ดร.มารุต บูรณรัช ธเนศ เรืองรจิตปกรณ์NECTEC แนะนำขั้นตอนการพัฒนาออนโทโลยีโดยใช้โปรแกรม Hozo (Introduction to Ontology Development using Hozo) ดร.มารุต บูรณรัช ธเนศ เรืองรจิตปกรณ์NECTEC ดร.นพดล ชลอธรรม คณะเภสัชศาสตร์ ม.เชียงใหม่

เทคโนโลยีเว็บเชิงความหมาย

ออนโทโลยีกับเทคโนโลยีเว็บเชิงความหมาย

ออนโทโลยี คืออะไร

ความหมายของออนโทโลยีในทางปรัชญา สาขาหนึ่งด้านปรัชญาที่ศึกษาถึงธรรมชาติของสรรพ สิ่ง (nature of beings) เป็นสาขาที่มีมาตั้งแต่ยุคของอริสโตเติล (Aristotle) ออนโทโลยีเป็นระบบของการจัดหมวดหมู่ (categories) ที่เป็นมุมมองหนึ่งของสิ่งต่างๆ ที่มีอยู่ “systematic account of existence” (Gruber, 1993) ออนโทโลยีเน้นที่มุมมองความหมายของสิ่งต่าง ที่คน ทุกชาติทุกภาษาต่างมีร่วมกัน โดยไม่ขึ้นกับภาษา T. Gruber, “A Translation Approach to Portable Ontology Specifications”, Knowledge Acquisition, 5(2), 199-220, 1993.

Ontology and Concepts An individual has some concepts in his or her mental model For example, the concept of a ‘Mouse’, could be perceived as cute or intimidating, depending on individual’s point of view which are independent of language (‘Mouse’ in English, ‘หนู’ in Thai; all refer to the same concept). This distinction is often made explicit by referring to: lexical knowledge (the term used to refer to the concept) non-lexical knowledge (the concept)

Ontology and Concepts (2) Concept of TANK activates Referent Relates to Stands for Symbol "Tank" A concept, is the mediator that relates the symbol to its object

ความหมายของออนโทโลยีในทางคอมพิวเตอร์ นิยามของออนโทโลยีที่ถูกอ้างอิงมากที่สุด คือ “an explicit specification of a conceptualisation” (Gruber, 1993). ออนโทโลยีเป็นการรูปแบบการนำเสนอความรู้ อย่างเป็นระบบสำหรับคอมพิวเตอร์ สามารถเขียนได้โดยใช้ทฤษฎีด้านตรรกะที่คำนวณได้ เช่น first-order predicate calculus แตกต่างจากภาษาของมนุษย์ที่มีความกำกวมสำหรับ คอมพิวเตอร์ T. Gruber, “A Translation Approach to Portable Ontology Specifications”, Knowledge Acquisition, 5(2), 199-220, 1993.

ความหมายของออนโทโลยีในทางคอมพิวเตอร์ (2) conceptualisation -- an abstract and simplified view of that world, or domain of interest. objects or entities that are assumed to exist in the domain of interest as well as the relationships (or roles) between them. The set of objects which knowledge is expressed about is referred to as the universe of discourse. An explicit specification of such a conceptualisation is called an ontology.

Languages for the Semantic Web The Semantic Web efforts has concentrated on defining a collection or “stack” of languages. These languages are then used to support the representation and use of metadata. Major standards to represent the semantic information for the Semantic Web XML RDF (Resource Description Framework) RDF(S) (RDF Schema) OWL (Web Ontology Language) …

Some Ontology Applications

Some Ontology Applications (2) Libraries of reusable knowledge components and knowledge-based services that can be invoked over networks (Gruber, 1993) The Semantic Web + Web services

Some Ontology Applications (3) Natural language applications include: Knowledge acquisition from text (or Information Extraction) Semantic information retrieval (or Semantic Search) WORDNET, an online lexical reference system, is an example of a natural language application based on some ontology concepts

Some Ontology Applications (4) Share and Reuse Knowledge across Information Systems Different systems typically use different terms to refer to the same concepts Ontology helps to define a common vocabulary that represents a shared knowledge that can be integrated with information systems

Some Ontology Applications (5) Knowledge Management Ontology can be used to model business semantics and business processes Ontology can be used to model scientific knowledge, e.g. Gene ontology

ขั้นตอนการพัฒนาออนโทโลยี

ขั้นตอนการพัฒนาออนโทโลยี 1) กำหนดสาขา และขอบเขต (domain and scope) 2) กำหนดมโนทัศน์ (concept) 3) กำหนดความสัมพันธ์ระหว่างมโนทัศน์แบบ”จัดเป็น” (IS-A) 4) กำหนดคุณสมบัติของมโนทัศน์ (property) 5) ระบุข้อกำหนดของคุณสมบัติ (constraints) ดัดแปลงจาก: Noy, N. F. & McGuinness, D. L. (2001), 'Ontology Development 101: A Guide to Creating Your First Ontology' , Technical report, Stanford Knowledge Systems Laboratory and Stanford Medical Informatics 

1) กำหนดสาขา และ ขอบเขต (domain and scope) ออนโทโลยีที่สร้างขึ้นจะครอบคลุมเนื้อหาในสาขาใด? เช่น กล้วยไม้, ข้าว ออนโทโลยีนี้จะนำไปใช้งานอะไร (วัตถุประสงค์)? เช่น สนับสนุนการส่งออก, เพาะปลูก, ควบคุมคุณภาพ, จำหน่าย ออนโทโลยีนี้ช่วยตอบคำถามอะไร ? เช่น กล้วยไม้ที่ดีมีลักษณะอย่างไร?, กล้วยไม้พันธุ์ใดอยู่ในสายพันธุ์เดียวกับพันธุ์คัทลียาบ้าง?, กล้วยไม้คัทลียาเหมาะกับงานพิธีแต่งงานหรือไม่?, กล้วยไม้พันธุ์ไหนเหมาะที่จะนำมาทำพวงมาลัยบ้าง? , ฤดูร้อนเหมาะจะปลูกกล้วยไม้พันธุ์ไหน?, พันธ์ใดปลูกได้ดีทางภาคเหนือ?, ฯลฯ

2) กำหนดมโนทัศน์ (Concept) มโนทัศน์ เป็นกลุ่มของสิ่งที่มีคุณสมบัติเหมือนๆกัน กำหนด มโนทัศน์ ที่สำคัญในสาขาของเรา เช่น ดอกไม้ กล้วยไม้ กระถางต้นไม้ ลูกค้า ฯลฯ

3) ความสัมพันธ์ระหว่างมโนทัศน์แบบ”จัดเป็น” (IS-A) “แอปเปิ้ล” จัดเป็น “ผลไม้” “ข้าวเหนียว” จัดเป็น “ข้าว” “แอปเปิ้ลกาลา” จัดเป็น “แอปเปิ้ล”

ความสัมพันธ์ระหว่างมโนทัศน์แบบ”จัดเป็น” (IS-A) (2) Middle level Top Bottom

4) คุณสมบัติของมโนทัศน์ (property) คุณสมบัติของมโนทัศน์ เช่น “ไวน์” มีคุณสมบัติ คือ สี, เปอร์เซ็นของแอลกอฮอล์, ผู้ผลิต เป็นต้น ประเภทของคุณสมบัติ คุณสมบัติที่มีมาแต่กำเนิด (intrinsic) เช่น กลิ่น และ สีของไวน์ คุณสมบัติที่ได้มาภายหลัง (extrinsic) เช่น ชื่อ และ ราคาของไวน์

การสืบทอดคุณสมบัติของมโนทัศน์ เช่น หาก “ไวน์” มีคุณสมบัติคือ สี และ กลิ่น “ไวน์แดง” ก็ต้องมีคุณสมบัติ คือ สี และ กลิ่นด้วย เนื่องจาก “ไวน์แดง” จัดเป็น “ไวน์” ชนิดหนึ่ง

5) ระบุข้อกำหนดของคุณสมบัติ (constraints) จำนวนคุณสมบัติที่มีได้ (cardinality) จำนวนที่มีได้อย่างมากที่สุด (Maximum cardinality) เช่น “คน”มีบิดาได้อย่างมากที่สุด “1” จำนวนที่มีได้อย่างน้อยที่สุด (Minimum cardinality) เช่น “คน”มีบุตรได้อย่างน้อยที่สุด “0”

สรุปชนิดความสัมพันธ์ระหว่างมโนทัศน์ ความสัมพันธ์ชนิด”จัดเป็น” (IS-A) ความสัมพันธ์ชนิดคุณสมบัติ หรือ ”เป็นส่วนหนึ่งของ” (part-of)

ความสัมพันธ์ชนิด”จัดเป็น” (IS-A) B “B จัดเป็นชนิดหนึ่ง ของ A”

ความสัมพันธ์ชนิดคุณสมบัติแบบ ”เป็นส่วนประกอบของ” (part-of) B p/o “B จัดเป็นส่วนประกอบ (คุณสมบัติ) ของ A”

ความสัมพันธ์ชนิดคุณสมบัติ แบบ ”เป็นคุณลักษณะของ” (attribute-of) a/o ข้อมูลแบบตัวเลขหรือข้อความ “B จัดเป็นคุณลักษณะ (คุณสมบัติ) ของ A”

ตัวอย่างทดสอบความเข้าใจ (1) เล่นกอล์ฟ งานอดิเรก ภัตตาคาร โรงแรม มนุษย์ สัตว์เลี้ยงลูกด้วยนม ยี่เป็ง ประเพณีลอยกระทง

ตัวอย่างทดสอบความเข้าใจ (2) พลาสติก ถ้วยน้ำ ผู้เล่นตำแหน่งมิดฟิลด์ ทีมฟุตบอล ลินุกส์ คอมพิวเตอร์ เห็ด ต้มยำ

ตัวอย่างทดสอบความเข้าใจ (3)

ที่อยู่ ตำบล อำเภอ ตำบล อำเภอ จังหวัด จังหวัด ที่อยู่ ที่อยู่ 1 1 1 part-of relation Is-a relation Class (concept)

ทศพิธราชธรรม ทาน ศีล ทาน ศีล ความซื่อตรง ความซื่อตรง ทศพิธราชธรรม 1 ทาน 1 ศีล ทาน ศีล ความซื่อตรง 1 ความซื่อตรง ทาน ศีล บริจาค ความซื่อตรง ความอ่อนโยน ความเพียร ความไม่โกธร ความไม่เบียดเบียน ความอดทน ความเที่ยงธรรม ทศพิธราชธรรม หรือ ทศพิธราชธรรม 10 คือจริยวัตร 10 ประการที่พระเจ้าแผ่นดินทรงประพฤติ เป็นหลักธรรม ประจำพระองค์ หรือเป็นคุณธรรมประจำตนของผู้ปกครองบ้านเมือง part-of relation Is-a relation Class (concept)

มโนทัศน์ “จักรยาน” 1 2 part-of relation จักรยาน มือจับ เบาะนั่ง ล้อ ตัวรถ เท้าถีบ I have a bicycle sample. It make you understand the ontology better. You see at this picture. The bicycle consists of handlebar, saddle pedals, body and wheel. So I use the part-of relation show the bicycle concept as this structure. The red cycle means class or object and the blue line means part-of relation. part-of relation Class (concept)

มโนทัศน์ “จักรยาน”(ต่อ) จักรยานพาเที่ยว I divide bicycle to be 6 groups.(....) . all of them are bicycle. จักรยานเสือหมอบ จักรยานขนส่ง จักรยานชายหาด จักรยานภูเขา จักรยาน BMX Is-a relation Class (concept)

มโนทัศน์ “จักรยาน”(ต่อ) จักรยานพาเที่ยว So I defines the bicycle class as this picture by is-a relation. จักรยานเสือหมอบ จักรยานขนส่ง จักรยานชายหาด จักรยานภูเขา จักรยาน BMX Is-a relation Class (concept)

มโนทัศน์ “จักรยาน”(ต่อ) จักรยานเสือหมอบ จักรยานพาเที่ยว 1 มือจับ 1 จักรยานขนส่ง เบาะนั่ง when combine part-of and is-a relation for defining bicycle. It shows as this picture. 1 จักรยานชายหาด เท้าถีบ จักรยาน BMX จักรยานภูเขา 1 Is-a relation ตัวรถ Part-of relation 2 Class (concept) ล้อ

โปรแกรมช่วยพัฒนาออนโทโลยี Hozo (1) พัฒนาโดยมหาวิทยาลัยโอซากา (Osaka University) แห่งประเทศญี่ปุ่น http://www.hozo.jp/

File > new File … Project > new Project …

2 1

Right click > add Node …

Right click > add Slot > part-of

1 2 3