Современные онтологии имеют много структурных сходств, независимо от языка онтологии , на котором они выражены. Большинство онтологий описывают индивидов (экземпляры), классы (концепции), атрибуты и отношения.
Общие компоненты онтологий включают в себя:
Онтологии обычно кодируются с использованием языков онтологий .
Индивиды (экземпляры) являются базовыми компонентами «основного уровня» онтологии. Индивиды в онтологии могут включать конкретные объекты, такие как люди, животные, столы, автомобили, молекулы и планеты, а также абстрактные индивиды, такие как числа и слова (хотя существуют разногласия относительно того, являются ли числа и слова классами или индивидами). Строго говоря, онтология не обязательно должна включать в себя никаких индивидов, но одна из общих целей онтологии — предоставить средство классификации индивидов, даже если эти индивиды явно не являются частью онтологии.
В формальных экстенсиональных онтологиях только высказывания слов и чисел считаются индивидами – сами числа и имена являются классами. В 4D-онтологии индивид идентифицируется по его пространственно-временной протяженности. Примерами формальных экстенсиональных онтологий являются BORO , ISO 15926 и модель, разрабатываемая IDEAS Group .
Объекты в онтологии можно описать, связав их с другими вещами, обычно аспектами или частями . Эти связанные вещи часто называют атрибутами , хотя они могут быть независимыми вещами. Каждый атрибут может быть классом или индивидуумом. Вид объекта и вид атрибута определяют вид связи между ними. Связь между объектом и атрибутом выражает факт, который является специфическим для объекта, с которым он связан. Например, объект Ford Explorer имеет такие атрибуты, как:
Значение атрибута может быть сложным типом данных ; в этом примере связанный двигатель может быть только одним из списка подтипов двигателей, а не просто чем-то одним.
Онтологии являются истинными онтологиями только в том случае, если понятия связаны с другими понятиями (у понятий есть атрибуты). Если это не так, то у вас будет либо таксономия (если между понятиями существуют отношения гипонима ), либо контролируемый словарь . Они полезны, но не считаются истинными онтологиями.
Отношения (также известные как отношения) между объектами в онтологии определяют, как объекты связаны с другими объектами. Обычно отношение имеет определенный тип (или класс), который определяет, в каком смысле объект связан с другим объектом в онтологии. Например, в онтологии, содержащей концепцию Ford Explorer, концепция Ford Bronco может быть связана отношением типа ⟨определяется как преемник⟩ . Полное выражение этого факта тогда становится следующим:
Это говорит нам, что Explorer — это модель, которая заменила Bronco. Этот пример также иллюстрирует, что отношение имеет направление выражения. Обратное выражение выражает тот же факт, но с обратной фразой на естественном языке.
Большая часть силы онтологий исходит из способности описывать отношения. Вместе набор отношений описывает семантику предметной области: то есть ее различные семантические отношения, такие как синонимия , гипонимия и гипернимия , координатное отношение и другие. Набор используемых типов отношений (классы отношений) и их иерархия подчинения описывают силу выражения языка, на котором выражена онтология.
Важным типом отношения является отношение подчинения ( is-a- superclass -of , обратное к is-a , is-a-subtype-of или is-a- subclass -of ). Это определяет, какие объекты классифицируются каким классом. Например, мы уже видели, что класс Ford Explorer is-a-subclass-of 4-Wheel Drive Car, который в свою очередь is-a-subclass-of Car.
Добавление отношений is-a-subclass-of создает таксономию ; древовидную структуру (или, в более общем смысле, частично упорядоченный набор ), которая четко отображает, как объекты связаны друг с другом. В такой структуре каждый объект является «потомком» «родительского класса» (некоторые языки ограничивают отношение is-a-subclass-of одним родителем для всех узлов, но многие этого не делают).
Другим распространенным типом отношений является отношение мереологии , записанное как часть-из , которое представляет, как объекты объединяются для формирования составных объектов. Например, если бы мы расширили наш пример онтологии, включив в него такие понятия, как Рулевое колесо, мы бы сказали, что «Руль по определению является частью Ford Explorer», поскольку рулевое колесо всегда является одним из компонентов Ford Explorer. Если мы введем в нашу онтологию отношения меронимии, то возникающая иерархия больше не сможет удерживаться в простой древовидной структуре, поскольку теперь члены могут появляться под более чем одним родителем или ветвью. Вместо этого эта новая структура, которая возникает, известна как направленный ациклический граф .
Наряду со стандартными отношениями is-a-subclass-of и is-by-definition-a-part-of, онтологии часто включают дополнительные типы отношений, которые еще больше уточняют семантику, которую они моделируют. Онтологии могут различать разные категории типов отношений. Например:
Типы отношений иногда являются доменно-специфичными и затем используются для хранения определенных видов фактов или для ответа на определенные типы вопросов. Если определения типов отношений включены в онтологию, то онтология определяет свой собственный язык определения онтологии. Примером онтологии, которая определяет свои собственные типы отношений и различает различные категории типов отношений, является онтология Gellish .
Например, в области автомобилей нам может понадобиться отношение типа made-in , которое сообщает нам, где произведен каждый автомобиль. Так, Ford Explorer произведен в Луисвилле . Онтология также может знать, что Луисвилл находится в Кентукки , а Кентукки классифицируется как штат и является частью США. Программное обеспечение, использующее эту онтологию, теперь может ответить на вопрос типа «какие автомобили производятся в США?»