Horní ontologie (též základová ontologie) je v informační vědě ontologie, která popisuje velmi obecné pojmy, které jsou stejné napříč všemi znalostními doménami. Nejdůležitější funkcí horní ontologie je podpora velmi široké sémantické interoperability mezi velkým počtem ontologií přístupných „pod“ touto horní ontologií. Jak metafora naznačuje, je to obvykle hierarchie entit a přidružených pravidel (jak vět, tak předpisů), která se pokouší popsat ty obecné entity, které nepatří do konkrétní problémové domény.
Zdánlivě konfliktní používání metafor implikujících solidní důsledný „základ“ zdola nahoru nebo shora dolů vnucující poněkud svévolná a možná i politická rozhodnutí není náhoda – obor se vyznačuje kontroverzemi, politikou, konkurenčními přístupy a akademickou rivalitou.[Jak odkazovat a odkaz na shrnutí či text]
Bez ohledu na debaty lze říci, že velmi důležitou část každé horní ontologie lze považovat za výpočetní implementaci přírodní filozofie, která je sama o sobě empiričtější metodou pro zkoumání témat v rámci filozofické disciplíny fyzikální ontologie.
Systémy klasifikace knihoven předcházejí těmto systémům horní ontologie. Ačkoli klasifikace knihoven organizují a kategorizují znalosti pomocí obecných pojmů, které jsou stejné ve všech znalostních doménách, ani jeden systém není náhradou za druhý.
Žádná horní ontologie zatím nezískala široké přijetí jako de facto standard. Různé organizace se pokoušejí definovat standardy pro konkrétní domény. Jedním z příkladů je „Process Specification Language“ (PSL) vytvořený Národním institutem pro standardy a technologie (NIST).
Důležitým faktorem vedoucím k absenci širokého přijetí jakékoli existující horní ontologie je složitost. Horní ontologie má obvykle od 2000 do 10 000 prvků (tříd, relací) s komplexními interakcemi mezi nimi. Výsledná složitost je podobná složitosti lidského jazyka a proces učení může být kvůli neznámému formátu a logickým pravidlům ještě delší než u lidského jazyka. Motivace k překonání této bariéry učení většinou chybí kvůli nedostatku veřejně přístupných příkladů použití. Výsledkem je, že ti, kteří budují doménové ontologie pro místní aplikaci, mají tendenci vytvářet co nejjednodušší doménově specifickou ontologii, která nesouvisí s žádnou horní ontologií. Takové doménové ontologie mohou fungovat adekvátně pro místní účel, ale je velmi časově náročné přesně se vztáhnout k jiným doménovým ontologiím.
Proč není horní ontologie proveditelná
Historicky bylo v mnoha společnostech učiněno mnoho pokusů vnutit nebo definovat jeden soubor pojmů jako více prvotní, základní, zakládající, autoritativní, pravdivý nebo racionální než ostatní.
V takových moderních společnostech, které vůbec mají počítače, existence akademických a politických svobod znamená, že mnoho ontologií bude současně existovat a soutěžit o přívržence. Rozdíly mezi nimi sice mohou být úzké a těm, kdo se na tomto procesu nijak výrazně nepodílejí, připadají malicherné, ale stejně tak mnoho teologických debat středověké Evropy, ale přesto vedly k rozkolům nebo válkám nebo byly používány jako výmluvy pro totéž. Tyranie malých rozdílů, kterou se standardní ontologie snaží ukončit, může pokračovat jednoduše proto, že jiné formy tyranie jsou ještě méně žádoucí. Soukromé snahy o vytvoření konkurenceschopných ontologií, které přívržence dosáhnou lepší komunikací, tedy mohou pokračovat, ale obvykle nevedou k dlouhotrvajícím monopolům.
Hlubší námitka se odvozuje z ontologických omezení, která filozofové shledali historicky nevyhnutelnými. Někteří tvrdí, že transcendentální perspektiva či vševědoucnost je implikována už jen hledáním jakéhokoliv obecného účelu ontologie – viz Boží pohled – jelikož se jedná o společenský / kulturní artefakt, neexistuje žádná čistě objektivní perspektiva, z níž by bylo možné pozorovat celý terén pojmů a odvodit nějaký jeden standard.
Užší a mnohem rozšířenější námitka je implicitní: čím obecnější pojem a užitečnější v sémantické interoperabilitě, tím menší je pravděpodobnost, že bude redukovatelný na symbolické pojmy nebo logiku, a tím větší je pravděpodobnost, že bude jednoduše přijat složitými bytostmi a kulturami, které se na něj spoléhají. Ve stejném smyslu, v jakém ryba nevnímá vodu, nevidíme, jak složitý a zapojený je proces chápání základních pojmů.
Ti, kdo pochybují o proveditelnosti ontologií obecného účelu, se spíše přiklánějí k otázce, „jaký konkrétní účel máme na mysli pro tuto koncepční mapu entit a jaký praktický rozdíl tato ontologie přinese?“ Tento pragmatický filozofický postoj vzdává veškerou naději na vytvoření zakódované ontologické verze „všeho, co je ten případ“ (Wittgenstein, Tractatus Logico-Philosophicus).
Podle Barryho Smithe v knize The Blackwell Guide to the Philosophy of Computing and Information (2004), „byl z velké části opuštěn původní projekt vybudování jediné ontologie, dokonce jediné ontologie nejvyšší úrovně, která by byla zároveň netriviální a také by byla snadno přijata širokou populací různých komunit informačních systémů.“ (s. 159)
A konečně jsou tu námitky podobné námitkám proti umělé inteligenci. Technicky vzato, složité osvojování konceptů a společensko-jazykové interakce lidských bytostí naznačují, že jakýkoli axiomatický základ „nejzákladnějších“ konceptů musí být kognitivní, biologický nebo jinak obtížně charakterizovatelný, protože pro takové systémy nemáme axiomy. Eticky vzato, jakákoliv obecně účelová ontologie by se mohla rychle stát skutečnou tyranií tím, že by rekrutovala stoupence do politického programu určeného k jeho propagaci a k jeho financování a případně k jeho obraně násilím. Historicky se ukázalo, že nekonzistentní a iracionální systémy víry jsou schopny přikazovat poslušnost na úkor újmy osobám uvnitř i vně společnosti, která je přijímá. O kolik škodlivější by byla konzistentní racionální, kdyby obsahovala byť jen jeden nebo dva základní předpoklady neslučitelné s lidským životem?
Proč je horní ontologie proveditelná
Mnozí z těch, kteří pochybují o možnosti vytvořit širokou dohodu o společné horní ontologii, padají do jedné ze dvou pastí: (1) tvrdí, že neexistuje žádná možnost všeobecné dohody o jakémkoli koncepčním schématu; ale ignorují skutečnost, že praktická společná ontologie nepotřebuje mít všeobecnou dohodu, potřebuje pouze dostatečně velkou uživatelskou komunitu, aby bylo pro vývojáře výhodné používat ji jako prostředek k obecné interoperabilitě a pro vývojáře třetích stran vyvíjet utility, které by usnadnily její používání; a (2) poukazují na to, že vývojáři datových schémat shledávají různá znázornění kongeniální pro své lokální účely; ale neprokazují, že tato různá znázornění jsou ve skutečnosti logicky nekonzistentní. Ve skutečnosti musí být různé reprezentace tvrzení o reálném světě (i když ne filozofické modely), pokud přesně odrážejí svět, logicky konzistentní, i když se zaměřují na různé aspekty téhož fyzikálního objektu nebo jevu. Pokud jsou některá dvě tvrzení o reálném světě logicky nekonzistentní, jedno nebo obě musí být chybná, a to je téma pro experimentální zkoumání, nikoli pro ontologické reprezentace. V praxi jsou reprezentace reálného světa vytvářeny tak, jak je známo, že jsou aproximacemi k základní realitě, a jejich použití je ohraničeno hranicemi chyby měření v dané praktické aplikaci. Ontologie jsou zcela schopné reprezentovat aproximace a jsou také schopné reprezentovat situace, ve kterých mají různé aproximace různý užitek. Námitky založené na různých způsobech, jakými lidé vnímají věci, napadají zjednodušený, zbídačený pohled na ontologii. Námitka, že existují logicky nekompatibilní modely světa, je pravdivá, ale v horní ontologii mohou být tyto různé modely reprezentovány jako různé teorie a stoupenci těchto teorií je mohou používat přednostně před jinými teoriemi, při zachování logické konzistence nezbytných předpokladů horní ontologie. Potřebné předpoklady poskytují logický slovník, s nímž lze specifikovat významy všech nekompatibilních modelů. Nikdy nebylo prokázáno, že nekompatibilní modely nemohou být řádně specifikovány společným, základnějším souborem pojmů, zatímco existují příklady nekompatibilních teorií, které mohou být logicky specifikovány pouze několika základními pojmy.
Mnohé z námitek proti horní ontologii se vztahují k problémům životních kritických rozhodnutí nebo neexiomatizovaných problémových oblastí, jako je právo, medicína nebo politika, které jsou obtížně pochopitelné i pro člověka. Některé z těchto námitek se nevztahují na fyzické objekty nebo standardní abstrakce, které jsou definovány do existence lidskými bytostmi a jimi úzce řízeny pro vzájemné dobro, jako jsou normy pro připojení elektrického napájecího systému nebo signály používané na semaforech. Žádná obecná metafyzika není nutná, aby souhlasila s tím, že některé takové normy jsou žádoucí. Například, zatímco čas a prostor mohou být reprezentovány mnoha způsoby, některé z nich jsou již používány v interoperabilních artefaktech, jako jsou mapy nebo jízdní řády.
Námitky proti proveditelnosti společné horní ontologie také neberou v úvahu možnost uzavření dohody o ontologii, která obsahuje všechny primitivní ontologické prvky, které mohou být kombinovány za účelem vytvoření libovolného počtu specializovanějších konceptuálních reprezentací. Přijetí této taktiky umožňuje soustředit úsilí na dohodu pouze na omezeném počtu ontologických prvků (pod 10 000). Dohodou na významu tohoto soupisu základních pojmů se stává možné vytvořit a poté přesně a automaticky interpretovat nekonečný počet konceptuálních reprezentací jako kombinace základních ontologických prvků. Každá doménová ontologie nebo databáze, která používá prvky takové horní ontologie k upřesnění významu svých pojmů, bude automaticky a přesně interoperabilní s ostatními ontologiemi, které používají horní ontologii, i když mohou každý samostatně definovat velký počet doménových prvků, které nejsou definovány v jiných ontologiích. V takovém případě bude správná interpretace vyžadovat, aby logické popisy prvků specifických pro doménu byly přenášeny spolu s veškerými daty, která jsou přenášena; data pak budou automaticky interpretovatelná, protože popisy prvků domény, založené na horní ontologii, budou správně interpretovatelné jakýmkoli systémem, který může správně používat horní ontologii. Horní ontologie založená na takové množině primitivních prvků může zahrnovat alternativní pohledy, pokud jsou logicky kompatibilní. Logicky nekompatibilní modely mohou být reprezentovány jako alternativní teorie nebo reprezentovány ve specializovaném rozšíření horní ontologie. Správné použití alternativních teorií je poznatkem, který může být sám reprezentován v ontologii.
Většina zastánců horní ontologie tvrdí, že může být vytvořeno několik dobrých s možná odlišným důrazem. Velmi málo jich ve skutečnosti argumentuje objevením jen jednoho v rámci přirozeného jazyka nebo dokonce akademického oboru. Většina z nich prostě standardizuje nějakou existující komunikaci. Jiný rozšířený názor je, že existuje téměř úplné překrývání různých způsobů, kterými byly horní ontologie formalizovány, v tom smyslu, že různé ontologie se zaměřují na odlišný aspekt stejných entit, ale různé pohledy se vzájemně doplňují a nejsou si v rozporu; v důsledku toho je uskutečnitelná vnitřně konzistentní ontologie, která obsahuje všechny pohledy, s prostředky převádění různých pohledů do ostatních. Taková ontologie však dosud nebyla vybudována, protože by vyžadovala rozsáhlý projekt na rozvoj tak, aby zahrnul všechny alternativní pohledy do samostatně vyvinutých horních ontologií spolu s jejich překlady. Hlavní překážkou pro vybudování takové ontologie nejsou technické otázky, ale neochota financujících agentur poskytnout finanční prostředky pro dostatečně velké konsorcium vývojářů a uživatelů.
Několik společných argumentů proti horní ontologii lze zkoumat jasněji oddělením otázek definice pojmu (ontologie), jazyka (lexikony) a faktů (znalosti). Lidé mají například různé pojmy a fráze pro stejný pojem. To však nemusí nutně znamenat, že tito lidé odkazují na různé pojmy. Mohou prostě používat jiný jazyk nebo idiom. Formální ontologie obvykle používají lingvistické popisky pro odkazování na pojmy, ale pojmy, které označují ontologické prvky, neznamenají více a méně, než to, co říkají jejich axiomy. Popisky jsou podobné proměnným názvům v softwaru, evokují spíše než jsou definitivní. Zastánci společné horní ontologie poukazují na to, že významy prvků (tříd, vztahů, pravidel) v ontologii závisí pouze na jejich logické formě, a nikoli na popiscích, které jsou obvykle zvoleny pouze proto, aby byly ontologie snadněji využitelné jejich lidskými vývojáři. Ve skutečnosti popisky prvků v ontologii nemusí být slova – mohou to být například obrazy instancí určitého typu nebo videa akce, která je reprezentována určitým typem. Nelze příliš zdůrazňovat, že slova nejsou *tím* co je reprezentováno v ontologii, ale entitami v reálném světě nebo abstraktními entitami (koncepty) v myslích lidí. Slova nejsou ekvivalentem ontologických prvků, ale slova *label* ontologických prvků. Může existovat mnoho slov, která označují jeden koncept, dokonce i v jediném jazyce (synonymum), a může existovat mnoho konceptů označených jedním slovem (dvojznačnost). Vytváření mapování mezi lidským jazykem a prvky ontologie je v kompetenci přirozeného jazykového porozumění. Ale ontologie sama stojí samostatně jako logická a výpočetní struktura. Z tohoto důvodu je nalezení shody o struktuře ontologie ve skutečnosti jednodušší než rozvíjení řízeného slovníku, protože všechny různé výklady slova mohou být zahrnuty, každý *zmapován* ke stejnému slovu v různých terminologiích.
Druhým argumentem je, že lidé věří různým věcem, a proto nemohou mít stejnou ontologii. Lidé však mohou přiřadit různou hodnotu pravdy konkrétnímu tvrzení a zároveň přijmout platnost určitých podkladových tvrzení, faktů nebo způsobu vyjádření argumentu, s nímž nesouhlasí. (Použití například formy problému/pozice/argumentu.) Tato námitka vůči horním ontologiím ignoruje skutečnost, že jediná ontologie může představovat různé systémy víry, reprezentovat je jako různé systémy víry, aniž by zaujímala stanovisko k platnosti jednoho z nich.
Dokonce i argumenty o existenci věci vyžadují určité sdílení pojmu, i když jeho existence v reálném světě může být sporná. Oddělení víry od pojmenování a definice také pomáhá objasnit tuto otázku a ukazuje, jak mohou být pojmy drženy společné, dokonce i tváří v tvář rozdílné víře. Například wiki jako médium může umožnit takový zmatek, ale disciplinovaní uživatelé mohou použít metody řešení sporů, aby vyřešili své konflikty. Také se tvrdí, že většina lidí sdílí společný soubor „sémantických primitiv“, základních pojmů, na které odkazují, když se snaží vysvětlit neznámé pojmy jiným lidem. ontologie, která zahrnuje reprezentace těchto sémantických primitiv, by v takovém případě mohla být použita k vytvoření logických popisů jakéhokoli pojmu, který si člověk může přát definovat logicky. Tato ontologie by byla jednou z forem horní ontologie, sloužící jako logická „interlingva“, která může překládat myšlenky v jedné terminologii na její logický ekvivalent v jiné terminologii.
Zastánci argumentují, že většina neshod ohledně životaschopnosti horní ontologie může být vysledována v souvislosti se spojováním ontologie, jazyka a znalostí nebo příliš specializovaných oblastí znalostí: mnoho lidí, agentů nebo skupin bude mít oblasti svých příslušných vnitřních ontologií, které se nepřekrývají. Pokud mohou vůbec spolupracovat a sdílet koncepční mapu, může to být tak velmi užitečné, že to převáží všechny nevýhody, které plynou ze sdílení. Do té míry, do jaké se stává těžší sdílet koncepty, čím hlubší sondy, tím cennější takové sdílení bývá. Je-li problém tak základní, jak tvrdí odpůrci horní ontologie, pak se týká i skupiny lidí, kteří se snaží spolupracovat, kteří by mohli potřebovat pomoc stroje, aby mohli snadno komunikovat.
Když nic jiného, takové ontologie jsou implikovány strojovým překladem, který se používá, když lidé nemohou prakticky komunikovat. Ať už jsou „horní“ nebo ne, zdá se, že se tyto množí.
Známou a poměrně obsáhlou ontologií, která je dnes dostupná, je Cyc, proprietární systém vyvíjený od roku 1986, který se skládá ze základové ontologie a několika doménově specifických ontologií (zvaných mikroteorie). Podskupina této ontologie byla uvolněna zdarma pod názvem OpenCyc a více či méně nezkrácená verze je dostupná pro nekomerční použití pod názvem ResearchCyc.
Základní formální ontologie (BFO)
Popisná ontologie pro lingvistické a kognitivní inženýrství (DOLCE), kterou vyvinul Nicola Guarino a jeho spolupracovníci z Laboratoře aplikované ontologie (LOA), je prvním modulem knihovny WonderWeb foundational ontologies. Jak naznačuje jeho zkratka, DOLCE má jasnou kognitivní předpojatost v tom, že se zaměřuje na zachycení ontologických kategorií, které jsou základem přirozeného jazyka a lidského zdravého rozumu. DOLCE se však nezavazuje k striktně referentialistické metafyzice vztahující se k vnitřní povaze světa. Kategorie, které zavádí, jsou spíše považovány za kognitivní artefakty, které jsou v konečném důsledku závislé na lidském vnímání, kulturních otiskech a společenských konvencích. V tomto smyslu mají v úmyslu být jen popisnými (vs preskriptivními) pojmy, které napomáhají k tomu, aby již vytvořené konceptualizace byly explicitní. DOLCE je ontologie jednotlivostí v tom smyslu, že její diskurzní doména je omezena na ně. Univerzály se samozřejmě používají k uspořádání a charakterizaci jednotlivostí, ale samy o sobě nepodléhají tomu, aby byly organizovány a charakterizovány (např. pomocí metavlastností).
DnS (Descriptions and Situations), vyvinutá Aldem Gangemim (LOA, Řím), je konstruktivistická ontologie, která posouvá popisný postoj DOLCE ještě dále. DnS nezavádí omezení typu entit a vztahů, které by člověk chtěl postulovat, ať už jako doménovou specifikaci, nebo jako horní ontologii, a umožňuje kontextově citlivé „redescripce“ typů a vztahů postulovaných jinými danými ontologiemi (nebo „pozemními“ slovníky). Současné OWL kódování DnS předpokládá DOLCE jako základní slovník nejvyšší úrovně. DnS a související moduly také využívají „CPs“ (Content ontology design Patterns), nově vytvořený nástroj, který poskytuje rámec pro anotaci „soustředěných“ fragmentů referenční ontologie (tj. částí ontologie obsahující typy a vztahy, které jsou základem „odborného uvažování“ v daných oborech nebo komunitách). Kombinace DOLCE a DnS byla použita k vybudování plánovací ontologie známé jako DDPO (DOLCE+DnS Plan Ontology).
DOLCE i DnS se věnují zejména zacházení se společenskými entitami, jako jsou např. organizace, kolektivy, plány, normy a informační objekty. Verze DOLCE-2.1-Lite-Plus OWL, včetně řady modulů založených na DnS, byla a je aplikována na několik ontologických projektů.
Lehčí OWL axiomatizace DOLCE a DnS, která také zjednodušuje názvy mnoha tříd a vlastností, přidává rozsáhlé inline komentáře a důkladně zarovnává do úložiště vzorů obsahu (dostupné na ODP wiki) je nyní dostupná jako DOLCE+DnS-Ultralite (zkratka: DUL). I přes zjednodušení, které výrazně urychluje kontrolu konzistence a klasifikaci OWL doménových ontologií, které jsou do něj zapojeny, se expresivita DUL výrazně neliší od předchozích DOLCE-Lite-Plus. Verze DOLCE OWL, DOLCE+DnS-Ultralite a úložiště vzorů jsou vyvíjeny a udržovány Aldem Gangemim a jeho spolupracovníky v římské laboratoři sémantické technologie.
Obecná formální ontologie (GFO)
Obecná formální ontologie (GFO), vyvinutá Heinrichem Herrem a jeho kolegy z výzkumné skupiny Onto-Med v Lipsku, je realistická ontologie integrující procesy a objekty. Pokouší se zahrnout mnoho aspektů nedávné filozofie, což se odráží jak v jejím taxonomickém stromu, tak v jejích axiomatizacích. GFO umožňuje různé axiomatizace svých kategorií (jako je existence atomových časových intervalů vs. hustý čas). Základní principy GFO jsou publikovány v Onto-Med Report Nr. 8 a v Obecná formální ontologie (GFO): A Foundational Ontology for Conceptual Modelling.
Dvě GFO speciality, mimo jiné, jsou jeho popis perzistence a jeho časový model. Pokud jde o perzistenci, rozlišení mezi enduranty (objekty) a perduranty (procesy) je v rámci GFO explicitní zavedením zvláštní kategorie, perzistentní. Perzistentní je zvláštní kategorie se záměrem, aby její instance „zůstaly identické“ (v čase). Pokud jde o čas, časové intervaly jsou v GFO považovány za primitivní a časové body (nazývané „časové hranice“) za odvozené. Časové body se navíc mohou shodovat, což je výhodné pro modelování okamžitých změn.
Horní ontologie vyvinutá skupinou IDEAS je vyššího řádu, extenzivní a 4D. Byla vyvinuta metodou BORO. ontologie IDEAS není určena pro účely uvažování a vyvozování závěrů, jejím účelem je být přesným modelem podnikání.
WordNet, volně dostupná databáze původně navržená jako sémantická síť založená na psycholingvistických principech, byla rozšířena přidáním definic a nyní je také vnímána jako slovník. Kvalifikuje se jako horní ontologie tím, že zahrnuje nejobecnější pojmy i specializovanější pojmy, které spolu souvisí nejen subsumpčními vztahy, ale i jinými sémantickými vztahy, jako je část a příčina. Na rozdíl od Cyca však nebyl formálně axiomatizován tak, aby byly logické vztahy mezi pojmy přesné. Byl široce používán ve výzkumu zpracování přirozeného jazyka.
Navrhovaná horně sloučená ontologie
Suggested Upper Merged Ontology (SUMO) je další komplexní ontologický projekt. Zahrnuje horní ontologii, vytvořenou pracovní skupinou IEEE P1600.1 (převážně Ianem Nilesem a Adamem Peasem). Je rozšířen o mnoho doménových ontologií a kompletní sadu odkazů na WordNet. Je volně dostupný.
IDM (integrace, diferenciace a význam)
Prostřednictvím analýzy způsobu, jakým se zdá, že mozek odvozuje kategorie významu, je vytvořena horní ontologie vytvořením abstraktního doménového modelu použitelného pro překlad významů napříč specializovanými doménovými modely, kde jsou tyto modely odvozeny z rekurze, a tím je zdůrazněna základní metodologie používaná v mozku pro odvození významu, reálného nebo imaginárního. Práce je zaměřena na a) identifikaci obecné metodologie pro zpracování významu lidmi a b) zavedení základního základu pro odvození významu/komunikaci AI systémy. V procesu identifikace obecné metodologie v odvození významu identifikujeme základní vlastnost rekurze, která umožňuje vznik jazyka a vědomí-jako-agenta-mediace. IDM
Příklady doménových ontologií lze nalézt na Open Biomedical Ontology site. Působí jako zastřešující organizace pro mnoho ontologií specifických pro biologická témata (například buněčné organely).