Μηχανική Οντολογιών

(Ontological Engineering / ONT)

Υπεύθυνος Μαθήματος: Χ. Χαρτώνας,   Μονάδες ECTS: 6,   Εξάμηνο: Α’

Συνοπτική Περιγραφή

Αντικείμενο του μαθήματος είναι τόσο η θεωρητική θεμελίωση όσο και η πρακτική ανάπτυξης και χρήσης Οντολογιών με γνώμονα τη διαπίστωση ότι Οντολογίες και Περιγραφική Λογική είναι οι δυο όψεις του ίδιου νομίσματος. Μετά από μια σύντομη εισαγωγή στη σύνταξη και την ερμηνεία της Πρωτοβάθμιας Λογικής (first-order Logic) θα παρουσιαστούν εισαγωγικά θέματα Αναπαράστασης Γνώσης (Knowledge Representation). Θα αναπτυχθούν στη συνέχεια θέματα Σύνταξης και Ερμηνείας συστημάτων Περιγραφικής Λογικής, όπως Έννοιες και Ρόλοι, Τελεστές για τη δημιουργία σύνθετων Εννοιών, Ιεραρχίες Εννοιών, Αξιώματα περιορισμού και η χρήση τους στη δημιουργία Καθολικών και Υπαρκτικών Εννοιών, Άτομα  και οι ιδιότητές τους. Θα εξηγηθεί η διάκριση μεταξύ T-box και A-box. Θα προχωρήσουμε κατόπιν σε μια πρακτική προσέγγιση στις οντολογίες με ανάπτυξη μικρού παραδείγματος στο Protégé και θα διαπιστώσουμε ότι Θεωρίες Περιγραφικής Λογικής και Οντολογίες είναι διαφορετικοί τρόποι παρουσίασης του ίδιου μηχανισμού αναπαράστασης γνώσης. Θα μελετήσουμε παραλλαγές στη γλώσσα σύνταξης οντολογιών (σύνταξη DL, σύνταξη Manchester, σύνταξη OWL) και θα εξετάσουμε τη συσχέτιση μεταξύ εκφραστικής δύναμης της γλώσσας και προβλημάτων απόφασης, μελετώντας  Αλγόριθμους Απόφασης στην Περιγραφική Λογική (concept satisfiability, subsumption, disjointness, equivalence). Για την πρακτική κατανόηση θεμάτων εκφραστικής δύναμης θα αναπτύξουμε μια σχετικά σύνθετη οντολογία (Role Modeling Ontology). Θα παρουσιαστούν ζητήματα πολυπλοκότητας αλγορίθμων απόφασης και θα συζητήσουμε και θα χρησιμοποιήσουμε συγκεκριμένες υλοποιήσεις Λογικών Μηχανών (DL Reasoners), όπως Fact++, Pellet κλπ.

Το μάθημα θα ολοκληρωθεί με μια σύντομη αλλά συστηματική μελέτη περίπτωσης:  Το σημασιολογικό διαδίκτυο και η οντολογία της OWL-S. Θα γίνει μια βασική εισαγωγή στη χρήση των οντολογιών σε προγραμματιστικές εφαρμογές με παρουσίαση στοιχείων του OWL API.

Προτεινόμενη Βιβλιογραφία

  • Ronald J. Brachman and Hector J. Levesque, Knowledge Representation and Reasoning, Morgan Kaufmann, 2004, Chapters 1-2.
  • Franz Baader et al (eds), The Description Logic Handbook, Cambridge University Press, 2003, Chapters 1-3, 7, 10.
  • Grigoris Antoniou and Frank van Harmelen, A Semantic Web Primer, The MIT Press, 2004, Chapter 7.
  • Gem Stapleton, John Howse and Aidan Delaney, Ontology Engineering with Diagrams: A Practical User Guide, www.ontologyengineering.org, 2013, Chapters 1–5.