[論文レビュー] Fuzzy Ontology Representation using OWL 2

Fernando Bobillo, Umberto Straccia|arXiv (Cornell University)|Sep 17, 2010

Semantic Web and Ontologies参考文献 25被引用数 5

ひとこと要約

この論文では、注釈プロパティを用いて、Fuzzy なオントロジーをOWL 2 で表現する手法を提案する。これにより、言語拡張を必要とせず、標準的なOWL 2 ツールを用いて曖昧な知識をモデル化できる。このアプローチは、Łukasiewicz および Zadeh 論理などのFuzzy DL 構文をサポートし、既存のリゾナーや統合可能であり、fuzzyDL や DeLorean などのFuzzy リゾナー用のカスタム注釈プロパティおよびパーサーを介して透明なエンコードを実現する。

ABSTRACT

The need to deal with vague information in Semantic Web languages is rising in importance and, thus, calls for a standard way to represent such information. We may address this issue by either extending current Semantic Web languages to cope with vagueness, or by providing a procedure to represent such information within current standard languages and tools. In this work, we follow the latter approach, by identifying the syntactic differences that a fuzzy ontology language has to cope with, and by proposing a concrete methodology to represent fuzzy ontologies using OWL 2 annotation properties. We also report on the prototypical implementations.

研究の動機と目的

• 現在のSemantic Web 言語におけるFuzzy オントロジーの標準化された表現方法の欠如に対処すること。
• Fuzzy 論理をネイティブに処理できない既存のOWL 2 ツールやリゾナーを、Fuzzy オントロジー開発に活用できるようにすること。
• OWL 2 の注釈メカニズムを用いて、Fuzzy 概念、役割、公理を一貫的かつ拡張可能に表現するフレームワークを提供すること。
• Łukasiewicz、Zadeh に加え、Gödel や Product 論理など、他の論理にも拡張可能な複数のFuzzy 論理をサポートすること。
• 専用のパーサーやProtégé プラグインを通じて、Fuzzy オントロジーと既存のオントロジーツールとの相互運用性を促進すること。

提案手法

• Fuzzy DL 構文（例：Fuzzy 概念式、Fuzzy データ型、Fuzzy 修飾子）をOWL 2 の注釈プロパティを用いてエンコードすること。
• 通常のコメントとは明確に区別できるように、Fuzzy メタデータを識別する新しい注釈プロパティ `fuzzyLabel` を導入することで、明確性とツールサポートを向上させること。
• Fuzzy SROIQ(D) 構文をOWL 2 構文にマッピングする。これにより、意味論を保持しつつ、標準リゾナーとの互換性を維持できる。
• fuzzyDL や DeLorean などのFuzzy DL リゾナーの入力形式に、注釈付きOWL 2 オントロジーを変換する汎用パーサーを開発すること。
• 実装の初期段階では、実用的な統合を実現するため、Łukasiewicz および Zadeh Fuzzy 論理に限定するが、他の論理への拡張性を確保すること。
• オントロジー開発者の使いやすさを向上させるために、注釈プロセスを自動化するProtégé プラグインを設計すること。

実験結果

リサーチクエスチョン

• RQ1 Fuzzy オントロジーを、新しい言語標準を必要とせずにOWL 2 に表現する方法は何か？
• RQ2 Fuzzy オントロジー言語は、古典的OWL 2 と比較して、どのような構文的差異を扱う必要があるか？
• RQ3 OWL 2 の注釈プロパティを、標準リゾナーとの互換性を保ちつつ、Fuzzy 論理の意味論を効果的にエンコードするために使用できるか？
• RQ4 Fuzzy オントロジーを、fuzzyDL や DeLorean などの既存のFuzzy DL リゾナーとどのように相互運用可能にするか？
• RQ5 OWL 2 の注釈フレームワークのみを用いて、Fuzzy 概念、役割、公理をモデル化する際の実用的課題は何か？

主な発見

• 提案手法により、注釈プロパティを用いて標準OWL 2 でFuzzy オントロジーを完全に表現可能であり、既存のエディターやリゾナーの利用が可能になる。
• 非Fuzzy なOWL 2 リゾナーは、Fuzzy 注釈を不透明なメタデータとして処理し、それらが存在しない場合と同一の結果を出力するため、エラーを発生させない。
• 専用の `fuzzyLabel` 注釈プロパティの使用により、Fuzzy 論理のメタデータと通常のコメントが明確に分離され、ツールサポートと明確性が向上する。
• fuzzyDL や DeLorean と互換性のある形式に、注釈付きOWL 2 オントロジーを変換するパーサーが正常に実装され、エンドツーエンドの相互運用性が実証された。
• このアプローチは拡張可能であり、Gödel や Product 論理などの追加Fuzzy 論理にも、最小限の変更で対応可能である。
• 注釈エンコードを自動化するProtégé プラグインは開発中であり、ユーザーの負担を軽減し、Fuzzy オントロジーモデリングの使いやすさが向上する。