OntoClean es una metodología para analizar ontologías basada en propiedades formales e independientes del dominio de las clases (las metapropiedades) desarrollada por Nicola Guarino y Chris Welty .
OntoClean fue el primer intento de formalizar nociones de análisis ontológico para sistemas de información. La idea era justificar los tipos de decisiones que toman los desarrolladores de ontologías experimentados y explicar los errores comunes de los inexpertos. Alan Rector, durante un debate en la conferencia KR-2002 en Toulouse , dijo: "Lo que han hecho es reducir la cantidad de tiempo que paso discutiendo con médicos".
Las nociones en las que se centraron Guarino y Welty se extrajeron de la ontología filosófica. No buscaban los argumentos aparentemente interminables sobre cuál es la ontología correcta del universo, sino más bien las técnicas que estos filósofos utilizan para analizar, apoyar y criticar los argumentos de los demás. Estas técnicas implican muy poco compromiso, si es que lo tienen, con una ontología en particular; en cambio, exponen distinciones que a menudo son muy sutiles.
Las ideas subyacentes a OntoClean aparecieron por primera vez en la literatura en una serie de tres artículos publicados en 2000. [1] [2] [3] El nombre OntoClean no aparece en la literatura hasta 2002. [4] Según Thompson-ISI, el trabajo sobre OntoClean fue el artículo académico más citado sobre ontología. [5] OntoClean fue importante porque fue la primera metodología formal para la ingeniería ontológica , aplicando principios científicos a un campo cuya práctica era principalmente arte.
En lógica, una propiedad es un predicado unario en intención, es decir, una propiedad es lo que significa ser miembro de una clase. Por ejemplo, decimos que las instancias de la clase Persona tienen la propiedad de "ser una persona". En la web semántica, una propiedad es una relación binaria.
La distinción entre propiedad y clase es sutil y probablemente no sea crítica para comprender OntoClean; sin embargo, este artículo sigue las publicaciones de OntoClean y utiliza "propiedad" de manera consistente según su significado original, y se puede tratar "propiedad" y "clase" como sinónimos. Por lo tanto, una metapropiedad es una propiedad de una propiedad o clase.
La base de OntoClean son las propiedades independientes del dominio de las clases, las metapropiedades de OntoClean: identidad, unidad, rigidez y dependencia. Trabajos posteriores de Welty y Andersen [6] añadieron dos metapropiedades más: permanencia y actualidad.
La identidad es fundamental para la ontología, y especialmente para las ontologías de sistemas de información. La identidad es bien conocida en metafísica y en el modelado conceptual de bases de datos. En este último caso, se acepta como una práctica recomendada especificar una clave principal para las filas de una tabla. Si "dos" filas tienen claves principales idénticas, se consideran la misma fila.
Más importante para la ontología son las cuestiones de identidad que exponen la existencia de, o al menos la necesidad de representar, otras entidades. Aquí la cuestión en juego es encontrar las condiciones bajo las cuales una entidad propuesta sería a la vez la misma y diferente. El ejemplo clásico es una cantidad de arcilla a la que se le da forma de estatua. Si se utiliza la misma arcilla pero se le da forma de una estatua diferente , ¿es la misma entidad? Si es así, ¿cómo podría ser diferente ? Si no, ¿cómo podría ser la misma ? En el modelado conceptual, se entiende que cuando surge tal ambigüedad, se debe tratar como dos entidades diferentes para dar cuenta de una situación en la que una cambia y la otra permanece igual.
En OntoClean, los criterios de identidad están asociados con, o son llevados por, algunas clases de entidades, llamadas sortals . Un sortal es una clase cuyas instancias se identifican todas de la misma manera. En los sistemas de información, estos criterios son a menudo extrínsecos, como un número de seguridad social o una identificación universalmente única, lo que no es interesante desde un punto de vista ontológico. Los criterios de identidad deben ser informativos , deben ayudarnos a nosotros y a otros a entender lo que significa una clase. Un triángulo, por ejemplo, puede identificarse por la longitud de sus tres lados, o por dos lados y un ángulo interior, etc. Esto dice mucho sobre lo que se pretende con la clase triángulo aquí, por ejemplo, el mismo triángulo podría estar en muchos lugares al mismo tiempo. Alguien más puede tener una ontología en la que la clase triángulo tiene diferentes criterios de identidad, de modo que diferentes dibujos son siempre triángulos diferentes, incluso si son del mismo tamaño. Los criterios de identidad (y OntoClean, para el caso) no le dicen si una de estas definiciones de triángulo es correcta o incorrecta, solo que son diferentes y, por lo tanto, que las clases son diferentes.
Los criterios de identidad y los ordenamientos tienen como objetivo explicar intuitivamente el hábito lingüístico de asociar la identidad con ciertas clases. En el ejemplo clásico de la estatua y la arcilla, decimos naturalmente "la misma arcilla " o "la misma estatua ", lo que indica que existen criterios de identidad que son peculiares de cada clase.
Ser un sortal es la primera metapropiedad de OntoClean, indicada con el superíndice +I ( −I para no sortals) en una clase en la notación original. +I (pero no −I ) se hereda a lo largo de la jerarquía de clases; si una clase es un sortal, todas sus subclases también lo son.
Hay ciertas propiedades que solo se aplican a individuos que son todos . En la ontología formal, los todos se suelen distinguir de las meras sumas , que son individuos cuyos límites son, en cierto sentido, arbitrarios. Por ejemplo, considere la clase arcilla . Una instancia de esta clase podría ser cierta cantidad del material (este es solo un significado posible, por supuesto), de modo que cualquier (de hecho, cada) subsección arbitraria de la cantidad sería una instancia diferente de la misma clase. Por el contrario, las instancias de la clase Persona, por lo general, no se pueden descomponer de esta manera.
Para los fines de OntoClean, los todos son individuos cuyas partes están relacionadas entre sí, y sólo entre sí, por alguna relación distinguida. Esta relación puede considerarse como una relación de conexión generalizada . Las sumas simples no tienen tal relación, ya que cualquier descomposición de una suma simple está conectada con cualquier suma mayor, que no sea una de sus partes, por la misma relación.
La unidad es la metapropiedad, indicada por +U , de las clases en las que todos sus individuos son todos bajo la misma relación. Al igual que la identidad, OntoClean no requiere que se especifique la relación en sí, a menudo es suficiente saber que la relación existe. Intuitivamente, una clase tiene unidad si todas sus instancias son el mismo tipo de todo, y es típicamente cierto para las clases de objetos naturales. La no unidad, indicada por −U , es la metapropiedad de las clases cuyas instancias no son todos todos, o no todos todos por la misma relación. Un refinamiento adicional y más útil de la no unidad es la antiunidad, indicada por ~U , la metapropiedad de las clases en las que todas sus instancias no son todos todos, como las clases de meras sumas. +U y ~U (pero no −U ) se heredan hacia abajo en la jerarquía de clases.
La ley de Leibniz tiene sentido cuando se la considera por primera vez, sin embargo, no se necesita mucho tiempo para ver cómo las consideraciones de tiempo causan problemas entre la mayoría de las ontologías (especialmente las ontologías de la web semántica) y la ley de Leibniz . Por ejemplo, puedo tener barba un día y afeitarme al día siguiente, pero soy la misma entidad en ambos momentos. ¿Cómo es posible que sea el mismo si he cambiado ?
Existen muchos enfoques lógicos para este dilema clásico (incluso para ignorarlo), el más común es considerar que algunas propiedades son esenciales ; una propiedad esencial (y, según la terminología anterior, las propiedades son predicados unarios) de una entidad es una propiedad que no puede cambiar, y estas son las propiedades para las que se cumple la ley de Leibniz . Otras propiedades de una entidad que pueden cambiar no son esenciales y no pueden estar involucradas en la identidad.
Algunas propiedades son esenciales para todas sus instancias. Pensemos en la propiedad de ser una persona , normalmente representada por la clase Persona. Para cada entidad que tiene esta propiedad, la propiedad es esencial. Por lo tanto, al menos una de las propiedades que no ha cambiado en mí cuando me afeito la barba es que soy una persona. Estas propiedades, que son esenciales para todas sus instancias, son propiedades rígidas .
Las propiedades rígidas se designan con +R y las propiedades que no son rígidas con −R . Una especialización importante de las propiedades no rígidas son las propiedades antirrígidas ( ~R ), que son propiedades que deben ser modificables. Piense en un estudiante : es posible que no todos los estudiantes sean estudiantes. ~R (pero no −R o +R ) se hereda a lo largo de la jerarquía de clases.
Tenga en cuenta que estos son solo ejemplos: es posible tener una ontología en la que la Persona sea antirrígida. Imaginemos, por ejemplo, una ontología de creencias místicas en la que una entidad cambia de Persona a Espíritu al morir. Para que el individuo sea el mismo a lo largo de este cambio, ser una persona no debe ser esencial y, además, debe ser cambiante (es decir, antirrígida).
La rigidez no debe confundirse con la noción de Kripke de designadores rígidos , que son particulares. El término rígido en OntoClean pretende describir el vínculo de instancia entre un individuo y una clase rígida: no se puede romper.
La dependencia es una noción variada. En los artículos centrales de OntoClean, Guarino y Welty utilizaron un tipo de dependencia que captura una metapropiedad de ciertos roles relacionales. Una propiedad es dependiente si cada instancia de ella implica la existencia de otra entidad. La propiedad Estudiante, por ejemplo, es dependiente, ya que para ser un estudiante debe haber un profesor; para cada instancia de estudiante hay al menos una instancia de profesor. En un trabajo posterior para [Dolce] se observó que esto subsumía dos tipos de dependencia de propiedad: dependencia constante específica y dependencia constante genérica . La primera explica la dependencia de entidades específicas, por ejemplo, cada persona depende de tener un cerebro particular. La segunda explica el caso Estudiante/Profesor, donde cualquier instancia de Profesor servirá.
Existen muchos otros tipos de dependencia, véase [Fine y Smith, 1983] y especialmente [Simons, 1987]. [7] Es un problema abierto adaptarlos al marco OntoClean.
Ser dependiente se indica con +D , ser independiente con −D . +D (pero no −D ) se hereda a lo largo de la jerarquía de clases.