Ontologias

IntroducciónNiveles de representación

Representación conocimiento

Ontologías

Miguel Rebollo Pedruelo (@mrebollo)

Dept. Sistemas Informáticos y ComputaciónUniv. Politécnica de Valencia

Agentes de Información y Web SemánticaMaster IARFID

@mrebollo Ontologías

Contenidos

1 Introducción a las ontologías

2 Niveles de representaciónSintaxisEstructuraSemánticaUso

3 Representación del conocimiento

Contenidos

Visión general de las ontologías

Información vs. conocimientoen la web tenemos información: gran colección de hechosdebemos traducir esos hechos a conceptos: verdades,creencias, perspectivas, juicios, metodologías, know-how. . .

Problemas1 ¿Cómo representamos el conocimiento para que lo pueda

tratar una máquina?2 ¿Cómo lo usamos en aplicaciones reales?

Definición de ontología

Definition (Ontología)Una ontología define los términos y conceptos comunes empleadospara describir y representar un área de conocimiento.

Descripción medianteclasesinstanciasrelacionespropiedadesfunciones/procesosrestricciones

Representaciónfrases que combinan laterminología para expresarrelaciones entre lostérminosestas frases aportansignificado.

Ciclo de vida del conocimiento

El conocimiento no es algo estático

Espectro de ontologías

SintaxisEstructuraSemánticaUso

Contenidos

Niveles de representación

Un lenguaje es un sistema formal formado poralfabeto, vocabulario o ambosreglas para combinar los elementos en sentenciassemántica para dar significado a los elementos anteriores

Son necesarios 4 niveles para construir modelos:1 sintaxis2 estructura3 semántica4 uso

Un lenguaje es un sistema formal formado poralfabeto, vocabulario o ambosreglas para combinar los elementos en sentenciassemántica para dar significado a los elementos anteriores

Son necesarios 4 niveles para construir modelos:1 sintaxis2 estructura3 semántica4 uso

Sintaxis

La sintaxis hace referencia al orden, al formato y a la estructurael análisis sintáctico es el primer paso de un compiladoren la web se trabaja con documentos: cadenas de texto

Example (Sintaxis de XML)cabeceraorden y cierre de etiquetasatributoscomentarios

Sintaxis

Sgeun un etsduio de una uivenrsdiad ignlsea, noipmotra el odren en el que las ltears etsan ersciats,la uicna csoa ipormtnate es que la pmrirea y lautlima ltera esten ecsritas en la psiocion cocrrtea.El rsteo peuden estar ttaolmntee mal y aun pordaslerelo sin pobrleams. Etso es pquore no lemeos cadaltera por si msima preo la paalbra es un tdoo

C13R70 D14 D3 V3R4N0 3574B4 3N L4 PL4Y4 0853RV4ND0D05 CH1C45 8R1NC4ND0 3N 14 4R3N4, 357484N 7R484J4ND0MUCH0 C0N57RUY3ND0 UN C4571LL0 D3 4R3N4 C0N 70RR35,P454D1Z05, 0CUL705 Y PU3N735. CU4ND0 357484N4C484ND0 V1N0 UN4 0L4 9U3 D357RUY0 70D0 R3DUC13ND03L C4571LL0 4 UN M0N70N D3 4R3N4 Y 35PUM4. P3N53 9U3D35PU35 DE 74N70 35FU3RZ0 L45 CH1C45 C0M3NZ4R14N 4110R4R,P3R0 3N V3Z D3 350, C0RR13R0N P0R L4 P14Y4R13ND0 Y JU64ND0 Y C0M3NZ4R0N 4 C0N57RU1R 07R0C4571LLO. C0MPR3ND1 9U3 H4814 4PR3ND1D0 UN4 6R4NL3CC10N; 64574M05 MUCH0 713MP0 D3 NU357R4 V1D4C0N57RUY3ND0 4L6UN4 C054 P3R0 CU4ND0 M45 74RD3 UN40L4 L1364 4 D357RU1R 70D0, S010 P3RM4N3C3 L4 4M1574D,3L 4M0R Y 3L C4R1Ñ0, Y L45 M4N05 D3 49U3LL05 9U3 50NC4P4C35 D3 H4C3RN05 50NRR31R. S4LUD05 Y 83505

Estructura

Define la forma de organizar los elementos del modeloorganización de los elementosanidamiento/jerarquíajerarquía, herencia, parte-de

La estructura se suele representar mediante un grafodirigidoacíclico

Example (Estructuras)esquema de una base de datosdiagramas de UMLDTD, XML-Schema

Estructura

Semántica

Definition (Semántica)Mapeo entre un conjunto de datos estructurados y un modelo deobjetos de algún dominio que aporta significados, así como lasrelaciones entre estos objetos.

el significado recae en la representación simbólica que loshumanos hacemos del mundosi queremos que una máquina comprenda el contenido de undocumento, necesitamos automatizar el proceso deinterpretación semántica

Semántica

Interpretación

Definition (Interpretación semántica)Estructurando los símbolos que usamos los humanos en unlenguaje lógico y axiomático, las máquinas podrían concluiraproximadamente, por un proceso de inferencia, lo que unapersona haría en circunstancias parecidas

Para eso necesitamos una ontología: expresiones en un lenguaje derepresentación del conocimiento (KR) para modelar

el mundosus entidadeslas relaciones existentes entre ellas

y mapear las expresiones del lenguaje con la ontología.

Interpretación

Definition (Interpretación semántica)Estructurando los símbolos que usamos los humanos en unlenguaje lógico y axiomático, las máquinas podrían concluiraproximadamente, por un proceso de inferencia, lo que unapersona haría en circunstancias parecidas

Para eso necesitamos una ontología: expresiones en un lenguaje derepresentación del conocimiento (KR) para modelar

el mundosus entidadeslas relaciones existentes entre ellas

y mapear las expresiones del lenguaje con la ontología.

Mapeo entre sintaxis y semántica

Sintaxis Semántica simplezDLKFL StringConstant12323 IntegerConstantIcountForLoop IntegerType Varible4 + 3 Addition(IntegerType Variable,

IntegerType Variable)¬(x ∨ y) Negation(

InclusiveOr( BooleanType Variable,BooleanTypeVariable))

Mapeo entre semántica simple y compleja

Semántica simple Semántica complejaStringConstant {′′zDLKFL′′ ∈ {a, b, c, . . . , ∗s∗}}IntegerConstant {12323} ∈ {1, 2, 3, . . . ,n}IntegerType Varible X |X ∈ {1, 2, 3, . . . ,n}Addition( [[Addition(4 ∈ {1, 2, 3, . . . ,n},

IntegerType Variable, 3 ∈ {1, 2, 3, . . . ,n}]]IntegerType Variable )

Negation( [[¬(X |X ∈ {t, f } ∨Y |Y ∈ {t, f })]]InclusiveOr(BooleanType Variable,BooleanTypeVariable))

Con [[X ]] se denota el valor de verdad de la expresión X

Uso (pragmática)

Indica cómo se debe usar la semánticapoco usada en lenguajes de programación (ej #pragma en C)cada vez de más importancia en la web semántica

Pragmática en agentes inteligentesteoría de los speech acts: describe el uso de los mensajes paraconseguir ciertos objetivos (informar, solicitar)tipos de diálogo (D. Walton & E: Krabbe)

Uso (pragmática)

Indica cómo se debe usar la semánticapoco usada en lenguajes de programación (ej #pragma en C)cada vez de más importancia en la web semántica

Pragmática en agentes inteligentesteoría de los speech acts: describe el uso de los mensajes paraconseguir ciertos objetivos (informar, solicitar)tipos de diálogo (D. Walton & E: Krabbe)

Intercambio de mensajes entre agentes

Nivel ej 1: solicita ejecuciónacción

ej 2: acepta acción solic-itada

3) Uso Agente i solicita a agentej una acción identificadacomo order678

Agente j acepta la ac-ción order678 solicitadapor agente i

2) Semán-tica

Agente i solicita enviar elpaquete package234 a lalocalización 25 35

La acción solicitada semarca como de alta pri-oridad

1) sintaxis (action(agent-identifier:name i) (deliverpackage234 (loc 2535)))

((action(agent-identifier:name i) (deliverpackage234 (loc25 35)))(priorityorder678 high))

Contenidos

Expresividad

una ontología puede variar desde una taxonomía, un tesauro,un modelo conceptual hasta una teoría lógicala ingeniería de ontologías la caracteriza mediante un sistemaaxiomático.

axiomasreglas de inferenciateoremas⇒ teoría

Tesauros vs. Ontologías

Nivel 1: Representación conocimientoClase, relación, instancia, función, atributo, propiedad, restricción,axioma, regla.

Nivel 2: Conceptos de la ontologíaPersona, localización, evento, padre, martillo, río,TransacciónFinanciera, coche, CompraDeCasa, etc.

Nivel 3: Instancias de la ontologíaHarry X, Landsfor III, Persona62453, 1995-96 V-6, Citroën C4Picasso, etc.

Para saber más. . .

N.F. Noy, D.L. McGuinnessDesarrollo de Ontologías: Guía para crear tu primera ontologíaStandford University, 2005.

OntoWeb ConsortiumA Survey on Ontology ToolsOntoWeb IST Project Deliverable 1.3

Temas para posibles trabajos

Revisión del estado del arteEstudiar las ontologías empleadas para la representación delconocimiento en agentes.

Alineamiento ontológicoUno de las líneas de investigación abiertas consiste en elalineamiento ontológico: cómo dos entidades que empleanontologías distintas pero compatibles son capaces deintercambiarlas y comunicarse entre sí.

Revisión de herramientasEstudiar y comparar las herramientas disponibles para laconstrucción de ontologías. Algunas "históricas" como Ontolingua,Oiled y OntoEdit, y otras actuales como Protégé y Hozo.

Ontologias

Technology

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