OntoClean es una metodología para analizar ontologías basada en propiedades formales e independientes del dominio de las clases (las metapropiedades) desarrollada por Nicola Guarino y Chris Welty .
Resumen e historia
OntoClean fue el primer intento de formalizar nociones de análisis ontológico para sistemas de información. La idea era justificar el tipo de decisiones que toman los constructores de ontologías experimentados y explicar los errores comunes de los inexpertos. Alan Rector , durante un debate en la conferencia KR-2002 en Toulouse , dijo: "Lo que han hecho es reducir la cantidad de tiempo que dedico a discutir con los médicos".
Las nociones en las que se centraron Guarino & Welty se extrajeron de la ontología filosófica. No buscaban los argumentos aparentemente interminables sobre cuál es la ontología correcta del universo, sino más bien las técnicas que estos filósofos usan para analizar, respaldar y criticar los argumentos de los demás. Estas técnicas hacen muy poco o ningún compromiso con una ontología en particular, en cambio, exponen lo que a menudo son distinciones muy sutiles.
Las ideas subyacentes a OntoClean aparecieron por primera vez en la literatura en una serie de tres artículos publicados en 2000. [1] [2] [3] El nombre OntoClean no aparece en la literatura hasta 2002. [4] Según Thompson-ISI, el trabajo on OntoClean fue el más citado de los artículos académicos sobre ontología. [5] OntoClean fue importante ya que fue la primera metodología formal para la ingeniería ontológica , aplicando principios científicos a un campo cuya práctica era principalmente arte.
Nota sobre terminología
En lógica, una propiedad es un predicado unario en intención, en otras palabras, una propiedad es lo que significa ser miembro de una clase. Por ejemplo, decimos que las instancias de la clase Person tienen la propiedad de "ser una persona". En la web semántica, una propiedad es una relación binaria.
La distinción entre propiedad y clase es sutil, y probablemente no es fundamental para entender OntoClean; sin embargo, este artículo sigue las publicaciones de OntoClean y utiliza constantemente "propiedad" de acuerdo con su significado original, y uno puede tratar "propiedad" y "clase" como sinónimos. . Por tanto, una metapropiedad es una propiedad de una propiedad o clase.
Metapropiedades
La base de OntoClean son las propiedades independientes del dominio de las clases, las metapropiedades de OntoClean: identidad, unidad, rigidez y dependencia. El trabajo posterior de Welty & Andersen [6] ha añadido dos metapropiedades más: la permanencia y la actualidad.
Identidad
La identidad es fundamental para la ontología, y especialmente para las ontologías de sistemas de información. La identidad es bien conocida en metafísica y en el modelado conceptual de bases de datos. En el último caso, es una práctica recomendada aceptada especificar una clave principal para las filas de una tabla. Si "dos" filas tienen claves primarias idénticas, se consideran la misma fila.
Más importante para la ontología son las cuestiones de identidad que exponen la existencia de, o al menos la necesidad de representar, otras entidades. Aquí, la cuestión en juego es encontrar las condiciones bajo las cuales una entidad propuesta sería a la vez la misma y diferente. El ejemplo clásico es una cantidad de arcilla que tiene la forma de una estatua. Si usas la misma arcilla pero la transformas en una estatua diferente , ¿es la misma entidad? Si es así, ¿cómo podría ser diferente ? Si no, ¿cómo podría ser lo mismo ? En el modelado conceptual, se entiende que cuando surge tal ambigüedad, uno debe tratarla como dos entidades diferentes para dar cuenta de una situación en la que una cambia y la otra permanece igual.
En OntoClean, los criterios de identidad están asociados con, o son transmitidos por, algunas clases de entidades, llamadas clasificaciones . Un sortal es una clase cuyas instancias se identifican de la misma manera. En los sistemas de información, estos criterios suelen ser extrínsecos, como un número de seguridad social o una identificación universalmente única, lo que no es interesante desde un punto de vista ontológico. Los criterios de identidad deben ser informativos , deben ayudarnos a nosotros y a otros a comprender lo que significa una clase. Un triángulo, por ejemplo, se puede identificar por la longitud de sus tres lados, o por dos lados y un ángulo interior, etc. Esto dice mucho sobre lo que se pretende con la clase de triángulo aquí, por ejemplo, el mismo triángulo podría estar en muchos lugares al mismo tiempo. Alguien más puede tener una ontología en la que la clase de triángulo tiene diferentes criterios de identidad, de modo que los dibujos diferentes siempre son triángulos diferentes, incluso si tienen el mismo tamaño. Los criterios de identidad (y OntoClean, para el caso) no le dicen que una de estas definiciones de triángulo sea correcta o incorrecta, solo que son diferentes y, por lo tanto, que las clases son diferentes.
Los criterios y clasificaciones de identidad están concebidos intuitivamente para explicar el hábito lingüístico de asociar la identidad con ciertas clases. En el ejemplo clásico de la estatua y la arcilla, naturalmente decimos "la misma arcilla " o "la misma estatua ", lo que indica que hay criterios de identidad que son propios de cada clase.
Ser un sortal es la primera metapropiedad de OntoClean, indicada con el superíndice + I ( −I para no sortals) en una clase en la notación original. + I (pero no −I ) se hereda en la jerarquía de clases, si una clase es una clasificación, todas sus subclases también lo son.
Unidad
Hay ciertas propiedades que sólo tienen de individuos que son totalidades . En la ontología formal, los totales a menudo se distinguen de las meras sumas , que son individuos cuyas fronteras son, en cierto sentido, arbitrarias. Por ejemplo, considere la arcilla de la clase . Una instancia de esta clase podría ser cierta cantidad del material (este es solo un significado posible, por supuesto), de modo que cualquier (de hecho, cada) subsección arbitraria de la cantidad sería una instancia diferente de la misma clase. Por el contrario, las instancias de la clase Person, por lo general, no se pueden descomponer de esta manera.
Para los propósitos de OntoClean, los totales son individuos cuyas partes están todas relacionadas entre sí, y solo entre sí, por alguna relación distinguida. Esta relación puede verse como una relación de conexión generalizada . Las meras sumas no tienen tal relación ya que cualquier descomposición de una mera suma está conectada a cualquier suma mayor, que no es una de sus partes, por la misma relación.
La unidad es la metapropiedad, indicada por + U , de clases cuyos individuos son todos bajo la misma relación. Al igual que la identidad, OntoClean no requiere que se especifique la relación en sí, a menudo es suficiente saber que la relación existe. Intuitivamente, una clase tiene unidad si todas sus instancias son el mismo tipo de todo, y es típicamente cierto para las clases de objetos naturales. La no unidad, indicada por −U , es la metapropiedad de clases cuyas instancias no son todas totalidades, o no todas todas por la misma relación. Un refinamiento adicional y más útil de la no unidad es la anti-unidad, indicada por ~ U , la metapropiedad de las clases cuyas instancias no son totalidades, como las clases de meras sumas. + U y ~ U (pero no −U ) se heredan en la jerarquía de clases.
Rigidez
La ley de Leibniz tiene sentido cuando se considera por primera vez, sin embargo, no lleva mucho tiempo ver cómo las consideraciones de tiempo causan problemas entre la mayoría de las ontologías (especialmente las ontologías de web semántica) y la ley de Leibniz . Por ejemplo, podría tener barba un día y afeitarme al siguiente, pero soy la misma entidad en ambos momentos. ¿Cómo es posible que yo sea el mismo si he cambiado ?
Hay muchos enfoques lógicos para este dilema clásico (incluido simplemente ignorarlo), el más común es considerar algunas propiedades como esenciales ; una propiedad esencial (y, en terminología anterior, las propiedades son predicados unarios) de una entidad es una propiedad que no puede cambiar, y estas son las propiedades para las que se cumple la ley de Leibniz . Otras propiedades de una entidad que pueden cambiar no son esenciales y no pueden estar involucradas en la identidad.
Algunas propiedades son esenciales para todas sus instancias. Piense en la propiedad de ser una persona , generalmente representada por la clase Persona. Para cada entidad que tiene esta propiedad, la propiedad es esencial. Entonces, al menos una de las propiedades que no ha cambiado de mí cuando me afeito la barba es que soy una persona. Estas propiedades, que son esenciales para todas sus instancias, son propiedades rígidas .
Las propiedades rígidas se designan con + R y las propiedades que no son rígidas con −R . Una especialización importante de las propiedades no rígidas son las propiedades anti-rígidas ( ~ R ), que son propiedades que deben ser cambiables. Piense en ser un estudiante : todos los estudiantes posiblemente no deben ser estudiantes. ~ R (pero no −R o + R ) se hereda en la jerarquía de clases.
Tenga en cuenta que estos son solo ejemplos: ciertamente es posible tener una ontología en la que Person sea anti-rígido. Imagine una ontología de creencias místicas, por ejemplo, en la que una entidad cambia de Persona a Espíritu al morir. Para que el individuo sea el mismo en este cambio, ser persona no debe ser esencial y además debe ser cambiante (es decir, anti-rígido).
La rigidez no debe confundirse con la noción de Kripke de designadores rígidos , que son particulares. El término rígido en OntoClean está destinado a describir la instancia de vínculo entre un individuo y una clase rígida; no se puede romper.
Dependencia
La dependencia es una noción variada. En los artículos centrales de OntoClean, Guarino & Welty utilizaron un tipo de dependencia que captura una metapropiedad de ciertos roles relacionales. Una propiedad es dependiente si cada instancia de ella implica la existencia de otra entidad. La propiedad Estudiante, por ejemplo, es dependiente, ya que para ser estudiante debe haber un maestro; por cada instancia de alumno hay al menos una instancia de maestro. En un trabajo posterior para [Dolce] se observó que esto subsume dos tipos de dependencia de propiedad: dependencia constante específica y dependencia constante genérica . El primero explica la dependencia de entidades específicas, por ejemplo, cada persona depende de tener un cerebro en particular. Este último da cuenta del caso Estudiante / Profesor, donde cualquier instancia de Profesor servirá.
Hay muchos otros tipos de dependencia, ver [Fine y Smith, 1983] y especialmente [Simons, 1987]. [7] Es un problema abierto adaptarlos al marco OntoClean.
Ser dependiente se indica con + D , ser independiente con −D . + D (pero no −D ) se hereda en la jerarquía de clases.
Referencias
- ^ Guarino, Nicola y Chris Welty. 2000. Análisis ontológico de relaciones taxonómicas. En, Laender, A. y Storey, V., eds, Proceedings of ER-2000: The 19th International Conference on Conceptual Modeling. Springer-Verlag. Octubre de 2000.
- ^ Guarino, Nicola y Chris Welty. 2000. Una ontología formal de propiedades. En, Dieng, R. y Corby, O., eds, Proceedings of EKAW-2000: The 12th International Conference on Knowledge Engineering and Knowledge Management. Berlín: Springer LNCS Vol. 1937/2000. Páginas. 97-112. Octubre de 2000.
- ^ Guarino, Nicola y Chris Welty. 2000. Identidad, unidad e individuación: hacia un conjunto de herramientas formal para el análisis ontológico. En W. Horn, ed., Proceedings of ECAI-2000: The European Conference on Artificial Intelligence. Ámsterdam: IOS Press. Páginas. 219-223. Agosto de 2000.
- ^ Guarino, Nicola y Chris Welty. 2002. Evaluación de decisiones ontológicas con OntoClean. Comunicaciones de la ACM. 45 (2): 61–65. Nueva York: ACM Press
- ^ Thompson. "Frentes de investigación emergentes: ontologías" .
- ^ Welty y Andersen, 2005. Towards OntoClean 2.0: A framework for Rigidity: https://dl.acm.org/doi/10.5555/2351604.2351611
- ^ Simons, P., 1987, Partes: Un estudio en ontología, Oxford: Clarendon Press.