Онтологии и их представлениекак формальная спецификация концептуализации.
Онтология — это попытка всеобъемлющей и детальной формализации некоторой области знаний с помощью концептуальной схемы. Обычно такая схема состоит из структуры данных, содержащей все релевантные классы объектов, их связи и правила (теоремы, ограничения), принятые в этой области.
Формально онтология определяется как O = <X,R,F>, где: X — конечное множество понятий предметной области, R — конечное множество отношений между понятиями, F — конечное множество функций интерпретации.
Неформально онтология представляет собой некоторое описание взгляда на мир применительно к конкретной области интересов. Это описание состоит из терминов и правил использования этих терминов, ограничивающих их значения в рамках конкретной области. На формальном уровне онтология - это система, состоящая из набора понятий и набора утверждений об этих понятиях, на основе которых можно описывать классы, отношения, функции и индивиды.Одно из самых известных определений онтологии дал Том Грубер, звучит оно следующим образом:Онтология - это точная спецификация концептуализации.Концептуализация - это структура реальности, рассматриваемая независимо от словаря предметной области и конкретной ситуации. Например, если мы рассматриваем простую предметную область, описывающую кубики на столе, то концептуализацией является набор возможных положений кубиков, а не конкретное их расположение в текущий момент времени.
Основными компонентами онтологии могут являться:
классы (или понятия, концепты),
отношения (или свойства, атрибуты),
функции,
аксиомы,
экземпляры (или индивиды).
Классы или понятия используются в широком смысле. Понятием может быть любая сущность, о которой может быть дана какая-либо информация. Классы - это абстрактные группы, коллекции или наборы объектов. Они могут включать в себя экземпляры, другие классы, либо же сочетания и того, и другого. Классы в онтологиях обычно организованы в таксономию - иерархическую классификацию понятий по отношению включения. Например, классы Мужчина и Женщина являются подклассами класса Человек, который в свою очередь включен в класс Млекопитающие.
Отношения представляют тип
взаимодействия между понятиями предметной
области. Формально n -арные отношения
определяются как подмножество
произведения n множеств: R 
C1 x C2 x … x Cn.
Пример бинарного отношения -
отношение ЧАСТЬ-ЦЕЛОЕ. Отношения
тоже могут быть организованы в таксономию
по включению; например,
отношения быть_отцом_для и быть_матерью_для на
множестве людей содержатся в
отношении быть_родителем_для, которое
в свою очередь содержится в
отношении быть_предком_для.
Функции - это специальный случай отношений, в которых n -й элемент отношения однозначно определяется n-1 предшествующими элементами. Формально функции определяются следующим образом: F: C1 x C2 x ... x Cn-1 -> Cn. Примерами функциональных отношений являются отношения быть_матерью_для на множестве людей, или цена_подержанного_автомобиля, которая вычисляется в зависимости от модели автомобиля, даты изготовления и пробега.
Аксиомы используются, чтобы записать высказывания, которые всегда истинны. Они могут быть включены в онтологию для разных целей, например, для определения комплексных ограничений на значения атрибутов, аргументы отношений, для проверки корректности информации, описанной в онтологии, или для вывода новой информации.
В качестве примера того, что в рамках онтологий понимается под аксиомами, можно привести следующее положение и его формальную запись на языке исчисления предикатов первого порядка:
Работник, являющийся руководителем проекта, работает в проекте.
Вводятся переменные Е (работник) и P (руководитель проекта). Тогда аксиома записывается следующим образом:
Forall (E,P) Employee(E) and Head-Of-Project(E,P)
=> Works-At-Project(E,P)
Поскольку в каждой области могут существовать различные понимания одних и тех же терминов, онтология определяет соглашение о значении терминов и является посредником между человеко- и машинно-ориентированным уровнем представления информации. Онтология существует в рамках договоренностей между членами сообщества, например, между пользователями некоторой информационной системы.
Концептуальное (или онтологическое) моделирование имеет дело с вопросом о том, как декларативным образом, допускающим повторное использование, описать предметную область, соответствующие словари типов, как ограничить использование этих данных, в предположении понимания того, что может быть выведено из этого описания.
Из данного определения также следует, что частными случаями онтологий являются простой словарь (например, Dublin Core), тезаурус (в котором ограничено число отношений между терминами) и т.д.
Онтологию можно применять в качестве компоненты баз знаний, схемы объектов в объектно-ориентированных системах, концептуальной схемы базы данных, структурированного глоссария взаимодействующих сообществ, словаря для связи между агентами, определения классов для программных систем.
Онтологии в том числе позволяют соответствующим программным средствам (интеллектуальным агентам) автоматически (без участия человека) определять смысл терминов использованных при описании ресурсов и сопоставлять его со смыслом поставленной задачи.
Частными случаями онтологий являются простой словарь (например, Dublin Core), тезаурус (в котором ограничено число отношений между терминами) и т.д.
Онтологию можно применять в качестве компоненты баз знаний, схемы объектов в объектно-ориентированных системах, концептуальной схемы базы данных, структурированного глоссария взаимодействующих сообществ, словаря для связи между агентами, определения классов для программных систем.
Предметно-ориентированные (Domain-oriented)
Ориентированные на прикладную задачу (Task-oriented)
Базовая техническая онтология. (Basic technical ontology)
Общие онтологии (Generic ontologies)