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Ontología (ciencia de la información)

En ciencia de la información , una ontología abarca una representación, denominación formal y definiciones de las categorías, propiedades y relaciones entre los conceptos, datos o entidades que pertenecen a uno, muchos o todos los dominios del discurso . Más simplemente, una ontología es una forma de mostrar las propiedades de un área temática y cómo se relacionan, definiendo un conjunto de términos y expresiones relacionales que representan las entidades en esa área temática. El campo que estudia las ontologías así concebidas a veces se denomina ontología aplicada . [1]

Cada disciplina o campo académico, al crear su terminología, sienta las bases para una ontología. Cada uno utiliza supuestos ontológicos para enmarcar teorías, investigaciones y aplicaciones explícitas. Las ontologías mejoradas pueden mejorar la resolución de problemas dentro de ese dominio, la interoperabilidad de los sistemas de datos y la capacidad de descubrimiento de los datos. Traducir artículos de investigación en todos los campos es un problema que se facilita cuando expertos de diferentes países mantienen un vocabulario controlado de jerga entre cada uno de sus idiomas. [2] Por ejemplo, la definición y ontología de la economía es una preocupación principal en la economía marxista , [3] pero también en otros subcampos de la economía . [4] Un ejemplo de economía que se basa en la ciencia de la información ocurre en los casos en que una simulación o modelo pretende permitir decisiones económicas, como determinar qué activos de capital están en riesgo y en qué medida (ver gestión de riesgos ).

Lo que tienen en común las ontologías tanto en la ciencia de la información como en la filosofía es el intento de representar entidades, incluidos objetos y eventos, con todas sus propiedades y relaciones interdependientes, de acuerdo con un sistema de categorías. En ambos campos, hay un trabajo considerable sobre problemas de ingeniería ontológica (por ejemplo, Quine y Kripke en filosofía, Sowa y Guarino en ciencias de la información), [5] y debates sobre hasta qué punto es posible la ontología normativa (por ejemplo, fundacionalismo y coherentismo en filosofía, BFO y Cyc en inteligencia artificial).

Algunos consideran que la ontología aplicada es una sucesora de trabajos anteriores en filosofía. Sin embargo, muchos esfuerzos actuales están más preocupados por establecer vocabularios controlados de dominios estrechos que por primeros principios filosóficos , o por cuestiones como el modo de existencia de las esencias fijas o si los objetos duraderos (por ejemplo, el perdurantismo y el endurantismo ) pueden ser ontológicamente más primarios que los procesos. . La inteligencia artificial ha retenido una atención considerable con respecto a la ontología aplicada en subcampos como el procesamiento del lenguaje natural dentro de la traducción automática y la representación del conocimiento , pero los editores de ontología se utilizan a menudo en una variedad de campos, incluida la informática biomédica, [6] la industria. [7] Tales esfuerzos a menudo utilizan herramientas de edición de ontologías como Protégé. [8]

Ontología en Filosofía

La ontología es una rama de la filosofía e intersecta áreas como la metafísica, la epistemología y la filosofía del lenguaje, ya que considera cómo el conocimiento, el lenguaje y la percepción se relacionan con la naturaleza de la realidad. La metafísica se ocupa de preguntas como "¿qué existe?" y "¿cuál es la naturaleza de la realidad?". La metafísica, una de las cinco ramas tradicionales de la filosofía, se ocupa de explorar la existencia a través de propiedades, entidades y relaciones como las que existen entre particulares y universales , propiedades intrínsecas y extrínsecas , o esencia y existencia . La metafísica ha sido un tema de discusión constante desde la historia registrada.

Etimología

La palabra compuesta ontología combina onto- , del griego ὄν, on ( gen. ὄντος, ontos ), es decir "ser; aquello que es", que es el participio presente del verbo εἰμί, eimí , es decir "ser, soy". ", y -λογία, -logia , es decir, "discurso lógico", véanse los compuestos clásicos para este tipo de formación de palabras. [9] [10]

Si bien la etimología es griega, el registro existente más antiguo de la palabra en sí, la forma neolatina ontologia , apareció en 1606 en la obra Ogdoas Scholastica de Jacob Lorhard ( Lorhardus ) y en 1613 en el Lexicon philosophicum de Rudolf Göckel ( Goclenius ). [11]

La primera aparición en inglés de ontología según lo registrado por el OED ( Oxford English Dictionary , edición en línea, 2008) se produjo en Archeologia Philosophica Nova o New Principles of Philosophy de Gideon Harvey .

Ontología formal

Desde mediados de la década de 1970, los investigadores en el campo de la inteligencia artificial (IA) han reconocido que la ingeniería del conocimiento es la clave para construir sistemas de IA grandes y potentes [ cita requerida ] . Los investigadores de IA argumentaron que podían crear nuevas ontologías como modelos computacionales que permitieran ciertos tipos de razonamiento automatizado , lo cual sólo tuvo un éxito marginal . En la década de 1980, la comunidad de IA comenzó a utilizar el término ontología para referirse tanto a una teoría de un mundo modelado como a un componente de sistemas basados ​​en el conocimiento . En particular, David Powers introdujo la palabra ontología en la IA para referirse al mundo real o a la conexión a tierra robótica, [12] [13] [14] publicando en 1990 reseñas de literatura que enfatizan la ontología basada en la tierra en asociación con la convocatoria de artículos para un Simposio de Verano de AAAI. Aprendizaje del Lenguaje Natural y Ontología, con una versión ampliada publicada en el Boletín SIGART e incluida como prefacio de las actas. [15] Algunos investigadores, inspirándose en las ontologías filosóficas, vieron la ontología computacional como una especie de filosofía aplicada. [dieciséis]

En 1993, la página web y el artículo ampliamente citados "Hacia principios para el diseño de ontologías utilizadas para compartir conocimientos" de Tom Gruber [17] utilizaron ontología como un término técnico en informática estrechamente relacionado con la idea anterior de redes semánticas y taxonomías . Gruber introdujo el término como una especificación de una conceptualización :

Una ontología es una descripción (como una especificación formal de un programa) de los conceptos y relaciones que pueden existir formalmente para un agente o una comunidad de agentes. Esta definición es consistente con el uso de ontología como conjunto de definiciones de conceptos, pero más general. Y es un sentido diferente de la palabra que su uso en filosofía. [18]

Al intentar distanciar las ontologías de las taxonomías y esfuerzos similares en el modelado del conocimiento que se basan en clases y herencia , Gruber afirmó (1993):

Las ontologías a menudo se equiparan con jerarquías taxonómicas de clases, definiciones de clases y la relación de subsunción , pero las ontologías no necesitan limitarse a estas formas. Las ontologías tampoco se limitan a definiciones conservadoras  , es decir, definiciones en el sentido lógico tradicional que sólo introducen terminología y no añaden ningún conocimiento sobre el mundo. [19] Para especificar una conceptualización, es necesario enunciar axiomas que limiten las posibles interpretaciones de los términos definidos. [20]

Como refinamiento de la definición de Gruber, Feilmayr y Wöß (2016) afirmaron: "Una ontología es una especificación formal y explícita de una conceptualización compartida que se caracteriza por la alta expresividad semántica necesaria para una mayor complejidad". [21]

Componentes de ontología formal

Las ontologías contemporáneas comparten muchas similitudes estructurales, independientemente del lenguaje en el que se expresen. La mayoría de las ontologías describen individuos (instancias), clases (conceptos), atributos y relaciones.

Tipos

Ontología de dominio

Una ontología de dominio (u ontología de dominio específico) representa conceptos que pertenecen a un ámbito del mundo, como la biología o la política. Cada ontología de dominio normalmente modela definiciones de términos específicas de un dominio. Por ejemplo, la palabra tarjeta tiene muchos significados diferentes. Una ontología sobre el dominio del póquer modelaría el significado de " naipe " de la palabra, mientras que una ontología sobre el dominio del hardware informático modelaría los significados de " tarjeta perforada " y " tarjeta de video ".

Dado que las ontologías de dominio están escritas por diferentes personas, representan conceptos de maneras muy específicas y únicas y, a menudo, son incompatibles dentro del mismo proyecto. A medida que los sistemas que dependen de ontologías de dominio se expanden, a menudo necesitan fusionar ontologías de dominio ajustando manualmente cada entidad o utilizando una combinación de fusión de software y ajuste manual. Esto presenta un desafío para el diseñador de ontologías. Diferentes ontologías en el mismo dominio surgen debido a diferentes lenguajes, diferentes usos previstos de las ontologías y diferentes percepciones del dominio (basadas en antecedentes culturales, educación, ideología, etc.) [ cita necesaria ] .

En la actualidad, fusionar ontologías que no se desarrollan a partir de una ontología superior común es un proceso en gran medida manual y, por lo tanto, requiere mucho tiempo y es costoso. Las ontologías de dominio que utilizan la misma ontología superior para proporcionar un conjunto de elementos básicos con los que especificar los significados de las entidades de la ontología de dominio se pueden fusionar con menos esfuerzo. Hay estudios sobre técnicas generalizadas para fusionar ontologías, [22] pero esta área de investigación aún está en curso, y es un evento reciente ver el problema eludido al tener ontologías de múltiples dominios que utilizan la misma ontología superior como OBO Foundry .

ontología superior

Una ontología superior (u ontología fundamental) es un modelo de relaciones y objetos comúnmente compartidos que generalmente son aplicables en una amplia gama de ontologías de dominio. Por lo general, emplea un glosario central que abarca los términos y las descripciones de objetos asociados tal como se utilizan en varias ontologías de dominio relevantes.

Las ontologías superiores estandarizadas disponibles para su uso incluyen BFO , método BORO , Dublin Core , GFO , Cyc , SUMO , UMBEL y DOLCE . [23] [24] WordNet ha sido considerado una ontología superior por algunos y se ha utilizado como una herramienta lingüística para aprender ontologías de dominio. [25]

Ontología híbrida

La ontología Gellish es un ejemplo de una combinación de una ontología superior y de dominio.

Visualización

Katifori et al. presentan un estudio de los métodos de visualización de ontologías. [26] Dudás et al. publicaron un estudio actualizado sobre métodos y herramientas de visualización de ontologías. [27] Fu et al. evalúan los métodos de visualización de ontologías más establecidos, a saber, visualización de gráficos y árboles con sangría. [28] Un lenguaje visual para ontologías representadas en OWL está especificado por la Notación Visual para Ontologías OWL (VOWL) . [29]

Ingeniería

La ingeniería de ontologías (también llamada construcción de ontologías) es un conjunto de tareas relacionadas con el desarrollo de ontologías para un dominio particular. [30] Es un subcampo de la ingeniería del conocimiento que estudia el proceso de desarrollo de ontologías, el ciclo de vida de las ontologías, los métodos y metodologías para construir ontologías y las herramientas y lenguajes que las soportan. [31] [32]

La ingeniería ontológica tiene como objetivo hacer explícito el conocimiento contenido en las aplicaciones de software y los procedimientos organizativos para un dominio particular. La ingeniería ontológica ofrece una dirección para superar obstáculos semánticos, como los relacionados con las definiciones de términos comerciales y clases de software. Los desafíos conocidos de la ingeniería ontológica incluyen:

  1. Garantizar que la ontología esté actualizada con el conocimiento del dominio y el uso de términos.
  2. Proporcionar suficiente especificidad y cobertura conceptual para el dominio de interés, minimizando así el problema de integridad del contenido.
  3. Garantizar que la ontología pueda soportar sus casos de uso.

Editores

Los editores de ontologías son aplicaciones diseñadas para ayudar en la creación o manipulación de ontologías. Es común que los editores de ontologías utilicen uno o más lenguajes de ontologías .

Los aspectos de los editores de ontologías incluyen: posibilidades de navegación visual dentro del modelo de conocimiento , motores de inferencia y extracción de información ; soporte para módulos; la importación y exportación de lenguajes de representación de conocimientos extranjeros para la comparación de ontologías ; y el soporte de metaontologías como OWL-S , Dublin Core , etc. [33]

Aprendiendo

El aprendizaje de ontologías es la creación automática o semiautomática de ontologías, incluida la extracción de términos de un dominio a partir de texto en lenguaje natural. Como crear ontologías manualmente requiere mucho trabajo y mucho tiempo, existe una gran motivación para automatizar el proceso. Se ha explorado la extracción de información y la minería de textos para vincular automáticamente ontologías a documentos, por ejemplo en el contexto de los desafíos BioCreative. [34]

Investigación

Los supuestos epistemológicos, que en la investigación preguntan "¿Qué sabes? o "¿Cómo lo sabes?", crean la base que utilizan los investigadores cuando abordan un determinado tema o área para una posible investigación. Como la epistemología está directamente relacionada con el conocimiento y cómo llegamos acerca de aceptar ciertas verdades, las personas que realizan investigaciones académicas deben comprender qué les permite comenzar a construir teorías. Simplemente, los supuestos epistemológicos obligan a los investigadores a cuestionar cómo llegan al conocimiento que tienen. [ cita necesaria ]

Idiomas

Un lenguaje de ontología es un lenguaje formal utilizado para codificar una ontología. Existen varios lenguajes de este tipo para ontologías, tanto propietarios como basados ​​en estándares:

Ejemplos publicados

El proyecto comunitario Linking Open Data del W3C coordina los intentos de converger diferentes ontologías en una Web Semántica mundial .

Bibliotecas

El desarrollo de las ontologías ha llevado a la aparición de servicios que proporcionan listas o directorios de ontologías llamados bibliotecas de ontologías.

Las siguientes son bibliotecas de ontologías seleccionadas por humanos.

Los siguientes son directorios y motores de búsqueda.

Ejemplos de aplicaciones

En general, las ontologías se pueden utilizar de forma beneficiosa en varios campos.

Ver también

Conceptos filosóficos relacionados

Referencias

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