Uvod u ontologiju u kartografiji

Branko Puceković

branko.pucekovic@dgu.hr

11. savjetovanje Kartografija i geoinformacije

Buzet, 8 -10. svibnja 2015.

1

Sadržaj

1. Uvod

2. Definicija

3. Vrste ontologija

4. Komponente ontologije

5. Razvoj ontologije

6. Razlozi za stvaranje ontologije

7. Ontologijski jezici

8. Alati za kreiranje ontologija

9. Protégé

10. Primjena ontologije u kartografiji

11. Nova kartografska domenska ontologija

12. Zaključci

2

1. Uvod - Aristotel (384 – 322 pr. Kr.): “prva filozofija” u Metafizici

- Rudolfa Gocleniusa, J. Clauberga, Metafizika (1646)

- grčke riječi ontos i logos (grč. όν, particip glagola biti,

tj. biće, bivajuće + λόγος, riječ, učenje)

Osnovna pitanja ontologije:

Što je bitak? Što jest? Što postoji?

Što je postojanje? Što znači postojati, što znači biti, što

znači egzistirati?

Što je biće? (Što je stvar?)

Što je bit?

3

2. Definicija

Gruber: Ontologija je eksplicitna specifikacija

jedne dijeljene konceptualizacije između

određene grupe ljudi (An ontology is an explicit

specification of a shared conceptualization).

Još neke definicije ontologije:

„Ontologija je formalna, eksplicitna specifikacija

zajedničke konceptualizacije”

„Ontologija je logička teorija koja daje eksplicitni,

nepotpuni prikaz konceptualizacije …“ (Guarino i

Giaretta 1995).

4

Ontologije su

logičke teorije - deklarativne.

60-ih godina prošlog stoljeća:

Problemi u oblikovanju baza podataka su ontološke

naravi.

Primjena u:

računalnim znanostima (semantički web),

u medicini,

obavještajnim poslovima,

korporacijskom modeliranju.

5

Ontologije zadatka Domenske ontologije

Opće ontologije

Aplikacijske ontologije

Sl. 1 Klasifikacija ontologija , (Guarino N., 1998)

3. Vrste ontologija Prema području zadatka:

6

Vrste ontoloških alata

- za razvijanje ontologija: Protégé, OntoEdit, OilEd,

WebODE i Ontolingua,

- za usklađivanje ili spajanje: PROMPT, ONION,

Chimaera, FCA-Merge, GLUE I OBSERVER

4. Komponente ontologije

- koncepti (nazivaju se i klase ili stvari),

- instance (nazivaju se i individue),

- relacije,

- funkcije i

- aksiomi.

7

5. Razvoj ontologije - analiza i razvijanje domene, postavljanje ciljeva

ontologije,

-mogućnost korištenja već postojećih ontologija,

- definiranje klasa (koncepata) u ontologiji,

- razmještanje klasa po hijerarhiji u pod-klase i nad-

klase (taksonomija),

- definiranje svojstava klasa,

- dodavanje ograničenja (dozvoljenih vrijednosti)

pojedinim svojstvima,

- kreiranje (stvaranje) instanci i

- pridruživanje vrijednosti svojstvima za pojedine

instance.

8

6. Razlozi za stvaranje ontologije Neki od razloga za stvaranje ontologija su:

- Dijeljenje i razumijevanje strukture informacija među

ljudima i softverskim agentima

- Omogućavanje ponovne upotrebe domenskog znanja

- Načiniti domenske pretpostavke eksplicitnim

- Izdvojiti domenska znanja od operativnih znanja

- Analiza domenskog znanja

Ontologijski jezici se temelje na logici prvoga reda,

jezicima okvira i jezicima opisne (deskriptivne ) logike.

OWL - Web Ontology Language je najpoznatiji jezik

temeljen na opisnoj logici.

9

7. Ontologijski jezici Logika prvoga reda

- za konstrukciju rečenica koristi veznike:

¬, ∧ , ∨, ⇒ , ⇔ ( negacija, konjukcija, disjunkcija,

implikacija, ekvivalencija),

kvantifikatore:

∀ (univerzalni), ∃ (egzistencijalni) i = (znak jednakosti).

Opisna logika - djelotvornija rješenja od logike prvoga reda

- u fokusu znanstvenih istraživanja

- koristi OWL formalizam i Protégé sustav

10

8. Alati za kreiranje ontologija

Protégé, OilEd, Apollo, RDFedit, OntoLinqua, OntoEdit,

WebODE, KAON, ICOM, DOE i WebOnto

Zahtjevi:

- prikupiti znanje od korisnika,

- omogućiti pretrage na temelju pojmova, relacija i od

strane korisnika,

- te uređivanje, vrednovanje i dijeljenje

Stručnjaci za domene i stručnjaci za ontologije.

11

9. Protégé

- besplatan alat otvorenog koda za razvijanje ontologija

- pisan u Javi, prenosiv je i može se izvršavati na svim

računalima koja imaju Java Virtual Machine

- veći broj formata: RDF(S), OWL,

- kartice: Active Ontology, Entities, Classes, Object

Properties, Data Properties, Individuals, OntoGraf,

SPARQL Query

- 260 000 registriranih korisnika

- rasuđivanje: izbornik Reasoner – logička konzistentnost

ontologije

12

Ontologije zadatka Domenske ontologije

Opće ontologije

Aplikacijske ontologije

Sl. 1 Klasifikacija ontologija (Guarino N. , 1998)

10. Primjena ontologije u kartografiji Prema području zadatka:

13

ContextElement ExternalQuality

Indicator

Completeness

LanguageConvenience

Trust

Freshness

Value

Spatial

Thematic

Temporal

Good

Medium

Poor

HasExternalQualit

y

HasIndicator

HasValue

Sl. 2 OWL – based context external quality model, (T. Sboui et al.)

14

Map

Production

medium

Layout

Element

Map

Body

Map

Projection

Visual

Variable

Label

Attribute Graphic

Spatial

Phenom

has at least 1

is produced of is composed of

Is a

has exactly 1 may contain

visualises

placed to annotate

visualizes

describes represents

Is a

Contains at least 1

relates characteristic to

Sl. 3 Taxonomy of the Map Ontology,

Richard A. Smith

15

KKo

tre TK25 KORISNICI

KVALITETA

trebaju

trebaju imaju

Korisnik 2

Korisnik 1

Korisnik 4

Korisnik 1

Korisnik 3

podrijetlo

Pol. točnost

Toč. atributa

potpunost

Log. konzist.

Semant. t.

Tematska t. estetika

Vremen. inf.

Elementi karte reljef

vode vegetacija

naselja

prometnice

nazivi

11. Nova kartografska

domenska ontologija

Sl. 4 primjer kartografske ontologije 16

tre tre

tre TK25 KORISNIK

KVALITETA

koristi

treba ima

korisnik 3 korisnik 4

korisnik 2

podrijetlo

pol. točnost

toč. atributa

potpunost

log. konzist.

semant. t.

tematska t. estetika

vremen. inf.

reljef

vode

vegetacija

naselja

prometnice

nazivi

elementi karte

elementi kvalitete

planiranje i

projektiranje turizam, sport, navigacija

geoznanosti

korisnik 1

korisnik 5

korisnik 6

Sl. 5 primjer razvoja kartografske ontologije

17

Sl. 6 Osnovne klase u domeni kartografija

18

Sl. 7 Osnovne klase i podklase u domeni kartografija

19

Sl. 8 Klase, podklase i individue u domeni kartografija

20

Sl. 9 Klase, podklase i individue s relacijama u domeni kartografija

21

12. Zaključci

U kartografiji ne postoje gotove ontologije koje bi se

mogle koristiti za novo znanje.

Za oblikovanje ontologije potrebna su minimalno dva

eksperta: jedan za softverski alat, a drugi za odabranu

domenu.

Ontologije predstavljaju izazov u procesu učenja

zbog velike razlike u prirodnom jeziku (govornom i

pisanom) i formaliziranog znanja koje se pohranjuje

u ontologijama.

Građenje, konstruiranje i razvijanje ontologija je

složen, dugotrajan i mukotrpan posao. 22

Hvala na pažnji!

23