Modelos de Conocimiento Basados en Ontologías para la ...
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Introducción El problema de la representación del conocimiento ha sido la principal preocupación de la ingeniería del conocimiento, disciplina nacida en los años 1980s dentro del campo de la inteligencia artificial. El origen de la ingeniería del conocimiento se remonta a las experiencias en la construcción de los sistemas expertos y ha evolucionado hasta el denominado “paradigma del modelado del conocimiento”. Los “modelos de dominio” 2 , las estructuras que constituyen el núcleo de este paradigma, se recogen en esquemas conceptuales conocidos con el nombre de “ontologías”, donde se representa y almacena el conocimiento existente en dicho dominio. Durante los años 1990s y el principio del presente siglo se ha producido el nacimiento y desarrollo de la investigación sobre ontologías (Musen, 2004). En el campo de la ingeniería del software también se ha planteado recientemente el uso de modelos de conocimiento como las estructuras básicas sobre las que construir las aplicaciones informáticas. El paradigma de las arquitecturas basadas en modelos (Model Driven Architectures, MDA) (Brown, 2004) es el mejor ejemplo de esta aproximación. Numerosos estudios postulan, y la experiencia práctica demuestra, el progresivo acercamiento y colaboración entre las ideas de ambos campos (Djuric et. al., 2007). La llegada de Internet ha supuesto un escenario en el que esta convergencia se ha visto acelerada y estimulada. La denominada Web Semántica 3 brinda una oportunidad para avanzar en el proceso de interacción entre las dos disciplinas así como para profundizar en el estudio y desarrollo práctico de ontologías. Esta tesis se centra en la aplicación del paradigma del modelado del conocimiento (de las ideas provenientes del campo de la ingeniería del conocimiento) a la creación de software para la disciplina del control automático, estudiando los aspectos relacionados con la construcción y uso en una aplicación informática de modelos del conocimiento de este dominio expresados en ontologías. 2 Por dominio debe entenderse un ámbito de conocimiento en una determinada materia, incluyendo los conceptos y los mecanismos de razonamiento empleados para resolver los problemas propios de ese ámbito. Ejemplos de dominio pueden ser el diagnóstico de enfermedades infecciosas o el sistema de concesiones de préstamos de un banco. 3 La idea de Web Semántica fue introducida en 1998 por el propio creador del servicio Web, Tim Berneers-Lee (Berneers- Lee, 1998), como el objetivo final del tratamiento de información en Internet: que las máquinas pudiesen comprender el contenido de los documentos que manejan, descargando así de la tarea a los seres humanos. Ver http://www.w3.org/2001/sw/ 2
Capítulo 1 Justificación, objetivos y estructura de la tesis Para cualquier cosa que quieras decir sólo hay una palabra para expresarla, sólo un verbo para darle movimiento, sólo un adjetivo para calificarla. Debes buscar esa palabra, ese verbo, ese adjetivo, y nunca contentarte con una aproximación. Consejo de Gustave Flaubert a Guy de Maupassant La naturaleza de la investigación a llevar a cabo, así como las aportaciones esperadas en la misma, justifican su realización. El objetivo general de esta tesis es estudiar y comprobar las posibilidades de las técnicas y tecnologías de la ingeniería del conocimiento en la creación de software para ingeniería de control. Se abordará la conceptualización de los diferentes tipos de conocimiento existentes en un subdominio concreto de este campo, construyendo un modelo conceptual del mismo reflejado en una ontología. Para comprobar las posibilidades de esta estructura conceptual se creará una aplicación que permita realizar una interacción (entre el usuario, la aplicación y el conocimiento del dominio) a un nivel que no existe en la actualidad en el software de control. 1.1. Justificación La ingeniería de control incorpora rápidamente los avances en el campo del software debido a la importancia que éste tiene en todas las disciplinas técnicas y especialmente en ésta. Así ocurrió con los lenguajes de programación, el paradigma de orientación a objetos, las arquitecturas basadas en componentes, los sistemas multiagente, los lenguajes de modelado y simulación, etc. Hoy en día la relación entre software y control es si cabe más estrecha: los sistemas embebidos, la complejidad creciente o la mezcla de dinámicas continuas y simbólicas en los 3
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Capítulo<br />
1<br />
Justificación, objetivos y<br />
estructura <strong>de</strong> <strong>la</strong> tesis<br />
Para cualquier cosa que quieras <strong>de</strong>cir sólo hay una pa<strong>la</strong>bra <strong>para</strong><br />
expresar<strong>la</strong>, sólo un verbo <strong>para</strong> darle movimi<strong>en</strong>to, sólo un adjetivo <strong>para</strong><br />
calificar<strong>la</strong>. Debes buscar esa pa<strong>la</strong>bra, ese verbo, ese adjetivo, y nunca<br />
cont<strong>en</strong>tarte con una aproximación.<br />
Consejo <strong>de</strong> Gustave F<strong>la</strong>ubert a Guy <strong>de</strong> Maupassant<br />
La naturaleza <strong>de</strong> <strong>la</strong> investigación a llevar a cabo, así como <strong>la</strong>s aportaciones<br />
esperadas <strong>en</strong> <strong>la</strong> misma, justifican su realización. El objetivo g<strong>en</strong>eral <strong>de</strong> esta tesis<br />
es estudiar y comprobar <strong>la</strong>s posibilida<strong>de</strong>s <strong>de</strong> <strong>la</strong>s técnicas y tecnologías <strong>de</strong> <strong>la</strong><br />
ing<strong>en</strong>iería <strong>de</strong>l conocimi<strong>en</strong>to <strong>en</strong> <strong>la</strong> creación <strong>de</strong> software <strong>para</strong> ing<strong>en</strong>iería <strong>de</strong><br />
control. Se abordará <strong>la</strong> conceptualización <strong>de</strong> los difer<strong>en</strong>tes tipos <strong>de</strong> conocimi<strong>en</strong>to<br />
exist<strong>en</strong>tes <strong>en</strong> un subdominio concreto <strong>de</strong> este campo, construy<strong>en</strong>do un mo<strong>de</strong>lo<br />
conceptual <strong>de</strong>l mismo reflejado <strong>en</strong> una ontología. Para comprobar <strong>la</strong>s<br />
posibilida<strong>de</strong>s <strong>de</strong> esta estructura conceptual se creará una aplicación que permita<br />
realizar una interacción (<strong>en</strong>tre el usuario, <strong>la</strong> aplicación y el conocimi<strong>en</strong>to <strong>de</strong>l<br />
dominio) a un nivel que no existe <strong>en</strong> <strong>la</strong> actualidad <strong>en</strong> el software <strong>de</strong> control.<br />
1.1. Justificación<br />
La ing<strong>en</strong>iería <strong>de</strong> control incorpora rápidam<strong>en</strong>te los avances <strong>en</strong> el campo <strong>de</strong>l<br />
software <strong>de</strong>bido a <strong>la</strong> importancia que éste ti<strong>en</strong>e <strong>en</strong> todas <strong>la</strong>s disciplinas técnicas y<br />
especialm<strong>en</strong>te <strong>en</strong> ésta. Así ocurrió con los l<strong>en</strong>guajes <strong>de</strong> programación, el<br />
<strong>para</strong>digma <strong>de</strong> ori<strong>en</strong>tación a objetos, <strong>la</strong>s arquitecturas basadas <strong>en</strong> compon<strong>en</strong>tes, los<br />
sistemas multiag<strong>en</strong>te, los l<strong>en</strong>guajes <strong>de</strong> mo<strong>de</strong><strong>la</strong>do y simu<strong>la</strong>ción, etc. Hoy <strong>en</strong> día <strong>la</strong><br />
re<strong>la</strong>ción <strong>en</strong>tre software y control es si cabe más estrecha: los sistemas embebidos,<br />
<strong>la</strong> complejidad creci<strong>en</strong>te o <strong>la</strong> mezc<strong>la</strong> <strong>de</strong> dinámicas continuas y simbólicas <strong>en</strong> los<br />
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