オントロジーコンポーネント

現代のオントロジーは、表現されるオントロジー言語に関わらず、多くの構造的類似点を共有しています。ほとんどのオントロジーは、個体（インスタンス）、クラス（概念）、属性、および関係を記述します。

リスト

オントロジーの一般的なコンポーネントは次のとおりです。

個人

インスタンスまたはオブジェクト (基本または「基本レベル」オブジェクト、トークン)。

クラス

集合、コレクション、概念、オブジェクトの種類、または物事の種類。^{[ 1 ]}

属性

個体（およびクラスと関係）が持つことができる側面、性質、特徴、特性、またはパラメータ。^{[ 2 ]}

関係

クラスと個体が互いに関係する方法。関係は、関係をさらに特定する属性を持つことができる。^{[ 3 ]}

関数項

文中の個々の用語の代わりに使用できる、特定の関係から形成された複雑な構造。

制限

ある主張が入力として受け入れられるためには何が真実でなければならないかを正式に述べた説明。

ルール

特定の形式の主張から導き出せる論理的推論を記述する、if-then（前提-結果）文の形式のステートメント。

公理

オントロジーは、その適用領域において記述される全体的な理論を構成する、論理的な形式で表現された主張（規則を含む） 。 ^{[ 4 ]}この定義は、生成文法や形式論理における「公理」の定義とは異なる。これらの分野では、公理は先験的知識として主張される言明のみを含む。ここで用いられる「公理」には、公理的な言明から導かれる理論も含まれる。

イベント

属性または関係の変化。

アクション

イベントの種類。

オントロジーは通常、オントロジー言語を使用してエンコードされます。

個人

個体（インスタンス）は、オントロジーの基本的な「基底レベル」の構成要素です。オントロジーにおける個体には、人、動物、テーブル、自動車、分子、惑星といった具体的なオブジェクトだけでなく、数や単語といった抽象的な個体も含まれます（ただし、数や単語がクラスか個体かについては意見が分かれています）。厳密に言えば、オントロジーは必ずしも個体を含む必要はありませんが、オントロジーの一般的な目的の一つは、たとえ個体が明示的にオントロジーの一部でなくても、個体を分類する手段を提供することです。

形式的拡張オントロジーでは、単語と数字の発話のみが個体とみなされ、数字と名前自体はクラスです。4Dオントロジーでは、個体はその時空間的範囲によって識別されます。形式的拡張オントロジーの例としては、BORO、ISO 15926 、そしてIDEASグループが開発中のモデルが挙げられます。

クラス

知識表現において、クラスとは個体または個体オブジェクトの集合である。^{[ 5 ]}クラスは、拡張（メンバーの指定）または内包（条件の指定）によって定義できる。型とトークンの区別に従って、オントロジーは、現実世界のオブジェクトまたはイベントである個体と、現実世界のオブジェクトの集合である型またはクラスに分けられる。クラス表現または定義は、個体がクラスのメンバーとなるために満たさなければならない特性を与える。特性を満たす個体は、インスタンス（コンピューティング概念におけるインスタンス）と呼ばれる。

属性

オントロジー内のオブジェクトは、他のもの（典型的には側面または部分 ）と関連付けることで記述できます。これらの関連付けられたものは、独立したものであっても、しばしば属性と呼ばれます。各属性は、クラスまたは個体になります。オブジェクトの種類と属性の種類によって、それらの間の関係の種類が決まります。オブジェクトと属性の関係は、関連付けられているオブジェクトに固有の事実を表します。例えば、Ford Explorerオブジェクトには、次のような属性があります。

• ⟨名前として⟩フォード エクスプローラー
• ⟨定義上は部品として⟩ 6速トランスミッション
• ⟨定義により一部として⟩ドア（最小および最大の基数：4）
• ⟨定義上、4.0L エンジン、4.6L エンジンの 1 つとして⟩ {4.0L エンジン、4.6L エンジン}

属性の値は、複雑なデータ型にすることができます。この例では、関連するエンジンは、単一のものではなく、エンジンのサブタイプのリストの 1 つにのみすることができます。

オントロジーは、概念が他の概念と関連している（つまり、概念が属性を持っている）場合にのみ、真のオントロジーとなります。そうでない場合は、タクソノミー（概念間に下位概念関係がある場合）または統制語彙のいずれかを使用します。これらは有用ですが、真のオントロジーとはみなされません。

関係

オントロジー内のオブジェクト間の関係（リレーションシップとも呼ばれる）は、オブジェクトが他のオブジェクトとどのように関連しているかを指定します。通常、関係は特定のタイプ（またはクラス）に属し、オントロジー内のオブジェクトが他のオブジェクトとどのような意味で関連しているかを指定します。例えば、「Ford Explorer」という概念と「Ford Bronco」という概念を含むオントロジーでは、これらの概念は「〜の後継として定義されている」というタイプ関係によって関連付けられている可能性があります。この事実の完全な表現は次のようになります。

• フォード・エクスプローラーは、フォード・ブロンコの後継車として定義されています。

これは、エクスプローラーがブロンコの後継モデルであることを示しています。この例は、関係が表現の方向性を持っていることも示しています。逆の表現は同じ事実を表現しますが、自然言語では逆の表現になります。

オントロジーの力の多くは、関係を記述する能力に由来します。これらの関係集合は、ドメインの意味、すなわち、同義関係、下位関係、上位関係、等位関係など、様々な意味関係を記述します。使用される関係タイプ（関係のクラス）の集合とその包摂階層は、オントロジーが表現される言語の表現力を記述します。

Ford Explorer は4-Wheel Drive Carのサブクラスであり、4-Wheel Drive Car はCarのサブクラスです。

重要な関係の種類として、包含 関係（is-a- superclass -of 、 is-aの逆、is-a- subtype-of、is-a- subclass -of）があります。これは、どのオブジェクトがどのクラスに分類されるかを定義します。例えば、Ford Explorer クラスは4-Wheel Drive Carの is-a-subclass-of であり、これはCarの is-a-subclass-of であることは既に説明しました。

「サブクラスである」関係を追加することで、オブジェクト同士の関係を明確に示すツリー構造（より一般的には、半順序集合）である「タクソノミー」が作成されます。このような構造では、各オブジェクトは「親クラス」の「子」となります（一部の言語では、「サブクラスである」関係をすべてのノードに対して1つの親に限定していますが、多くの言語ではそうではありません）。

もう 1 つの一般的な関係の種類は、一部と記述されるメレオロジー関係で、これはオブジェクトがどのように組み合わさって複合オブジェクトを形成するかを表します。たとえば、例のオントロジーを Steering Wheel などの概念を含めるように拡張すると、ステアリング ホイールは常に Ford Explorer のコンポーネントの 1 つであるため、「ステアリング ホイールは定義上 Ford Explorer の一部である」と言えます。オントロジーに meronymy 関係を導入すると、メンバーが複数の親またはブランチの下に出現できるようになるため、生成される階層は単純なツリー構造では保持できなくなります。代わりに、生成されるこの新しい構造は、有向非巡回グラフと呼ばれます。

標準的な「サブクラスである」関係や「定義上、一部である」関係に加えて、オントロジーには、モデル化するセマンティクスをさらに洗練させる追加の種類の関係が含まれることがよくあります。オントロジーは、関係の種類を異なるカテゴリに区別する場合があります。例えば、

• クラス間の関係のための関係タイプ
• 個人間の関係における関係タイプ
• 個体とクラスの関係における関係タイプ
• 単一のオブジェクトとコレクション間の関係を表す関係型
• コレクション間の関係を表す関係型

関係型はドメイン固有の場合があり、特定の種類の事実を保存したり、特定の種類の質問に答えたりするために使用されます。関係型の定義がオントロジーに含まれている場合、そのオントロジーは独自のオントロジー定義言語を定義します。独自の関係型を定義し、関係型の様々なカテゴリを区別するオントロジーの例として、Gellishオントロジーが挙げられます。

例えば、自動車の分野では、各車がどこで製造されているかを示す「製造国」型の関係が必要になるかもしれません。つまり、フォード・エクスプローラーはルイビルで製造されています。オントロジーは、ルイビルがケンタッキー州に位置し、ケンタッキー州が州として分類され、米国の一部であることも認識している可能性があります。このオントロジーを使用するソフトウェアは、「どの車が米国で製造されていますか？」といった質問に答えられるようになります。

注記

1. クラス (集合論)、クラス (コンピュータサイエンス)、クラス (哲学)を参照してください。これらはそれぞれ関連していますが、ここでの「クラス」の概念と同一ではありません。
2. デヴィッド・タニアール (2006 年 2 月 28 日)。Web セマンティクスとオントロジー。イデアグループ株式会社（IGI）。ISBN 978-1-59140-907-6。
3. Asunción Gómez-Pérez、Mariano Fernandez-Lopez、Oscar Corcho (2006年4月18日).オントロジー工学：知識管理、電子商取引、セマンティックウェブ分野の事例紹介（第1版）. Springer Science & Business Media. ISBN 978-1-85233-840-4。
4. モーリーン・ドネリー、ジャンカルロ・ギッツァルディ (2012). 『情報システムにおける形式オントロジー：第7回国際会議 (FOIS 2012) 議事録』 IOS Press. ISBN 978-1-61499-083-3。
5. Diego Calvanese、Giuseppe De Giacomo、Maurizio Lenzerini (2002). 「記述論理：クラスベース知識表現の基礎」『コンピュータサイエンスにおける論理』