Dlaczego ontologia w projektowaniu oprogramowania do menedżera robota jest ważna?

Posted by

Ontologia to słowo pochodzące z filozofii, jednak wiele dziedzin naukowych zapożyczyło sobie ontologię i ustanowiło z niej pierwsze założenia odnośnie badanej rzeczywistości. Tak samo jest w przypadku oprogramowania, które ma służyć do czegokolwiek w zarządzaniu, a szerzej w rzeczywistości organizacyjnej. Opowiem dziś na podstawie literatury dlaczego ontologia jest tak ważna.

Ontologia to formalny, podany z góry opis zjawisk w danym wycinku rzeczywistości, którego cechy są możliwe do opisania przez pewne zmienne lub parametry [1]. W literaturze można jednak znaleźć wiele różnych definicji ontologii. Na przykład ontologia określa elementy językowe należące do ustalonych pojęć, aby móc konstruować wiedzę [2]. Przyjmuje się również, że ontologia to system informacyjny zawierający nazwy pojęć w celu opisania wybranych fragmentów rzeczywistości wraz z przyjętymi założeniami znaczeniowymi [3]. W.V.O. Quinn [4] mawiał, że w kwestii ontologii tysiąclecia dociekań ontologicznych można zamknąć w trzech słowach: “co tu jest?”. Trzeba przyznać, że definicja ta, choć wyrażona pytaniem, jest dość sugestywna.

Jeśli interesuje cię, dlaczego ontologia jest tak ważna w naszym życiu, zobacz świetny firm o znaczeniu ontologii w filozofii, czyli tak naprawdę w nauce o tym, co istnieje we wszechświecie i interpretacji tego wszechświata:

Ontologię w obszarze projektowania oprogramowania można zdefiniować jako “zbiór działań, które dotyczą procesu rozwoju ontologii, cyklu życia ontologii oraz metodologii, narzędzi i języków do budowania ontologii” [5]. Ontologie w inżynierii oprogramowania oferują formalną reprezentację wiedzy. Są tworzone w celu wykorzystania wspólnego słownictwa w określonej domenie z myślą o dzieleniu się informacjami za pomocą pojęć i relacji między tymi pojęciami [6]. Najważniejszą motywacją do budowy ontologii w inżynierii oprogramowania jest dzielenie wspólnego zrozumienia struktury informacji pomiędzy użytkownikami aplikacji i umożliwienie im ponownego wykorzystania tej wiedzy.

Pokażę teraz badania dotyczące celów wykorzystania ontologii w projektowaniu oprogramowania, w więc w przypadku wykorzystania systemów inteligentnych, jakim ma być robot menedżer. Badania wykazały, że 72% respondentów oczekuje, że ontologia zapewni modelowanie pojęciowe i integrację danych. Nieco mniej, bo 65% respondentów twierdziło, że celem ontologii w projektowaniu oprogramowania jest definiowanie schematów baz wiedzy i łączenie danych z różnych publicznych baz wiedzy. Dzielenie się wiedzą i zapewnienie wspólnego dostępu do heterogenicznych danych wskazało 56% respondentów, a 50% wskazało wyszukiwanie oparte na ontologii jako cel ontologii oprogramowania [7].

Ontologia w projektowaniu oprogramowania to konceptualny i terminologiczny opis współdzielonej wiedzy o określonej domenie, co oznacza wprowadzenie usprawnień w komunikacji z wykorzystaniem tego samego systemu w zakresie terminologii i koncepcji [8]. Ontologie są istotnymi częściami aplikacji wspierających wspólne życie, umożliwiając analizę zbiorów danych o wysokiej wydajności, standaryzację i integrację danych, wyszukiwanie i odkrywanie [9].

W literaturze istnieje pogląd, że niezależnie od założeń ontologicznych przyjętych w danej dyscyplinie naukowej (np. w naukach o zarządzaniu – przyp. aut.), różne obiekty rzeczywistości (organizacyjnej – przyp. aut.) są różnie rozumiane przez różnych badaczy i w ramach różnych projektów badawczych [10]. Mogą być obiektywne, niezależne od poznającego podmiotu, lub mogą być subiektywne (w oryginale “values” – przyp. aut.), tworząc nierozerwalną więź z podmiotem [11]. Mogą też być “quasi-przedmiotowymi” wytworami intelektu, nazywanymi obiektami konceptualnymi i służącymi jako instrumenty poznania. Wreszcie mogą być obiektami będącymi mieszaniną wszystkich trzech powyższych podejść.

Podsumowując, chcę podkreślić, że ontologia rzeczywistości, w naszym przypadku rzeczywistości organizacyjnej, stanowi ramy koncepcyjne dla reprezentacji, dzielenia się i zarządzania wiedzą poprzez system pojęć, ich hierarchię, przypisane im relacje oraz sposób ich semantycznego wyróżnienia (El-Diraby, Lima, & Feis, 2005).

Dlatego założenia ontologiczne są tak ważne w koncepcji układu wielkości organizacyjnych i nie da się bez nich niczego zrobić, jeśli chcemy zbudować robota menedżera. Pomimo, że pisałem już kilkakrotnie o założeniach ontologicznych, jakie zbudowałem w tym celu, np. tu: http://olafflak.home.pl/artificialmanagers/pl/2023/02/20/z-czego-zbudowany-jest-swiat-menedzera-robota-czesc-6-polaczymy-zasoby-i-procesy/ to poświęcę na ten temat jeszcze kilka wpisów w przyszłości.

[1] Chang, X., Terpenny, J., & Koelling, P. (2010). Reducing Errors in the Development, Maintenance and Utilisation of Ontologies. International Journal of Computer Integrated Manufacturing, 23(4), 341-352.

[2] Hendler, J. (2001). Agents and the Semantic Web. IEEE Intelligent Systems, 16, 30-37.

[3] Corcho, O., Fernandez-Lopez, M., & Gomez-Perez, A. (2003). Methodologies Tools and Languages for Building Ontologies. Data and Knowledge Engineering, 46, 41-64.

[4] Brink, C., & Rewitzky, I. (2002). Three Dual Ontologies. Journal of Philosophical Logic, 31(6), 543-468.

[5] Cakula, S., & Salem, A.-B. M. (2013). E-learning developing using ontological engineering, WSEAS Transactions on. Information Science and Application, 10(1), 14-25.

[6] Gayathri, R., & Uma, V. (2018). Ontology based knowledge representation technique, domain modeling languages and planners for robotic path planning: A survey. ICT Express, 3(2), 69-74.

[7] Warren, P, Mulholland, P., Collins, T., & Motta, E. (2014). Using ontologies: understanding the user experience. In: Knowledge Engineering and Knowledge Management (pp. 579-590), Lecture Notes in Computer Science, Springer.

[8] Fonseca, V. S., Barcellos, M. P., & Falbo, R. (2017). An ontology-based approach for integrating tools supporting the software measurement process. Science of Computer Programming, 135, 20-44.

[9] Fraga, A. L, Vegetti, M., & Leone, H. P. (2020). Ontology-based solutions for interoperability among product lifecycle management systems: A systematic literature review. Journal of Industrial Information Integration, 20, 100176.

[10] Laudan, L. (1984). Science and Values: The Aims of Science and Their Role in Scientific Debate. Berkeley: University of California Press.

[11] Ghenea, S. V. (2015). On Facts and Values. Scientific Journal of Humanistic Studies, 7(12),  11-14.

[12] El-Diraby, T. A.,  Lima, C., & Feis, B.: Domain Taxonomy for Construction Concepts – Toward a Formal Ontology for Construction Knowledge. Journal of Computing in Civil Engineering, 19(4), 394-411.