Metodologie per la gestione di conoscenza ontologica Prof. M.T. PAZIENZA a.a. 2008-2009
Sommario  <ul><li>Introduzione </li></ul><ul><li>Wordnet  </li></ul><ul><li>Ontologie, framework ontologico </li></ul>
Ontologie   e Basi di conoscenza
Ontologie, tassonomie, folksonomie <ul><li>In comunità diverse, per  definire entità e le relazioni  tra loro esistenti, v...
Ontologie, tassonomie, folksonomie <ul><li>Tra le ontologie vere e proprie e le folksonomie si collocano le  tassonomie  (...
Framework ontologico <ul><li>E’ possibile sviluppare ontologie anche con una conoscenza parziale della loro definizione, i...
 
Framework ontologico <ul><li>Possiamo identificare 2 gruppi di dimensioni: </li></ul><ul><li>dimensioni semantiche  (espre...
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Dimensioni semantiche <ul><li>Una ontologia include un vocabolario e una specificazione della interpretazione sottesa (sig...
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Proprietà strutturali <ul><li>Il  livello di struttura  spesso corrisponde alla  formalità delle definizioni dei termini  ...
Proprietà strutturali
Granularità  <ul><li>La  granularità  è una proprietà del contenuto della ontologia e non del linguaggio di rappresentazio...
Confronto tra ontologie <ul><li>Le ontologie possono essere confrontate rispetto ai linguaggi con espressività minima rich...
Dimensioni pragmatiche  <ul><li>L’uso previsto  può determinare la proprietà di una ontologia: </li></ul><ul><li>condivide...
Dimensioni pragmatiche  <ul><li>Si può misurare la tipologia di  ragionamento automatico  supportato dall’ontologia: a liv...
Dimensioni pragmatiche  <ul><li>Uso descrittivo/prescrittivo si riferisce alla sorgente di interpretazione attesa del voca...
Dimensioni pragmatiche  <ul><li>Le  metodologie di disegno  usate nella costruzione di una ontologia ne determinano il mod...
Dimensione di  Governance  delle ontologie <ul><li>La  governance  attiene a come le decisioni relative alla struttura ed ...
Riferimenti  <ul><li>Arash Shaban-Nejad: tutorial on “Ontology: Foundation of Semantic Web”, 2004 </li></ul><ul><li>M. Gru...
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Ontologie13

  1. 1. Metodologie per la gestione di conoscenza ontologica Prof. M.T. PAZIENZA a.a. 2008-2009
  2. 2. Sommario <ul><li>Introduzione </li></ul><ul><li>Wordnet </li></ul><ul><li>Ontologie, framework ontologico </li></ul>
  3. 3. Ontologie e Basi di conoscenza
  4. 4. Ontologie, tassonomie, folksonomie <ul><li>In comunità diverse, per definire entità e le relazioni tra loro esistenti, vengono creati artefatti di diversa tipologia, ciascuna con finalità proprie quali: </li></ul><ul><li>dataset di annotazione, </li></ul><ul><li>supporto alla comprensione del linguaggio naturale, </li></ul><ul><li>integrazione di risorse differenti, </li></ul><ul><li>interoperabilità semantica, </li></ul><ul><li>conoscenza di background in applicazioni, </li></ul><ul><li>liste di parole-chiave per annotare risorse web (folksonomie). </li></ul><ul><li>Tutti questi artefatti vengono assimilati ad “ontologie” </li></ul>
  5. 5. Ontologie, tassonomie, folksonomie <ul><li>Tra le ontologie vere e proprie e le folksonomie si collocano le tassonomie (modelli concettuali e vocabolari controllati con organizzazione in genere gerarchica) spesso usati per operazioni di information indexing e retrieval. </li></ul><ul><li>E’ necessario identificare delle dimensioni chiave che definiscano le ontologie oltre a definire operativamente tali dimensioni </li></ul>
  6. 6. Framework ontologico <ul><li>E’ possibile sviluppare ontologie anche con una conoscenza parziale della loro definizione, implementazione e scopo applicativo. </li></ul><ul><li>Obiettivo: fornire un framework che supporti la diversità (e non la divergenza) assicurando di mantenerne la stabilità e la riusabilità all’interno di approcci ontologici differenti. </li></ul>
  7. 8. Framework ontologico <ul><li>Possiamo identificare 2 gruppi di dimensioni: </li></ul><ul><li>dimensioni semantiche (espressività, granularità strutturale e rappresentazionale) </li></ul><ul><li>dimensioni pragmatiche (uso previsto, supporto di ragionamento automatico, identificazione della descrittività o della prescrittività di una ontologia, metodologia di disegno, …) </li></ul>
  8. 9. Framework ontologico <ul><li>Il framework ontologico è condizione fondamentale per specificare metadati per ontologie diverse; tali metadati includono le proprietà e le caratteristiche usate per descrivere una ontologia. </li></ul><ul><li>Ciò a supporto della condivisione, riuso e confronto di ontologie </li></ul>
  9. 10. Dimensioni semantiche <ul><li>Una ontologia include un vocabolario e una specificazione della interpretazione sottesa (significato) di ciascun termine del vocabolario. </li></ul><ul><li>La specificazione include: </li></ul><ul><li>identificazione delle categorie fondamentali nel dominio </li></ul><ul><li>identificazione dei modi in cui membri delle categorie sono correlati tra loro </li></ul><ul><li>vincoli sui modi in cui le relazioni possono essere usate </li></ul><ul><li>Le dimensioni semantiche caratterizzano come un dato approccio specifichi i significati dei termini; ciò comprende l’espressività del linguaggio di rappresentazione ontologica, le proprietà strutturali , la granularità della rappresentazione delle specificazioni ontologiche </li></ul>
  10. 11. Espressività <ul><li>L’espressività è una caratteristica del linguaggio in cui una ontologia è prodotta . Una ontologia definisce il proprio vocabolario in una qualche forma di rappresentazione. </li></ul><ul><li>Informalmente una ontologia può essere espressa soltanto da una lista di termini e da definizioni in linguaggio naturale (inglese, italiano,…) . </li></ul><ul><li>Ciò produce confusione tra “ontologie” ed il linguaggio usato per rappresentare le ontologie. </li></ul>
  11. 12. Proprietà strutturali <ul><li>Il livello di struttura spesso corrisponde alla formalità delle definizioni dei termini nel vocabolario. </li></ul><ul><li>Una ontologia che specifica formalmente i concetti (es. astrazione matematica) ha molte proprietà strutturali </li></ul><ul><li>Una ontologia che specifica poco i concetti (es. documento, hyperlink) ha poche proprietà strutturali </li></ul><ul><li>Molte ontologie sono semistrutturate contenendo un mix di definizioni formali ed informali di concetti e relazioni (es. ontologia bibliografica con concetto tempo altamente strutturato e concetto titolo di libro scarsamente strutturato – stringa di testo-) </li></ul>
  12. 13. Proprietà strutturali
  13. 14. Granularità <ul><li>La granularità è una proprietà del contenuto della ontologia e non del linguaggio di rappresentazione; attiene alla numerosità di concetti e relazioni nel proprio vocabolario . </li></ul><ul><li>La granularità è misurabile con la profondità media delle sottoclassi e/o sottoproprietà, la densità media dei termini nella gerarchia, il numero medio di assiomi per termine </li></ul><ul><li>Ridotta granularità se si usano primitive di rappresentazione ad alto livello (come accade nelle tassonomie con concetti e sussunzione), </li></ul><ul><li>Granularità fine (come nelle ontologie con molti dettagli circa le proprietà dei concetti e di come essi relazionino tra loro. </li></ul>
  14. 15. Confronto tra ontologie <ul><li>Le ontologie possono essere confrontate rispetto ai linguaggi con espressività minima richiesta per definire il loro vocabolari </li></ul><ul><li>Le tassonomie richiedono un linguaggio più ristretto per specificare la relazione di “sottoclasse” tra classi </li></ul>
  15. 16. Dimensioni pragmatiche <ul><li>L’uso previsto può determinare la proprietà di una ontologia: </li></ul><ul><li>condividere una base di conoscenza </li></ul><ul><li>migliorare la comunicazione tra agenti </li></ul><ul><li>supporto alle decisioni </li></ul><ul><li>rappresentazione del vocabolario di un linguaggio naturale </li></ul><ul><li>rappresentazione della semantica per servizi ed applicazioni software </li></ul><ul><li>fornire un framework concettuale per l’indicizzazione di contenuti </li></ul>
  16. 17. Dimensioni pragmatiche <ul><li>Si può misurare la tipologia di ragionamento automatico supportato dall’ontologia: a livello di specificazione si valutano i vincoli sia sul linguaggio che sul contenuto </li></ul><ul><li>Ragionamento semplice (fare inferenze usando la relazione di ereditarietà delle proprietà tra classi/sottoclassi) </li></ul><ul><li>Ragionamento speciale (il reasoner può fare asserzioni arbitrarie nel linguaggio di rappresentazione della conoscenza) </li></ul><ul><li>Ragionamento generale (uso di regole deduttive che combinano informazioni attraverso l’ontologia) </li></ul>
  17. 18. Dimensioni pragmatiche <ul><li>Uso descrittivo/prescrittivo si riferisce alla sorgente di interpretazione attesa del vocabolario dell’ontologia. </li></ul><ul><li>Nell’approccio descrittivo il contenuto di una ontologia descrive l’interpretazione attesa caratterizzando le entità e le relazioni tra entità come lo farebbe un utente/esperto </li></ul><ul><li>Nell’approccio prescrittivo il contenuto di una ontologia prescrive le interpretazioni attese forzando così il modo in cui entità e relazioni debbano essere caratterizzate </li></ul>
  18. 19. Dimensioni pragmatiche <ul><li>Le metodologie di disegno usate nella costruzione di una ontologia ne determinano il modo d’uso e sono strettamente connesse all’uso previsto. </li></ul><ul><li>Una metodologia bottom-up (o empirica) pone enfasi sull’analisi dei dati e la loro semantica; si suppone che questo approccio possa far emergere patterns di caratterizzazione preferiti da comunità di utenti </li></ul><ul><li>Una metodologia top-down (o razionalista) pone enfasi sullo sviluppo di una ontologia a partire dalla conoscenza sul mondo o sul dominio. L’ontologia in tal caso è indipendente dai dati reali. Lo scopo dell’ontologia in tal caso è determinato dalla classe di domande che un esperto di dominio può porre. </li></ul>
  19. 20. Dimensione di Governance delle ontologie <ul><li>La governance attiene a come le decisioni relative alla struttura ed al contenuto sono state prese ed include la specificazione dei criteri di qualità e di certificazione. </li></ul><ul><li>Si potrebbe demandare alle organizzazioni professionali o di categoria (piuttosto che a validi ricercatori o ingegneri della conoscenza) la definizione in linguaggio naturale delle entità e delle relazioni semantiche intesa come uno sforzo per formalizzare i concetti. Ciò potrebbe far riferimento a legislazioni specifiche , regolamenti standard usati per le definizioni e permetterebbe di valutare formalmente la bontà dei risultati ottenuti dalle applicazioni </li></ul>
  20. 21. Riferimenti <ul><li>Arash Shaban-Nejad: tutorial on “Ontology: Foundation of Semantic Web”, 2004 </li></ul><ul><li>M. Gruninger, O. Bodenreider, F. Olken, L. Obrst, P. Yim: “Ontology, taxonomy, folksonomy: understanding the distinctions”, Applied Ontology journal, 3 (2008) pagg.191-200 </li></ul>

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