انتولوژی چیست – معرفی انتولوژی به زبان ساده

درک معنای Ontology موضوع پیچیده ای در صنعت کامپیوتر بوده است. تعریف Ontology موضوعی بوده است که بحث‌های زیادی بر سر آن همواره وجود داشته است است که عموما در حوزه هوش مصنوعی بوده است. Ontology تاریخچه بلندی در حوزه فلسفه دارد که در رابطه با موجودیت اشیا و مفاهیم در جهان صحبت می کند. همچنین غالباً  کاربرد این مفهوم در حوزه معرفت شناسی که در رابطه با دانش و دانستن است مطرح است. کلمه آنتولوژی از دو واژه یونانی سرچشمه گرفته است.اجازه بدهید با تعریف انتولوژی در حوزه فلسفه  موضوع را آغاز کنیم

تعریف فلسفی Ontology:

به طور کلی Ontology یعنی مطالعه در رابطه با موجودیت اشیا در جهان و ارتباطاتی که آنها با یکدیگر دارند. همچنین شامل جزئیات ساختار سلسله مراتبی این اشیا می شود. همین طور در رابطه با دسته بندی اشیا با توجه به شباهت و تفاوت های آنها نسبت به یکدیگر صحبت می کند .

موجودیت به چیزی می گویم که وجود دارد، حالا این موجودیت می تواند انتزاعی باشد یا واقعی باشد، فیزیکی باشد یا غیر فیزیکی باشد. این مفاهیم در واقع تفاوت را ببین موجودیت و کیفیت آنها برقرار می کند. موجودیت می تواند یک موجودیت مشخص یا یک مفهوم انتزاعی باشد که وجود آن شی را توضیح می دهد و نه کیفیت های مرتبط با آن را. موجودیت ها بلوکهای ساختمانی اصلی در ساختار آنتولوژی محسوب می شود که فرهنگ لغات یا مجموعه لغات یک آنتولوژی را تعریف می کند

مانند کفش، معلم، آموزش، مطالعه (در واقع این مفاهیم می‌تواند فیزیکی یا غیر فیزیکی باشد )

در فلسفه ontology یعنی مطالعه آنچه وجود دارد. فیلسوف ها از مفهوم آنتولوژی برای مطرح کردن پرسش های چالش برانگیز در رابطه با ارائه تئوری ها و مدل ها و همچنین درک بهتر هستی شناسانه جهان استفاده می کنند. سوالاتی از قبیل:

  • اجزای زیربنایی و اساسی جهان چه هستند؟
  • این اجزا چگونه به یکدیگر مرتبط هستند؟

برای مثال کفش یک شیء مادی است. قدم زدن یک مفهوم غیر مادی است.  آیا اشیای فیزیکی مانند کفش واقعی تر از مفاهیمی مانند قدم زدن هستند؟ رابطه بین کفش و قدم زدن چیست؟

انتولوژی فلسفی دوشاخه مهم دارد :

هستی شناسی یا انتولوژی مادی گرایانه :

باور به اینکه موادی نظیر ذرات و انرژی واقعی تر  از مفاهیم ذهنی هستند .باور به اینکه هستی صرف نظر از از مشاهدات انسانی وجود دارد .

هستی شناسی یا انتولوژی غیر مادی و ذهنی :

باور به اینکه پدیده های غیر مادی نظیر ذهن انسان و آگاهی واقعی تر از از چیزهای مادی هستند. باور به اینکه حقیقت و هستی در ذهن ناظر ساخته و پرداخته می شود .

تعریف Ontology در علوم کامپیوتر :

در علوم کامپیوتر Ontology در واقع یک مدل داده است که دانش را به عنوان مجموعه ای از مفاهیم در یک حوزه نمایش می دهد،  و ارتباطات بین این مفاهیم را معرفی می کند .وقتی یک آنتولوژی را توصیف می کنیم غالباً در رابطه با یک حوزه (Domain) مشخص صحبت میکنیم. درک و ساختن آنتولوژی برای کل جهان هستی کاری بی‌معنی و بی پایان است.

نظر به تعریف فیلسوفانه، آنتولوژی در واقع عبارت از یک تعریف و نامگذاری معین و  رسمی است از نوع و ویژگی های یک موجودیت که در یک حوزه وجود دارد. بنابراین این توضیح به کاربرد عملی آنتولوژی با تعریف  فلسفی البته با توجه به دسته بندی یا کلاس بندی کردن موجودیت ها اشاره می کند .

اینجا یک آنتولوژی یعنی توضیح چیزهایی که در یک حوزه مشخص وجود دارد، برخلاف توضیحات فلاسفه که در بالا ذکر شد.   محققان اساساً علاقه مند به بحث کردن در رابطه با این که این موجودیت ها یا مفاهیم اجزا اساسی یا ذاتی یک سیستم هستند ندارند. آنها همچنین در رابطه با این که این مفاهیم واقعی و فیزیکی یا غیر واقعی و غیر مادی هستند  نیز صحبتی ندارند. بلکه هدف در  توضیح ساختار زیربنایی است که بر اشیا و گروه ها تاثیر می‌گذارد. بنابراین محققان در این رابطه بیشتر متمرکز بر نامگذاری اجزا و فرآیندها و دسته بندی کردن مفاهیم مشابه در دسته بندی های مربوطه می باشند.

مانند: اگر یک کلاس درس(سیستم) را در نظر بگیریم، در ان یک معلم ، یک هدف (بخشی از اجزای سیستم ) و تدریس کردن (فرایند سیستم) وجود دارد.

چرا از آنتولوژی ها استفاده می کنند ؟

امروزه مردم به داده‌های فراوان از منابع مختلف که هر کدام مربوط به  دامنه ها یا سیستم‌های اطلاعاتی متفاوت می باشد استفاده می کنند. در واقع در مقایسه با دهه های گذشته حجم اطلاعات در هر لحظه به طرز قابل توجهی در حال افزایش است. برای مثال اگر یک سازمان را در نظر بگیریم، منابع داده آنها می‌تواند به فرم ها و حالت های مختلف نظیر فایلهای اکسل، پایگاه‌های داده (دیتابیس)،تصاویر، اسناد، دیاگرام هاو غیره باشد .از آنجایی که این اطلاعات با فرمت های کاملا متفاوتی به دست آمده اند، پیدا کردن روابط بین داده ها بسیار مشکل است.

در شرایطی مانند این بسیار سخت است که بفهمیم مثلا تصمیماتی که در قالب اسناد word ثبت شده‌اند چگونه به فرآیندهای کاری که در ساختار مدلها  و دیاگرام ها ترسیم شده اند مرتبط هستند و همچنین اینکه چگونه این فرآیندهای کاری به داده های ثبت شده در پایگاه داده مرتبط هستند و غیره .

بنابراین لازم است که بتوانیم داده ها را با وجود فرمت های مختلف، تحت شرایطی که بدانیم و تشخیص دهیم که این داده ها چه روابطی با هم دارند  نمایش دهیم. آنتولوژی ها امکان برقراری چنین روابطی را برای داده ها فراهم می کنند. آنتولوژی در واقع فرمی از مدیریت دانش است. آنتولوژی دانش موجود در یک حوزه ( سازمان یا سیستم اطلاعاتی) را   به صورت یک مدل (دیتامدل) دریافت می‌کند. این مدل سپس می تواند توسط کاربران مورد پرسش (کوئری) قرار گیرد تا انتولوژی به سوالات پیچیده پاسخ دهد و ارتباطات درون آن حوزه را نمایش دهد.

بر طبق گفته Tom Gruber که یک متخصص هوش مصنوعی در دانشگاه استنفورد می باشد، ” آنتولوژی در واقع بیان مشخصات یک مفهوم سازی می باشد که به برنامه‌ها و انسانها کمک می‌کند تا اطلاعات خود را به اشتراک بگذارند”

و این یعنی آنتولوژی مجموعه‌ای از مفاهیم (چیزها) ، رویدادها و روابط می‌باشد که توسط زبان طبیعی ایجاد شده اند، تا یک مرجع و  فرهنگ لغت مشترک برای تبادل اطلاعات را بسازد .

  • مفهوم سازی – تفکیک اجزای جهان به مفاهیم تحت عنوان موجودیت
  • بیان مشخصات- نمایش این مفهوم سازی در یک حالت معین و مشهود

ساختار اساسی یک آنتولوژی

دو ساختار اساسی که در دنیای آنتولوژی ها مطرح هستند RDF و OWL  می باشد. بر طبق این استاندارد ها یک آنتولوژی از کلاس ها و روابط تشکیل شده است

اجزای اصلی یک آنتولوژی

چهار جز اصلی یک آنتولوژی عبارت اند از:

  •   مفاهیم
  •  روابط
  •  اعضا
  •  اصل ها یا قاعده ها

مفاهیم :

یک مفهوم مجموعه‌ یا کلاسی از  موجودیتها یا چیزهایی که درون یک حوزه وجود دارد می باشد. برای مثال “قانون عرفی” می تواند به عنوان یک مفهوم در حوزه حقوق  و قانون محسوب شود .دو نوع مفهوم داریم:

  1. مفاهیم اولیه :اینها مفاهیمی هستند که فقط شرایط لازم را ( بر مبنای ویژگی‌هایشان)  برای عضویت در آن کلاس دارا هستند. به عنوان مثال برای آنکه یک پزشک بتواند جراحی کند لازم است که مدرک یا گواهی طبابت را داشته باشد .
  2. مفاهیم تعریف شده: این ها مفاهیمی هستند که توصیف کافی و لازم را برای آنکه چیزی عضوی از آن کلاس باشد دارند.برای مثال برای آنکه یک پزشک بتواند جراحی کند باید هم گواهی طبابت و هم مدرک جراحی عمومی داشته باشد(یعنی مدرک دیگری لازم نیست و همین دو، شرایط لازم و کافی را تامین می کند).

ارتباطات :

ارتباطات در واقع به بیان  تعاملات بین مفاهیم و یا معین کردن ویژگی های یک مفهوم می پردازد .دو نوع از ارتباطات داریم :

  1. طبقه بندی (Taxonomy) – قرار دادن یا سازماندهی کردن مفاهیم در یک ساختار سلسله مراتبی برمبنای ابر کلاس و زیر کلاس
  2. پیوندی (Associative) – ارتباطاتی که مفاهیم تعریف شده در ساختار درختی انتولوژی را به یکدیگر مرتبط می‌کند

اعضا:

اعضا همان چیزهایی هستند که توسط یک مفهوم معرفی می شوند. مثلاً در یک سیستم کلاس درسی ،  آقای دکتر احسانی عضوی از مفهوم معلم است. یک Ontology هیچ عضوی ندارد. در واقع یک Ontology صرفاً عبارت است از  طراحی یک مفهوم سازی یا تصویرسازی از یک حوزه .ترکیب Ontology با اعضا چیزی است که به آن پایگاه دانش می گوییم.

اصل ها یا قاعده ها

قاعده ها برای مقید کردن مقادیر برای کلاس ها یا اعضا مورد استفاده قرار می گیرد. مثلاً می‌توان گفت سن یک انسان باید بیشتر از 0 و کمتر از ۱۲۰ باشد

چگونه از یک آنتولوژی استفاده کنیم ؟

یک آنتولوژی می تواند توسط کاربران مورد پرس و جو (کوئری گرفتن) قرار گیرد تا به پرسش های پیچیده پاسخ دهد و ارتباطات موجود در در آن حوزه را نمایش دهد. توسط آنتولوژی می‌توانیم برای تعریف روابط واقعی و جاری که بین افراد یا موجودیت های مختلف برقرار است استفاده کنیم. بگذارید این موضوع را با یک مثال روشن تر کنیم:

  • Peter- عضوی از کلاسPerson
  • Microsoft-عضوی از کلاس Organization

یک آنتولوژی می تواند ارتباطات بین این دو را بگیرد و بر مبنای این مثال می‌توانیم ویژگی ای تحت عنوان “Has employer” داشته باشیم .که آن را به این صورت می خوانیم:
“Peter has employer Microsoft”

همانطور که در بالا توضیح داده شد ترکیب کلاس ها و ارتباطات تحت عنوان “سه گانه ها” شناخته می شود .یک سه‌گانه از از موضوع (Subject)، گزاره (Predicate) و هدف (Object) تشکیل شده است.
این مفاهیم هسته اساسی آنتولوژی ها را تشکیل می دهد .با استفاده از این سه گانه ها می توان ترکیبات مختلفی از آنها را به روش‌های گوناگونی ایجاد کنیم تا یک جلوه یا تصویر کاملی از از دنیای واقع توسط یک آنتولوژی نمایش دهیم.هرچقدر تعداد سه گانه های ما در یک آنتولوژی بیشتر باشد آنتولوژی جامع تر و غنی تر می گردد

حوزه های کاربردی برای آنتولوژی ها

  • هوش مصنوعی
  • وب معنایی
  • مهندسی سیستم ها- این حوزه در رابطه با مدیریت مهندسی و عمدتاً متمرکز بر چگونگی طراحی سیستم های پیچیده با توجه به چرخه زمانی آنها می باشد
  • مهندسی نرم افزار
  • سیستم های انفورماتیک پزشکی
  • علم کتابداری – حوزه ای که در رابطه با مجموعه اقدامات، ابزارها و روش‌های مرتبط با کتابداری می باشد
  • معماری اطلاعات
در صورتی که مایل باشید می توانید پیاده سازی پروژه طراحی آنتولوژی خود را به ما بسپارید. برای اطلاعات بیشتر کلیک کنید
Open chat