entitásoknak

adminisztratív információs rendszerek reprezentálásánál

nincs más realitás, csak amit a rendszerbe beépítettünk!

Egy ilyen rendszer tehát alapvetően korrekt!

(pl. banki szféra, on-line szolgáltatások;

ilyen volt a CommonKADS esettanulmány is!)









3. Inform. rsz.ek ont. problémái-3






[email protected]

ELTE TTK ÁSZT

STE 28




mesterséges élet






ismeretszerzés








STE 28









4. Tartalom-feldolgozás,

szemantikus Web - 1

Főbb problémák:

1. Információ keresés (kulcsszavas - hátrányok)

2. Információ kivonatolás

(Morphology: üzleti rövid hírek kivonatolása)

3. Szövegek karbantartása

(gyűjtemények konzisztenciája, naprakészsége…)

4. Automatikus dokumentáció-generálás

(pl. WEB-oldal átkonfigurálás a felhasználó profilja szerint...)

40 éves probléma a különböző forrásokból származó,

eltérő formátumú adatok megosztása – ehhez az

Internet infrastrukturális egységesítési lehetőséget biztosít!






[email protected]

ELTE TTK ÁSZT

STE 29




mesterséges élet






ismeretszerzés








STE 29









4. Tartalom-feldolgozás,

szemantikus Web - 2

Megoldás: szemantikus Web

szemantikus tartalmakat és következtetéseket

is támogató infrastruktúra az Interneten

1. deklaratív módon, magyarázó jegyzetek révén

2. procedurális módon: szűrőkkel, kivonatoló

programokkal „kivonják” a szemantikát.

1999-től:

XML, RDF, OIL, DMSL+OIL, OWL






[email protected]

ELTE TTK ÁSZT

STE 30




mesterséges élet






ismeretszerzés








STE 30









4. Szemantikus web - 1

A „szemantikus web” (semantic web) vagy szemantikus háló

fogalma Berners-Leetől származik (2001):

„…a hagyományos web olyan kiterjesztése, amelyben

az információnak jól definiált jelentése van,

és így hatékonyabban támogatja

a számítógépek és a felhasználók közötti együttműködést.”

Néhány további meghatározás:

A szemantikus web következtetéseket elősegítő infrastruktúra az

interneten

A szemantikus web következtetéseket lehetővé tevő metaadat

struktúra a weben

A szemantikus web kiterjeszti a web jelenlegi lehetőségeit (de

nem helyettesíti azokat)

6






[email protected]

ELTE TTK ÁSZT

STE 31









STE 31










A web-kutatásokat a

World Wide Web Consortium (W3C)

kezdeményezi és támogatja

Ontológia-szigetek 4 rétege: :

1. XML-réteg (Extensible Markup Language)

2. RDF –réteg (Resource Description Framework - forrásleíró keretrszer)

a szigetek RDF-kifejezéseit egymásnak megfeleltethetjük

3. Ontológia-réteg (közös ontológiával kapcsolhatók össze a szigetek

– átfedésekkel, inkozisztenciákkal…)

4. Logikai réteg (összekapcsolt RDF-elemek közti következtetések)

az elnevezésekre az URI-t (Uniform Resource Identifier) használja






[email protected]

ELTE TTK ÁSZT

STE 32




mesterséges élet






ismeretszerzés








STE 32










Egyes szerzők feltételezik, hogy

a szemantikus web

hasonló áttörést eredményezhet, mint a

world wide web a 90-es évek elején.

A fejlődés jelenlegi fázisában

Metaadat-szabványok létrehozása zajlik,

és megkezdődött ezek

kezdeti alkalmazásainak fejlesztése






[email protected]

ELTE TTK ÁSZT

STE 33




mesterséges élet






ismeretszerzés








STE 33










A szemantikus web fontos elemei:

ismeretreprezentáció

és ontológia

Az ontológia az adatok mellett leírja még

az adatok közötti összefüggések törvényszerűségeit is

A szemantikus web megvalósítja a nyíltvilág

feltételezést!

Várhatóan a W3C által preferált, később tárgyalt

OWL (Web Ontology Language)

nyelv lesz a szemantikus web leíró nyelve






[email protected]

ELTE TTK ÁSZT

STE 34




mesterséges élet






ismeretszerzés








STE 34










Forrásleíró keretrendszer

(Resource Description Frameword, RDF):

olyan W3C szabvány, amelynek építőelemei:

objektum-attribútum-érték hármas: (O, A, V)

RDF-ben egy állítás reprezentációja:

forrás: egy URI vagy egy literál

kapcsolat: irányított reláció két forrás között

állítás: két forrás az őket összekapcsoló relációval

RDF modellek reprezentálására gráfok használhatók



Tudásalapú

technológia,

szakértő

rendszerek


[email protected]

ELTE TTK ÁSZT

STE 35




mesterséges élet






ismeretszerzés








STE 35










RDF-modell gráf reprezentációjára példa (DTR könyvből):

hasName(′http://www.w3.org/employee/id1212′, ′John Lerner′)

authorOf(′http://www.w3.org/employee/id1212′,

′http://www.books.org/ISBN0062516761′)

hasPrice(′http://www.books.org/ISBN0062516761′, ′$55′)

’http://…/ISBN0062516761’

’John Lerner’

’http://…/id1212’

’$55’

authorOf

hasPrice

hasName



Tudásalapú

technológia,

szakértő

rendszerek


[email protected]

ELTE TTK ÁSZT

STE 36




mesterséges élet






ismeretszerzés








STE 36










RDF hátrányai:

egy osztálynak nem lehet két egymást kizáró tulajdonsága

a tulajdonságok nem rendelkezhetnek eltérő adattípussal

RDF séma (RDF Schema, RDFS):

az RDF nyelv továbbfejlesztése, úgy, hogy

nem korlátozza a tag-ek kombinációjának sorrendjét

információt biztosít az RDF-adatmodellben

adott kifejezések interpretációjáról modellező primitíveket tartalmaz

(osztályok, alosztályok, tulajdonságok, altulajdonságok)

lehetővé teszi a fejlesztő számára, hogy

egyedi szókészletet definiáljon az RDF-adat számára

meghatározza azoknak az objektumoknak a fajtáját,

amelyekre ezek a felhasznált tulajdonságok érvényesek

7



Tudásalapú

technológia,

szakértő

rendszerek


[email protected]

ELTE TTK ÁSZT

STE 37




mesterséges élet






ismeretszerzés








STE 37










Az RDF és RDF séma hiányosságai 3 lépésben vezettek az OWL-hez:

OIL (Ontology Inference Layer)

DAML (DARP Markup Language) – mely az OIL-ra épül

DAML+OIL szemantikaleíró nyelvek kidolgozásához

--------------

OIL:

- formális szemantikát és hatékony következtetést biztosít

- gazdag modellező primitívekkel rendelkezik

- szabványos javaslat a szintaktikus információcsere jelölésére

- egyesíti magában a leíró logikák (LL), a keretalapú rendszerek

az XML és az RDF előnyeit

DAML+OIL: elsősorban az RDF sémára építkezik

OWL (Web Ontology Language)






[email protected]

ELTE TTK ÁSZT

STE 38




mesterséges élet






ismeretszerzés








STE 38

Rövid összeállítás a fontosabb

Ontológia-nyelvekről

• CYCL: CYC Language

• KIF: Knowledge Interchange Format

• Ontolingua: Ontology Intechange Language

• F-logika vagy Frame-logika

• Leíró logikák (LL): Description Logics (DL)

• OIL: Ontology Inference Layer

• OWL: Web Ontology Language









5. Ontológia-modellező nyelvek






[email protected]

ELTE TTK ÁSZT

STE 39




Cél: hétköznapi tudás ontológiájának specifikálása

elsőrendű pred.kalkulus + másodrendű fogalmak

kiegészítve típusokkal és helyettesítéssel (reification)

Mikroelmélet: CycL formulák halmaza

Igazságértékek: default true, monotonically true,

default false, monotonically false, unknown

(Bayes-modell, -hálók és fuzzy)

Világtörténelem Cyc-ontológiája (egységesítés?)






STE 39









5.1. CYCL (1990)



STE 40









STE 40









5.2. KIF (1991)

Cél: sz.gépes rsz. közötti ismeret-csere támogatása

és ontológiák cseréje

(deklaratív szemantika, tetszőleges logikai mondat,

“tudásról szóló tudás” reprezentálása)

Konstansok: objektum-, függvény-, reláció- és logikai

Kvantifikált mondatokban lehetnek szabad változók

http://logic/stanford.edu/kif/kif.html



STE 41









STE 41









5.3. Ontolingua - 1

(1993)

Cél: ontológiák terv. és specif. támogatása

tiszta logikai szemantikával, KIF-re alapozva

(KIF + modularizálás)

Nem konkrét reprezentációs nyelv, hanem

- konkrét ontológiák kidolgozását segíti

- ontológiák hordozhatóságát segítő de facto sz.

Minden termnek megfelel

egy természetes nyelvű megjegyzés (informális ért.) +

egy KIF-nyelven leírt axióma (formális értelmezés)



STE 42









STE 42









5.3. Ontolingua - 2

Ontolingua rendelkezik egy olyan fordítóprogrammal

amely konrét repr. nyelvekre fordít, pl. KEE:

Superclasses: PERSON

Member Of: CLASSES

Member slot: AUTHOR.NAME

ValueClass: (MEMBER.BIBLIO-NAME)

Min.Cardinality: 1

Max.Cardinality: 1

Member slot: AUTHOR.DOCUMENTS

Min.Cardinality: 1

Member slot: PERSON.NAME from Person

8



STE 43









STE 43









5.4. F-logika (1995)

Cél: OO adatbázisok, keretalapú rendszerek és

logikai programok specifikálása

(összefüggő logikai keretben)

Keretek (frame-ek) reprezentálása

•Ontolingua: logikai axiómákkal

•F-logikában: szemantikájuk explicit definiálásával



STE 44









STE 44









5.5. Leíró logikák, LL - 1

(1985) Description logics, DL

Cél: elsőrendű logika magas kifejezőerejű része +

eldönthető és hatékony következtető eljárás

(szemantikus hálók kutatásából nőtt ki,

formális és operációs szemantika hozzáadásával)

Alapvető nyelvi elemek

• fogalom (concept) (unáris predikátum)

• szerep (role) (bináris predikátum)

( tulajdonság, attribútum)

• egyed (individual) (egy fogalom (valós) példánya)

(A következő példa Szerediék könyvéből:)



STE 45









STE 45

összetett fogalom (compound concept )










• összetett fogalmak (compound concepts) képezhetők

anya = nőnemű és van gyermeke

Kétféle, kétfajta ismeretanyagból dolgozunk:

1.az anya fogalom ált. elfogadott meghatározásával

Terminológiai doboz vagy T-doboz (T-box): 2. konkrét világról szóló Évagyermeke Miklós

ismerettel Adatdoboz vagy A-doboz (A-box)



STE 46









STE 46











Adatdoboz vagy A-doboz (A-box):

Éva ember

Éva nőnemű

Éva gyermeke Miklós

A következtető rendszer a kérdésekre a jel utánit válaszolja:

Ki anya? Éva

Éva kicsoda? ember

nőnemű

anya



STE 47









STE 47











T-doboz: anya = ember és nőnemű és van gyermeke

nő = ember és nőnemű

férfi = ember és nem nőnemű

szülő = ember és van gyermeke

apa = férfi és szülő

(1) Kielégíthető-e az anya fogalma? Igen.

(2) Minden anya szülő? Igen.

(3) Minden szülő férfi? Nem.

(4) Lehet-e egy férfi anya? Nem.

(5) Mi a fogalmak hierarchiája?



STE 48









STE 48











(5) Mi a fogalmak hierarchiája?

ember

nő szülő férfi

anya apa

(6) furcsaember - férfi és nő (nem elégíthető ki)

9



STE 49









STE 49










5.5. Leíró logikák, LL -6

LL-beli fogalmakból képezhetünk axiómákat.

konstruktorok vagy fogalomépítő műveletekkel, pl.

• negálás (nem nőnemű)

•metszet (ember és nőnemű)

•egyesítés (férfi vagy nő)

•egyszerű létezési korlátozás (létezik gyermeke)

•általános létezési korlátozás (létezik nőnemű gy.)

•értékkorlátozás (minden gyermeke nőnemű)



STE 50









STE 50











További konstruktorok

• T: tetőjel vagy top („akármi”/„akárki”) (akárki, akinek van gyermeke)

•: fenékjel vagy bottom ( “semmis”) (gyermektelen vagy:

bárki, akinek nincs gyermeke)



STE 51









STE 51











Az LL nyelvei abban különböznek egymástól, hogy milyen konstruktorokat engednek meg; ismertebbek • attribútum nyelv (AL) és kiterjesztései (negáció, metszet, értékkorl., egyszerű létezési korl.) • SHIQ nyelvcsalád elemei legtöbbet alkalmazott, legnagyobb kifejezőerejű LL-k, gyakorlati igények miatt (gyakran inverz szerepekkel): taxonómia partonómia (része vagy építőeleme), pl. autónak része a motor, annak része a henger stb.



STE 52









STE 52










5.6. OIL (Ontology Inference Layer)

Az OIL három alappillére, nyelve/szemléletmódja:

•formális szemantika és hatékony következtetés (l. LL)

•gazdag modellező primitívek (l. keretalapú rendsz.)

•szabványos javaslat szintaktikus információ-csere

jelölésre(XML, RDF alapú szintaxis)

Egy OIL leírás három szintje:

•tárgyterületi szint (példányok - nem foglalkozik vele)

•ontológia definíció (első metaszint)

•ontológia konténer (második metaszint, pl.szerző)



STE 53









STE 53










5.7. OWL (Web Ontology Language) - 1

OWL (Web Ontology Language) nyelvről:

a leíró logikákon (LL) alapszik, az RDF séma kibővítése

2004 február óta hivatalos W3C ajánlás ([Bechhofer 2004])

szemantikus web-szolgáltatásokat OWL nyelven írják le

Az OWL nyelv jellemzése (részletek a [Szeredi 2005] könyvben):

Egy OWL leírás: jóldef.jelentésű XML elemek és attribútumok halmaza,

amelyekkel termeket, relációikat és azok kapcsolatait írhatjuk le

Az OWL a leíró logikákon (LL) alapszik, az RDF és RDF-sémákat kibővíti

Minden RDF és RDF-séma elem és attribútum leírható benne

Világos szintaxist ad tulajdonságokról és osztályokról szóló állításokhoz

Él a nyílt világ feltételezéssel (minden leírás bárki által bővíthető)

(Az owl név nem igazi betűszó: angolul baglyot jelent)



STE 54









STE 54










5.7. OWL (Web Ontology Language) - 2

OWL résznyelvek (kifejezőerőben eltéréssel):

1. OWL Full (teljes OWL, következtetési problémák)

2. OWL DL (teljes OWL, megkötésekkel)

3. OWL Lite (nem teljes OWL, RDF-hez közeli)

úgródeszka szerep:

RDF sémákat feldolgozó alkalmazások idővel

OWL Lite leírásokat is fel tudnak dolgozni

Szeredi P., Lukácsy G. és Benkő T., “A szemantikus

világháló elmélete és gyakorlata”, Typotex, Bp., 2005.

10



STE 55









STE 55










6. Ontológia-fejlesztés

módszertanáról

1. Szakterület-specifikus minden módszer

2. Iteratív jellegű minden fejlesztés

3. Elemi követelmény: az ontológia fogalmai

szorosan kapcsolódjanak a valós világhoz

(pontos utalás valós objektumokra,

fogalmakra, relációkra)

Példák: Sántáné-Tóth E. (szerk.), “Tallózás a tudásalapú techn.

világában – Hallgatói esszék”, ELTE IK, Bp., 1997-2004.

(people.inf.elte.hu/saci/MI/esszek/…)



STE 56









STE 56










7. Ontológia-fejlesztés

eszközei - Protégé

Legismertebb ontológiafejlesztő eszköz

Protégé: protege.stanford.edu (nyílt forráskódú)

• tárgyterületi ontológia fejlesztésre ÉS

• ismeretalapúrendszer-alkalmazások fejlesztésére

Ontológiák modellezésének két módját támogatja:

1. Protégé-Frames: keretalapú, OKBC protokollal

(OKBC: Open Knowledge Base Connectivity)

2. Protégé-OWL: OWL nyelvű ontológia-szerkesztő



STE 57









STE 57










Összefoglalás - 1

A világhálón az adat/információ/tudás-cseréket

hosszú távon csak úgy lehet elképzelni, hogy

az azonos módon történő értelmezést

automatikus eszközök támogatják.

Az ontológiák elterjedt használatának

előfeltétele a leírásukra vonatkozó szabvány

(SQL sikerének előfeltétele is a szabványosítás volt)



STE 58









STE 58










Összefoglalás - 2

SZR-ek 2. generációja felé egy lépés volt az

IBROW Projekt (2000-2003, hcs.science.uva.nl/...)

Intelligent Brokering Service for Knowledge-

Component Reuse on the World Wide Web)

Cél:

Web-en elérhető elosztott következtető komponensek

együttműködő ismeretalapú rendszerré konfigurálása

heterogén adatbázis- ismeretalapú és WEB- technológia

és ontológia-technológia integrálásával



STE 59









STE 59










Köszönöm a figyelmet!

1. történeti vonatkozások mi kutatási területek (folyt) mi ... · ontolÓgia ~ logika ste:...

Documents