الانطولوجيا في علم المعلومات

مفهوم الأنطولوجيا

مصطلح الأنطولوجيا (Ontology) من المصطلحات القديمة ذات الأصل اليوناني، فهو مشتق من كلمتين Onto وتعني الوجود، و Logie وتعني العلم، ويعود الفضل في انتشاره أول الأمر إلى الفلاسفة اليونانيين مثل أفلاطون وأرسطو الذين استخدموه للدلالة على الوجود (الزهيري وعبدالواحد، 2016)، فمصطلح الأنطولوجيا اُستخدم أساسًا في مجالات الفلسفة حيث يشير إلى دراسات الموجودات أو ما يُفترض أنه موجود من أجل التوصل إلى الحقيقة في شكلها القاطع والمقنع (عبدالواحد، 2012)، ويمكن القول أن مصطلح الأنطولوجيا مصطلح قديم حديث؛ حيث انتشر استخدامه في العقدين الماضيين في مجال المعلوماتية للدلالة على كتل البناء Blocks Building التي هي عبارة عن مجموعة من مصادر المعلومات في مختلف المجالات والتخصصات، وهذه الكتل قد تكون مادية ملموسة أو تكون افتراضية، وتُستخدم في مجالات الذكاء الاصطناعي وهندسة النظم والويب الدلالي وتشارك المعرفة وفي مجال المكتبات والمعلومات بوصف الأنطولوجيا أحد أشكال تمثيل المعرفة عن العالم أو عن جزء منه (شعبان، 2016)، وفي ذات السياق يُشير عبدالهادي (2009) إلى أن الأنطولوجيا في مجال علم الحاسب وعلم المعلومات تعني التمثيل الرسمي لمجموعة من المفاهيم التي تقع ضمن ميدانٍ ما، بالإضافة إلى العلاقات بين هذه المفاهيم.

وقد تكون الأنطولوجيا في شكل مُبسط مثل مكنز بالمصطلحات والتعريفات، وقد تكون أكثر تعقيدًا كالفئات أو التصنيفات الهرمية وبهذا الشكل تقدم حلاً للمشكلات الدلالية القائمة على مشاركة المعلومات (أحمد، 2015).

أنواع الأنطولوجيا

يُشير (عبدالهادي، 2009؛ عبدالواحد، 2012) إلى أن للأنطولوجيا نوعان :

• أنطولوجيا المجال المحدد: التي تمثل المعاني المحددة للمصطلحات مثلما تنطبق في ذلك الميدان، مثل مشروع الأنطولوجيا في مجال الزراعة Agricultural Ontology Services (AOS) الصادر عن المركز العالمي للمعلومات الزراعية التابع لمنظمة الأغذية والزراعة (الفاو).

• الأنطولوجيا العامة: وتمثل المعرفة الممتدة عبر المجالات والميادين، وهي نموذج للأشياء العامة التي تمتد عبر مدى عريض من أنطولوجيات الميادين، وهذه الأنطولوجيات تكون شاملة لكنها غير مفصلة، مثل شبكة الكلمات Word Net أو الأنطولوجيات اللغوية التي تهدف إلى وضع إطار عام لكل الفئات التي تواجهنا.

ويُضيف الزهيري وعبدالواحد (2016) نوعًا ثالثًا للأنطولوجيا وهو الأنطولوجيا الإجرائية التي تهتم بالمدخلات والمخرجات وتسلسل المعلومات ضمن مجال الأعمال وهندسة العمليات.

وقد صنفها روسي وآخرون كالتالي (Roussey et al., 2011):

• الأنطولوجيا التأسيسية Foundational Ontology : وهي عبارة عن أنطولوجيا عامة تستخدم في عدة مجالات تهدف إلى التعريف بالمفاهيم الأساسية الموجودة في كل مجال.

• الأنطولوجيا العامة General Ontology : وتصف معلومات عامة في مجالات كبيرة وقد تحتوي على مئات الآلاف من المصطلحات.

• أنطولوجيا المرجعية الأساسية Core-Reference Ontology : وتسعى إلى تقنين مصطلحات ترتبط بمجالٍ ما، وعادة ما تُبنى بدمج عدد من الأنطولوجيا المتعلقة بهذا المجال.

• أنطولوجيا المجال Domain Ontology : وتختص بمجال معين تصف مفاهيمه من وجهة نظر معينة وغالبًا ما يكون استعمالها محدودًا بالمهتمين بهذا المجال.

• أنطولوجيا التطبيق أو الأنطولوجيا المحلية Application Local Ontology : وتسعى إلى توثيق وتوصيف المفاهيم المختصة بمجال معين من زاوية معينة ولا تهدف إلى مشاركة المفاهيم.

علاقة الأنطولوجيا بالويب الدلالي

الويب الدلالي من المفاهيم التي أفرزتها البيئة الرقمية مؤخرًا، ويشير إلى العمل على تحويل الويب من كونه مستودعًا ضخمًا تُجمع فيه المعلومات بشكل غير منظم وغير مرتب، إلى مستودع رقمي منظم أو قاعدة بيانات ضخمة ترتبط بينها بروابط قائمة على فهم المعاني والعلاقات التي تجعل ترابطها بالمعلومات ترابطًا جيدًا، ومعرّفةً بشكل تفهمه محركات البحث وتدرك من خلاله العلاقات الترابطية بين المعلومات وتستطيع تحليل وفهرسة أصناف المعرفة الأمر الذي يجعل البحث عن المعلومات والإفادة منها أمرًا ميسورًا (الأكلبي وعارف، 2015)، فالويب الدلالي عبارة عن شبكة بيانات تستطيع البرامج الحاسوبية الخاصة معرفة ماذا تعني هذه البيانات من خلال الاستعانة بالأنطولوجيا التي تمثل طريقةً لتمثيل المفاهيم من خلال الربط بينها بعلاقات ذات معنى (الهزاني، 2011).

ويتطلب الويب الدلالي أن تكون المصطلحات ذات معنى واضح حتى تستطيع الآلات معالجة المعلومات الموجودة على الويب وتجهيزها أوتوماتيكيًا، ومن يُقدم هذه المعاني هي الأنطولوجيا (عبدالهادي، 2009)، ويُعد الويب الدلالي امتدادًا لشبكة الويب الحالية إلى أنه يختلف عنها بكونه يفهم مدلولات الألفاظ والمعاني البشرية، وتوظيفه في بيئة المعرفة يتطلب الاستعانة بالأنطولوجيا باعتبارها طريقة لتمثيل المفاهيم من خلال الربط بينها بعلاقات ذات معنى ما يسهل ربط الأشياء الموجودة بعضها البعض ويتيح فهمًا أوسعًا للمفاهيم المختلفة (الأكلبي، 2012). وبالتالي يمكن القول أن الويب الدلالي مظلة كبرى ينضوي تحتها مجموعة من التقنيات من بينها الأنطولوجيا (أحمد، 2015).

أهداف الأنطولوجيا

تهدف الأنطولوجيا إلى تحليل مجال المعرفة، وفصل المجال التشغيلي عن المجال المعرفي، وإتاحة إعادة استخدام مجال المعرفة (Noy & McGuinness, 2011)، وفي ذات السياق يشير أحمد (2013) إلى أن أهداف الأنطولوجيا تتمثل في:

• تعريف أو تحديد طبيعة الواقع من خلال تحديدها للمصطلحات والمفاهيم والفئات والكيانات في ميدان معين، بهدف نمذجة وصياغة العلاقات بينها.

• جعل الغموض الدلالي والمفاهيمي في حده الأدنى في البيئة المعلوماتية.

• تعزيز قابلية التشغيل التبادلي بين الأنظمة في مجالات و ميادين المعرفة المختلفة.

• صياغة واقع استخدام اللغة وتشكيله من أجل الاتصال، ويشمل ذلك المسائل النحوية والدلالية وبناء الجملة؛ من أجل عملية تنظيم الوثائق واسترجاعها.

لغات الأنطولوجيا

لغة الأنطولوجيا هي مجموعة من الواصفات الدلالية التي تستخدم للتعريف ولتحديد أية بنية (سواء أكانت مفاهيم أو فئات أو كيانات) في أي مجال معرفي، حيث توفر مجموعة من المسلمات البديهية التي بواسطتها تستطيع الآلات والتطبيقات التفكير والاستدلال (النشرتي، 2012)، هذا ويشير الأكلبي وعارف (2015) إلى أن أهم اللغات التي تستخدم في بناء الأنطولوجيا:

• لغة التكويد القابلة للامتداد والتوسع Extensible Markup Language (XML) : والتي أنتجت من أجل وصف البيانات والنصوص الرقمية الضخمة والوسائط الصوتية والمرئية بسهولة ويسر. وتتسم بالمرونة الشديدة وتساعد هذه اللغة في تمثيل بنية المحتوى وتيجان الوثائق، بالإضافة إلى أن المتصفحات تقوم من خلال مخططات هذه اللغة بعرض التيجان والبنى وقراءتها.

• لغة أنطولوجيا الويب Ontology Web Language (OWL) : هي لغة دلالية تكويدية صُممت لإنشاء الأنطولوجيا ونشرها على الإنترنت، اعتمدت من قبل اتحاد شبكة الويب العالمي، وتعد تطورًا كبيرًا في مسيرة الويب الدلالي.

• لغة الاستدلال الأنطولوجي Ontology Inference Language (OIL) : طورت هذه اللغة من قبل مشروع أنطولوجيا المعرفة Ontoknowledge التابع للاتحاد الأوروبي، وذلك من أجل توفير لغة مفهومة للتشغيل البيني الدلالي بين مصادر المعلومات المتاحة على الويب.

• لغة تكويد واسعة Darpa Agent Markup Language (DAML) : طورت هذه اللغة من أجل إكساب محركات البحث القدرة على فهم دلالات ومعاني العبارات في المصادر المتاحة على الويب.

بُنية الأنطولوجيا

تتمثل بُنية الأنطولوجيا في العناصر التالية (النشرتي، 2012):

• الكيانات (Entity): وتُعرف أيضًا بالمفردات (Individuals)، وتمثل المستوى الأول داخل الأنطولوجيا وتُعد المكون الأساسي في بنية الأنطولوجيا.

• الأفكار (Ideas): وتُعرف أيضًا بالفئات (Classes)، وتشير عبارة الفئات إلى التصنيف الأساسي في مجال ما، والفئة تشتمل على مجموعة من المفردات أو الكيانات التي بينها صفات مشتركة تجعلها تنتمي لهذه الفئة، وتُعد الأفكار أو الفئات المكون الثاني في بنية الأنطولوجيا.

• الخصائص (Properties): وتُعرف أيضًا بالسمات (Attribute)، حيث توصف كل من الفئات والمفردات في الأنطولوجيا وفق الخصائص التي تميزها عن غيرها، ولا يقتصر دور السمات على توصيف الفئات والمفردات بل يشمل توصيف العلاقات التي تربط هذه الكيانات مع بعضها البعض.

• العلاقات (Relationship): وتُعد العلاقات إحدى أهم السمات التي تميز الأنطولوجيا، حيث تتمتع العلاقات في بنية الأنطولوجيا بالتوصيف والمسميات والدلالات، الأمر الذي يحقق التكامل المعرفي بين الكيانات المختلفة.

ويُشير أحمد (2015) إلى أن المكونات الرئيسة للأنطولوجيا تتمثل في:

• الفصول أو الفئات (Classes): وتضم المفاهيم والمجموعات والكيانات التي قيد التنظيم في مجال ما.

• السمات (Attributes): وتمثل الصفات والخصائص التي ترتبط بالمفاهيم والفئات والكيانات، وبالتالي تضم كل السمات التي تتعلق بكل مفهوم على حدة.

• القيود (Restrictions): وتشير إلى طبيعة القيود المفروضة على فصل أو دمج المصطلحات.

• العلاقات (Relations): وتشير إلى طرق ربط المصطلحات والفئات وطبيعة الارتباط ونوعه.

• المثيلات (Instances): وتشير إلى الأمثلة الملموسة من مفاهيم المجال.

• البديهيات (Axioms): وتضم القواعد الواضحة التي تقيد استعمال المفاهيم، وتشتمل على البيانات المؤكدة والمعروفة مسبقًا.

• الأحداث (Events): وتمثل التغيير في العلاقات أو السمات.

ويشير أحمد (2013) إلى أن مكونات الأنطولوجيا تختلف من أنطولوجيا إلى أخرى؛ لكن توجد بعض العناصر الأساسية المشتركة فيما بينها، وهذه العناصر هي:

• النظام المنطقي الهيكلي، ويشمل : الرتب، العلاقات، الوظائف، الحقائق، الأمثلة والنماذج.

• النظام المنطقي الوصفي، ويشمل:

• المفاهيم (تحديد مراتب الكيانات).

• الوظائف (وصف العلاقات الثنائية بين المفاهيم).

• المفردات (وضع النماذج والأمثلة داخل كل رتبة).

أدوات بناء الأنطولوجيا

• بروتجيه protégé:

هي أداة مفتوحة المصدر، تستخدم في بناء الأنطولوجيا ويمكن تحميلها على الجهاز الشخصي عبر موقعها على الإنترنت https://protege.stanford.edu/ وتعمل هذه الأداة بلغة البرمجة جافا، وتدعم القيام بمهمتين رئيسيتين : الأولى استخدام نماذج protégé في بناء الأنطولوجيا، والثانية استخدام أداة protégé في صياغة لغة أنطولوجيا للويب، كما تمتاز بأنها بيئة عمل مرنة قابلة للتطوير بسهولة (الأكلبي، 2014).

• هوزو HOZO:

هي أداة مفتوحة المصدر تستخدم في رسم وبناء الأنطولوجيا، ويمكن تحميلها على الجهاز الشخصي عبر موقعها على الإنترنت http://www.hozo.jp/  وهذه الأداة تم تطويرها من خلال شراكة بين قسم نظم المعلومات في جامعة أوساكا باليابان وشركة انقيت المحدودة Enegate Co ، وتعمل أداة التحرير HOZO  بلغة البرمجة جافا، وتقدم منهجية عمل الأنطولوجيا بشكل واضح ومنظم بهدف تفعيل دور الأنطولوجيا كتقنية من تقنيات الويب الدلالي، وتتكون أداة HOZO من أربع وحدات: محرر الأنطولوجيا، مدير الأنطولوجيا، خادم الأنطولوجيا، الاستديو Kozaki et al., 2011)).

• سووب SWOOP:

هي أداة مفتوحة المصدر تستخدم لإنشاء وبناء الأنطولوجيا متاحة مجانًا على الإنترنت، ويمكن الوصول إليها عبر موقعها على الإنترنت http://semanticweb.org/wiki/Swoop.html وهذه الأداة تم إنتاجها من قبل جامعة ميريلاند بالولايات المتحدة الأمريكية University of Maryland, College Park (الأكلبي، 2014).

منهجية بناء الأنطولوجيا

يحدد يوسكهولد وجرونينجر منهجية بناء الأنطولوجيات فيما يلي (عبدالواحد، 2012):

• الغرض والنطاق والتجميع: وتعني بيان سبب بناء الأنطولوجيا وفوائدها المستهدفة، وتشمل تحديد مجال التخصص الذي ستغطيه الأنطولوجيا، ثم تجميع المصطلحات المرتبطة بالمفهوم من خلال فرز الإنتاج الفكري للتخصص واستشارة الخبراء. ويستخدم في عملية التجميع هذه مصطلح الالتقاط (Capture) الذي يُقصد به: تحديد المفاهيم المفتاحية وعلاقاتها في مجال التخصص، وإنتاج تعاريف دقيقة لهذه المفاهيم، وتحديد المصطلحات التي تعبر عن المفاهيم وعلاقاتها.

• التكويد والتكامل مع الأنطولوجيات الموجودة: وتعني التمثيل الواضح للمفهومية Conceptualisation)) التي سبق التقاطها في المرحلة السابقة، وذلك باستخدام لغة رسمية، وتتضمن هذه المرحلة: الالتزام بالمصطلحات الأساسية التي اُستخدمت لتحديد الأنطولوجيا، واختيار لغة تمثيل لدعم الأنطولوجيا، وكتابة الكود.

• التقييم والتوثيق: وتعني إجراء حكم فني على الأنطولوجيات والبرامج اللازمة وتوثيقها بالنسبة للمرجعيات.

آلية بناء هيكل الأنطولوجيا

يُشير الأكلبي وعارف (2015) إلى أن بناء الأنطولوجيا يشتمل على الخطوات التالية:

• تحديد غرض الأنطولوجيا ومجالها والمصدر.

• تجميع وحصر المصطلحات والمفردات الخاصة بالمجال الموضوعي للأنطولوجيا (الكيانات) التي تُعد المكون الرئيس في بنية الأنطولوجيا، وتتم بالاعتماد على المكانز المتاحة في المجال.

• تحديد الفئات التي تعبر عن التصنيف الأساس للمفردات، وتُعد الفئات المكون الثاني في بنية الأنطولوجيا حيث يوضع تحت كل فئة مجموعة المفردات التي تنتمي إلى هذه الفئة.

• توضيح سمات وخصائص المفردات والفئات.

• التأكد من عدم وجود أنطولوجيا في ذات الموضوع.

• الاعتماد على أداة تحرير مناسبة لبناء الأنطولوجيا برمجيًا.

• تصميم خريطة المصطلحات.

• بعد تصميم خريطة المصطلحات يتم بناء شبكة المصطلحات الدلالية آليًا من خلال أداة التحرير.

• الحصول على صيغ تكويد النصوص بلغة xml والصول على إطار وصف المصادر rdf للمصطلحات المدرجة، وبالتالي إنتاج الأنطولوجيا.

خطوات بناء الأنطولوجيا

فيما يلي سنتناول تجربتين لإنشاء أنطولوجيا في البيئة العربية (أحمد، 2013؛ الأكلبي وعارف، 2015) وسيكون الاستعراض مركزًا على خطوات بناء الأنطولوجيا.

قام الباحث هندي عبدالله أحمد (2013) ببناء أنطولوجيا عربية في علم المكتبات والمعلومات وتحديدً في المجال الموضوعي (العمليات الفنية) حيث تم بناء هذه الأنطولوجيا وفقًا لثلاث مراحل رئيسة واشتملت كل مرحلة على عدد من الخطوات، على النحو التالي:

المرحلة الأولى: تحديد مجال وهدف الأنطولوجيا ومعايير البناء، واشتملت هذه المرحلة على الخطوات التالية:

• مجال الأنطولوجيا: ويتمثل في علم المكتبات والمعلومات ــــ العمليات الفنية.

• هدف الأنطولوجيا: وتحدد في معرفة دور الأنطولوجيا في رفع كفاءة نظم استرجاع المعلومات بالإضافة إلى إيجاد نظم استرجاع جديدة في بيئة الإنترنت.

• مستخدمي الأنطولوجيا: ويتمثلون في أخصائي العمليات الفنية في المكتبات، دارسي علم المكتبات والمعلومات، إضافة إلى أعضاء هيئة التدريس في تخصص المكتبات والمعلومات.

• حصر المفاهيم والتعريفات: حيث جُمعت التعريفات والمعاني من المكانز والقواميس العامة والمتخصصة ودوائر المعارف المطبوعة والإلكترونية.

• معايير ربط المفاهيم: حيث تمت صياغة التعريفات التي سبق جمعها وحصرها، باستخدام الضوابط الأنطولوجية التي تهتم بالصفات الجوهرية المميزة للمفهوم دون غيره من المفاهيم.

المرحلة الثانية: إنشاء الأنطولوجيا، واشتملت على سبع خطوات، على النحو التالي:

• اختيار المصطلحات والمفاهيم.

• تشكيل البنية العمودية بين المفاهيم التي وقع الربط بينها بعلاقات هرمية.

• إضافة العلاقات الدلالية التي تربط بين المفاهيم بعلاقات غير العلاقات الهرمية.

• إضافة علاقات البيانات، وتعني إضافة بيانات حول المفهوم نفسه وليست حول علاقته بغيره من المفاهيم.

• إضافة الأمثلة للمفاهيم والمصطلحات.

• إضافة المعارف الاستنتاجية في هيئة قواعد منطقية.

• التنفيذ، وتم باستخدام برنامج protégé .

المرحلة الثالثة: توسيع وإثراء الأنطولوجيا

واعتمد الباحث في توسيع الأنطولوجيا وإثرائها على قائمة أسئلة وأجوبة في مجال العمليات الفنية بالمكتبات ومراكز المعلومات  من خلال خدمة اسأل المكتبي المتوافرة بمواقع المكتبات محل الدراسة، بالإضافة إلى قائمة مراجعة أرسلها الباحث لعدد من المستفيدين المترددين على المكتبات وأخصائي المكتبات وأعضاء هيئة التدريس بأقسام المكتبات والمعلومات.

وفي ذات السياق قام الباحثان علي الأكلبي ومحمد عارف (2015) ببناء أنطولوجيا عربية في المجال الموضوعي (الخدمات المرجعية)، حيث قام الباحثان ببناء قائمة المصطلحات الخاصة بالمجال وفق أسلوب المكانز وبلغ عدد المصطلحات 57 مصطلحًا وحددا المفاهيم والعلاقات التي توضح علاقة المصطلحات ببعضها وتصنيفها الهرمي، ثم اعتمدا على أداة تحرير وبناء الأنطولوجيا مفتوحة المصدر وهي Hozo في رسم مخطط الأنطولوجيا الذي أظهر العلاقات الدلالية الخاصة بقائمة المصطلحات المعدة، والخطوات التالية توضح ما قام به الباحثان:

أولًا: تحديد المجال الموضوعي، وهو (الخدمات المرجعية)

ثانيًا: تحديد الهدف، وهو بناء نموذج أنطولوجيا عربية

ثالثًا: التأكد من انعدام أنطولوجيا عربية جاهزة للاستخدام في مجال المكتبات والمعلومات

رابعًا: بناء قائمة المصطلحات المستخدمة بأسلوب المكنز

خامسًا: استخدام أداة Hozo لبناء الأنطولوجيا بلغة XML وإطار وصف المصادر RDF

سادسًا: اكتمال بناء الأنطولوجيا

يتكون من 3 مصادر معرفية:
مكنز علوي: وقد ضم مع المصطلحات أكثر من 100 من قوائم المصطلحات التصنيفات في المجال الأحتياطي رابطاً كثيراً من الأسماء المختلفة للمفاهيم نفسها دون تحديد أيها يعد المصطلح المفضل. 
ومعحم: يحتوي على معلومات الإعراب للكلمات بما فيها الأفعال التي لا تظهر في المكنز العلوي. 
وشبكة دلالية: تحتوي على معلومات حول الفئات للمفاهيم التي حددت في المكنز، وتصف العلاقات بينها. 

مرسلة بواسطة المعلم الصغير في 11:24 م ليست هناك تعليقات: