โครงข่ายเชิงความหมายและออนโทโลยี

โครงข่ายเชิงความหมายและออนโทโลยีนำเสนอความรู้ในรูปแบบของการรวบรวมแนวคิดที่มีโครงสร้างและความสัมพันธ์ระหว่างแนวคิดเหล่านั้น โดยจัดระเบียบสิ่งที่ทราบเกี่ยวกับโดเมนหนึ่งๆ ให้อยู่ในรูปของกราฟหรือคำศัพท์ที่เป็นทางการ

Definition

โครงข่ายเชิงความหมายนำเสนอความรู้ในรูปของกราฟที่โหนดแสดงถึงแนวคิดหรือวัตถุ และขอบแสดงถึงความสัมพันธ์ เช่น is-a และ part-of; ออนโทโลยีคือข้อกำหนดที่เป็นทางการและชัดเจนของแนวคิด ความสัมพันธ์ และข้อจำกัดที่ใช้ร่วมกันภายในโดเมนหนึ่งๆ

Scope

หัวข้อนี้ครอบคลุมการนำเสนอความรู้ที่มีโครงสร้าง (แบบโครงข่ายและแบบเฟรม): โครงข่ายเชิงความหมายของโหนดและลิงก์ที่มีป้ายกำกับ, เฟรมและช่อง (slots), ลำดับชั้นการสืบทอดพร้อมค่าเริ่มต้น, และแนวคิดสมัยใหม่ของออนโทโลยีในฐานะข้อกำหนดที่เป็นทางการร่วมกันของแนวคิดและความสัมพันธ์ในโดเมนหนึ่งๆ โดยจะกล่าวถึงวิธีการจำลองหมวดหมู่, วัตถุ, และอนุกรมวิธาน รวมถึงวิธีการจัดการกับการสืบทอดและอัตลักษณ์ ตรรกะเชิงรูปนัยที่รองรับออนโทโลยีจะถูกอธิบายโดยละเอียดในหัวข้อตรรกะเชิงพรรณนา (description-logics) และการฝังตัวเรียนรู้ของเอนทิตี (learned embeddings of entities) จัดอยู่ในสาขาย่อยของการเรียนรู้ของเครื่อง (machine-learning)

Core questions

• แนวคิด วัตถุ และความสัมพันธ์ของสิ่งเหล่านี้ถูกนำเสนอเป็นโหนดและลิงก์ได้อย่างไร?
• การสืบทอดทำให้หมวดหมู่ย่อยสามารถรับและแทนที่คุณสมบัติของหมวดหมู่หลักได้อย่างไร?
• อะไรทำให้ออนโทโลยีเป็นข้อกำหนดที่ใช้ร่วมกันและนำกลับมาใช้ใหม่ได้ของโดเมนหนึ่งๆ?
• หมวดหมู่ อัตลักษณ์ และความสัมพันธ์แบบส่วนรวม-ส่วนย่อย (part-whole relations) ถูกจำลองให้สอดคล้องกันได้อย่างไร?

Key concepts

• โครงข่ายเชิงความหมาย
• โหนดและความสัมพันธ์ที่มีป้ายกำกับ
• ความสัมพันธ์แบบ is-a และ part-of
• เฟรมและช่อง (slots)
• การสืบทอดและค่าเริ่มต้น
• อนุกรมวิธานและหมวดหมู่
• ออนโทโลยี
• กราฟความรู้

Key theories

การสืบทอดและโครงสร้างอนุกรมวิธาน

การจัดระเบียบแนวคิดในลำดับชั้นแบบ is-a ช่วยให้สามารถระบุคุณสมบัติได้เพียงครั้งเดียวในระดับทั่วไป และถูกสืบทอดโดยแนวคิดที่เฉพาะเจาะจง โดยคลาสย่อยสามารถเพิ่มหรือแทนที่ค่าเริ่มต้นได้ ซึ่งให้การนำเสนอความรู้เชิงหมวดหมู่ที่กระชับและเข้าใจง่าย

เฟรมในฐานะหน่วยความรู้ที่มีโครงสร้าง

เฟรมของ Minsky นำเสนอสถานการณ์หรือวัตถุที่เป็นแบบแผนในรูปของชุดช่อง (slots) ที่มีค่าเริ่มต้น ซึ่งจำลองว่าความคาดหวังก่อนหน้ามีโครงสร้างอย่างไรในการทำความเข้าใจ และเป็นต้นแบบของการนำเสนอเชิงวัตถุและเชิงออนโทโลยี

ออนโทโลยีในฐานะแนวคิดที่ใช้ร่วมกัน

ออนโทโลยีทำให้แนวคิดและความสัมพันธ์ของโดเมนหนึ่งๆ ชัดเจนและเป็นที่ตกลงร่วมกัน เพื่อให้ระบบและบุคคลต่างๆ สามารถแบ่งปันและนำความรู้กลับมาใช้ใหม่ได้ โดยมีหลักการออกแบบที่เน้นความชัดเจน ความสอดคล้องกัน และข้อผูกมัดที่น้อยที่สุด

Clinical relevance

ออนโทโลยีและโครงข่ายเชิงความหมายเป็นรากฐานของ Semantic Web, คำศัพท์ทางการแพทย์และชีวการแพทย์และกราฟความรู้, แคตตาล็อกผลิตภัณฑ์, และการจัดการความรู้ในองค์กร โดยเป็นแหล่งรวมคำศัพท์ที่ใช้ร่วมกันซึ่งช่วยให้ระบบที่แตกต่างกันสามารถแลกเปลี่ยนและให้เหตุผลกับข้อมูลได้

History

โครงข่ายเชิงความหมายมีต้นกำเนิดจากงานของ Quillian เกี่ยวกับหน่วยความจำเชิงความหมายในทศวรรษ 1960 และบันทึกเฟรมของ Minsky ในปี 1974 ได้ให้แรงผลักดันสำคัญต่อการนำเสนอที่มีโครงสร้าง การวิพากษ์วิจารณ์ลิงก์ที่ไม่เป็นทางการของ Brachman นำไปสู่ตรรกะเชิงพรรณนาที่เป็นทางการ และงานของ Gruber ในทศวรรษ 1990 ช่วยสร้างออนโทโลยีให้เป็นสิ่งประดิษฐ์ทางวิศวกรรม ซึ่งนำไปสู่มาตรฐาน Semantic Web ในที่สุด

Key figures

• Marvin Minsky
• Ross Quillian
• Ronald J. Brachman
• Thomas R. Gruber
• John F. Sowa

Seminal works

• minsky1974
• gruber1995
• brachman2004

Frequently asked questions

ความแตกต่างระหว่างโครงข่ายเชิงความหมายและออนโทโลยีคืออะไร?

โครงข่ายเชิงความหมายคือการนำเสนอแนวคิดและความสัมพันธ์ในรูปแบบกราฟ ซึ่งในอดีตมักไม่เป็นทางการ แต่ออนโทโลยีคือข้อกำหนดที่เป็นทางการและชัดเจนของแนวคิดที่ใช้ร่วมกัน โดยมีอรรถศาสตร์และข้อจำกัดที่กำหนดไว้ และมีจุดประสงค์เพื่อนำกลับมาใช้ใหม่ในแอปพลิเคชันต่างๆ โดยทั่วไปแล้วออนโทโลยีสมัยใหม่จะมีรากฐานทางตรรกะ

การสืบทอดทำงานอย่างไรในการนำเสนอเหล่านี้?

แนวคิดจะถูกจัดเรียงในลำดับชั้นแบบ is-a เพื่อให้แนวคิดที่เฉพาะเจาะจงสืบทอดคุณสมบัติของแนวคิดหลักที่ทั่วไปกว่า ค่าเริ่มต้นสามารถถูกแทนที่ได้ในระดับที่ต่ำกว่า ซึ่งสะดวกแต่จำเป็นต้องจัดการกับข้อยกเว้นอย่างระมัดระวัง ซึ่งเป็นข้อกังวลที่เชื่อมโยงกับการให้เหตุผลแบบไม่เป็นมอนอโทนิก (nonmonotonic reasoning)