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Ontología (ciencia de la información)

En la 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, varios o todos los dominios del discurso . En términos más simples, 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 una 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 datos. La traducción de artículos de investigación dentro de cada campo es un problema que se hace más fácil cuando los 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 depende de la ciencia de la información ocurre en los casos en que una simulación o modelo tiene como objetivo permitir la toma de decisiones económicas, como determinar qué activos de capital están en riesgo y en qué medida (véase gestión de riesgos ).

Lo que las ontologías en las ciencias de la información y la filosofía tienen en común es el intento de representar entidades, incluidos tanto objetos como 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, el fundacionalismo y el coherentismo en filosofía, BFO y Cyc en inteligencia artificial).

La ontología aplicada es considerada por algunos como un sucesor del trabajo previo en filosofía. Sin embargo, muchos esfuerzos actuales están más preocupados por establecer vocabularios controlados de dominios estrechos que por los primeros principios filosóficos , o por cuestiones como el modo de existencia de esencias fijas o si los objetos perdurables (por ejemplo, perdurantismo y 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 ontología como Protégé . [8]

Ontología en la filosofía

La ontología es una rama de la filosofía que se relaciona con 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?". Una de las cinco ramas tradicionales de la filosofía, la metafísica 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, yo soy", y -λογία, -logia , es decir, "discurso lógico", véanse los compuestos clásicos para este tipo de formación de palabras. [9] [10]

Aunque la etimología es griega, el registro más antiguo existente de la palabra en sí, la forma neolatina ontología , 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) apareció en Archeologia Philosophica Nova o Nuevos Principios de Filosofía 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 poderosos [ cita requerida ] . Los investigadores de IA argumentaron que podían crear nuevas ontologías como modelos computacionales que permitan ciertos tipos de razonamiento automatizado , lo que solo 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 los sistemas basados ​​en el conocimiento . En particular, David Powers introdujo la palabra ontología en la IA para referirse a la base del mundo real o robótica, [12] [13] [14] publicando en 1990 revisiones de la literatura que enfatizaban la ontología fundamentada en asociación con la convocatoria de artículos para un Simposio de verano de AAAI Machine Learning of Natural Language and Ontology, con una versión ampliada publicada en el Boletín SIGART e incluida como prefacio de las actas. [15] Algunos investigadores, inspirándose en las ontologías filosóficas, consideraron la ontología computacional como una especie de filosofía aplicada. [16]

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 la 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 coherente con el uso de la ontología como conjunto de definiciones de conceptos, pero de forma más general. Y es un sentido diferente de la palabra que su uso en filosofía. [18]

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

Las ontologías suelen equipararse a las jerarquías taxonómicas de clases, las definiciones de clases y la relación de subsunción , pero no tienen por qué limitarse a estas formas. Tampoco se limitan a definiciones conservadoras  , es decir, definiciones en el sentido lógico tradicional que solo 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 una alta expresividad semántica requerida para una mayor complejidad". [21]

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

Dado que las ontologías de dominio son 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 las ontologías de dominio se expanden, a menudo necesitan fusionar las 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 requerida ] .

En la actualidad, la fusión de ontologías que no se desarrollan a partir de una ontología superior común es un proceso en gran medida manual y, por lo tanto, costoso y que requiere mucho tiempo. 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. Existen estudios sobre técnicas generalizadas para la fusión de ontologías, [22] pero esta área de investigación aún está en curso, y es un evento reciente ver que el problema se eludió al tener múltiples ontologías de dominio que utilizan la misma ontología superior como OBO Foundry .

Ontología superior

Una ontología superior (u ontología de base) es un modelo de las relaciones y objetos compartidos en común que son generalmente 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 de los métodos y herramientas de visualización de ontologías [27] . Fu et al. evalúan los métodos de visualización de ontologías más establecidos, a saber, la visualización de árboles y gráficos con sangría [28] . La Notación visual para ontologías OWL (VOWL) ​​especifica un lenguaje visual para ontologías representadas en OWL [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 respaldan. [31] [32]

La ingeniería ontológica tiene como objetivo hacer explícito el conocimiento contenido en las aplicaciones de software y los procedimientos organizacionales para un dominio en 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. Asegurarse de 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 ontología 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 conocimiento extranjeros para la correspondencia de ontologías ; y el soporte de meta-ontologías como OWL-S , Dublin Core , etc. [33]

Aprendiendo

El aprendizaje de ontologías es la creación automática o semiautomática de ontologías, incluida la extracción de los términos de un dominio a partir de un texto en lenguaje natural. Como la creación manual de ontologías es extremadamente laboriosa y lleva mucho tiempo, existe una gran motivación para automatizar el proceso. Se han explorado la extracción de información y la minería de texto para vincular automáticamente las ontologías a los 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 tema o área determinada para una posible investigación. Como la epistemología está directamente vinculada al conocimiento y a cómo llegamos a aceptar ciertas verdades, las personas que realizan investigaciones académicas deben comprender qué les permite comenzar a construir teorías. En pocas palabras, los supuestos epistemológicos obligan a los investigadores a preguntarse cómo llegan al conocimiento que tienen. [ cita requerida ]

Idiomas

Un lenguaje de ontología es un lenguaje formal que se utiliza 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 ontologías ha llevado a la aparición de servicios que proporcionan listas o directorios de ontologías llamadas 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.

Véase también

Conceptos filosóficos relacionados

Referencias

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