Ontologia e ontologias

Texto baseado no artigo Formal Ontology and Information Systems de Nicola Guarino

Ontologia e ontologias

Uma vez que este papel é deliberadamente dirigido a um público interdisciplinar, é aconselhável atenção para alguns esclarecimentos preliminares terminológicos, especialmente porque alguns termos parecem ser utilizados com sentidos diferentes em diferentes comunidades. Vamos primeiro considerar a distinção entre "Ontologia" (com "O" maiúsculo), como na declaração "Ontologia é uma disciplina fascinante" e "ontologia" (com letra "o" minúsculo ), como na expressão "ontologia de Aristóteles" ou "ontologia do CYC".  Enquanto a primeira interpretação se refere a uma disciplina filosófica particular, a segunda  é usada pela comunidade da Inteligência Artificial (em geral, toda comunidade de ciência da computação).

No sentido filosófico, pode se referir a uma ontologia como um sistema particular de categorias responsável por uma certa visão do mundo. Esse sistema não depende de uma linguagem particular. a ontologia de Aristóteles é sempre a mesma, independentemente da língua usada para descrevê-la. Por outro lado, no seu uso mais predominante na IA (Inteligência Artificial), uma ontologia se refere a um artefato de engenharia, constituído de um vocabulário específico usado para descrever uma certa realidade, além de ser um conjunto de hipóteses explícitas sobre o significado pretendido das palavras de um vocabulário. Esse conjunto de hipóteses são normalmente na forma de uma teoria de lógica de primeira ordem, onde as palavras do vocabulário aparecem como nomes de predicado unário ou binário, respectivamente chamados conceitos e relações. No simples caso, uma ontologia descreve uma hierarquia de conceitos relacionados pelas relações subsunção, em casos mais sofisticados, axiomas apropriados são adicionados para expressar outras relações entre conceitos e restringir sua interpretação pretendida.

As duas interpretações de “ontologia” como descrita acima são relacionadas entre si, mas a fim de resolver o impasse terminológico precisamos escolher uma das interpretações. Vamos adotar a interpretação de IA, com a conceituação da palavra para se referir à interpretação filosófica. Assim, duas ontologias podem ser diferentes no vocabulário utilizado (Usando palavras em Inglês ou Italiano, por exemplo), enquanto partilham a mesma conceituação. A noção de conceituação apresentada acima exige, todavia, uma formalização adequada, uma vez que pode gerar algumas confusões. Com efeito, uma conceituação foi definida em um livro de IA conhecido como uma estrutura <D,R>, onde D é um domínio e R é um conjunto ou relações relevantes em D6. Essa definição foi depois usado por Tom Gruber, que definiu uma ontologia como "uma especificação de uma conceituação" [21]. 

O problema com a noção de conceituação de Genesereth e Nilsson é que se refere as relações matemáticas simples em D, isto é, as relações preocupada com a realidade. Essas relações refletem um determinado estado de coisas: Por exemplo, em um mundo de blocos,  pode refletir uma organização especial dos blocos sobre a mesa. Precisamos ao invés de se concentrar no significado dessas relações, independentemente de um estado das coisas: por exemplo, o significado da relação “acima”, encontra-se na forma como a relação se refere a certos conjuntos de blocos de acordo com sua organização espacial. Precisamos, portanto, para falar das relações intencionais vamos chamá-los de relações conceituais, reservando-se o simples termo "relação" de relações matemáticas simples.

A forma padrão para representar intenções (e, portanto, as relações conceituais), é considerar como funções de mundos possíveis em conjuntos. Isso tem algumas desvantagens, mas funciona muito bem para os nossos propósitos. Embora as relações normais sejam definidas em um determinado domínio, relações conceituais são definidas em um espaço de domínio. Vamos definir um espaço de domínio como uma estrutura <D, W>, onde D é um domínio e W é um conjunto máximo de estados do objeto de tal domínio (também chamados de mundos possíveis). Por exemplo, D pode ser um conjunto de blocos em uma tabela e W pode o conjunto de todos os possíveis organizações espaciais destes blocos. Podemos dizer, portanto, que uma conceituação é um conjunto de relações conceituais definidas em um espaço de domínio.

Consideremos agora a estrutura <D, R> . Uma vez referido a um mundo particular (ou estado de coisas), vamos chamá-lo de uma organização (estrutura) do mundo. É fácil ver que uma conceituação contém muitas organizações (estruturas) do mundo.

Seja C = <D, W, a> ser uma conceituação. Para cada mundo possível w pertence a W, a estrutura pretendida de w de acordo com C é a estrutura S_wc = <D, R_wc>, onde R_wc = {p (w) | p pertece a R} é o conjunto de extensões (em relação à w) dos elementos de R. Iremos denotar com S_c o conjunto (S_wc | w pertence a W) de todas as estruturas do mundo pretendido de C. 

Dada uma linguagem L com um vocabulário V, e um compromisso ontológico K = <C, a> para L, um modelo <S, I> será compatível com K se: i)S pertence S_c ii) para cada constante c , I(c) = a(c) ; iii) existe um mundo w tal que , para cada símbolo de predicado p, I tais mapas predicados dentro de um admissível extensão de a(p), ou seja, existe uma relação conceitual r tal que a(p) = p ^ p(w) = I(p). O conjunto I_k (L) de todos os modelos de L que são compatíveis com K será chamado o conjunto de modelos pretendidos de L de acordo com K.

Em geral, não haverá maneira de reconstruir o compromisso ontológico de uma linguagem

a partir de um conjunto de seus modelos pretendidos, uma vez que um modelo não reflete, necessariamente, um determinado mundo: na verdade, uma vez que as relações relevantes não podem ser consideradas completamente suficientes para caracterizar um estado de coisas, e um modelo pode realmente descrever uma situação comum em muitos estados de coisas. Isso significa que é impossível reconstruir a correspondência das relações entre os mundos e relação de extensão estabelecida pela conceituação base. Um conjunto de modelos pretendidos, portanto, apenas uma fraca caracterização de uma concepção: apenas exclui algumas interpretações absurdas, sem realmente descrever o "sentido" do vocabulário.