Языки и среды для работы с онтологиями

В настоящее время существует ряд машинных языков и сред [Denny, 2004] для создания онтологий и работы с ними. Так, консорциум W3C рекомендует использование языка OWL (Ontology Web Language), который является языком среды Protйgй, ориентированной на создание семантических WWW-порталов [PROTЙGЙ, 2008]. Экранная среда Protйgй содержит набор вкладок, обеспечивающих доступ пользователя к инструментарию и обеспечивающих разработку онтологии, ее наполнение классами, экземплярами классов, свойствами. Свойства типа Object, описывают двухместные отношения между экземплярами разных классов, а свойства типа Datatype — атрибуты конкретного класса. Для тестирования онтологии в процессе разработки используются специальные программные средства, называемые reasoner’ами ® [PROTЙGЙ, 2008]. Имеется возможность создания дополнительных встраиваемых программ, plugin-in'ов, и внешних приложений на языке программирования JAVA.

Формальная семантика семейства языков OWL основана на дескриптивной логике (ДЛ) [Baader et al., 2003]. Изначально ДЛ зародилась как расширение фреймовых структур и семантических сетей механизмами формальной логики. ДЛ оперируют понятиями «концепт» и «роль» (бинарное отношение между классами). В терминах ДЛ набор утверждений общего вида называется TBox, набор утверждений частного вида — ABox, а вместе они составляют базу знаний или онтологию. Применение ДЛ обеспечивает компактность в представлении данных и разрешимость онтологических задач, в том числе, создание соответствующих программ и алгоритмов. Наиболее часто для разработки онтологии используется диалект OWL DL, который обеспечивает максимальную выразительность без потери полноты вычислений и разрешимости за конечный интервал времени. Однако в языковых конструкциях OWL DL существуют ограничения, например, класс не может быть частным свойством, свойство не может быть экземпляром или классом, которые и позволяют сделать язык разрешимым. На практике получение выводимых (inferred) фактов, как результата анализа логических утверждений относительно классов, экземпляров и свойств онтологии реализуется специальными программными средствами R (semantic reasoner, reasoning engine, rules engine). R могут производить различные операции с онтологиями, в том числе, проверку непротиворечивости утверждений, проверку и создание полной иерархии классов, проверку на непротиворечивость экземпляров классов и т. д.