2.2. Примеры онтологий (онтология вин и пищи)

Онтология вин и еды и их сочетание Разработка онтологий 101: рководство по созданию Вашей первой онтологии Наталья Ф. Ной (Natalya F. Noy) и Дэбора Л. МакГиннесс (Deborah L. McGuinness) Среды для редактирования: PROTÉGÉ, Ontolingua, Chimaera

Возможные приложения Список вин для меню на текущий день Анализ инвентарного перечня винного погреба и предложение категорий вин для пополнения и конкретные вина для закупки Не требуется работы с текстом

Онтология Формальное явное описание понятий в рассматриваемой предметной области – Классов (иногда их называют понятиями), –Свойств и атрибутов каждого понятия (слотов, иногда их называемых ролями) –Ограничений, наложенных на слоты (фацетов) = ограничения ролей –Онтология вместе с набором индивидуальных экземпляров образует базу знаний.

Классы = понятия Классы вин Подклассы: красные, белые и розовые вина Другое основание деления: игристые и неигристые вина

Слоты Вино - крепкое, производится на таком- то заводе Слоты у экземпляров класса Вина –Вкус –Крепость –Уровень сахара –Производитель вина Значение – винный завод

Этапы разработки онтологии определение классов в онтологии; расположение классов в таксономическую иерархию (подкласс – надкласс); определение слотов и описание допускаемых значений этих слотов; заполнение значений слотов экземпляров

Шаг 1. Определение области и масштаба онтологии 1. Какую область будет охватывать онтология? 2. Для чего мы собираемся использовать онтологию? 3. На какие типы вопросов должна давать ответы информация в онтологии? 4. Кто будет использовать и поддерживать онтологию?

Онтология вина и еды Область онтологии – представление еды и вин Приложения: сочетания еды и вин Включаем –Различные типы вин, –Основные виды еды, –Понятие хорошего и плохого сочетания вина и еды Не включаем –Инвентарь –персонал

Вопросы для проверки компетентности 1. Какие характеристики вина мне следует учитывать при выборе вина? 2. Вино Bordeaux красное или белое? 3. Хорошо ли сочетается Cabernet Sauvignon с морскими продуктами? 4. Какое вино лучше всего подойдет к жареному мясу? 5. Какие характеристики вина влияют на его сочетаемость с блюдом? 6. Влияет ли с год производства вина на его букет или крепость? 7. Какие урожаи Napa Zinfandel были хорошими?

Шаг 2. Рассмотрение вариантов повторного использования существующих онтологий Библиотека онтологий Ontolingua ( Библиотека онтологийDAML ( Общедоступные коммерческие онтологии (например, UNSPSC ( RosettaNet ( DMOZ ( База французских вин может существовать

Шаг 3. Перечисление важных терминов в онтологии - вино - виноград - винный завод - цвет вина, крепость, вкус, содержание сахара Типы вина Типы еды: рыба, мясо

Шаг 4. Определение классов и иерархии классов Нисходящая разработка –Начиная с общих понятий Восходящая разработка –Движение от конкретных классов Комбинированная разработка

Организация классов в таксономию Вопрос: если объект является экземпляром одного класса, будет ли он обязательно (т.е. по определению экземпляром некоторого другого класса Если класс А – надкласс класса В, то каждый экземпляр класса В также является экземпляром А Каждое вино Pinot Noir – обязательно красное вино. Поэтому класс Pinot Noir – подкласс класса Красное вино

Шаг 5. Определение свойств классов – слотов Описание внутренне структуры понятий – свойства Цвет вина, крепость, вкус, содержание сахара, местоположение винного завода Класс Вино – слоты: цвет, крепость, вкус, содержание сахара Класс Винный завод - местоположение

Типы слотов Внутренние свойства – вкус вина Внешние свойств – область, имя Части Отношения

Наследование свойств Все слоты наследуются подклассами класса Уровень танина – слот для класса Красное вино

Определение фацетов слотов (ограничений на слоты) Тип значений свойства значений количество значений Винный завод – слот производит – множественные значения – тип значения - вино

Мощность значений Некоторые системы: единственное или множественное Возможности других систем –Минимальная мощность –Максимальная мощность

Тип значения слота Строка Число Булево значение Нумерованные слоты (один из множества) Слоты-экземпляры – ссылка на класс

Шаг 7. Создание экземпляров (1) выбрать класс, (2) создать отдельный экземпляр этого класса (3) ввести значения слотов

Определении классов и иерархии классов

Развитие иерархии классов Вина Zinfandel – подкласс красных вин Стали делать - белое Zinfandel розового цвета Класс Zinfandel разбивается на 2 класса – белое Zinfandel и красное Zinfandel Ср. Телефонная связь

Классы и их имена Важно различать класс и его имя. Классы представляют понятия предметной области, а не те слова, которые обозначают эти понятия Синонимы одного и того же понятия не представляют разные классы Синонимы – всего лишь разные имена понятия

Сколько должно быть прямых подклассов Если класс имеет только один прямой подкласс, то, возможно, при моделировании допущена ошибка или онтология неполная. Если у данного класса есть более десятка подклассов, то, возможно, необходимы дополнительные промежуточные категории

Множественное наследование Класс – является подклассом нескольких классов Вино Port – красное вино, десертное вино Наследует значение СЛАДКОЕ из слота СОДЕРЖАНИЕ САХАРА от класса ДЕСЕРТНОЕ ВИНО Наследует слот УРОВЕНЬ ТАНИНА и цвет класса КРАСНОЕ ВИНО

Когда вводить (или не вводить) новый класс Необходимость класса: –Есть слот, которого нет у других –Ограничения на слот, отличные от других –Имеют другие отношения Красные вина – уровень танина Десертное вино – значение слота СОДЕРЖАНИЕ САХАРА – сладкое Обычно новый класс добавляет новую информацию

Новый класс или значение свойства Создать ли нам класс Белое вино или просто создать класс ВИНО и ввести различные значения слота ЦВЕТ? Насколько важно Белое вино для области Если понятия с разными значениями слота становятся ограничениями для различных слотов в других классах, то для разделения нам следует создать новый класс. В противном случае разделение представляется в значении слота

Изменчивость свойства Как часто экземпляр класса меняет свойство Охлажденное вино Цвет вина – обычное описание цвета

Экземпляр или класс Отдельные экземпляры – это самые конкретные сущности, представленные в базе знаний Зависит от приложения Если подбор вина и еды, то экземпляры – конкретные названия вин Если нужно еще следить за закупкой, то экземпляр конкретная бутылка вина

Ограничение масштаба Онтология не должна содержать всю возможную информацию о предметной области: не нужно конкретизировать или обобщать больше, чем это нужно для приложения (не более 1 дополнительного уровня в каждую сторону). Не нужно знать, из какой бумаги этикетки или как готовятся креветки

Дизъюнктивные классы Не может быть общих экземпляров - несовместимость Белое вино и Десертное вино – не дизъюнктивные классы Красное и Белое вино дизъюнктивны

Дополнительные свойства слотов Обратные слоты Значения слотов по умолчанию –Значение для большинства

Заключение Фреймовая система описания онтологий Относительно простые онтологии – небольшое количество разных типов сущностей Если обрабатывать электронные текстовые коллекции – большое количество различных типов сущностей Трудно (невозможно) описать с помощью фреймов

Вопросы к лекции Перечислите этапы процесса проектирования онтологии (по Н.Ф. Ной и Д.Л. МакГиннесс). Назовите основные шаги при создании онтологии вин и пищи. Какие на ваш взгляд ограничения существуют для применения онтологии вин и пищи?