Las ontologías contemporáneas comparten muchas similitudes estructurales, independientemente del lenguaje ontológico en el que se expresen. La mayoría de las ontologías describen individuos (instancias), clases (conceptos), atributos y relaciones.
Los componentes comunes de las ontologías incluyen:
Las ontologías comúnmente se codifican utilizando lenguajes de ontología .
Los individuos (instancias) son los componentes básicos de "nivel básico" de una ontología. Los individuos en una ontología pueden incluir objetos concretos como personas, animales, mesas, automóviles, moléculas y planetas, así como individuos abstractos como números y palabras (aunque existen diferencias de opinión sobre si los números y las palabras son clases o no). individuos). Estrictamente hablando, una ontología no necesita incluir ningún individuo, pero uno de los propósitos generales de una ontología es proporcionar un medio para clasificar individuos, incluso si esos individuos no son explícitamente parte de la ontología.
En las ontologías extensionales formales, sólo las expresiones de palabras y números se consideran individuos; los números y los nombres en sí son clases. En una ontología 4D, un individuo se identifica por su extensión espacio-temporal. Ejemplos de ontologías extensionales formales son BORO , ISO 15926 y el modelo en desarrollo por el Grupo IDEAS .
Los objetos de una ontología se pueden describir relacionándolos con otras cosas, normalmente aspectos o partes . Estas cosas relacionadas suelen denominarse atributos , aunque pueden ser cosas independientes. Cada atributo puede ser una clase o un individuo. La clase de objeto y la clase de atributo determinan el tipo de relación entre ellos. Una relación entre un objeto y un atributo expresa un hecho que es específico del objeto con el que se relaciona. Por ejemplo, el objeto Ford Explorer tiene atributos como:
El valor de un atributo puede ser un tipo de datos complejo ; En este ejemplo, el motor relacionado solo puede ser uno de una lista de subtipos de motores, no una sola cosa.
Las ontologías sólo son verdaderas ontologías si los conceptos están relacionados con otros conceptos (los conceptos tienen atributos). Si ese no es el caso, entonces tendría una taxonomía (si existen relaciones hipónimas entre conceptos) o un vocabulario controlado . Son útiles, pero no se consideran verdaderas ontologías.
Las relaciones (también conocidas como relaciones) entre objetos en una ontología especifican cómo se relacionan los objetos con otros objetos. Normalmente una relación es de un tipo (o clase) particular que especifica en qué sentido el objeto está relacionado con el otro objeto en la ontología. Por ejemplo, en la ontología que contiene el concepto Ford Explorer y el concepto Ford Bronco podrían estar relacionados por una relación de tipo ⟨se define como sucesor de⟩ . La expresión completa de ese hecho se convierte entonces en:
Esto nos dice que el Explorer es el modelo que reemplazó al Bronco. Este ejemplo también ilustra que la relación tiene una dirección de expresión. La expresión inversa expresa el mismo hecho, pero con una frase inversa en lenguaje natural.
Gran parte del poder de las ontologías proviene de la capacidad de describir relaciones. En conjunto, el conjunto de relaciones describe la semántica del dominio: es decir, sus diversas relaciones semánticas, como sinonimia , hiponimia e hipernimia , relación de coordenadas y otras. El conjunto de tipos de relaciones utilizados (clases de relaciones) y su jerarquía de subsunción describen el poder de expresión del lenguaje en el que se expresa la ontología.
Un tipo importante de relación es la relación de subsunción ( es-una- superclase -de , lo contrario de es-a , es-un-subtipo-de o es-una- subclase -de ). Esto define qué objetos están clasificados por qué clase. Por ejemplo, ya hemos visto que la clase Ford Explorer es una subclase de Coche con Tracción en las 4 Ruedas, que a su vez es una subclase de Coche.
La adición de las relaciones es-una-subclase-de-crea una taxonomía ; una estructura en forma de árbol (o, más generalmente, un conjunto parcialmente ordenado ) que representa claramente cómo se relacionan los objetos entre sí. En tal estructura, cada objeto es el "hijo" de una "clase padre" (algunos lenguajes restringen la relación es una subclase de a un padre para todos los nodos, pero muchos no lo hacen).
Otro tipo común de relaciones es la relación mereológica , escrita como parte de , que representa cómo los objetos se combinan para formar objetos compuestos. Por ejemplo, si extendiéramos nuestra ontología de ejemplo para incluir conceptos como Volante, diríamos que un "Volante es, por definición, parte de un Ford Explorer", ya que un volante es siempre uno de los componentes. de un Ford Explorador. Si introducimos relaciones de meronimia en nuestra ontología, la jerarquía que emerge ya no puede mantenerse en una estructura simple similar a un árbol, ya que ahora los miembros pueden aparecer bajo más de un padre o rama. En cambio, esta nueva estructura que emerge se conoce como gráfico acíclico dirigido .
Además de las relaciones estándar es una subclase de y es, por definición, parte de una, las ontologías a menudo incluyen tipos adicionales de relaciones que refinan aún más la semántica que modelan. Las ontologías pueden distinguir entre diferentes categorías de tipos de relaciones. Por ejemplo:
Los tipos de relación a veces son específicos de un dominio y luego se utilizan para almacenar tipos específicos de hechos o para responder tipos particulares de preguntas. Si las definiciones de los tipos de relación se incluyen en una ontología, entonces la ontología define su propio lenguaje de definición de ontología. Un ejemplo de una ontología que define sus propios tipos de relaciones y distingue entre varias categorías de tipos de relaciones es la ontología Gellish .
Por ejemplo, en el dominio de los automóviles, podríamos necesitar una relación de tipo fabricado en el que nos indique dónde se fabrica cada automóvil. Entonces el Ford Explorer está fabricado en Louisville . La ontología también puede saber que Louisville está ubicado en Kentucky y que Kentucky está clasificado como un estado y es parte de los EE. UU. El software que utiliza esta ontología ahora podría responder una pregunta como "¿qué automóviles se fabrican en los Estados Unidos?". ¿A NOSOTROS?"