2.5 Свойства онтологий

Классификации свойств онтологии. Несмотря на недостаточное представление в литературе "качества" в концептуальном моделировании предлагаются "критерии качества", рекомендуемые для оценивания онтологий. В литературе приводятся примеры различных списков критериев качества онтологий и концептуальных моделей .

Эти свойства относятся как к отдельным определениям в моделях онтологий, так и к моделям онтологий в целом. Некоторые свойства имеют отношение к корректности отражения "онтологией реального мира" и могут быть оценены только экспертами (возможно, разумнее говорить о корректности отражения моделью онтологии сложившейся онтологии). Другие свойства касаются структуры (архитектуры) онтологии, синтаксиса определений, содержания в определениях.

Некоторые авторы предлагают относить некоторые свойства (или критерии) к "внешнему" качеству моделей онтологий (т.е. удовлетворению пользователей), а другие свойства - к "внутреннему" качеству понятий (the intrinsic properties of concepts) .

Можно провести аналогию с понятиями технологии разработки программного обеспечения. Согласно внешними свойствами качества (external quality factors) называют те свойства концептуальных моделей и созданных на их основе программных продуктов, которые могут наблюдаться пользователем, а внутренними свойствами (internal factors) - те, которые можно измерить только в терминах самого продукта, т.е. воспринимаемые (заметные) только профессионалами, имеющими доступ к содержимому модели (или тексту программ). Здесь понятие внутреннее свойство понимается более "узко".

В качестве другой основы для классификации предложены три "размерности" для оценивания качества концептуальных схем: синтаксическая, семантическая и прагматичная . Такая классификация напрямую не связана с "делением" на внешние и внутренние свойства. Это другой взгляд на качество.

С учетом наличия общего и специфичного в разных онтологиях и с учетом наших целей, возможно, более полезной была бы классификация, позволяющая отделить "типичные" свойства моделей онтологий от "специфичных" (специфичность может быть привнесена языком написания модели) и/или отделить свойства, которые можно объективно оценить, от тех, которые оцениваются субъективно (экспертами предметной области), и/или отделить свойства онтологий от свойств их моделей.

Известные свойства онтологии. К сожалению, в доступных литературных источниках нет однозначности в использовании термина для обозначения некоторого свойства и толкования этого свойства. Систематическое исследование качества произвольной модели онтологии затруднено, поскольку:

- в литературе приводятся примеры различных списков критериев качества онтологий и концептуальных моделей: в различных источниках наборы свойств, рекомендуемых для исследования качества онтологий, различны;

- определения свойств, имеющих схожие названия, как правило, представляются авторами в разных терминах и имеют различную семантику.

Следующие примеры демонстрируют "популярные" свойства онтологии (или концептуальной модели) и различные их определения (либо пояснения).

Среди "типичных" свойств, оцениваемых, скорее, "субъективно" в литературе встречаются:

- полнота представления понятий (completeness) означает, что понятия должны быть достаточно выразительными для охвата всех "существенных аспектов" реального мира (ссылаясь на требования пользователей и рынка) ;

- полнота (completeness) означает, что концептуальная модель (схема) должна содержать все истинные утверждения

- полнота (completeness) включает свойства: охват (scope); обстоятельность (exhaustiveness); степень детализации (granularity);

- онтологическая полнота (ontological completeness) информационной системы относится к связи между специфицированной информационной системой и семиотической системой организации, в которой она работает. Онтологическая полнота (potentially complete) означает, что каждый нужный класс семиотической системы организации присутствует в информационной системе, описывающей ее;

- истинность (validity) - концептуальная модель должна содержать истинные утверждения об области;

- корректность (correctness) - концептуальная модель должна представлять реальный мир корректно, без ошибок ;

- видимость (the visibility) семиотической системы организации (т.е. терминов предметной области) в семиотической системе информационных систем (в терминах модели онтологии);

- уместность (relevance) - все необходимые объекты включены в концеп-туальную модель;

- уместность понятий (relevance of concepts) - насколько подходящи предложенные понятия в контексте моделирования предметной области и насколько они общи (generic);

- общность понятий (generality): понятия должны быть, по возможности, независимы от специфической области приложения .

В вышеупомянутых классификациях эти свойства оказались бы, по-видимому, внешними и семантическими. Такие свойства интересны, скорее, пользователям, которые "понимают, как устроен реальный мир".

Следующие свойства (тоже оцениваемые "субъективно", а в вышеупомянутых классификациях, по-видимому, внешние, прагматические) имеют разные названия, но схожее содержание. Из них - четыре первых "специфичны" для моделей онтологий, представляющих структуру наследования, а три последних "типичны":

- приспособляемость (adaptability) - насколько легко можно адаптировать понятия к индивидуальным потребностям (например, может ли пользователь определить свои собственные понятия, адаптировать свойства, и т.д.);

- робастность (robustness) ссылается на способность приноравливаться к изменениям в предметной области без изменения базовой структуры понятия.

- монотонная расширяемость (extendibility) означает, что онтология должна быть такой, чтобы можно было расширять и специализировать ее монотонно, т.е. определять новые термины для специфических использований на основе существующего словаря способом, не требующим проверки (revision) существующих определений;

- затраты на расширение (expandability) - затраты на добавление новых определений и на добавление информации в существующие определения без изменения тех свойств, которые уже гарантированы процессом верификации онтологии;

- стабильность (stability) - когда возникают "маленькие" изменения в знаниях (Universe of Discourse), надо делать маленькие изменения, чтобы получить концептуальную модель хорошего качества, отражающую знания;

- чувствительность (sensitiveness) - насколько небольшие изменения в данном определении изменят хорошо определенные гарантированные свойства. После включения и модификации определения должно быть гарантировано, что 1) архитектура онтологии и архитектура определений остаются обоснованными, 2) определения - лексически и синтаксически корректными, 3) онтология и все определения удовлетворяют краткости, согласованности и полноте, в их тесной связи;

- гибкость (flexibility) относится к способности изменять понятия для приспосабливания к новым требованиям.

Близкими между собой по смыслу "типичными" свойствами онтологий являются:

- семантическая согласованность - модели ясны и организованы в соответствии с прикладной областью;

- согласованность (consistency) понятий в концептуальных моделях с реальным миром плюс согласованность внутри определения понятия.

Однако первое из них оценивается, скорее, субъективно, а второе, отчасти, объективно.

Следующие свойства, в основном, объективные, по-видимому, характерны для произвольной онтологии:

- согласованность между определениями и аксиомами (Consistency) - невозможность вывести противоречивые утверждения с использованием других определений и аксиом;

- cвязность (coherence): Онтология должна быть сцеплена: т.е. выводы (inferences) должны быть согласованы с определениями, по крайней мере "определяющие аксиомы" должны быть логически согласованы;

- краткость (выразительность) (conciseness) - информация, собранная в онтологии, полезна и четка; множество свойств в определении класса точно и четко.

В вышеупомянутых классификациях эти свойства оказались бы, по-видимому, внутренними и семантическими.

Для онтологий, предусматривающих к определению на формальном языке комментарий на естественном языке, важно оценить согласованность (эквивалентность) каждого формального определения и неформальной части определения (комментария). Из литературы известно следующее свойство:

- связность (internal coherence): для понятий, определенных неформально, таких как описанные естественным языком в документации и примерах. Если предложение, которое может выводиться из аксиом, ограничивает (contradicts) определение или пример, данный неформально, то онтология несвязна.

Оценивание такого свойства особенно актуально для "научных" онтологий, написанных на достаточно трудном для восприятия языке, таком как язык прикладной логики и оцениваемых поэтому экспертом, как правило, по комментариям. Для таких онтологий важно установить и уметь оценивать внутренние свойства модели онтологии, что "вне компетенции" эксперта.

Примерами названий прочих свойств из являются: гомогенность (homogeneity), явность (expliciteness), простота правил (rule simplisity), однозначность (ontological ambiguity), размер (size), модульность (modularity) документированность формальных определений, синтаксическая корректность (Correctness), минимальные онтологические обязательства (minimal ontological commitment), единообразие правил (rule uniformity).

Внутренние свойства моделей онтологий. Таким образом, доступные литературные источники дают некоторый "ориентир" в вопросах оценивания свойств и качества онтологий. Однако, "литература" не дает "руководства" для оценивания важных для "научных" онтологий свойств. Приводятся нестрогие определения желаемых свойств онтологий (и концептуальных моделей), и встречаются подробные описания конкретных случаев нарушения желаемых свойств в конкретных моделях онтологий. Эти "случаи нарушения" также строго не определены, а представлены на конкретных примерах (а примеры - на конкретном языке). Часто методы оценивания свойств онтологий зависят от языка представления (хотя сами свойства не зависят от языка) и описаны в литературе нестрого.

Классификация свойств по принципу внешнее-внутреннее довольно затруднительна. Возможно, более полезным было бы различать свойства онтологий и свойства моделей онтологий, и отслеживать, как существующие свойства онтологии "перерастают" в свойства модели онтологии в процессе ее проектирования. Полезным представляется выделение из всего множества свойств тех, которые могут быть оценены объективно, особенно для "научных" онтологий, написанных на достаточно трудном для восприятия формальном языке. А "объективные" свойства полезно классифицировать по их "типичности - специфичности".

Поэтому важно установить те внутренние свойства, которые пригодны для оценивания на практике в процессе создания онтологий, и оценивание которых является объективным (и может быть автоматизировано). Объективное оценивание согласованности понятий [модели] онтологии и связей между ними на этапе разработки и модифицирования онтологии дало бы возможность своевременно обнаружить те несоответствия, у которых есть риск проявиться внешне, т.е при использовании модели онтологии.

В связи с этим актуальна следующая задача - формирование набора подсвойств общепризнанных свойств модели онтологии, пригодного для оценивания разрабатываемых онтологий (в частности, "научных").

Требованиями к этим подсвойствам общепризнанных свойств являются: который:

- описание способа оценивания свойства должно быть точным и однозначным;

- описание способа оценивания должно быть в терминах, не зависящих от языка написания онтологии.