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Ontologas Sesin 15 Eduardo Morales / L. Enrique Sucar Sesin 15 Eduardo Morales / L. Enrique Sucar

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El conocimiento se puede ver como informacin acerca de informacin. Bsicamente es informacin semnticamente rica. Introduccin

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Un conjunto de conocimiento formalmente representado se basa en una conceptualizacin: los objetos y otras entidades que se asumen existir en un rea de inters y las relaciones entre ellas. Un conjunto de conocimiento formalmente representado se basa en una conceptualizacin: los objetos y otras entidades que se asumen existir en un rea de inters y las relaciones entre ellas.

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Una conceptualizacin es un vista abstracta, simplificada del mundo que queremos representar con un propsito. Cada base de conocimiento, sistema basado en conocimiento o agente a nivel de conocimiento est sujeto, explcita o implcitamente, a una conceptualizacin. Cada base de conocimiento, sistema basado en conocimiento o agente a nivel de conocimiento est sujeto, explcita o implcitamente, a una conceptualizacin.

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Una ontologa es una especificacin explcita de una (o una parte de una) conceptualizacin. Una ontologa es una especificacin explcita de una (o una parte de una) conceptualizacin.

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Lo que incluye es un vocabulario de trminos y especificacin de su sentido. El grado de formalidad de esta especificacin va desde: muy informal, semi-informal, semi-formal, rigurosamente formal. Lo que incluye es un vocabulario de trminos y especificacin de su sentido. El grado de formalidad de esta especificacin va desde: muy informal, semi-informal, semi-formal, rigurosamente formal.

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Conceptualizaciones compartidas incluyen ambientes para modelar conocimiento del dominio; protocolos de comunicacin de contenidos especficos para agentes inter-operativos; y acuerdos acerca de la representacin de teoras de dominios particulares. Ontologas son acuerdos acerca de conceptualizaciones compartidas.

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El trmino es tomando de filosofa, donde Ontologa se refiere a Existencia. Para IA, lo que existe es aquello que puede ser representado. El trmino es tomando de filosofa, donde Ontologa se refiere a Existencia. Para IA, lo que existe es aquello que puede ser representado. Un agente se asocia a una ontologa. Esto garantiza consistencia, pero no complets.

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La creciente automatizacin de procesos en general ha provocado una proliferacin de sistemas de informacin con semnticas que se traslapan. La creciente automatizacin de procesos en general ha provocado una proliferacin de sistemas de informacin con semnticas que se traslapan. Motivacin Por otro lado existe la necesidad de reutilizacin de conocimiento, para eficientar esta automatizacin.

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Los desarrollos de sistemas basados en conocimiento y de software en general, normalmente se hacen en diferentes contextos, puntos de vista y suposiciones acerca de su materia de estudio. Cada uno usa su propio vocablo, pueden tener diferentes conceptos que a veces se traslapan y diferentes mtodos y estructuras.

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La inter-operabilidad El potencial de reutilizar y compartir informacin La inter-operabilidad El potencial de reutilizar y compartir informacin Esto ha provocado problemas de comunicacin por falta de entendimiento compartido. Esto limita:

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Cmo resolverlo: Teniendo un entendimiento compartido que unifique los diferentes puntos de vista y que sirva para: Cmo resolverlo: Teniendo un entendimiento compartido que unifique los diferentes puntos de vista y que sirva para: (i) Propsitos de comunicacin, (ii) Inter-operabilidad entre sistemas, (iii) Re-utilizacin, (iv) Confiabilidad, (v) Especificacin (i) Propsitos de comunicacin, (ii) Inter-operabilidad entre sistemas, (iii) Re-utilizacin, (iv) Confiabilidad, (v) Especificacin

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Comunicacin

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Una posibilidad es tener un modelo de conocimiento, haciendo una analoga con un modelo de datos. Un modelo de datos describe la estructura lgica de los datos y su aplicacin. Uno de los trabajos seminales fue el del modelo de entidad-relacin. Una posibilidad es tener un modelo de conocimiento, haciendo una analoga con un modelo de datos. Un modelo de datos describe la estructura lgica de los datos y su aplicacin. Uno de los trabajos seminales fue el del modelo de entidad-relacin.

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El modelo es una descripcin esquemtica de las instancias del modelo. Estas instancias, representan los datos que son usados por la aplicacin. Se han hecho muchas extensiones al modelo entidad-relacin para tratar de capturar el significado de los datos (la parte semntica). Una extensin comn es usar jerarquas de clases-subclases. El modelo es una descripcin esquemtica de las instancias del modelo. Estas instancias, representan los datos que son usados por la aplicacin. Se han hecho muchas extensiones al modelo entidad-relacin para tratar de capturar el significado de los datos (la parte semntica). Una extensin comn es usar jerarquas de clases-subclases.

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El modelo de datos toma un solo punto de vista del mundo. Describe los objetos o instancias de inters, pero bajo una sola posible interpretacin. El modelo de datos toma un solo punto de vista del mundo. Describe los objetos o instancias de inters, pero bajo una sola posible interpretacin. Algunas de sus limitaciones son: Si uno quiere re-utilizar algn trmino, se hace evidente que el trmino puede tener diferentes interpretaciones dependientes del contexto.

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La reutilizacin de conocimiento complejo es imposible sin tomar en cuenta los diferentes puntos de vista. Esto es, los puntos de vista no aaden informacin, por lo que la visin global es limitada. Algo de esto existe en bases de datos, pero toda la informacin tiene que estar presente.

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Puntos de Vista

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Por otro lado, existen desarrollos en modelo de datos orientados a objetos. Sin embargo, siguen siendo pobres en su representacin de relaciones entre objetos. La jerarqua y herencia basada en la relacin IS-A es slo una de las posibles relaciones que pueden existir. Por otro lado, existen desarrollos en modelo de datos orientados a objetos. Sin embargo, siguen siendo pobres en su representacin de relaciones entre objetos. La jerarqua y herencia basada en la relacin IS-A es slo una de las posibles relaciones que pueden existir.

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Una posible solucin es hacer accesible la semntica de la informacin almacenada: Qu contiene?, Qu propiedades? y Cmo puede usarse? Qu contiene?, Qu propiedades? y Cmo puede usarse? Si algn agente entiende la ontologa puede usar la informacin.

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Las ontologas en s mismas tambin puede ser reutilizadas. As como existe una frontera difusa entre conocimiento e informacin, existe una frontera difusa entre ontologas y modelos de datos. Las ontologas en s mismas tambin puede ser reutilizadas. As como existe una frontera difusa entre conocimiento e informacin, existe una frontera difusa entre ontologas y modelos de datos. Finalmente, una ontologa se puede ver como un modelo de datos de conocimiento.

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La representacin de objetos del mundo real siempre depende del contexto en el que los objetos son usados. Este contexto puede verse como un punto de vista tomado del objeto. Es generalmente imposible enumerar de antemano todos los posibles puntos de vista tiles de (o clases de) objetos. La representacin de objetos del mundo real siempre depende del contexto en el que los objetos son usados. Este contexto puede verse como un punto de vista tomado del objeto. Es generalmente imposible enumerar de antemano todos los posibles puntos de vista tiles de (o clases de) objetos. Principio 1 :

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La reutilizacin de algn pedazo de conocimiento requiere de una descripcin explcita de los puntos de vista que estn inherentemente presentes en el conocimiento. De otra forma, no hay forma de saber si el pedazo de conocimiento es aplicable a una nueva aplicacin y porqu. La reutilizacin de algn pedazo de conocimiento requiere de una descripcin explcita de los puntos de vista que estn inherentemente presentes en el conocimiento. De otra forma, no hay forma de saber si el pedazo de conocimiento es aplicable a una nueva aplicacin y porqu. Principio 2 :

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El propsito de una ontologa es hacer explcito algn punto de vista. A veces necesitamos combinar dos o ms ontologas. Algunas de las caractersticas tpicas de las ontologas son: Pueden existir ontologas mltiples: Cada ontologa introduce conceptualizaciones especficas. Cada ontologa introduce conceptualizaciones especficas.

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Podemos identificar niveles de abstraccin de las ontologas. Estos niveles de generalizacin nos da una topologa de ontologas. Podemos identificar niveles de abstraccin de las ontologas. Estos niveles de generalizacin nos da una topologa de ontologas. La idea es caracterizar una red de ontologas usando multiplicidad y abstraccin. Podemos pensar en una estrategia de construccin gradual de abajo hacia arriba.

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Multiplicidad de la representacin. Un concepto puede ser representado de muchas formas que pueden coexistir Multiplicidad de la representacin. Un concepto puede ser representado de muchas formas que pueden coexistir Mapeo de ontologas. Establecer relaciones entre los elementos de una o ms ontologas, para establecer conexiones, especializaciones, generalizaciones, etc. Mapeo de ontologas. Establecer relaciones entre los elementos de una o ms ontologas, para establecer conexiones, especializaciones, generalizaciones, etc.

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Tipos de Ontologas En KACTUS identificaron 4 tipos de ontologas de acuerdo a su alcance de aplicabilidad: 1. Ontologa de la aplicacin: Usadas por la aplicacin. Ontologa de procesos de produccin, de diagnstico de fallas, de diseo intermedio de barcos, etc. Tipos de Ontologas En KACTUS identificaron 4 tipos de ontologas de acuerdo a su alcance de aplicabilidad: 1. Ontologa de la aplicacin: Usadas por la aplicacin. Ontologa de procesos de produccin, de diagnstico de fallas, de diseo intermedio de barcos, etc.

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2. Ontologa del dominio: Especficas para un tipo de artefacto, generalizaciones sobre tareas especficas en algn dominio. Por ejemplo, ontologa del proceso de produccin de hidrocarburos, de la red elctrica, de barcos, etc. 2. Ontologa del dominio: Especficas para un tipo de artefacto, generalizaciones sobre tareas especficas en algn dominio. Por ejemplo, ontologa del proceso de produccin de hidrocarburos, de la red elctrica, de barcos, etc.

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3. Ontologas tcnicas bsicas: Describe caractersticas generales de artefactos. Por ejemplo: componentes, procesos, funciones. 3. Ontologas tcnicas bsicas: Describe caractersticas generales de artefactos. Por ejemplo: componentes, procesos, funciones. 4. Ontologas genricas: Describe la categora de ms alto nivel. 4. Ontologas genricas: Describe la categora de ms alto nivel.

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1. Claridad: Una ontologa debe de poder comunicar de manera efectiva el significado de sus trminos. Las definiciones deben de ser objetivas y comentadas en lenguaje natural 1. Claridad: Una ontologa debe de poder comunicar de manera efectiva el significado de sus trminos. Las definiciones deben de ser objetivas y comentadas en lenguaje natural Criterios de Diseo de Ontologas

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2. Coherencia: Debe de permitir hacer inferencias que sean consistentes con las definiciones 2. Coherencia: Debe de permitir hacer inferencias que sean consistentes con las definiciones 3. Extendible: Debe de anticipar usos y permitir extensiones y especializaciones monotnicas 3. Extendible: Debe de anticipar usos y permitir extensiones y especializaciones monotnicas

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4. Sesgo de codificacin mnimo ( minimal encoding bias ): Especificar al nivel de conocimiento sin depender de una codificacin particular a nivel de smbolo. 5. Mnimo compromiso ontolgico: Hacer la menor cantidad de suposiciones acerca del mundo modelado. 5. Mnimo compromiso ontolgico: Hacer la menor cantidad de suposiciones acerca del mundo modelado. En estos criterios de decisin se tienen que hacer balances.

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1. Comunicacin: Modelos normativos, red de relaciones, consistencia y falta de ambigedad, integracin de diferentes perspectivas de usuarios, etc. 1. Comunicacin: Modelos normativos, red de relaciones, consistencia y falta de ambigedad, integracin de diferentes perspectivas de usuarios, etc. Usos de Ontologas

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2. Inter-operabilidad: Usar ontologas como una inter-lingua. 2. Inter-operabilidad: Usar ontologas como una inter-lingua. 3. Ingeniera de sistemas: Especificacin, confiabilidad y reutilizacin 3. Ingeniera de sistemas: Especificacin, confiabilidad y reutilizacin

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1. Identificar propsito y alcance (usuarios potenciales) 1. Identificar propsito y alcance (usuarios potenciales) Metodologa Genrica 2. Construccin de ontologa: Captura: (i) Identificacin de conceptos y relaciones claves, (ii) Produccin de definiciones no ambigas, (iii) Identificacin de trminos Captura: (i) Identificacin de conceptos y relaciones claves, (ii) Produccin de definiciones no ambigas, (iii) Identificacin de trminos

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Codificacin: Representacin explcita de la conceptualizacin en un lenguaje formal Codificacin: Representacin explcita de la conceptualizacin en un lenguaje formal Integracin de ontologas existentes: cmo, cules y si vamos a usar alguna ontologa existente Integracin de ontologas existentes: cmo, cules y si vamos a usar alguna ontologa existente 3. Evaluacin 4. Documentacin

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Metodologa de Construccin (KACTUS) 1. Especificar: Metodologa de Construccin (KACTUS) 1. Especificar: El contexto de aplicacin: el dominio, los objetos de inters y las tareas que se van a realizar por la ontologa (para qu se va a construir). El contexto de aplicacin: el dominio, los objetos de inters y las tareas que se van a realizar por la ontologa (para qu se va a construir).

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El punto de vista del modelado: Describe el tipo de modelo, tales como, dinmico - esttico, funcional - causal, etc. El punto de vista del modelado: Describe el tipo de modelo, tales como, dinmico - esttico, funcional - causal, etc. Por ejemplo: en el sector elctrico podemos pensar en 4 grandes conceptos: generacin, distribucin, transporte y consumo.

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Los componentes de la funcionalidad son: generadores, lneas de transmisin, capacitores, transformadores, cargas, etc. Algunas variables son: voltaje, corriente, potencia, y sus leyes. Los componentes de la funcionalidad son: generadores, lneas de transmisin, capacitores, transformadores, cargas, etc. Algunas variables son: voltaje, corriente, potencia, y sus leyes.

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2. Hacer un diseo preliminar basndose en una ontologa existente. Implica una etapa de anlisis y de mapeo de ontologas. 2. Hacer un diseo preliminar basndose en una ontologa existente. Implica una etapa de anlisis y de mapeo de ontologas. El mapeo puede ser:

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De formalizacin: de la especificacin o del modelado. De formalizacin: de la especificacin o del modelado. Para aumentar la parte declarativa de la ontologa Para aumentar la parte declarativa de la ontologa Para especializar trminos creando subtipos o restricciones de tipos Para especializar trminos creando subtipos o restricciones de tipos Mezcla de todos

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Por ejemplo, una lnea de transmisin es un elemento que transporta energa elctrica, genera prdidas y baja el voltaje. Este paso es el ms difcil e implica mayor trabajo. El proceso de transporte de energa es un caso especfico de un proceso fsico, por lo que podemos tomar una ontologa de procesos fsicos.

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Por otro lado, la descomposicin de procesos es otro aspecto que podemos incorporar usando una ontologa de descomposicin. Despus tenemos que verificar que los conceptos encontrados en las ontologas son adecuados para nuestro propsito. Por otro lado, la descomposicin de procesos es otro aspecto que podemos incorporar usando una ontologa de descomposicin. Despus tenemos que verificar que los conceptos encontrados en las ontologas son adecuados para nuestro propsito.

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Bsicamente debemos de considerar que la ontologa construida va a ser reutilizada. 3. Hacer un diseo definitivo y evaluarlo Algunos principios generales de reutilizacin son: abstraccin (lo ms abstracto posible, pero suficientemente concreto) modularizacin (aislar conceptos), jerarquizacin (orden) y estandarizacin (e.g., STEP).

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La documentacin tiene que hacerse en forma paralela a los puntos anteriores y debe de tener el tipo de mapeo en que se basa la nueva teora, diferencias semnticas con las ontologas seleccionadas, justificacin de las decisiones tomadas, evaluacin, conocimiento adicional para usarla, etc. La documentacin tiene que hacerse en forma paralela a los puntos anteriores y debe de tener el tipo de mapeo en que se basa la nueva teora, diferencias semnticas con las ontologas seleccionadas, justificacin de las decisiones tomadas, evaluacin, conocimiento adicional para usarla, etc. 4. Documentacin y reutilizacin.

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Hacer tormentas de ideas para producir todos los trminos relevantes y frases, y estructuracin inicial para identificar referencias cruzadas entre las reas Hacer tormentas de ideas para producir todos los trminos relevantes y frases, y estructuracin inicial para identificar referencias cruzadas entre las reas Metodologa (tips) para la definicin de trminos Producir definiciones Determinar la meta-ontologa: inicialmente no casarse con ninguna Determinar la meta-ontologa: inicialmente no casarse con ninguna

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Dividir en reas que tengan el traslape semntico ms grande y trabajar primero en ellas. Dividir en reas que tengan el traslape semntico ms grande y trabajar primero en ellas. Proceder de en medio hacia afuera: esto es definir los trminos considerados fundamentales y moverse a niveles ms abstractos y especficos. Proceder de en medio hacia afuera: esto es definir los trminos considerados fundamentales y moverse a niveles ms abstractos y especficos.

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Una metodologa de abajo hacia arriba produce demasiado nivel de detalle, aumenta esfuerzo, difcil identificar cuestiones comunes entre conceptos relacionados, lo cual aumenta el riesgo de tener inconsistencias.

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Una metodologa de arriba a abajo, puede resultar en establecer una categorizacin arbitraria, con posible poca estabilidad y puede no identificar cuestiones comunes en una red compleja.

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Formato de proceso de intercambio ( Process Interchange Format - PIF): es un proyecto para intercambiar modelos de procesos de negocios usando diferentes representaciones. Formato de proceso de intercambio ( Process Interchange Format - PIF): es un proyecto para intercambiar modelos de procesos de negocios usando diferentes representaciones. Proyectos de Ontologas Ontologs de planes: proyecto ARPA para desarrollar un lenguaje de especificacin de representacin de conocimiento (KRSL) para representar planes e informacin de planificacin. Ontologs de planes: proyecto ARPA para desarrollar un lenguaje de especificacin de representacin de conocimiento (KRSL) para representar planes e informacin de planificacin.

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CYC proyecto de MCC (Microelectronics and Computer technology Corporation) da los fundamentos para razonamiento de sentido comn mediante el desarrollo de ontologas. CYC proyecto de MCC (Microelectronics and Computer technology Corporation) da los fundamentos para razonamiento de sentido comn mediante el desarrollo de ontologas. TOVE (TOronto Virtual Enterprise): Desarrollar una ontologa para empresas. TOVE (TOronto Virtual Enterprise): Desarrollar una ontologa para empresas. Se puede ver la ontologa de CYC, ms que una ontologa monoltica, como una red de microteoras.

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Enterprise: Proyecto parecido a TOVE pero Ingls, y el nfasis es sobretodo en proveer un ambiente de integracin de herramientas y mtodos usados en los negocios. Enterprise: Proyecto parecido a TOVE pero Ingls, y el nfasis es sobretodo en proveer un ambiente de integracin de herramientas y mtodos usados en los negocios.

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KACTUS: Proyecto ESPRIT para el desarrollo de una metodologa de reutilizacin de conocimiento tcnico. KACTUS: Proyecto ESPRIT para el desarrollo de una metodologa de reutilizacin de conocimiento tcnico. Plinius: El objetivo es la extraccin semi-automtica de conocimiento a partir de textos en lenguaje natural enfocado a materiales cermicos. Plinius: El objetivo es la extraccin semi-automtica de conocimiento a partir de textos en lenguaje natural enfocado a materiales cermicos.

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En principio podemos usar cualquier lenguaje de programacin, pero a veces carecen de expresividad para escribir lo que queremos decir. Algunas de las primitivas que se aaden son: En principio podemos usar cualquier lenguaje de programacin, pero a veces carecen de expresividad para escribir lo que queremos decir. Algunas de las primitivas que se aaden son: Lenguajes de especificacin de ontologas

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Contructores para agregados, multiples jerarquas clase-subclase, reglas y axiomas Contructores para agregados, multiples jerarquas clase-subclase, reglas y axiomas Varias formas de modularizacin, para poder escribir diferentes ontologas y sus inter- relaciones. Varias formas de modularizacin, para poder escribir diferentes ontologas y sus inter- relaciones. La posibilidad de tomar una visin a un meta-nivel. La posibilidad de tomar una visin a un meta-nivel.

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KIF (Knowledge Interchange Format) y grfos conceptuales KIF (Knowledge Interchange Format) y grfos conceptuales Algunos lenguajes utilizados son: STEP (STandard for the Exchange of Product model data) y su lenguaje de especificacin EXPRESS STEP (STandard for the Exchange of Product model data) y su lenguaje de especificacin EXPRESS

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CML (Conceptual Modelling Language) Desarrollado como parte de KADS dentro del proyecto de CommonKADS. CML (Conceptual Modelling Language) Desarrollado como parte de KADS dentro del proyecto de CommonKADS. Ontolingua (Stanford)

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CORBA (The Common Object Request Broker Arquiteture) y el lenguaje IDL (Interface Definition Languaje) CORBA (The Common Object Request Broker Arquiteture) y el lenguaje IDL (Interface Definition Languaje) Workflow management coalition (WfMC) Workflow management coalition (WfMC)

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Se busca en el lenguaje: (i) expresividad y (ii) uso. Se busca en el lenguaje: (i) expresividad y (ii) uso. Todava no hay un estndar. Lo importante es el contenido ms que la sintaxis.

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Existe un servidor puesto por el laboratorio de sistemas de conocimiento de la Universidad de Stanford que permite:... Herramientas de Soporte: El servidor de ontologas (KSL) Herramientas de Soporte: El servidor de ontologas (KSL)

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Permite trabajo colaborativo a travs de internet. Usa Ontolingua (parecido a KIF). Crear, editar, evaluar, publicar, mantener y revisar ontologas (http://www-ksl.stanford.edu/).

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Desarrollo de ontologas como soporte de inter-lingua e interoperabilidad entre herramientas en algn dominio (traductores e integracin) Desarrollo de ontologas como soporte de inter-lingua e interoperabilidad entre herramientas en algn dominio (traductores e integracin) Trabajo Futuro Desarrollo de herramientas para apoyar el diseo y evaluacin de ontologas Desarrollo de herramientas para apoyar el diseo y evaluacin de ontologas

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Desarrollo de bibliotecas de ontologas Metodologas de diseo y evaluacin de ontologas Metodologas de diseo y evaluacin de ontologas Desarrollo e integracin de nuevas ontologas Desarrollo e integracin de nuevas ontologas

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Ontologas FIN