Conceptos generales sobre ontologias

1. Introducción
Niveles de representación
Representación conocimiento
Ontologías
Miguel Rebollo Pedruelo (@mrebollo)
Dept. Sistemas Informáticos y Computación
Univ. Politécnica de Valencia
Agentes de Información y Web Semántica
Master IARFID
@mrebollo Ontologías

2. Introducción
Niveles de representación
Representación conocimiento
Contenidos
1 Introducción a las ontologías
2 Niveles de representación
Sintaxis
Estructura
Semántica
Uso
3 Representación del conocimiento
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3. Introducción
Niveles de representación
Representación conocimiento
Contenidos
1 Introducción a las ontologías
2 Niveles de representación
Sintaxis
Estructura
Semántica
Uso
3 Representación del conocimiento
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4. Introducción
Niveles de representación
Representación conocimiento
Visión 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

5. Introducción
Niveles de representación
Representación conocimiento
Visión 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?
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6. Introducción
Niveles de representación
Representación conocimiento
Visión 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?
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7. Introducción
Niveles de representación
Representación conocimiento
Definición 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
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8. Introducción
Niveles de representación
Representación conocimiento
Definición 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
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9. Introducción
Niveles de representación
Representación conocimiento
Definición 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
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10. Introducción
Niveles de representación
Representación conocimiento
Ciclo de vida del conocimiento
El conocimiento no es algo estático
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11. Introducción
Niveles de representación
Representación conocimiento
Espectro de ontologías
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12. Sintaxis
Introducción
Estructura
Niveles de representación
Semántica
Representación conocimiento
Uso
Contenidos
1 Introducción a las ontologías
2 Niveles de representación
Sintaxis
Estructura
Semántica
Uso
3 Representación del conocimiento
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13. Sintaxis
Introducción
Estructura
Niveles de representación
Semántica
Representación conocimiento
Uso
Niveles 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
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14. Sintaxis
Introducción
Estructura
Niveles de representación
Semántica
Representación conocimiento
Uso
Niveles 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
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15. Sintaxis
Introducción
Estructura
Niveles de representación
Semántica
Representación conocimiento
Uso
Sintaxis
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
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16. Sintaxis
Introducción
Estructura
Niveles de representación
Semántica
Representación conocimiento
Uso
Sintaxis
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
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17. Sintaxis
Introducción
Estructura
Niveles de representación
Semántica
Representación conocimiento
Uso
Sintaxis
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
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18. Sintaxis
Introducción
Estructura
Niveles de representación
Semántica
Representación conocimiento
Uso
Sgeun un etsduio de una uivenrsdiad ignlsea, no
ipmotra el odren en el que las ltears etsan ersciats,
la uicna csoa ipormtnate es que la pmrirea y la
utlima ltera esten ecsritas en la psiocion cocrrtea.
El rsteo peuden estar ttaolmntee mal y aun pordas
lerelo sin pobrleams. Etso es pquore no lemeos cada
ltera por si msima preo la paalbra es un tdoo
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19. Sintaxis
Introducción
Estructura
Niveles de representación
Semántica
Representación conocimiento
Uso
C13R70 D14 D3 V3R4N0 3574B4 3N L4 PL4Y4 0853RV4ND0
D05 CH1C45 8R1NC4ND0 3N 14 4R3N4, 357484N 7R484J4ND0
MUCH0 C0N57RUY3ND0 UN C4571LL0 D3 4R3N4 C0N 70RR35,
P454D1Z05, 0CUL705 Y PU3N735. CU4ND0 357484N
4C484ND0 V1N0 UN4 0L4 9U3 D357RUY0 70D0 R3DUC13ND0
3L C4571LL0 4 UN M0N70N D3 4R3N4 Y 35PUM4. P3N53 9U3
D35PU35 DE 74N70 35FU3RZ0 L45 CH1C45 C0M3NZ4R14N 4
110R4R,P3R0 3N V3Z D3 350, C0RR13R0N P0R L4 P14Y4
R13ND0 Y JU64ND0 Y C0M3NZ4R0N 4 C0N57RU1R 07R0
C4571LLO. C0MPR3ND1 9U3 H4814 4PR3ND1D0 UN4 6R4N
L3CC10N; 64574M05 MUCH0 713MP0 D3 NU357R4 V1D4
C0N57RUY3ND0 4L6UN4 C054 P3R0 CU4ND0 M45 74RD3 UN4
0L4 L1364 4 D357RU1R 70D0, S010 P3RM4N3C3 L4 4M1574D,
3L 4M0R Y 3L C4R1Ñ0, Y L45 M4N05 D3 49U3LL05 9U3 50N
C4P4C35 D3 H4C3RN05 50NRR31R. S4LUD05 Y 83505
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20. Sintaxis
Introducción
Estructura
Niveles de representación
Semántica
Representación conocimiento
Uso
Estructura
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
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21. Sintaxis
Introducción
Estructura
Niveles de representación
Semántica
Representación conocimiento
Uso
Estructura
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
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22. Sintaxis
Introducción
Estructura
Niveles de representación
Semántica
Representación conocimiento
Uso
Estructura
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
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23. Sintaxis
Introducción
Estructura
Niveles de representación
Semántica
Representación conocimiento
Uso
Semántica
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
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24. Sintaxis
Introducción
Estructura
Niveles de representación
Semántica
Representación conocimiento
Uso
Semántica
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
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25. Sintaxis
Introducción
Estructura
Niveles de representación
Semántica
Representación conocimiento
Uso
Semántica
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
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26. Sintaxis
Introducción
Estructura
Niveles de representación
Semántica
Representación conocimiento
Uso
Interpretación
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.
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27. Sintaxis
Introducción
Estructura
Niveles de representación
Semántica
Representación conocimiento
Uso
Interpretación
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.
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28. Sintaxis
Introducción
Estructura
Niveles de representación
Semántica
Representación conocimiento
Uso
Mapeo 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))
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29. Sintaxis
Introducción
Estructura
Niveles de representación
Semántica
Representación conocimiento
Uso
Mapeo 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
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30. Sintaxis
Introducción
Estructura
Niveles de representación
Semántica
Representación conocimiento
Uso
Uso (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)
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31. Sintaxis
Introducción
Estructura
Niveles de representación
Semántica
Representación conocimiento
Uso
Uso (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)
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32. Sintaxis
Introducción
Estructura
Niveles de representación
Semántica
Representación conocimiento
Uso
Intercambio 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))
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33. Introducción
Niveles de representación
Representación conocimiento
Contenidos
1 Introducción a las ontologías
2 Niveles de representación
Sintaxis
Estructura
Semántica
Uso
3 Representación del conocimiento
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34. Introducción
Niveles de representación
Representación conocimiento
Expresividad
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
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35. Introducción
Niveles de representación
Representación conocimiento
Tesauros vs. Ontologías
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36. Introducción
Niveles de representación
Representación conocimiento
Niveles 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.
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37. Introducción
Niveles de representación
Representación conocimiento
Niveles 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.
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38. Introducción
Niveles de representación
Representación conocimiento
Niveles 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.
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39. Introducción
Niveles de representación
Representación conocimiento
Para 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
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40. Introducción
Niveles de representación
Representación conocimiento
Temas 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.
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