Формальная модель онтологической системы

Под формальной моделью оптологической системы понимается^[1] триплет вида ?° = (O^meta, OⁿP°^&z, МВ), где O^meta — онтология верхнего уровня (метаонтология); OⁿP°^&z — множество предметных онтологий; Z — онтологии задач предметной области; МВ — машина вывода, ассоциированная с онтологической системой Х°.

Посредством расширения системы моделей OⁿP°^&z можно учитывать предпочтения пользователя, а посредством изменения модели МВ — вводить специализированные критерии релевантности получаемой в процессе поиска информации, формировать специальные репозитории накопленных данных, а также пополнять при необходимости используемые онтологии.

В модели 1° имеются три основные онтологические компоненты: метаонтология, предметная онтология и онтология задач.

МетаонтологиЯу или базовая онтология, оперирует общими концептами и отношениями, которые не зависят от конкретной предметной области. Концептами метауровня являются такие общие понятия, как сущность, объект, свойство, значение, типы данных, процесс, событие и т. д. Уровню метаонтологии соответствует интенсиональное описание свойств предметной онтологии и онтологии задач. Это позволяет онтологии контролировать синтаксические конструкции понятий предметной области, которые объявляются как наследники общих категорий. Онтология метауровня является статической, что позволяет обеспечивать эффективный вывод.

Предметная онтология (О^пр°) определяет набор понятий, используемых при решении конкретных задач, независимых от самого метода решения. При построении О^пР° проводится классификация (таксономия) понятий ПрО, выявляются свойства и отношения, семантически значимые для данной предметной области, даются интерпретации этих понятий и отношений (декларативных и процедурных). Понятия ПрО специфичны для каждой прикладной онтологии, но отношения более универсальны. Поэтому в качестве базиса обычно выделяют такие отношения модели предметной онтологии, как POW, АКО, contained in, member_of, see_also и др.

Отношение part of while определено на множестве концептов. Оно является отношением принадлежности и показывает, что концепт может быть частью других концептов. Кроме того, оно является отношением типа «часть — целое» и по свойствам близко к отношению IsA_} может быть задано соответствующими аксиомами. Аналогичным образом можно ввести и другие отношения типа «часть — целое».

Иначе обстоит дело с отношением seejalso. Оно обладает другой семантикой и другими свойствами. Поэтому целесообразно вводить его не декларативно, а процедурно, подобно тому, как это делается при определении новых типов в языках программирования, где поддерживаются абстрактные типы данных. Отношение see_also транзитивно. Действительно, если предположить, что (Х_} seejalso Х₂), & (Х₂ seejalso Х₃), то можно считать, что (Xj seejalso Xf). Однако, но мере увеличения длины цепочки объектов, связанных данным отношением, справедливость транзитивного переноса свойства connected with падает. Поэтому в случае отношения seejalso речь идет не об отношении частичного порядка (как, например, в случае отношения IsA), а об отношении толерантности. Однако для простоты это ограничение может быть перенесено из определения отношения в функцию его интерпретации. Понятно, что этот базис является открытым и может пополняться в зависимости от предметной области и целей, стоящих перед прикладной системой, в которой такая онтология используется.

Онтология задач имеет дело с понятиями, описывающими методы преобразования объектов ПрО в процессе решения задач. Сами типы решаемых задач тоже могут выступать в качестве понятий, а отношения этой онтологии, как правило, представляют собой спецификации для декомпозиции задач на подзадачи. Вместе с тем если прикладной системой решается единственный тип задач (например, задачи поиска релевантной запросу информации), то онтология задач может в данном случае описываться простой словарной моделью.

Таким образом, модель онтологической системы позволяет описывать необходимые для ее функционирования онтологии разных уровней.

Машина вывода онтологической системы в общем случае может опираться на сетевое представление онтологий всех уровней. При этом ее функционирование связано с выполнением следующих операций: активацией понятий и (или) отношений, фиксирующих решаемую задачу (описание исходной ситуации); определением целевого состояния (ситуации); выводом на сети, заключающемся в том, что от узлов исходной ситуации распространяются волны активации, использующие свойства отношений, с ними связанных. Критерием остановки процесса является достижение целевой ситуации или превышение длительности исполнения (time out).

• [1] Городецкий В. И., Грушииский М. С., Хабалов А. В. Многоагентные системы: Обзор //Новости искусственного интеллекта. 1998. № 2. С. 3—19.