온톨로지 구성 요소

Ontology components

현대의 온톨로지는 그들이 표현되는 온톨로지 언어와 상관없이 많은 구조적 유사점을 공유한다. 대부분의 온톨로지는 개인(인스턴스), 계급(개념), 속성, 관계를 기술한다.

개요

온톨로지의 일반적인 구성요소는 다음과 같다.

개인들
인스턴스 또는 객체(기본 또는 "접지 수준" 객체)
반
집합, 집합, 개념, 객체 유형 또는 사물의 종류.[1]
특성
객체(및 클래스)가 가질 수 있는 측면, 속성, 특징, 특성 또는 매개변수. [2]
관계
계급과 개인이 서로 연관될 수 있는 [3]방법들
함수 용어
성명에서 개별 용어 대신 사용할 수 있는 특정 관계에서 형성된 복잡한 구조
제한사항
어떤 주장이 입력으로 받아들여지기 위해서는 무엇이 진실이어야 하는지에 대한 공식적인 설명
규칙.
특정 형식의 주장에서 도출할 수 있는 논리적 추론을 기술하는 if-then (사전-사설) 문장의 형태로 된 문장.
공리
온톨로지(ontology)가 그것의 적용 영역에서 설명하는 전체 이론을 구성하는 논리적 형태의 주장(규칙 포함)[4] 이 정의는 생성문법과 형식논리에서 "axioms"와 다르다. 이러한 분야에서 공리는 선행 지식으로 주장되는 진술만을 포함한다. 여기서 쓰듯이 "축소"에도 자명론에서 파생된 이론이 포함되어 있다.[citation needed]
이벤트
속성이나 관계의 변화
행동들
사건의 유형

온톨로지는 일반적으로 온톨로지 언어를 사용하여 암호화된다.

개인들

개인(인스턴스)은 온톨로지(Ontology)의 기본적인 "지상 수준" 구성요소들이다. 온톨로지의 개인은 사람이나 동물, 테이블, 자동차, 분자, 행성 같은 구체적인 개체와 숫자와 단어와 같은 추상적인 개인을 포함할 수 있다(숫자와 단어가 계급인지 개인인지에 대해서는 의견 차이가 있지만). 엄밀히 말하면, 온톨로지는 개인을 포함시킬 필요가 없지만, 온톨로지의 일반적인 목적 중 하나는 비록 그 개인이 온톨로지의 일부가 아니라고 하더라도, 개인을 분류하는 수단을 제공하는 것이다.

공식적인 확장적 존재론에서는 단어와 숫자의 말만이 개인으로 간주된다. 즉 숫자와 이름 자체가 계급이다. 4D 온톨로지에서는 개인은 주피오-임시적 범위에 의해 식별된다. 형식적인 확장적 온톨로지의 예로는 BORO, ISO 15926, IDEA 그룹에 의해 개발 중인 모델이 있다.

반

주요 기사: 클래스(지식 표현)

클래스(유형, 분류, 범주, 종류라고도 하는 개념)는 확장 또는 인텐션으로 정의할 수 있다. 확장적 정의에 따르면, 그것들은 추상적인 그룹, 집합 또는 개체의 모음입니다. 강도적 정의에 따르면, 그것들은 클래스의 구성원이 되기 위한 제약조건인 측면의 값에 의해 정의되는 추상적인 객체들이다. 클래스의 첫 번째 정의는 클래스가 수집의 하위 클래스인 온톨로지를 의미한다. 클래스의 두 번째 정의는 컬렉션과 클래스가 더 근본적으로 다른 온톨로지를 의미한다. 클래스는 개인, 다른 클래스 또는 둘의 조합을 분류할 수 있다. 클래스의 몇 가지 예:[5]

  • Person, 모든 사람들의 계급, 또는 사람이라는 기준으로 설명할 수 있는 추상적인 사물.
  • 차량, 모든 차량의 등급 또는 차량이라는 기준으로 설명할 수 있는 추상적인 물체.
  • 자동차, 모든 자동차의 등급, 또는 자동차라는 기준으로 설명할 수 있는 추상적인 물체.
  • 클래스, 모든 클래스의 클래스를 나타내는 클래스 또는 클래스라는 기준으로 설명할 수 있는 추상적인 객체.
  • 사물, 만물의 계급을 나타내는 것, 또는 사물이 되는 기준(아무것도 아닌 것)으로 설명할 수 있는 추상적인 사물.

온톨로지는 클래스가 다른 클래스를 포함할 수 있는지, 클래스가 그 클래스에 속할 수 있는지, 유니버설 클래스(즉, 모든 것을 포함하는 클래스)가 있는지 등에 따라 달라진다. 때로는 잘 알려진 역설을 피하기 위해 이 선들을 따라 제한을 가하기도 한다.

온톨로지의 종류는 자연에서 확장적이거나 강렬할 수 있다. 클래스는 멤버십만으로 특징지어지는 경우에만 확장된다. 더 정확히 말하면, 클래스 C는 클래스 C'에 대해 만약 C'가 C'와 정확히 동일한 멤버를 가지고 있다면, C와 C'가 동일한 경우에만 확장된다. 한 클래스가 이 조건을 만족시키지 못하면, 그것은 강렬하다. 확장 계급은 철학적으로 덜 문제가 있을 뿐만 아니라 더 잘 행동하고 수학적으로 잘 이해되지만, 그들은 온톨로지가 종종 만들어야 하는 미세한 갈림길 구분은 허용하지 않는다. 예를 들어, 온톨로지는 신장을 가진 모든 생물의 종류와 심장을 가진 모든 생물의 종류를 구분하기를 원할 수 있다. 비록 이러한 종류들이 정확히 같은 구성원을 가지고 있더라도 말이다. 대부분의 상위 온톨로지에서는 그 등급이 장적으로 정의된다. 장적으로 정의된 클래스는 대개 각 클래스의 멤버십과 관련된 필요한 조건을 가진다. 어떤 세분류는 또한 충분한 조건을 가질 수 있으며, 그러한 경우 필요한 조건과 충분한 조건의 조합은 해당 세분류를 완전히 정의된 세분류로 만든다.

부분 온톨로지; 클래스 카는 2륜 구동 카와 4륜 구동 카로 구성되어 있다.

중요한 것은 한 클래스가 다른 클래스에 의해 소급되거나 소급될 수 있다는 것이다; 다른 클래스에 의해 소급되는 클래스를 소급 클래스(또는 subtype)의 하위 클래스(또는 subtype)라고 부른다. 예를 들어, Vehicle은 (필요하게) 후자의 멤버인 모든 것이 전자의 멤버이기 때문에, 카의 상태를 낮춘다. 서브섬션 관계는 클래스의 계층 구조를 만드는 데 사용되며, 일반적으로 Anything과 같은 최대 일반 클래스를 맨 위에, 그리고 2002 Ford Explorer와 같은 매우 구체적인 클래스를 맨 아래에 두고 있다. 하위소요관계의 결정적으로 중요한 결과는 상위(소요)계급에서 하위(소요)계급으로 재산을 상속하는 것이다. 따라서, 부모 계층에 대해 반드시 진실해야 하는 모든 것은 하위 계층의 모든 하위 계층에도 반드시 진실이다. 일부 온톨로지에서는 클래스가 하나의 부모(단일 상속)만 가질 수 있도록 허용되지만, 대부분의 온톨로지에서는 클래스가 임의의 수의 부모(복수 상속)를 가질 수 있도록 허용되고, 후자의 경우 각 부모의 필요한 모든 재산을 하위 자식 클래스에 의해 상속된다. 따라서 특정 등급의 동물(HouseCat)은 캣 클래스의 아이일 수 있으며 펫 클래스의 아이일 수도 있다.

파티션은 개체를 적절한 하위 클래스로 분류할 수 있는 관련 클래스 및 관련 규칙 모음입니다. 규칙은 하위 클래스와 수퍼 클래스를 구분하는 측면 값과 일치한다. 예를 들어, 오른쪽에는 자동차 클래스의 파티션을 클래스 2륜 구동 자동차와 4륜 구동 자동차로 분할한 온톨로지의 부분 다이어그램이 있다. 파티션 규칙(또는 하위 사용 규칙)은 특정 자동차가 2륜 구동 자동차 또는 4륜 구동 자동차 등급으로 분류되는지 여부를 결정한다.

칸막이 규칙이 단일 자동차가 두 클래스에 모두 있을 수 없다고 보장하면 칸막이를 분리 칸막이라고 한다. 파티션 규칙이 슈퍼클래스의 모든 콘크리트 객체가 적어도 하나의 파티션 클래스의 인스턴스(instance)임을 보장한다면, 파티션을 완전한 파티션이라고 한다.

특성

온톨로지 내의 물체는 다른 것, 전형적으로 측면이나 부분과 연관시켜 설명할 수 있다. 이와 관련된 것들은 자주 속성이라 부르지만, 독립된 것일 수도 있다. 각 속성은 클래스 또는 개인이 될 수 있다. 사물의 종류와 속성의 종류에 따라 그들 사이의 관계의 종류가 결정된다. 사물과 속성 사이의 관계는 사물이 관련된 사물에 특정한 사실을 표현한다. 예를 들어, Ford Explorer 개체에는 다음과 같은 속성이 있다.

  • ⟨has as nameford Explorer
  • ⟨as 부품 6단 트랜스미션으로 정의됨
  • ⟨as 부품 도어(최소 및 최대 카디널리티: 4)로 정의함
  • ⟨as 정의상 engineas {4.0L 엔진, 4.6L 엔진}의 하나임

속성의 값은 복잡한 데이터 형식이 될 수 있다. 이 예에서 관련 엔진은 단지 하나의 것이 아니라 엔진의 하위 유형 목록 중 하나일 수 있다.

온톨로지는 개념들이 다른 개념들과 관련이 있는 경우에만 진정한 온톨로지가 된다(개념에는 속성이 있다). 만약 그렇지 않다면, 당신은 분류학이나 통제된 어휘를 가질 것이다. 이것들은 유용하지만 진정한 온톨로지로 간주되지는 않는다.

관계들

온톨로지 내의 개체들 사이의 관계(일명 관계)는 물체가 다른 개체와 어떻게 관련되는지 명시한다. 일반적으로 관계는 개체와 온톨로지 내의 다른 개체와의 관계를 어떤 의미에서 지정하는 특정 유형(또는 클래스)이다. 예를 들어 포드 익스플로러와 포드 브론코라는 개념을 포함하는 온톨로지에서는 포드 브론코라는 개념은 ⟨is형식의 후계자로 정의된 관계에 의해 관련될 수 있다. 그러면 그 사실의 완전한 표현은 다음과 같이 된다.

  • 포드 익스플로러는 포드 브론코의 후계자로 정의된다.

이것은 우리에게 탐험가가 브론코를 대체한 모델이라는 것을 말해준다. 이 사례는 또한 관계가 표현의 방향을 가지고 있음을 보여준다. 역 표현은 같은 사실을 표현하지만 자연어로 역 구절과 함께 표현한다.

온톨로지의 힘 중 많은 부분이 관계를 묘사하는 능력에서 온다. 관계 집합은 함께 도메인의 의미론을 설명한다. 사용된 관계 유형(관계의 종류)과 그 하위 서열은 온톨로지가 표현되는 언어의 표현력을 설명한다.

Ford Explorer is-a-subclass-of 4-Wheel Drive Car, which in turn is-a-subclass-of Car.

중요한 유형의 관계는 subsumption 관계(is-a-super-class-of, is-a-sub-class-of, is-a-sub-class)이다. 이것은 어떤 물체가 어떤 등급에 의해 분류되는지를 규정한다. 예를 들어, 우리는 이미 포드 익스플로러의 등급이 4륜 구동 자동차의 하위 등급이고, 그 등급은 자동차 등급이라는 것을 보았다.

Is-a-sub-class 관계를 추가하면 분류법; 나무와 같은 구조(또는 더 일반적으로는 부분 순서 집합)가 생성되어 물체가 서로 어떻게 관련되는지 명확하게 묘사된다. 그러한 구조에서 각 개체는 '부모 계급'의 '자식'이다(일부 언어에서는 모든 노드에 대해 하나의 부모에 대한 하위 계급 관계를 제한하지만, 많은 언어들은 그렇지 않다).

또 다른 일반적인 형태의 관계로는, 물체가 결합하여 복합적인 물체를 형성하는 방법을 나타내는, 부분적인 것으로 쓰여진, 단순론적 관계다. 예를 들어, 만약 우리가 우리의 예시 온톨로지를 스티어링 휠과 같은 개념을 포함하도록 확장한다면, 우리는 스티어링 휠이 항상 포드 탐색기의 구성 요소 중 하나이기 때문에 "스티어링 휠은 정의에 의한 포드 탐색기의 일부"라고 말할 것이다. 우리가 온톨로지(Ontology)에 메로니미(meronymy) 관계를 도입하면, 이제 멤버들은 하나 이상의 부모나 지부 아래 나타날 수 있기 때문에 더 이상 단순한 나무 같은 구조로 유지될 수 없게 된다. 대신에 새로 등장한 이 구조물은 지시된 악순환 그래프로 알려져 있다.

온톨로지는 표준의 하위 클래스 및 정의에 의한 부분 관계뿐만 아니라, 종종 그들이 모델링하는 의미론을 더욱 세분화하는 추가적인 유형의 관계를 포함한다. 온톨로지는 서로 다른 범주의 관계 유형을 구별할 수 있다. 예를 들면 다음과 같다.

  • 계급 간의 관계에 대한 관계 유형
  • 개인 간의 관계에 대한 관계 유형
  • 개인과 계급 간의 관계에 대한 관계 유형
  • 단일 개체와 컬렉션 간의 관계에 대한 관계 유형
  • 컬렉션 간의 관계에 대한 관계 유형

관계형태는 때때로 영역별로 다르며, 그 다음에 특정한 종류의 사실을 저장하거나 특정한 유형의 질문에 답하기 위해 사용된다. 관계 유형의 정의가 온톨로지(Ontology)에 포함된 경우 온톨로지(Ontology)는 자체 온톨로지 정의 언어를 정의한다. 자신의 관계 유형을 정의하고 다양한 범주의 관계 유형을 구분하는 온톨로지(Ontology)의 예가 젤리쉬 온톨로지(Gellish Ontology)이다.

예를 들어, 자동차의 영역에서, 우리는 각각의 자동차가 어디에 건설되는지 알려주는 맞춤식 관계가 필요할지도 모른다. 그래서 포드 익스플로러는 루이빌에서 만들어졌다. 온톨로지는 또한 루이빌이 켄터키에 있고 켄터키는 국가로서 분류되어 있으며 이 온톨로지를 사용하는 미국 소프트웨어의 일부라는 것을 알 수 있다. "미국에서 어떤 자동차가 만들어지느냐?"와 같은 질문에 대답할 수 있다.

메모들

  1. ^ 여기에서 각각 "클래스"의 개념과 동일하지는 않지만 관련이 있는 클래스(설정 이론), 클래스(컴퓨터 과학), 클래스(철학)를 참조한다.
  2. ^ Taniar, David (28 February 2006). Web Semantics & Ontology. Idea Group Inc (IGI). ISBN 978-1-59140-907-6.
  3. ^ Asunción Gómez-Pérez; Mariano Fernandez-Lopez; Oscar Corcho (18 April 2006). Ontological Engineering: with examples from the areas of Knowledge Management, e-Commerce and the Semantic Web. First Edition. Springer Science & Business Media. ISBN 978-1-85233-840-4.
  4. ^ Maureen Donnelly; Giancarlo Guizzardi (2012). Formal Ontology in Information Systems: Proceedings of the Seventh International Conference (FOIS 2012). IOS Press. ISBN 978-1-61499-083-3.
  5. ^ 여기서 언급된 클래스에 주어진 이름은 전적으로 관습의 문제라는 점에 유의하십시오.