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Conceptos generales sobre ontologias

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Ontologias Ontologias Presentation Transcript

  • Introducción Niveles de representación Representación conocimiento Ontologías Miguel Rebollo Pedruelo (@mrebollo) Dept. Sistemas Informáticos y Computación Univ. Politécnica de ValenciaAgentes de Información y Web Semántica Master IARFID @mrebollo Ontologías
  • Introducción Niveles de representación Representación conocimientoContenidos 1 Introducción a las ontologías 2 Niveles de representación Sintaxis Estructura Semántica Uso 3 Representación del conocimiento @mrebollo Ontologías
  • Introducción Niveles de representación Representación conocimientoContenidos 1 Introducción a las ontologías 2 Niveles de representación Sintaxis Estructura Semántica Uso 3 Representación del conocimiento @mrebollo Ontologías
  • Introducción Niveles de representación Representación conocimientoVisión general de las ontologías Información vs. conocimiento en la web tenemos información: gran colección de hechos debemos traducir esos hechos a conceptos: verdades, creencias, perspectivas, juicios, metodologías, know-how. . . Problemas 1 ¿Cómo representamos el conocimiento para que lo pueda tratar una máquina? 2 ¿Cómo lo usamos en aplicaciones reales? @mrebollo Ontologías
  • Introducción Niveles de representación Representación conocimientoVisión general de las ontologías Información vs. conocimiento en la web tenemos información: gran colección de hechos debemos traducir esos hechos a conceptos: verdades, creencias, perspectivas, juicios, metodologías, know-how. . . Problemas 1 ¿Cómo representamos el conocimiento para que lo pueda tratar una máquina? 2 ¿Cómo lo usamos en aplicaciones reales? @mrebollo Ontologías
  • Introducción Niveles de representación Representación conocimientoVisión general de las ontologías Información vs. conocimiento en la web tenemos información: gran colección de hechos debemos traducir esos hechos a conceptos: verdades, creencias, perspectivas, juicios, metodologías, know-how. . . Problemas 1 ¿Cómo representamos el conocimiento para que lo pueda tratar una máquina? 2 ¿Cómo lo usamos en aplicaciones reales? @mrebollo Ontologías
  • Introducción Niveles de representación Representación conocimientoDefinición de ontología Definition (Ontología) Una ontología define los términos y conceptos comunes empleados para describir y representar un área de conocimiento. Descripción mediante Representación clases frases que combinan la instancias terminología para expresar relaciones entre los relaciones términos propiedades estas frases aportan funciones/procesos significado. restricciones @mrebollo Ontologías
  • Introducción Niveles de representación Representación conocimientoDefinición de ontología Definition (Ontología) Una ontología define los términos y conceptos comunes empleados para describir y representar un área de conocimiento. Descripción mediante Representación clases frases que combinan la instancias terminología para expresar relaciones entre los relaciones términos propiedades estas frases aportan funciones/procesos significado. restricciones @mrebollo Ontologías
  • Introducción Niveles de representación Representación conocimientoDefinición de ontología Definition (Ontología) Una ontología define los términos y conceptos comunes empleados para describir y representar un área de conocimiento. Descripción mediante Representación clases frases que combinan la instancias terminología para expresar relaciones entre los relaciones términos propiedades estas frases aportan funciones/procesos significado. restricciones @mrebollo Ontologías
  • Introducción Niveles de representación Representación conocimientoCiclo de vida del conocimiento El conocimiento no es algo estático @mrebollo Ontologías
  • Introducción Niveles de representación Representación conocimientoEspectro de ontologías @mrebollo Ontologías
  • Sintaxis Introducción Estructura Niveles de representación Semántica Representación conocimiento UsoContenidos 1 Introducción a las ontologías 2 Niveles de representación Sintaxis Estructura Semántica Uso 3 Representación del conocimiento @mrebollo Ontologías
  • Sintaxis Introducción Estructura Niveles de representación Semántica Representación conocimiento UsoNiveles de representación Un lenguaje es un sistema formal formado por alfabeto, vocabulario o ambos reglas para combinar los elementos en sentencias semántica para dar significado a los elementos anteriores Son necesarios 4 niveles para construir modelos: 1 sintaxis 2 estructura 3 semántica 4 uso @mrebollo Ontologías
  • Sintaxis Introducción Estructura Niveles de representación Semántica Representación conocimiento UsoNiveles de representación Un lenguaje es un sistema formal formado por alfabeto, vocabulario o ambos reglas para combinar los elementos en sentencias semántica para dar significado a los elementos anteriores Son necesarios 4 niveles para construir modelos: 1 sintaxis 2 estructura 3 semántica 4 uso @mrebollo Ontologías
  • Sintaxis Introducción Estructura Niveles de representación Semántica Representación conocimiento UsoSintaxis La sintaxis hace referencia al orden, al formato y a la estructura el análisis sintáctico es el primer paso de un compilador en la web se trabaja con documentos: cadenas de texto Example (Sintaxis de XML) cabecera orden y cierre de etiquetas atributos comentarios @mrebollo Ontologías
  • Sintaxis Introducción Estructura Niveles de representación Semántica Representación conocimiento UsoSintaxis La sintaxis hace referencia al orden, al formato y a la estructura el análisis sintáctico es el primer paso de un compilador en la web se trabaja con documentos: cadenas de texto Example (Sintaxis de XML) cabecera orden y cierre de etiquetas atributos comentarios @mrebollo Ontologías
  • Sintaxis Introducción Estructura Niveles de representación Semántica Representación conocimiento UsoSintaxis La sintaxis hace referencia al orden, al formato y a la estructura el análisis sintáctico es el primer paso de un compilador en la web se trabaja con documentos: cadenas de texto Example (Sintaxis de XML) cabecera orden y cierre de etiquetas atributos comentarios @mrebollo Ontologías
  • Sintaxis Introducción Estructura Niveles de representación Semántica Representación conocimiento UsoSgeun un etsduio de una uivenrsdiad ignlsea, noipmotra el odren en el que las ltears etsan ersciats,la uicna csoa ipormtnate es que la pmrirea y lautlima ltera esten ecsritas en la psiocion cocrrtea.El rsteo peuden estar ttaolmntee mal y aun pordaslerelo sin pobrleams. Etso es pquore no lemeos cadaltera por si msima preo la paalbra es un tdoo @mrebollo Ontologías
  • Sintaxis Introducción Estructura Niveles de representación Semántica Representación conocimiento UsoC13R70 D14 D3 V3R4N0 3574B4 3N L4 PL4Y4 0853RV4ND0D05 CH1C45 8R1NC4ND0 3N 14 4R3N4, 357484N 7R484J4ND0MUCH0 C0N57RUY3ND0 UN C4571LL0 D3 4R3N4 C0N 70RR35,P454D1Z05, 0CUL705 Y PU3N735. CU4ND0 357484N4C484ND0 V1N0 UN4 0L4 9U3 D357RUY0 70D0 R3DUC13ND03L C4571LL0 4 UN M0N70N D3 4R3N4 Y 35PUM4. P3N53 9U3D35PU35 DE 74N70 35FU3RZ0 L45 CH1C45 C0M3NZ4R14N 4110R4R,P3R0 3N V3Z D3 350, C0RR13R0N P0R L4 P14Y4R13ND0 Y JU64ND0 Y C0M3NZ4R0N 4 C0N57RU1R 07R0C4571LLO. C0MPR3ND1 9U3 H4814 4PR3ND1D0 UN4 6R4NL3CC10N; 64574M05 MUCH0 713MP0 D3 NU357R4 V1D4C0N57RUY3ND0 4L6UN4 C054 P3R0 CU4ND0 M45 74RD3 UN40L4 L1364 4 D357RU1R 70D0, S010 P3RM4N3C3 L4 4M1574D,3L 4M0R Y 3L C4R1Ñ0, Y L45 M4N05 D3 49U3LL05 9U3 50NC4P4C35 D3 H4C3RN05 50NRR31R. S4LUD05 Y 83505 @mrebollo Ontologías
  • Sintaxis Introducción Estructura Niveles de representación Semántica Representación conocimiento UsoEstructura Define la forma de organizar los elementos del modelo organización de los elementos anidamiento/jerarquía jerarquía, herencia, parte-de La estructura se suele representar mediante un grafo dirigido acíclico Example (Estructuras) esquema de una base de datos diagramas de UML DTD, XML-Schema @mrebollo Ontologías
  • Sintaxis Introducción Estructura Niveles de representación Semántica Representación conocimiento UsoEstructura Define la forma de organizar los elementos del modelo organización de los elementos anidamiento/jerarquía jerarquía, herencia, parte-de La estructura se suele representar mediante un grafo dirigido acíclico Example (Estructuras) esquema de una base de datos diagramas de UML DTD, XML-Schema @mrebollo Ontologías
  • Sintaxis Introducción Estructura Niveles de representación Semántica Representación conocimiento UsoEstructura Define la forma de organizar los elementos del modelo organización de los elementos anidamiento/jerarquía jerarquía, herencia, parte-de La estructura se suele representar mediante un grafo dirigido acíclico Example (Estructuras) esquema de una base de datos diagramas de UML DTD, XML-Schema @mrebollo Ontologías
  • Sintaxis Introducción Estructura Niveles de representación Semántica Representación conocimiento UsoSemántica Definition (Semántica) Mapeo entre un conjunto de datos estructurados y un modelo de objetos de algún dominio que aporta significados, así como las relaciones entre estos objetos. el significado recae en la representación simbólica que los humanos hacemos del mundo si queremos que una máquina comprenda el contenido de un documento, necesitamos automatizar el proceso de interpretación semántica @mrebollo Ontologías
  • Sintaxis Introducción Estructura Niveles de representación Semántica Representación conocimiento UsoSemántica Definition (Semántica) Mapeo entre un conjunto de datos estructurados y un modelo de objetos de algún dominio que aporta significados, así como las relaciones entre estos objetos. el significado recae en la representación simbólica que los humanos hacemos del mundo si queremos que una máquina comprenda el contenido de un documento, necesitamos automatizar el proceso de interpretación semántica @mrebollo Ontologías
  • Sintaxis Introducción Estructura Niveles de representación Semántica Representación conocimiento UsoSemántica Definition (Semántica) Mapeo entre un conjunto de datos estructurados y un modelo de objetos de algún dominio que aporta significados, así como las relaciones entre estos objetos. el significado recae en la representación simbólica que los humanos hacemos del mundo si queremos que una máquina comprenda el contenido de un documento, necesitamos automatizar el proceso de interpretación semántica @mrebollo Ontologías
  • Sintaxis Introducción Estructura Niveles de representación Semántica Representación conocimiento UsoInterpretación Definition (Interpretación semántica) Estructurando los símbolos que usamos los humanos en un lenguaje lógico y axiomático, las máquinas podrían concluir aproximadamente, por un proceso de inferencia, lo que una persona haría en circunstancias parecidas Para eso necesitamos una ontología: expresiones en un lenguaje de representación del conocimiento (KR) para modelar el mundo sus entidades las relaciones existentes entre ellas y mapear las expresiones del lenguaje con la ontología. @mrebollo Ontologías
  • Sintaxis Introducción Estructura Niveles de representación Semántica Representación conocimiento UsoInterpretación Definition (Interpretación semántica) Estructurando los símbolos que usamos los humanos en un lenguaje lógico y axiomático, las máquinas podrían concluir aproximadamente, por un proceso de inferencia, lo que una persona haría en circunstancias parecidas Para eso necesitamos una ontología: expresiones en un lenguaje de representación del conocimiento (KR) para modelar el mundo sus entidades las relaciones existentes entre ellas y mapear las expresiones del lenguaje con la ontología. @mrebollo Ontologías
  • Sintaxis Introducción Estructura Niveles de representación Semántica Representación conocimiento UsoMapeo entre sintaxis y semántica Sintaxis Semántica simple zDLKFL StringConstant 12323 IntegerConstant IcountForLoop IntegerType Varible 4+3 Addition(IntegerType Variable, IntegerType Variable) ¬(x ∨ y) Negation( InclusiveOr( BooleanType Variable, BooleanTypeVariable)) @mrebollo Ontologías
  • Sintaxis Introducción Estructura Niveles de representación Semántica Representación conocimiento UsoMapeo entre semántica simple y compleja Semántica simple Semántica compleja StringConstant { zDLKFL ∈ {a, b, c, . . . , ∗s∗}} IntegerConstant {12323} ∈ {1, 2, 3, . . . , n} IntegerType Varible X |X ∈ {1, 2, 3, . . . , n} Addition( [[Addition(4 ∈ {1, 2, 3, . . . , n}, IntegerType Variable, 3 ∈ {1, 2, 3, . . . , n}]] IntegerType Variable ) Negation( [[¬(X |X ∈ {t, f } ∨ Y |Y ∈ {t, f })]] InclusiveOr( BooleanType Variable, BooleanTypeVariable)) Con [[X ]] se denota el valor de verdad de la expresión X @mrebollo Ontologías
  • Sintaxis Introducción Estructura Niveles de representación Semántica Representación conocimiento UsoUso (pragmática) Indica cómo se debe usar la semántica poco usada en lenguajes de programación (ej #pragma en C) cada vez de más importancia en la web semántica Pragmática en agentes inteligentes teoría de los speech acts: describe el uso de los mensajes para conseguir ciertos objetivos (informar, solicitar) tipos de diálogo (D. Walton & E: Krabbe) @mrebollo Ontologías
  • Sintaxis Introducción Estructura Niveles de representación Semántica Representación conocimiento UsoUso (pragmática) Indica cómo se debe usar la semántica poco usada en lenguajes de programación (ej #pragma en C) cada vez de más importancia en la web semántica Pragmática en agentes inteligentes teoría de los speech acts: describe el uso de los mensajes para conseguir ciertos objetivos (informar, solicitar) tipos de diálogo (D. Walton & E: Krabbe) @mrebollo Ontologías
  • Sintaxis Introducción Estructura Niveles de representación Semántica Representación conocimiento UsoIntercambio de mensajes entre agentes Nivel ej 1: solicita ejecución ej 2: acepta acción solic- acción itada 3) Uso Agente i solicita a agente Agente j acepta la ac- j una acción identificada ción order678 solicitada como order678 por agente i 2) Semán- Agente i solicita enviar el La acción solicitada se tica paquete package234 a la marca como de alta pri- localización 25 35 oridad 1) sintaxis (action ((action (agent-identifier (agent-identifier :name i) (deliver :name i) (deliver package234 (loc 25 package234 (loc 35))) 25 35)))(priority order678 high)) @mrebollo Ontologías
  • Introducción Niveles de representación Representación conocimientoContenidos 1 Introducción a las ontologías 2 Niveles de representación Sintaxis Estructura Semántica Uso 3 Representación del conocimiento @mrebollo Ontologías
  • Introducción Niveles de representación Representación conocimientoExpresividad una ontología puede variar desde una taxonomía, un tesauro, un modelo conceptual hasta una teoría lógica la ingeniería de ontologías la caracteriza mediante un sistema axiomático. axiomas reglas de inferencia teoremas ⇒ teoría @mrebollo Ontologías
  • Introducción Niveles de representación Representación conocimientoTesauros vs. Ontologías @mrebollo Ontologías
  • Introducción Niveles de representación Representación conocimientoNiveles de representación Nivel 1: Representación conocimiento Clase, relación, instancia, función, atributo, propiedad, restricción, axioma, regla. Nivel 2: Conceptos de la ontología Persona, localización, evento, padre, martillo, río, TransacciónFinanciera, coche, CompraDeCasa, etc. Nivel 3: Instancias de la ontología Harry X, Landsfor III, Persona62453, 1995-96 V-6, Citroën C4 Picasso, etc. @mrebollo Ontologías
  • Introducción Niveles de representación Representación conocimientoNiveles de representación Nivel 1: Representación conocimiento Clase, relación, instancia, función, atributo, propiedad, restricción, axioma, regla. Nivel 2: Conceptos de la ontología Persona, localización, evento, padre, martillo, río, TransacciónFinanciera, coche, CompraDeCasa, etc. Nivel 3: Instancias de la ontología Harry X, Landsfor III, Persona62453, 1995-96 V-6, Citroën C4 Picasso, etc. @mrebollo Ontologías
  • Introducción Niveles de representación Representación conocimientoNiveles de representación Nivel 1: Representación conocimiento Clase, relación, instancia, función, atributo, propiedad, restricción, axioma, regla. Nivel 2: Conceptos de la ontología Persona, localización, evento, padre, martillo, río, TransacciónFinanciera, coche, CompraDeCasa, etc. Nivel 3: Instancias de la ontología Harry X, Landsfor III, Persona62453, 1995-96 V-6, Citroën C4 Picasso, etc. @mrebollo Ontologías
  • Introducción Niveles de representación Representación conocimientoPara saber más. . . N.F. Noy, D.L. McGuinness Desarrollo de Ontologías: Guía para crear tu primera ontología Standford University, 2005. OntoWeb Consortium A Survey on Ontology Tools OntoWeb IST Project Deliverable 1.3 @mrebollo Ontologías
  • Introducción Niveles de representación Representación conocimientoTemas para posibles trabajos Revisión del estado del arte Estudiar las ontologías empleadas para la representación del conocimiento en agentes. Alineamiento ontológico Uno de las líneas de investigación abiertas consiste en el alineamiento ontológico: cómo dos entidades que emplean ontologías distintas pero compatibles son capaces de intercambiarlas y comunicarse entre sí. Revisión de herramientas Estudiar y comparar las herramientas disponibles para la construcción de ontologías. Algunas "históricas" como Ontolingua, Oiled y OntoEdit, y otras actuales como Protégé y Hozo. @mrebollo Ontologías