Alineación de ontología

Proceso de determinación de correspondencias entre conceptos en ontologías

La alineación de ontologías , o correspondencia de ontologías , es el proceso de determinar correspondencias entre conceptos en ontologías . Un conjunto de correspondencias también se denomina alineación. La frase adquiere un significado ligeramente diferente en informática , ciencia cognitiva o filosofía .

Ciencias de la Computación

Para los científicos informáticos , los conceptos se expresan como etiquetas para los datos. Históricamente, la necesidad de alineación de ontologías surgió de la necesidad de integrar bases de datos heterogéneas , desarrolladas de forma independiente y, por lo tanto, cada una con su propio vocabulario de datos. En el contexto de la Web Semántica que involucra a muchos actores que proporcionan sus propias ontologías , la coincidencia de ontologías ha tomado un lugar crítico para ayudar a que los recursos heterogéneos interoperen. Las herramientas de alineación de ontologías encuentran clases de datos que son semánticamente equivalentes , por ejemplo, "camión" y "camión pesado". Las clases no son necesariamente lógicamente idénticas. Según Euzenat y Shvaiko (2007), ^[1] hay tres dimensiones principales para la similitud: sintáctica, externa y semántica. Casualmente, corresponden aproximadamente a las dimensiones identificadas por los científicos cognitivos a continuación. Se han desarrollado varias herramientas y marcos para alinear ontologías, algunos con inspiración de la ciencia cognitiva y otros de forma independiente.

Las herramientas de alineación de ontologías se han desarrollado generalmente para operar en esquemas de bases de datos , ^[2] esquemas XML , ^[3] taxonomías , ^[4] lenguajes formales , modelos entidad-relación , ^[5] diccionarios y otros marcos de etiquetas. Por lo general, se convierten a una representación gráfica antes de ser emparejados. Desde la aparición de la Web Semántica, dichos gráficos se pueden representar en la línea de lenguajes del Marco de Descripción de Recursos mediante tripletas de la forma <sujeto, predicado, objeto>, como se ilustra en la sintaxis de Notación 3. En este contexto, la alineación de ontologías a veces se denomina "emparejamiento de ontologías".

El problema de la alineación de ontologías se ha abordado recientemente intentando calcular primero la coincidencia y luego el mapeo (basado en la coincidencia) de manera automática. Sistemas como DSSim , X-SOM ^[6] o COMA++ obtuvieron en este momento una precisión y recuperación muy altas . ^[3] La Iniciativa de Evaluación de Alineación de Ontologías tiene como objetivo evaluar, comparar y mejorar los diferentes enfoques.

Definición formal

Dadas dos ontologías y donde es el conjunto de clases, es el conjunto de relaciones, es el conjunto de individuos, es el conjunto de tipos de datos y es el conjunto de valores, podemos definir diferentes tipos de relaciones (inter-ontologías). ^[1] Dichas relaciones se denominarán, en conjunto, alineaciones y se pueden categorizar en diferentes dimensiones: ${\displaystyle i=\langle C_{i},R_{i},I_{i},T_{i},V_{i}\rangle }$ ${\displaystyle j=\langle C_{j},R_{j},I_{j},T_{j},V_{j}\rangle }$ ${\displaystyle C}$ ${\displaystyle R}$ ${\displaystyle I}$ ${\displaystyle T}$ ${\displaystyle V}$

• similitud vs lógica: esta es la diferencia entre coincidencias (predicaciones sobre la similitud de términos de ontología) y asignaciones ( axiomas lógicos , que típicamente expresan equivalencia lógica o inclusión entre términos de ontología)
• Atómico vs. complejo: si las alineaciones que consideramos son uno a uno o pueden involucrar más términos en una formulación similar a una consulta (por ejemplo, mapeo LAV/GAV )
• homogéneo vs heterogéneo: ¿las alineaciones se predican sobre términos del mismo tipo (por ejemplo, las clases se relacionan solo con clases, los individuos con individuos, etc.) o permitimos la heterogeneidad en la relación?
• tipo de alineación: la semántica asociada a una alineación. Puede ser subsunción , equivalencia , disyunción , parte de o cualquier relación especificada por el usuario.

Las alineaciones homogéneas, atómicas y de subsunción son los elementos básicos para obtener alineaciones más ricas y tienen una semántica bien definida en cada lógica de descripción. Ahora vamos a presentar de manera más formal la correspondencia y el mapeo de ontologías.

Una correspondencia homogénea atómica es una alineación que lleva un grado de similitud , que describe la similitud de dos términos de las ontologías de entrada y . La correspondencia se puede calcular , por medio de algoritmos heurísticos, o inferirse a partir de otras correspondencias. ${\displaystyle s\in [0,1]}$ ${\displaystyle i}$ ${\displaystyle j}$

Formalmente podemos decir que, un matching es un cuádruple , donde y son términos de ontología homogéneos, es el grado de similitud de . Un mapeo (subsunción, homogéneo, atómico) se define como un par , donde y son términos de ontología homogéneos. ${\displaystyle m=\langle id,t_{i},t_{j},s\rangle }$ ${\displaystyle t_{i}}$ ${\displaystyle t_{j}}$ ${\displaystyle s}$ ${\displaystyle m}$ ${\displaystyle \mu =\langle t_{i},t_{j}\rangle }$ ${\displaystyle t_{i}}$ ${\displaystyle t_{j}}$

Ciencia cognitiva

Para los científicos cognitivos interesados ​​en la alineación ontológica, los "conceptos" son nodos en una red semántica que residen en los cerebros como "sistemas conceptuales". La pregunta central es: si cada uno tiene experiencias únicas y, por lo tanto, redes semánticas diferentes, ¿cómo podemos entendernos entre nosotros? Esta pregunta ha sido abordada por un modelo llamado ABSURDIST (Aligning Between Systems Using Relations Derived Inside Systems for Translation). Se han identificado tres dimensiones principales para la similitud como ecuaciones para "similitud interna, similitud externa e inhibición mutua". ^[7]

Métodos de alineación de ontologías

Han surgido dos subcampos de investigación en el mapeo de ontologías, a saber, el mapeo de ontologías monolingües y el mapeo de ontologías translingües. El primero se refiere al mapeo de ontologías en el mismo lenguaje natural, mientras que el segundo se refiere al "proceso de establecer relaciones entre recursos ontológicos de dos o más ontologías independientes donde cada ontología está etiquetada en un lenguaje natural diferente". ^[8] Los métodos de comparación existentes en el mapeo de ontologías monolingües se analizan en Euzenat y Shvaiko (2007). ^[1] Los enfoques para el mapeo de ontologías translingües se presentan en Fu et al. (2011). ^[9]

Véase también

• Conversión de datos
• Isomorfismo de grafos
• Mapeos mínimos
• Ontología (ciencia de la información)
• Formato de intercambio de reglas
• Heterogeneidad semántica
• Integración semántica
• Interoperabilidad semántica
• Coincidencia semántica
• Unificación semántica

Referencias

1. Jérôme Euzenat y Pavel Shvaiko. 2013. Coincidencia de ontologías Archivado el 16 de enero de 2010 en Wayback Machine , Springer-Verlag, 978-3-642-38720-3.
2. J. Berlin y A. Motro. 2002. Coincidencia de esquemas de bases de datos mediante aprendizaje automático con selección de características. Actas de la 14.ª Conferencia internacional sobre ingeniería avanzada de sistemas de información, págs. 452-466
3. D. Aumueller, H. Do, S. Massmann, E. Rahm. 2005. Esquema y correspondencia de ontologías con COMA++. Actas de la Conferencia internacional de 2005 sobre gestión de datos, págs. 906-908
4. S. Ponzetto, R. Navigli. 2009. "Mapeo de taxonomía a gran escala para la reestructuración e integración de Wikipedia". Actas de la 21.ª Conferencia conjunta internacional sobre inteligencia artificial (IJCAI 2009), Pasadena, California, págs. 2083-2088.
5. AH Doan, AY Halevy. Investigación sobre integración semántica en la comunidad de bases de datos: una breve encuesta. Revista AI, 26(1), 2005
6. Carlo A. Curino y Giorgio Orsi y Letizia Tanca (2007). "X-SOM: A Flexible Ontology Mapper" (PDF) . Taller internacional sobre arquitecturas de la Web semántica para empresas (SWAE'07) en conjunción con la 18.ª Conferencia internacional sobre aplicaciones de bases de datos y sistemas expertos (DEXA'07) . Archivado desde el original (PDF) el 4 de julio de 2009.
7. R. Goldstone y B. Rogosky. 2002. Uso de relaciones dentro de sistemas conceptuales para traducir entre sistemas conceptuales. Cognition 84, págs. 295–320.
8. Bo Fu, Rob Brennan, Declan O'Sullivan, Un sistema de mapeo de ontologías translingüísticas basado en traducción configurable para ajustar los resultados del mapeo. Journal of Web Semantics, Volumen 15, 15-36, ISSN 1570-8268, 2012 [1].
9. Fu B., Brennan R., O'Sullivan D., Uso de pseudorretroalimentación para mejorar el mapeo de ontologías translingüísticas [2]. En Actas de la 8.ª Conferencia sobre Web Semántica Extendida (ESWC 2011), LNCS 6643, págs. 336-351, Heraklion, Grecia, mayo de 2011.

Lectura adicional

• Colección de encuestas y artículos de investigación relacionados con el mapeo, la correspondencia y la alineación de ontologías
• La fuente de alineación de ontología
• ABSURDISTA Archivado el 2 de septiembre de 2006 en Wayback Machine.
• Ontologíamatching.org
• Alineación de ontologías para datos abiertos vinculados
• Coincidencia de ontología basada en instancias
• Noy, NF (2004). "Integración semántica: un estudio de los enfoques basados ​​en ontología". SIGMOD Rec. 33(4): 65-70.
• Herramientas de mapeo y alineación de ontologías

Enlaces externos

• ITM Align: alineación de ontología semiautomatizada
• Optima: herramienta visual de alineación de ontologías
• CogZ: soporte cognitivo y visualización para sistemas de mapeo guiados por humanos Archivado el 3 de noviembre de 2010 en Wayback Machine
• AgreementMaker: compatibilidad con grandes esquemas y ontologías del mundo real
• Biomixer: una herramienta colaborativa de visualización de ontologías basada en la web
• Herramienta SDI (integración de datos semánticos): herramienta de generación y representación de mapas semánticos utilizando UML para ingenieros de sistemas