هستی شناسی در فناوری اطلاعات | هستی شناسی وب معنایی

هستی‌شناسی‌ها در شاخه‌های مختلف از علوم کامپیوتر مانند وب معنایی، هوش مصنوعی، مهندسی نرم‌افزار، پایگاه‌های داده و پردازش زبان طبیعی مورد استفاده قرار گرفته‌اند. در هر یک از این شاخه‌ها تعریفی که از هستی‌شناسی ارائه می‌شود ممکن است تفاوت اندکی با تعاریف سایر شاخه‌ها داشته باشد. در متون مربوط به وب معنایی معمولاً تعریف گرابر از هستی‌شناسی را دست مایه قرار می‌دهند. مطابق این تعریف، «یک هستی‌شناسی عبارت است از بیان دقیق و رسمی خصوصیات یک تصور». این تعریف بسیار مختصر و مبهم است و نیاز به تفسیر و تعبیر دارد. در تعریف گرابر، منظور از «تصور»، یک مدل ساده شده و انتزاعی از جهان است. برای رسیدن به یک تصور از جهان باید اشیا یا پدیده‌هایی از آن جهان که در آن تصور می‌گنجند شناسایی شده و ارتباط بین آن‌ها مشخص شود. همچنین در تعریف قبل منظور از «بیان دقیق و رسمی» این است که خصوصیات باید به‌گونه‌ای غیر مبهم و جامع بیان شوند به‌طوری‌که توسط ماشین قابل درک باشند. یکی دیگر ار تعاریف مهم توسط سوآ ارائه شده‌است. از نظر وی «موضوع هستی‌شناسی مطالعهٔ گروه‌هایی از اشیا یا موجودات است که در یک حوزهٔ خاص وجود دارند یا ممکن است وجود داشته باشند. محصول چنین مطالعه‌ای یک هستی‌شناسی خوانده می‌شود. هستی‌شناسی، یک فهرست از انواع موجودات یا اشیایی است که در یک حوزه مانند D از منظر شخصی که از زبان L برای توصیف D استفاده می‌کند، موجودند». اما تعریف کنسرسیوم جهانی وب ازهستی‌شناسی به نوبهٔ خود از اهمیت بسزایی برخوردار است. مطابق این تعریف «هستی‌شناسی واژه‌ای برگرفته از فلسفه است و به علم توصیف انواع پدیده‌های موجود در جهان و ارتباط آن‌ها با یکدیگر اشاره دارد». همان‌طور که مشاهده می‌شود، برای هستی‌شناسی یک تعریف واحد و جهان شمول وجود ندارد و هر یک از صاحب نظران با عنایت به دیدگاه و تخصص خود، تعریف خاصی از هستی‌شناسی ارائه کرده‌اند، ولیکن روح تمام تعاریف یکی است. انواع تعاریفی که از هستی‌شناسی در متون مختلف منتشر شده‌است توسط گارینو[۷] جمع‌آوری شده‌است. بخشی از این تعاریف عبارتند از:

هستی‌شناسی، یک شاخهٔ علمی در فلسفه است.
هستی‌شناسی، یک تصور غیررسمی از یک سیستم است.
هستی‌شناسی، یک توصیف معنایی و رسمی است.
هستی‌شناسی، بیان خصوصیات یک تصور است.
هستی‌شناسی، نمایش یک سیستم مفهومی با استفاده از نظریه‌ها و فرضیه‌های علم منطق است.

نقش هستی‌شناسی در وب معنایی
هستی‌شناسی‌ها در حقیقت شالودهٔ وب معنایی هستند و وب معنایی فقط با تعریف و استفاده از آن‌هاست که می‌تواند به سرانجام مناسب برسد. باید در وب معنایی تدابیری اتخاذ گردد که معنای اطلاعات پراکنده در وب توسط ماشین‌ها نیز قابل فهم باشد. یکی از مهم‌ترین تدابیر، تعریف و استفادهٔ مناسب از هستی‌شناسی هاست. یک هستی‌شناسی با مشخص کردن مفاهیم و موجودات یک دامنه و توصیف روابط بین آن‌ها به‌صورت رسمی و قابل فهم توسط ماشین و با به‌خدمت گرفتن مجموعه‌ای از قواعد، در حقیقت دانش موجود در آن دامنه را به‌صورت رسمی بیان می‌کند. با توصیف رسمی دانش به کمک هستی‌شناسی‌ها، عامل‌های نرم‌افزاری یا به‌طور کلی ماشین‌ها در وب معنایی قادر می‌شوند از آن دانش به نحو مطلوب استفاده کنند. برگ برندهٔ هستی‌شناسی اینست که استعداد بیان دانش را به‌صورت رسمی، دارا بوده و این دقیقاً همان چیزی است که وب معنایی به آن نیاز دارد. می‌توان نقش هستی‌شناسی‌ها را در وب معنایی چنین بیان کرد:
هستی‌شناسی‌ها توانایی پردازش دانش، به‌اشتراک‌گذاری آن بین عامل‌های مختلف و استفادهٔ مجدد از آن را در محیط وب ایجاد می‌کنند. هستی‌شناسی‌ها چنین توانایی‌هایی را مدیون تعریف و توصیف مفاهیم و موجودات و بیان ارتباط بین آن‌ها به‌صورت رسمی، می‌باشند.
با تجزیه و تحلیل محتوای صفحات وب، می‌توان داده‌های موجود در صفحات را به مفاهیم موجود در هستی‌شناسی‌ها نگاشت کرد. چنین عملی باعث بالا بردن درجهٔ همکاری بین انسان و ماشین شده به‌گونه‌ای که ماشین‌ها مستعدِ به‌عهده گرفتن بسیاری از وظایف انسان می‌شوند.
هستی‌شناسی‌ها برای فعالیت سرویس‌های هوشمند، بستر مناسبی فراهم می‌کنند. به عنوان مثال در سرویس‌هایی مانند جستجو هوشمند در وب، فیلترهای اطلاعاتی، یکپارچه‌سازی هوشمند اطلاعات و مدیریت دانش، استفاده از هستی‌شناسی‌ها می‌تواند بسیار کارساز باشد.
با طرح یک مثال دیگر در دنیای موسیقی، به‌طور ساده نقش هستی‌شناسی در وب معنایی را بیان می‌کنیم. فرض کنید قرار است در یک وبگاه، تمام آثار حسین علیزاده معرفی شود. در این وبگاه هر یک از آلبوم‌های وی معرفی شده و نوازندگان و آهنگ‌سازان آن تشریح می‌شود. همچنین برای هر یک از تصنیف‌ها و آوازهای یک آلبوم، دستگاه‌ها و گوشه‌های آوازی استفاده شده نیز باید مشخص شود. در شکل زیر صفحه‌ای از این وبگاه که آلبوم «نی‌نوا» را معرفی می‌کند، نشان داده شده‌است.
حال می‌خواهیم با استفاده از هستی‌شناسی موسیقی، تمام مفاهیم مورد نظر را توصیف کرده و صفحهٔ مذکور را معنایی کنیم تا بدین وسیله، مفهوم وب معنایی و هدف آن روشن شود. همان‌طور که ذکر شد، در یک هستی‌شناسی، موجودات یا اشیا در قالب تعدادی کلاس دسته‌بندی می‌شوند. همچنین ارتباط مابین این موجودات با استفاده از خصیصه‌ها، توصیف می‌شود. در شکل زیر، کلاس‌ها و خصیصه‌های هستی‌شناسی موسیقی نمایش داده شده‌است. در این شکل شش کلاس خواننده، نوازنده، آهنگساز، ساز، آلبوم، دستگاه و گوشه توصیف شده‌است. نمونه‌های این کلاس‌ها با هم در ارتباط هستند. به‌عنوان مثال، یک خواننده در یک یا چند آلبوم که توسط یک آهنگساز ساخته شده‌است، می‌خواند. یک آلبوم با همکاری مجموعه‌ای از نوازنده‌ها، در گوشه‌های مختلفی از دستگاه‌های موسیقی سنتی اجرا می‌شود. موسیقی ایرانی از هفت دستگاه تشکیل شده و هر یک از این دستگاه‌ها از مجموعه‌ای از گوشه‌ها تشکیل شده‌است. ارتباط بین شش کلاس مذکور، با خصیصه‌ها توصیف می‌شود. در این شکل، خصیصه‌ها با خطوط نقطه‌چین نشان‌داده شده‌است. به‌عنوان مثال؛ خصیصهٔ ساخته_است، نمونه‌هایی از کلاس آهنگساز را به نمونه‌هایی از کلاس آلبوم مرتبط می‌کند.
حال معنای اطلاعات بیان شده در صفحهٔ وب نشان داده شده در شکل توصیف آلبوم «نی‌نوا» باید در هستی‌شناسی موسیقی درج شود. در شکل زیر نحوهٔ معنایی کردن صفحهٔ مذکور نشان داده شده‌است. همان‌طور که در این شکل مشاهده می‌شود، اطلاعات نشان داده شده در صفحهٔ وب، باید به کلاس‌ها، نمونه‌ها و خصیصه‌های هستی‌شناسی موسیقی نگاشت شوند. این نگاشت باید به‌گونه‌ای باشد که جدا از لفاظی‌های مرسوم در صفحات وب، جان کلام در هستی‌شناسی منعکس شود. صفحات وب و هستی‌شناسی مربوط به آن‌ها در واقع واقعیات یکسانی را باید بیان کنند. در شکل زیر، قسمتی از نگاشت بین کلمات بیان شده در یک صفحه و مفاهیم مرتبط در هستی‌شناسی با خطوط جهت‌دار، نشان داده شده‌است. هنگامی که تمام اطلاعات موجود در صفحهٔ وب استفاده شده در مثال، در هستی‌شناسی درج شود، آن‌گاه صفحهٔ مذکور در واقع برای دو مخاطب ارائه می‌شود. مخاطب اول انسان است که از خود صفحه استفاده می‌کند و مخاطب دوم ماشین است که از هستی‌شناسی مربوطه استفاده می‌کند.
شکل زیر، هستی‌شناسی موسیقی را در حالتی نشان می‌دهد که قسمتی از اطلاعات بیان شده در مورد آلبوم «نی‌نوا» را دربردارد. البته در این شکل، برای جلوگیری از شلوغی، ارتباط بین نمونه‌ها نشان داده نشده‌است. به عبارت دیگر، در این شکل خصیصه‌های نمونه‌های هستی‌شناسی، مقداردهی نشده‌اند.
باید توجه شود که در مثال قبل، معنایی کردن یک صفحه از وب، با ساده انگاری همراه بوده و از بسیاری از مسایل جانبی صرف نظر شده‌است. مثال مذکور گرچه کامل و جامع نمی‌باشد ولی هدف وب معنایی و نقشی که هستی‌شناسی‌ها در نیل به این هدف ایفا می‌کنند، به‌وضوح نمایانده شده‌است. برای ایجاد هستی‌شناسی‌ها روش‌ها و شیوه‌های گوناگونی ارائه شده‌است. در برخی از این شیوه‌ها، از متدولوژی‌های مهندسی نرم‌افزار الهام گرفته شده‌است. بکارگیری این متودولوژی‌ها برای ایجاد یک هستی‌شناسی، تلاش زیاد و دقت فراوانی می‌طلبد. به‌رغم وجود پیچیدگی‌ها و دشواری‌های خاص در فرایند تولید هستی‌شناسی، ایجاد هستی‌شناسی‌های مناسب، فقط پیش درآمدی برای عملی شدن چشم‌اندار وب معنایی است. در حال حاضر ما با وبی آکنده از اطلاعات و سرویس‌هایی مواجه هستیم که برای استفادهٔ انسان ارائه شده‌اند. حال این سؤال مهم مطرح می‌شود که چگونه می‌توان به این حجم عظیم اطلاعات موجود، معنای قابل فهم توسط ماشین هم افزوده شود؟ امروزه تلاش بسیاری از محققان وب معنایی، در پاسخ به این سؤال متمرکز شده و بدین منظورراهبردهایی نیز ارائه شده‌است. با توجه به کثرت اطلاعات موجود در وب، در اغلب راهبردها سعی می‌شود که فرایند معنایی کردن صفحات کنونی وب به‌طور خودکار انجام شود. در این راهبردها سعی می‌شود تا با به‌خدمت گرفتن ابزار مناسب و استفاده از تکنیک‌های پردازش زبان طبیعی، صفحات کنونی وب با توصیف فراداده‌های مبتنی بر هستی‌شناسی، حاشیه‌نویسی شوند.

هستی شناسی در فناوری اطلاعات (قسمت اول)

آشنایی با هستی شناسی

هر انسان به فراخور محیطی که در آن قرار دارد، نسبت به اشیای پیرامون خود شناخت پیدا می‌کند و این اشیا را به صورت تلویحی دسته‌بندی کرده و روابط بین آن‌ها را مشخص می‌کند. به عبارت غیر دقیق، به شناختی که شخص از پیرامون خود به‌دست می‌آورد هستی‌شناسی گفته می‌شود.

معمولا انسان ها محیط اطراف خود را دسته بندی میکند تا بهتر محیط خود را بشناسدمانند: یک کارمند بانک
دسته بندی هایی که در ذهن این کارمند شکل می گیرد: مشتری - حساب بانکی ، همکاران و …
یا یک دانشجو
دسته بندی های ذهنی دانشجوی: استاد - گروه - درس - هم کلاسی
و بسیاری مثال های دیگر
به شناختی که این افراد از محیط اطراف خود به دست می آورند هستی شناسی می گویند.

به طور کلی هستی شناسی (Ontology) یعنی مطالعه در رابطه با موجودیت اشیا در جهان و ارتباطاتی که آنها با یکدیگر دارند. همچنین شامل جزئیات ساختار سلسله مراتبی این اشیا می شود. همین طور در رابطه با دسته بندی اشیا با توجه به شباهت و تفاوت های آنها نسبت به یکدیگر صحبت می کند .
موجودیت به چیزی می گویم که وجود دارد، حالا این موجودیت می تواند انتزاعی باشد یا واقعی باشد، فیزیکی باشد یا غیر فیزیکی باشد. این مفاهیم در واقع تفاوت را ببین موجودیت و کیفیت آنها برقرار می کند. موجودیت می تواند یک موجودیت مشخص یا یک مفهوم انتزاعی باشد که وجود آن شی را توضیح می دهد و نه کیفیت های مرتبط با آن را. موجودیت ها بلوکهای ساختمانی اصلی در ساختار آنتولوژی محسوب می شود که فرهنگ لغات یا مجموعه لغات یک آنتولوژی را تعریف می کند.

فیلسوف ها از مفهوم آنتولوژی برای مطرح کردن پرسش های چالش برانگیز در رابطه با ارائه تئوری ها و مدل ها و همچنین درک بهتر هستی شناسانه جهان استفاده می کنند. سوالاتی از قبیل:
اجزای زیربنایی و اساسی جهان چه هستند؟
این اجزا چگونه به یکدیگر مرتبط هستند؟

نظرات فلاسفه در مورد هستی شناسی:
ارسطو :
اصالت وجود از جوهر وجود جداست
ارسطو برای دنیای پیرامون خود دسته بندی درست کرد: وجود ، کیفیت ، کمیت ، ارتباط ، عمل و ...

کانت:
دسته بندی هستی از نظر کانت: کمیت ، کیفیت ، ارتباط ، وجه

به طور کلی و خلاصه می توان هستی شناسی از نظر فلسفی را در شعر زیر خلاصه کرد:

روزها فکر من این است و همه شب سخنم         که چرا غافل از احوال دل خویشتنم از کجا آمده‌ام آمدنم بهر چه بود    به کجا می‌روم آخر ننمایی وطنم

در قسمت دوم این مطلب به هستی شناسی در علوم کامپیوتر خواهم پرداخت.