Modelos de Conocimiento Basados en Ontologías para la ...
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Capítulo 3. Representación del conocimiento y ontologías 3.3.4 Componentes de una ontología Se considera que una ontología está formada por diferentes elementos que, conjuntamente, forman el modelo conceptual de un determinado dominio de conocimiento. De acuerdo a (Gruber, 1993) los elementos que constituyen una ontología son: • Conceptos. • Relaciones entre conceptos. • Funciones. • Axiomas. • Instancias. Los conceptos son descripciones y abstracciones de conjuntos de individuos que comparten ciertas propiedades o atributos. Las relaciones representan interacciones entre conceptos (las propiedades o atributos que reflejan las características de los conceptos se tratan como relaciones). Las funciones son un tipo de relación especial. Los axiomas son sentencias, expresadas sobre los conceptos y relaciones, que siempre son verdaderas sin necesidad de prueba. Las instancias son representaciones concretas de los conceptos, de individuos que existen en un determinado momento y contexto 31 . Respecto a la caracterización del conocimiento contenido en una ontología se puede hacer una división en dos grandes bloques (Chandrasekaran et. al., 1999): • Conocimiento factual del dominio. Formado por el conocimiento estático del dominio. • Conocimiento sobre resolución de problemas, describe cómo lograr ciertos objetivos manejando los conceptos de la parte estática. Es el conocimiento de carácter dinámico del dominio. La separación entre estos dos tipos de conocimiento es un logro de la investigación en ontologías, ya que permite desarrollar un modelo de conocimiento factual de forma independiente al conocimiento sobre resolución de problemas y, aun más, permite que el conocimiento sobre resolución de problemas pueda ser generalizado y no estar totalmente condicionado por una tarea concreta. Sin embargo, en la práctica, esta separación no es fácilmente realizable. La representación del conocimiento mediante ontologías consiste en la reutilización de ontologías y existentes y/o creación de otra u otras nuevas para lograr un esquema conceptual que recoja el conocimiento de un determinado 31 La nomenclatura acerca de los diferentes elementos que componen una ontología es muchas veces confusa, debido a las diferentes nominaciones que aparecen relacionadas con los diferentes formalismos y también a la imprecisión en el uso de las mismas. Por ejemplo, todos los elementos citados (conceptos, relaciones e instancias) podrían ser denominados "conceptos", ya que forman parte de la conceptualización. 44
Capítulo 3. Representación del conocimiento y ontologías dominio. Por esta razón, a veces se habla de ontología en singular ó de ontologías en plural. En este trabajo se utiliza el término en singular, ontología, para hacer referencia a la estructura total que recoge el conocimiento que quiere representarse, sin tener en cuenta si esta estructura está formada por una o varias ontologías separadas. Además, se habla de la "parte estática" y la "parte dinámica" de la ontología para referirse al conocimiento factual y de resolución de problemas respectivamente. La creación de ontologías comenzó siendo, y todavía lo es en parte, un arte. Sin embargo, desde el comienzo se pretendió que la disciplina tuviese un tratamiento de ingeniería en todos sus aspectos y por lo tanto se llevaron a cabo trabajos que intentan clarificar los aspectos constructivos (Guarino y Welty, 2004), definir metodologías de construcción (Fernández et. al., 1997) y métodos de evaluación (Sure et. al., 2004) así como mecanismos para la reutilización (Pinto y Martins, 2004). 3.3.5 Formalismos para la construcción de ontologías Las ontologías son un mecanismo de representación del conocimiento que pertenecen al denominado "nivel del conocimiento" (ver apartado 3.3.1), es decir, una ontología puede existir en la mente de un ser humano sin que haya reflejo de la misma en ningún soporte físico externo; sin embargo, en el contexto de la computación, estas estructuras se introdujeron con la idea de ser implementadas y automatizadas en un ordenador. La implementación de las estructuras de una ontología en un lenguaje reconocible por un ordenador se denomina formalización. En un proceso de formalización siempre se perderá algo de la expresividad que contiene una ontología expresada en el nivel del conocimiento porque el ordenador (los lenguajes que el ordenador puede manejar) tiene un límite expresivo (de ahí surgen los problemas de computabilidad y complejidad computacional mencionados en apartados anteriores). A lo largo de los años se han utilizado diferentes formalismos y lenguajes para representar ontologías. Desde las aproximaciones provenientes de los lenguajes utilizados para la construcción de los sistemas expertos en los años 1980s, hasta las lógicas descriptivas y los lenguajes creados para la Web Semántica en Internet, la evolución ha sido constante. En (Corcho et. al., 2003), (Gómez-Pérez y Corcho, 2002), (Pulido et. al., 2006) se pueden encontrar buenas monografías sobre este tema. A continuación se ofrece una visión personal y resumida sobre esta evolución. Los formalismos de representación del conocimiento aparecen muchas veces ligados a herramientas o sistemas que forman un entorno completo para la creación de modelos conceptuales. Pueden poseer una base muy formal, basándose en una teoría lógica y, por lo tanto, tener una semántica independiente 45
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Capítulo 3. Repres<strong>en</strong>tación <strong>de</strong>l conocimi<strong>en</strong>to y ontologías<br />
3.3.4 Compon<strong>en</strong>tes <strong>de</strong> una ontología<br />
Se consi<strong>de</strong>ra que una ontología está formada por difer<strong>en</strong>tes elem<strong>en</strong>tos que,<br />
conjuntam<strong>en</strong>te, forman el mo<strong>de</strong>lo conceptual <strong>de</strong> un <strong>de</strong>terminado dominio <strong>de</strong><br />
conocimi<strong>en</strong>to. De acuerdo a (Gruber, 1993) los elem<strong>en</strong>tos que constituy<strong>en</strong> una<br />
ontología son:<br />
• Conceptos.<br />
• Re<strong>la</strong>ciones <strong>en</strong>tre conceptos.<br />
• Funciones.<br />
• Axiomas.<br />
• Instancias.<br />
Los conceptos son <strong>de</strong>scripciones y abstracciones <strong>de</strong> conjuntos <strong>de</strong> individuos que<br />
compart<strong>en</strong> ciertas propieda<strong>de</strong>s o atributos. Las re<strong>la</strong>ciones repres<strong>en</strong>tan<br />
interacciones <strong>en</strong>tre conceptos (<strong>la</strong>s propieda<strong>de</strong>s o atributos que reflejan <strong>la</strong>s<br />
características <strong>de</strong> los conceptos se tratan como re<strong>la</strong>ciones). Las funciones son un<br />
tipo <strong>de</strong> re<strong>la</strong>ción especial. Los axiomas son s<strong>en</strong>t<strong>en</strong>cias, expresadas sobre los<br />
conceptos y re<strong>la</strong>ciones, que siempre son verda<strong>de</strong>ras sin necesidad <strong>de</strong> prueba. Las<br />
instancias son repres<strong>en</strong>taciones concretas <strong>de</strong> los conceptos, <strong>de</strong> individuos que<br />
exist<strong>en</strong> <strong>en</strong> un <strong>de</strong>terminado mom<strong>en</strong>to y contexto 31 .<br />
Respecto a <strong>la</strong> caracterización <strong>de</strong>l conocimi<strong>en</strong>to cont<strong>en</strong>ido <strong>en</strong> una ontología se<br />
pue<strong>de</strong> hacer una división <strong>en</strong> dos gran<strong>de</strong>s bloques (Chandrasekaran et. al., 1999):<br />
• <strong>Conocimi<strong>en</strong>to</strong> factual <strong>de</strong>l dominio. Formado por el conocimi<strong>en</strong>to estático<br />
<strong>de</strong>l dominio.<br />
• <strong>Conocimi<strong>en</strong>to</strong> sobre resolución <strong>de</strong> problemas, <strong>de</strong>scribe cómo lograr ciertos<br />
objetivos manejando los conceptos <strong>de</strong> <strong>la</strong> parte estática. Es el conocimi<strong>en</strong>to<br />
<strong>de</strong> carácter dinámico <strong>de</strong>l dominio.<br />
La se<strong>para</strong>ción <strong>en</strong>tre estos dos tipos <strong>de</strong> conocimi<strong>en</strong>to es un logro <strong>de</strong> <strong>la</strong><br />
investigación <strong>en</strong> ontologías, ya que permite <strong>de</strong>sarrol<strong>la</strong>r un mo<strong>de</strong>lo <strong>de</strong><br />
conocimi<strong>en</strong>to factual <strong>de</strong> forma in<strong>de</strong>p<strong>en</strong>di<strong>en</strong>te al conocimi<strong>en</strong>to sobre resolución <strong>de</strong><br />
problemas y, aun más, permite que el conocimi<strong>en</strong>to sobre resolución <strong>de</strong> problemas<br />
pueda ser g<strong>en</strong>eralizado y no estar totalm<strong>en</strong>te condicionado por una tarea concreta.<br />
Sin embargo, <strong>en</strong> <strong>la</strong> práctica, esta se<strong>para</strong>ción no es fácilm<strong>en</strong>te realizable.<br />
La repres<strong>en</strong>tación <strong>de</strong>l conocimi<strong>en</strong>to mediante ontologías consiste <strong>en</strong> <strong>la</strong><br />
reutilización <strong>de</strong> ontologías y exist<strong>en</strong>tes y/o creación <strong>de</strong> otra u otras nuevas <strong>para</strong><br />
lograr un esquema conceptual que recoja el conocimi<strong>en</strong>to <strong>de</strong> un <strong>de</strong>terminado<br />
31 La nom<strong>en</strong>c<strong>la</strong>tura acerca <strong>de</strong> los difer<strong>en</strong>tes elem<strong>en</strong>tos que compon<strong>en</strong> una ontología es muchas veces confusa, <strong>de</strong>bido a <strong>la</strong>s<br />
difer<strong>en</strong>tes nominaciones que aparec<strong>en</strong> re<strong>la</strong>cionadas con los difer<strong>en</strong>tes formalismos y también a <strong>la</strong> imprecisión <strong>en</strong> el uso <strong>de</strong><br />
<strong>la</strong>s mismas. Por ejemplo, todos los elem<strong>en</strong>tos citados (conceptos, re<strong>la</strong>ciones e instancias) podrían ser <strong>de</strong>nominados<br />
"conceptos", ya que forman parte <strong>de</strong> <strong>la</strong> conceptualización.<br />
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