Лекция 8. Онтологии в многоагентных системах. Сошников Д. В., Устюжанин А. Е., Поляков А.О., Миханов С.В. Многоагентные интеллектуальные системы Слайд. - презентация

1 Лекция 8. Онтологии в многоагентных системах

2 Сошников Д. В., Устюжанин А. Е., Поляков А.О., Миханов С.В. Многоагентные интеллектуальные системы Слайд 2 Коммуникативные свойства агентов Коммуникация (вместе со способностью проводить заключения) краеугольное свойство МАС В чисто компьютерных МАС коммуникация может быть единственным возможным действием агента

3 Сошников Д. В., Устюжанин А. Е., Поляков А.О., Миханов С.В. Многоагентные интеллектуальные системы Слайд 3 Коммуникативные свойства агентов Цель коммуникации в сообществе делиберативных агентов координация совместных действий

4 Сошников Д. В., Устюжанин А. Е., Поляков А.О., Миханов С.В. Многоагентные интеллектуальные системы Слайд 4 Семиотическое согласование Различное внешнее и внутреннее представление знаний Для успешного взаимодействия агентов необходимо семиотическое согласование: по синтаксису используемого внешнего ЯПЗ (KIF, KQML) по семантике используемых понятий ПО по прагматике

5 Сошников Д. В., Устюжанин А. Е., Поляков А.О., Миханов С.В. Многоагентные интеллектуальные системы Слайд 5 Свойства языков передачи сообщений Зависимость от контекста (contextuality) Покрытие предметной области (coverage) Ролевая идентификация агентов (identity) Численная идентификация агентов (cardinality) Возможное решение онтологии как часть языка коммуникации

6 Сошников Д. В., Устюжанин А. Е., Поляков А.О., Миханов С.В. Многоагентные интеллектуальные системы Слайд 6 Онтологии Онтология – эксплицитная спецификация концептуализации предметной области (как правило таксономическая) Предоставляет словарь + знания о предметной области во внешнем представлении, которое может транслироваться во внутреннее представление агентов.

7 Сошников Д. В., Устюжанин А. Е., Поляков А.О., Миханов С.В. Многоагентные интеллектуальные системы Слайд 7 Составные части онтологии Множество концептов – понятий Отношения между концептами Атрибуты и свойства концептов Ограничения на свойства и атрибуты Экземпляры Знания из предметной области

8 Сошников Д. В., Устюжанин А. Е., Поляков А.О., Миханов С.В. Многоагентные интеллектуальные системы Слайд 8 Вариант формального определения Онтология тройка, состоящая из: множества концептов (терминов) множества отношений между концептами множества интерпретаций

9 Сошников Д. В., Устюжанин А. Е., Поляков А.О., Миханов С.В. Многоагентные интеллектуальные системы Слайд 9 Частные случаи онтологий Простой словарь Таксономия Тезаурус Каталог

10 Сошников Д. В., Устюжанин А. Е., Поляков А.О., Миханов С.В. Многоагентные интеллектуальные системы Слайд 10 Онтологии и объектно- ориентированный анализ Онтология отражает свойства реального мира выражает структуру концептов физическое представление концептов не представляет интереса Объектное описание отражает структуры данных и программного кода описывает в основном поведение (методы) интересует физическое преставление концептов (long int, char,...)

11 Сошников Д. В., Устюжанин А. Е., Поляков А.О., Миханов С.В. Многоагентные интеллектуальные системы Слайд 11 Свойства онтологий Существенность (охват ПО) Непротиворечивость Независимость от реализации Декларативность Расширяемость Ясность

12 Сошников Д. В., Устюжанин А. Е., Поляков А.О., Миханов С.В. Многоагентные интеллектуальные системы Слайд 12 Онтологии и коммуникация Языки коммуникаций описывают технический аспект передачи информации между агентами Языки описания онтологий описывают семантику предметной области Уровень семантики Транспортный уровень Сообщение (Т) Сообщение (О)

13 Сошников Д. В., Устюжанин А. Е., Поляков А.О., Миханов С.В. Многоагентные интеллектуальные системы Слайд 13 KQML – Knowledge Query & Manipulation Language (ask-all :content parent(nick,X)" :language standard_prolog :ontology geo-model3 )

14 Сошников Д. В., Устюжанин А. Е., Поляков А.О., Миханов С.В. Многоагентные интеллектуальные системы Слайд 14 Онтологии и передача сообщений в MAS В языке коммуникаций KQML определены, в частности, следующие поля сообщения: :content :language :ontology

15 Сошников Д. В., Устюжанин А. Е., Поляков А.О., Миханов С.В. Многоагентные интеллектуальные системы Слайд 15 Открытые аспекты онтологической коммуникации Условия несоответствия онтологий Условия неполноты информации

16 Сошников Д. В., Устюжанин А. Е., Поляков А.О., Миханов С.В. Многоагентные интеллектуальные системы Слайд 16 Онтологические формализмы Математические формализмы для представления онтологий - символьная логика Подмножество ЛП 1-го порядка Дескриптивные логики F-Logic

17 Сошников Д. В., Устюжанин А. Е., Поляков А.О., Миханов С.В. Многоагентные интеллектуальные системы Слайд 17 Трансляционный подход к разработке онтологий Томасом Грубером было доказано, что онтологии, описанные в формате с выразительностью логики предикатов, могут быть транслированы в другие формы представления. Практическая реализация - система Ontolingua Gruber, T. R. (1993). A Translation Approach to Portable Ontology Specifications. Knowledge Acquisition, 5(2),

18 Сошников Д. В., Устюжанин А. Е., Поляков А.О., Миханов С.В. Многоагентные интеллектуальные системы Слайд 18 Ontolingua Ontolingua использует расширенную версию языка KIF, где фразы: доказуемы (truth) принимаются на веру (belief) Трансляция может использоваться на всех этапах разработки

19 Сошников Д. В., Устюжанин А. Е., Поляков А.О., Миханов С.В. Многоагентные интеллектуальные системы Слайд 19 Языки представления онтологий LOOM (фреймовый язык семейства KL-ONE) Epikit (логика первого порядка) Algernon (фреймово-логический язык) KIF (логика первого порядка)

20 Сошников Д. В., Устюжанин А. Е., Поляков А.О., Миханов С.В. Многоагентные интеллектуальные системы Слайд 20 Преимущества трансляционного подхода Использование онтологий в разнородных системах Накопление и повторное использование знаний Разные механизмы вывода на разных этапах разработки

21 Сошников Д. В., Устюжанин А. Е., Поляков А.О., Миханов С.В. Многоагентные интеллектуальные системы Слайд 21 Онтологические системы Онтологическая система тройка состоящая из следующих частей: онтология верхнего уровня (статична) предметная онтология онтология, связанная с машиной вывода или архитектурная (статична)

22 Сошников Д. В., Устюжанин А. Е., Поляков А.О., Миханов С.В. Многоагентные интеллектуальные системы Слайд 22 Онтологии верхнего уровня (мета-онтологии) Онтология верхнего уровня совокупность понятий, не привязанная к какой-либо предметной области Примеры концептов: Thing, Concept, Relation, …

23 Сошников Д. В., Устюжанин А. Е., Поляков А.О., Миханов С.В. Многоагентные интеллектуальные системы Слайд 23 Критика метаонтологий Причины критики онтологий верхнего уровня: Отсутствие явного способа разделения мира на концепты Отсутствие структуры-«общего знаменателя» между предметными онтологиями Ограничения, накладываемые естественным языком

24 Сошников Д. В., Устюжанин А. Е., Поляков А.О., Миханов С.В. Многоагентные интеллектуальные системы Слайд 24 Доводы в защиту: Что делает нас оптимистичными в этом вопросе: Разница между определениями концептов (онтологией), языком (в лексическом смысле) и фактами (знаниями) Разница между онтологией верхнего уровня и «полем веры» определённой группы людей

25 Сошников Д. В., Устюжанин А. Е., Поляков А.О., Миханов С.В. Многоагентные интеллектуальные системы Слайд 25 Онтологический инжиниринг Определить поле знаний Рассмотреть использование существующих онтологий Выделить термины ПО Выделить концепты Определить слоты / свойства Задать ограничения Создать экземпляры

26 Сошников Д. В., Устюжанин А. Е., Поляков А.О., Миханов С.В. Многоагентные интеллектуальные системы Слайд 26 Определение поля знаний Зачем создается онтология? На какие вопросы она будет отвечать? Какую часть знаний она будет покрывать? Ограниченная предметная область –Сложно объять необъятное

27 Сошников Д. В., Устюжанин А. Е., Поляков А.О., Миханов С.В. Многоагентные интеллектуальные системы Слайд 27 Подходы к выделению концептов Сверху вниз – сначала определяются наиболее общие концепты, затем они специализируются Снизу вверх – сначала определяются конкрытные концепты, затем объединяются в классы Смешанный подход – сначала выделяются наиболее очевидные концепты Промежу- точный уровень Верх уровень Нижний уровень

28 Сошников Д. В., Устюжанин А. Е., Поляков А.О., Миханов С.В. Многоагентные интеллектуальные системы Слайд 28 Выделение слотов Насколько значимы отдельные классы для предметной области?

29 Сошников Д. В., Устюжанин А. Е., Поляков А.О., Миханов С.В. Многоагентные интеллектуальные системы Слайд 29 Ограничения на слоты Кардинальность – количество ассоциированных со слотом значение –Мин, Макс кардинальность Тип значения –Char, String, Person, … Минимальное/максимальное значение Значение по умолчанию

30 Сошников Д. В., Устюжанин А. Е., Поляков А.О., Миханов С.В. Многоагентные интеллектуальные системы Слайд 30 Инструменты онтологического инжиниринга Protégé Ontolingua Altova Semantic Works Рассмотрим в следующей лекции!

31 Сошников Д. В., Устюжанин А. Е., Поляков А.О., Миханов С.В. Многоагентные интеллектуальные системы Слайд 31 Онтологии – не только для агентов! Онтологии Агенты Методы решения задач Методы решения задач Проблемно- независимые приложения Проблемно- независимые приложения Базы данных Базы данных Описание свойств понятий Базы знаний Базы знаний Описание структуры ПО

32 Сошников Д. В., Устюжанин А. Е., Поляков А.О., Миханов С.В. Многоагентные интеллектуальные системы Слайд 32 Ссылки Natalya F. Noy and Deborah L. McGuinness, Ontology Development 101: A Guide to Creating Your First Ontology Jade tutorial on Application-defined content Languages and ontologies, pdf pdf

33 Сошников Д. В., Устюжанин А. Е., Поляков А.О., Миханов С.В. Многоагентные интеллектуальные системы Слайд 33 Спасибо за внимание! Ваши вопросы?