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 se codifican comúnmente utilizando lenguajes de ontología .
Los individuos (instancias) son los componentes básicos, de "nivel básico", de una ontología. Los individuos de 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 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 a los individuos, incluso si esos individuos no son parte explícita de la ontología.
En las ontologías extensionales formales, solo las expresiones de palabras y números se consideran individuos; los números y los nombres en sí mismos 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 llamarse atributos , aunque pueden ser cosas independientes. Cada atributo puede ser una clase o un individuo. El tipo de objeto y el tipo 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 está relacionado. 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 solo una única cosa.
Las ontologías solo son verdaderas ontologías si los conceptos están relacionados con otros conceptos (los conceptos tienen atributos). Si no es así, entonces tendríamos una taxonomía (si existen relaciones hipónimas entre conceptos) o un vocabulario controlado . Estos 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 indica 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 la sinonimia , la hiponimia y la hipernimia , la 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 , la inversa de es-una , es-un-subtipo-de o es-una- subclase -de ). Esta define qué objetos se clasifican por qué clase. Por ejemplo, ya hemos visto que la clase Ford Explorer es-una-subclase-de Coche con tracción en las cuatro 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 describe claramente cómo se relacionan los objetos entre sí. En una estructura de este tipo, 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 part-of (parte de ), que representa cómo se combinan los objetos para formar objetos compuestos. Por ejemplo, si ampliáramos nuestra ontología de ejemplo para incluir conceptos como Steering Wheel (Volante), diríamos que un "Steering Wheel es-por-definición-una-parte-de-un-Ford Explorer" (volante es-por-definición-una-parte-de-un-Ford Explorer), ya que un volante es siempre uno de los componentes de un Ford Explorer. Si introducimos relaciones de meronimia en nuestra ontología, la jerarquía que surge ya no puede mantenerse en una estructura simple tipo árbol, ya que ahora los miembros pueden aparecer bajo más de un padre o rama. En cambio, esta nueva estructura que surge se conoce como un grafo acíclico dirigido .
Además de las relaciones estándar del tipo es una subclase de y es por definición una parte de una, las ontologías suelen incluir 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 se utilizan para almacenar tipos específicos de hechos o para responder a 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 relación y distingue entre varias categorías de tipos de relación es la ontología Gellish .
Por ejemplo, en el ámbito de los automóviles, podríamos necesitar una relación de tipo "fabricado en" que nos indique dónde se fabrica cada automóvil. Por ejemplo, el Ford Explorer se fabrica en Louisville . La ontología también puede saber que Louisville está ubicada en Kentucky y que Kentucky está clasificado como un estado y es parte de los EE. UU. El software que utilice esta ontología podría responder ahora a una pregunta como "¿qué automóviles se fabrican en los EE. UU.?".