Онтология как философская категория

  • Онтология - это, буквально, учение о бытии (ontos + logos)- о том, как устроен мир, какова его структура, каковы и насколько сильны слабы взаимодействия между элементами этого мира.
  • Онтология - наука о всех объектах, их свойствах, событиях, процессах и отношениях во всех сферах существующей реальности - в широком смысле наука обо всем, что может существовать.
  • Онтология – слово греческого происхождения, означающее – учение о существующем («онтос», по-древнегречески, – сущее, существующее; «логос» – слово, закон, порядок, понятие, рассу-ждение, разум).
    • Андреев А.А., Солдаткин В.И. Прикладная философия открытого образования: педагогический аспект, монография. Альфа, 2002. 168 с.


Определение и построение онтологии включает анализ предметной области, выделение базовых онтологических элементов (объектов, их атрибутов, отношений и процессов), проведение операций над этими онтологическими элементами.

  • Smith, B. (2003) Ontology, in Floridi L. (Ed) The Blackwell Guide to the Philosophy of Computing and Information. John Wiley & Sons, 2008. p.155-166.
    • Например, в сфере географии в качестве основных элементов могут рассматриваться города. В качестве свойств объектов могут быть взяты экономические и социальные характеристики городов, расстояния можно рассматривать в качестве отношений между городами, операции будут заключаться в измерении расстояний и изучения их влияния на процессы взаимодействия и обмена между городами. Эта же онтология может использоваться для построения концептуальной модели, на базе которой в дальнейшем создаются обучающие игры подобные SimCity или Цивилизация


В середине 80х гг. XX века происходит переоткрытие понятия "онтология". Отчасти это случилось в связи с нашумевшим тогда проектом CYC - проектом создания базы так называемых "общеизвестных" знаний (common sense knowledge). Оказалось, что многие "кусочки" знаний, закодированные в CYC, имеют универсальное значение и одинаково воспринимаются разными людьми и сообществами. Так появилось понимание того факта, что взаимодействие разных исследовательских сообществ невозможно без наличия "слоя-посредника". В таком "слое-посреднике" должен определяться словарь некой предметной области - те термины, которые используют все исследователи в этой области. Таким посредником и выступили онтологии предметных областей (domain ontologies) - См: http://www.semanticfuture.net/

На первых порах, в сфере информационных технологий часто противопоставляли два определения онтологии: более философское (определение Николы Гуарино) и более практическое (определение Томаса Грабера).

  1. В философском контексте, онтология– система категорий, используемая для рассмотрения с учетом конкретного видения мира.
  2. В контексте информационных систем, онтология – формализованное описание общепринятого понимания некоторой предметной области, с помощью которого могут общаться люди, компьютерные системы.

Онтологии в информатике

Информационная онтология предполагает формальное и явное описание всех общих концепций конкретной области знания.

Онтоло́гия (в информатике) — это попытка всеобъемлющей и детальной формализации некоторой области знаний. http://ru.wikipedia.org/wiki/Онтология_(информатика)

Онтологии используются для построения концептуальных моделей. Концептуальная модель

Концептуализация это - процесс перехода от представления предметной области на естественном или ограниченном естественном языке к точной спецификации этого описания на некотором формальном языке, ориентированном на компьютерное представление. Концептуализация также трактуется как результат подобного процесса, т. е. описание множества понятий (концептов) предметной области, знаний о них и связях (отношениях) между ними.

Информационные онтологии создаются всегда с конкретными целями — решения конструкторских задач; они оцениваются больше с точки зрения применимости, чем полноты. Формальное описание области знаний, для которой указываются основные концепции и связи между ними. Каждый термин это - узел. Ребра сети - отношения между узлами.

Онтология (Манцивода А.В.) – конструкция для представления знаний в Интернете, представляющая собой множество объектов, классифицированных в соответствии с некоторыми критериями, плюс описание свойств этих объектов. Онтология кодирует объекты и свойства в понятном для компьютера формате.

Элементы онтологий

Индивиды (экземпляры)

Индивиды (individuals) — это основные, нижнеуровневые компоненты онтологии. Индивиды могут представлять собой как физические объекты (люди, дома, планеты), так и абстрактные (числа, слова). Одной из главных целей онтологии является классификация индивидов.

Понятия или Классы

Понятия (англ. concepts) (или классы (англ. classes)) — абстрактные группы, коллекции или наборы объектов. Они могут включать в себя экземпляры, другие классы, либо же сочетания и того, и другого.

Пример
Понятие «люди», вложенное понятие «человек».
В NetLogo - породы - breeds

Атрибуты

Объекты в онтологии могут иметь атрибуты. Каждый атрибут имеет по крайней мере имя и значение, и используется для хранения информации, которая специфична для объекта и привязана к нему.

Отношения

Обычно отношением является атрибут, значением которого является другой объект.

Категории

Определение отдельных групп экземпляров. Например, категория молекула выделяет группу, к которой относятся все молекулы. Категория Человек выделяет группу, в которую попадают все люди.

В категории могут содержаться подкатегории - например, машина будет подкатегорией движущихся средств. При этом все, что находится внутри подкатегории автоматически попатает и в категорию более высокого уровня. Для Летописи понятный пример - Категория:Всё и внутри этой категории находятся подкатегории, которые в свою очередь содержат подкатегории.

Примеры онтологий

  • Словарь с определениями, глоссарий может рассматриваться как онтология с пустым множеством отношений.
  • Простейшая модель онтологии с отношениями строится обычно на основе отношений класс-подкласс. Такие модели часто называются таксономиями.
  • Рубрикаторы.
  • Информационно-поисковые тезаурусы
  • Модели с некоторым широким набором отношений.
  • Наиболее формализованные онтологии представляют собой логические теории, построенные на произвольных логических утверждениях о понятиях - аксиомах.
  • Сеть коммуникативных (семантических) ожиданий

Таксономические отношения

  • «принадлежит к классу» («a kind-of» («is-a»))
  • Класс - подкласс
  • Лингвистика: гипоним – гипероним
  • Родовидовое отношение

Свойства отношений:

  • Транзитивность
  • Наследование

Языки онтологий

Онтологии в образовании

Онтология это - инструмент познания с широким диапазоном параметров настройки, который используется в в обучении. Учащиеся часто активно занимаются онтологической деятельностью в учебном процессе. Например, студенты учатся читать географические карты. Для того, чтобы читать и понимать карту, они должны понять основания географической онтологии, как кодифицированы знания в различные формы, цвета и символы, и объяснил, в легенде. В других условиях учащимся приходится использовать основные онтологии аргументации, и они учатся анализировать различия между фактами, гипотезами, вопросами и заключениями. Для того, чтобы найти определенную книгу в библиотеке студенты должны ознакомиться с основами академической онтологии научных дисциплин. Команда проекта разрабатывающая распределенную файловой систему документооборота должна использовать общую онтологию разделения.

Онтологии педагогических теорий

Онтологии педагогических теорий - начальная стадия проекта - обсуждение онтологии педагогических теорий на страницах Летописи.

Теоретические основания использования онтологий в обучении

Онтология по определению представляет собой артефакт, который разделяется членами сообщества. Она обеспечивает общее понимание семантики объектов и их отношений в пределах определенного раздела знаний. Как медиатор онтология необходима для общения и сотрудничества в рамках сообщества. Каждый член сообщества может иметь свои собственные онтологии, эти частные концептуальные модели развиваются и формируются в контексте социального взаимодействия. В качестве теоретического основания для понимания развития личных и групповых онтологий используется культурно-историческая теория. С позиций КИТ онтология или язык описания концептуальных моделей является медиатором для индивидуальной и общественной деятельности. Кроме того, онтология может играть роль объекта, на который направлена деятельность. Онтология, как и другие артефакты-посредники, является результатом культурно-исторического процесса, протекающего внутри определенного сообщества.

Примеры использования онтологий в учебной практике

Онтологии и карты знаний

Практика построения онтологий очень близка практике созданий карт знаний и диаграмм связей (Диаграмма связей). Отличия, которые проявляютмя при использовании редакторов онтологий - более жесткий характер наименований и связей. Вы не можете повторно создать класс, если он уже создан. Редактор отслеживает свойства на непротиворечивость.

Коллективное создание онтологий

Взаимодействие и сотрудничество в ходе выработки общей онтологии. Проблемы выработки общей онтологии в ходе проекта UbiPlace и в ходе проекта конструктор выпускника 2020

Онтология сценариев обучения

Онтология сценариев обучения

Онтология контекста обучение

Онтология контекста обучение

Онтология CSCL

Онтология CSCL

Онтологии в педагогическом образовании

Педагогическое образование (обучение учителей) - непрерывный процесс необходимый для построения и развития общества знаний. Сфера обучения учителей, как правило, трудно воспринимает инновации и в еще меньшей степени склонна такие инновации порождать. Основные барьеры, которые стоят на пути инноваций, связаны с тем что педагогические практики замкнуты в рамках национальных систем, педагогические сообщества направлены на решение задач сегодняшнего дня, внедрение цифровых ресурсов ведется нерешительно и непоследовательно.

Для распространения цифровой культуры и цифровых объектов в Европе используется подход ориентированный на онтологии. Разработка и распространение онтологий, связанных с областью педагогического обучения. Основания для такого подхода в европейском педагогическом образовании:

Возможность распространения и обмена (sharing) понятий и концепций
В педагогическом сообществе, куда попадают люди с различным уровнем знаний, различными представлениями и идеями, очень трудно организовать эффективное взаимодействие и взаимопонимание. Онтологический подход стремиться уменьшить терминологическую путаницу за счет того, что основные термины и концепции педагогического образования будут изначально определены и восприняты всеми участниками сообщества. В результате будет создан непротиворечивый и последовательный словарь для определения концепций
  • В росскийском образовании онтологический подход в основном по отношению к цифровым ресурсам - работы Манцивода А.В. - http://elibrary.ru/item.asp?id=12137734
    • Онтология (Манцивода А.В.) – конструкция для представления знаний в Интернете, представляющая собой множество объектов, классифицированных в соответствии с некоторыми критериями, плюс описание свойств этих объектов. Онтология кодирует объекты и свойства в понятном для компьютера формате.
Share.TEC - SHAring Digital REsources in the Teaching Education Community, eContentplus programme (ECP 2007 EDU 427015);
http://www.sharetecproject.eu/.

Совместное построение онтологий

Коллективный дизайн онтологий

Хранилища онтологий

Елена Симперл в своей презентации http://www.slideshare.net/elenasimperl/eswcsummerschool2010-ontologies-final указывает, что не надо создавать новых онтологий. Прежде чем создавать новую онтологию обратитесь к хранилищам существующих онтологий и посмотрите там - наверняка найдете там то, что вам нужно

Swoogle
более 10 000 по разным направлениям знаний
http://swoogle.umbc.edu/
Protégé Ontologies
сотни онтологий
http://protegewiki.stanford.edu/index.php/Protege_Ontology_Library#OWL_ontologies
OpenOntologyRepository Tones
218 ontologies, life sciences and core ontologies.
http://owl.cs.manchester.ac.uk/repository/browser
Watson
тысячи документов по раззличным областям
http://watson.kmi.open.ac.uk/Overview.html
Schemapedia
http://schemapedia.com/
Открытое хранилище онтологий. В основном онтологии связанные с естественными науками
http://ontolog.cim3.net/cgi-bin/wiki.pl?OpenOntologyRepository
KWTR
http://semanticweb.org/wiki/KWTR:_Ontology_repositories
Вики музыкальных онтологий
http://wiki.musicontology.com/index.php/Main_Page
Схемы классов http://wiki.musicontology.com/index.php/Classes_Schemas
Talis repository
http://schemacache.test.talis.com/Schemas/
Ontology Yellow Pages
around 100 ontologies, across domains
http://wg.sti2.org/semtech-onto/index.php/The_Ontology_Yellow_Pages
OBO Foundation Ontologies
http://www.obofoundry.org/
AIM@SHAPE
http://dsw.aimatshape.net/tutorials/ont-intro.jsp
VoCamps
http://vocamp.org/wiki/Main_Page

Средства графического представления онтологий

Литература

Литература - онтологии в обучении

  1. Grandbastien, M., Azouaou, F., Desmoulins, C., Faerber, R., Leclet, D., and Quénu-Joiron, C., Sharing an ontology in Education: Lessons learnt from the OURAL project, Proceedings of seventh IEEE International Conference on Advanced Learning Technologies (ICALT 2007), Niigata, Japan, July 18-20, 2007. Last retrieved from http://ieeexplore.ieee.org/stamp/stamp.jsp?arnumber=04281129 on April 10, 2009.
  2. Wiley, D.A., Connecting learning objects to instructional design theory: A definition, a metaphor, and a taxonomy, in: Wiley, D.A. (ed.) The Instructional Use of Learning Objects, Association for Instructional Technology, 2000. Last retrieved from http://reusability.org/read/chapters/wiley.doc on April 10, 2009.
  3. [CONCEPTUAL MODELLING OF EDUCATIONAL THEORIES: AN ONTOLOGICAL APPROACH http://iadisportal.org/digital-library/conceptual-modelling-of-educational-theories-an-ontological-approach]
  4. Ontologies for Education and Learning Design (Artificial Intelligence)
  5. Ontological approach to the systematization of educational theories

См. также

Материалы сообщества доступны в соответствии с условиями лицензии CC-BY-SA, если не указано иное.