オントロジー (情報科学)

全貌

「オントロジー」という用語は、哲学が起源であり、多くの異なった方法に適用されている。単語『オントロジー』は、ギリシャ語の文字通り'存在'(on)を意味するὄνから来ている。計算機科学内での中核となる主旨は、タイプ、特性、および関係タイプのセットから成る世界を記述するためのモデルである。正確にこれらの変化の周りに準備されるものは様々だが、それらはオントロジーの必需品である。実世界と一つのオントロジーでのモデルの特徴との間の近い類似性が一般に期待されている。
多くのオントロジーが計算機科学と哲学の両方で共通に持っているものは、エンティティ、アイデア、およびイベントに関する特性と関係とともに、それらをある分類システムに沿って表現することである。両方のフィールドで、存在論的相対性の問題（例えば、哲学ではQuineとKripke、計算機科学ではSowaとGuarino）において重要な作業を見つけ出し、そして規範的オントロジが実行可能かどうかに関わる討議をする（例えば、哲学における基本を議論し、AIにおけるCycプロジェクトを議論する）ことである。2つの間の相違は主として焦点の問題である。計算機科学者が第一次原則の議論（そのようなものが固定化された本質として存在するかどうか、あるいはエンティティがプロセスよりオントロジー的により一次的でなければならないかどうかのような議論）にあまり関わらない一方で、哲学者は計算機科学における研究者より固定化され統制された語彙を確立することにそれほど関心がない。哲学者は人間のための思考道具としてオントロジーを用いるのに対して、計算機科学者は計算機処理を考えるために人間が使う思考道具としてオントロジーを用いたいという立ち位置の違いによる。

歴史

歴史的に、オントロジーは、何が存在するかの存在の本質である形而上学として知られる哲学の分岐として発生した。この基本的分岐は、特定と一般の間、内因と外因の間、および本質と実在の間の関係に注目して、存在の様々なタイプまたはモードの分析に関係する。特定におけるオントロジー的問合せの伝統的目標は、それらの基本的分類、あるいは種別を発見するため、自然に落着くオブジェクトへ『そのジョイント』の世界に分離することである。
20世紀後半に、哲学者は、大変細密なオントロジー自体を実際に「構築する」こと無く、オントロジーを構築可能な手段あるいはアプローチを議論した。対照的に、コンピュータ科学者は、「どのように」それらが構築されるかについて少しの議論で、WordNetやCycのような大規模で堅牢なオントロジーを構築した。
1970年代中ごろから、人工知能分野の研究者達は、知識の獲得が大きくて強力な人工知能システムを構築する上で重要である、と認識した。人工知能研究者は、一定の自動化された理由づけのタイプを可能にするコンピュータ的モデル として彼らが新しいオントロジー（概念体系）を創作することを議論した。1980年代に、AIコミュニティは、モデル化された世界と知識システムの構成要素の理論の両方を参照するため、用語「概念体系（オントロジー）」を使い始めた。何人かの研究者は、哲学的オントロジーからひらめきを描いて、適用される哲学の一種としてコンピュータ的オントロジーを眺めた。
1990年代初期に、Tom Gruberによる、幅広く引用されたWebページと論文『知識共有のため使われるオントロジーの設計に向けた原則』 が、コンピュータ科学における技術用語として「概念体系（オントロジー）」の意図的定義が認められた。Gruberは、概念化の仕様を意味する用語を紹介した。すなわち、概念体系は、あるエージェントまたはエージェントのコミュニティのため公式に存在し得る、概念と関係性の（プログラムの公式仕様のような）記述である。この定義は概念定義のセットとしてオントロジーの用途と整合しているが、しかしより一般的である。そしてそれは、それを哲学で使うより用語の異なった感覚である。
Gruberによれば『オントロジーは時には、クラスの階層的分類体系（タキソノミ）、クラスの定義、及びその包括的関係と等価であるが、しかしオントロジーはそれらの形式を限定する必要はない』に従う。オントロジーはまた、用語を紹介するのみで世界についてどんな知識も付加することのない典型的な論理感覚での定義である、保守的定義に限定されない。概念化を規定するため、一つは、定義された用語の可能な解釈を制約する公理を述べることが必要である。
21世紀の初期に、認知科学の学際的プロジェクトが、共により近い2つの学者サークルに持ち込んだ。例えば、コンピュータ科学の研究者が、オントロジー（時には彼らの手法のため直接的結果）で作業するそれらの哲学者を更に参照する一方で、コンピュータ科学の公式なオントロジー（時にはソフトウエアの作業中ディレクトリでさえ）を分析する哲学者を含む『哲学におけるコンピュータ化の転向』の議論が存在する。未だに、これら両方の分野の多くの学者が、認知科学のこの傾向に係わり、そしてお互い独立に作業を続け、それらの異なる懸念を別々に追求している。

ドメイン・オントロジと上位のオントロジ

一つのドメイン内概念体系（あるいはドメイン内特定概念体系）は特定ドメイン、あるいは世界の一部の仕組を記述（モデル化）する。それは、それらがそのドメインに適用する用語の特定な意味を表す。例えば、用語「カード」は、多くの異なる意味を持つ。コンピュータ・ハードウエア世界のドメイン内でのオントロジがパンチカード、あるいはビデオ・カードの意味でモデル化する一方で、ポーカードメインでのオントロジは、その用語はトランプの意味でモデル化する。
ある上位オントロジ（または基礎オントロジ）は、ドメイン内概念体系の範囲を超えて適用される汎用的な共通オブジェクトの一つのモデルである。それは、それらが関係するドメインのセットで様々に使われるように、基準と関連するオブジェクト記述を包含する一つのコア用語集を採用する。Dublin Core、 汎用公式概念体系 (GFO)、 OpenCyc/ResearchCyc、 推奨上位合併概念体系 (SUMO)、および 言語および認識工学のための記述的概念体系 (DOLCE) を含んで、利用可能な幾つもの標準の上位概念体系が存在する。何かによって上位概念体系が考察される一方で、WordNetは一つの概念体系に厳密ではない。しかしながらそれは学習領域の概念体系の一つの言語ツールとして採用された。
Gellishオントロジーは、上位とドメイン内の概念体系の組合せの例である。
ドメイン内概念体系は、各種の特定における概念と時には取捨選択する方法を表現することから、しばしば矛盾する。ドメイン内概念体系の拡張に頼るシステムのように、それらはより汎用的な表現でのドメイン内概念体系に合体することを必要とする。これは概念用語体系への挑戦を表す。同じ領域内での異なった概念用語体系はまた、文化的、教育的、イデオロギ的、あるいは異なった表現言語が選ばれた背景をベースとしたドメインごとの異なった認識のため生じる。
現在、共通基盤概念体系から開発されない合成概念体系は、主としてマニュアル処理となり、そのため時間浪費や高価になる。ドメイン内概念体系の要素の意味を特定化を伴う基本要素のセットを提供する同じ基盤概念を用いるドメイン内概念体系を自動的に合成することができる。 合成概念体系のための汎用化技術における研究が存在するが、この分野の研究は未だ大いに理論的である。

オントロジー工学

概念体系工学（またはオントロジー構築）は、概念体系の構築のための手法または手法論を研究する、知識工学の一つのサブ分野である。この分野では、概念体系の開発過程、概念体系のライフサイクル、およびそれらをサポートするツール・スーツと言語を研究する。
オントロジー工学は、ソフトウエア・アプリケーション、および事業体と特定のドメインのための事業手続きに含まれる知識を明示的にする。オントロジ工学は、事業用語とソフトウエア・クラスの定義に関係する障壁のような、意味的障害によって引き起こされた相互運用性の問題を解決する方向を提供する。オントロジ工学は、特定のドメインのため概念体系を開発することに関係するタスクのセットである。