Konstrukcja ontologii

Akademia Ekonomiczna w Poznaniu

Katedra Informatyki Ekonomicznej

Wspólna warstwa pojęciowa

rejestrów publicznych

Witold Abramowicz

Andrzej Bassara

Agata Filipowska

Akademia Ekonomiczna w Poznaniu – Katedra Informatyki Ekonomicznej

Cel



przedstawienie ontologii jako narzędzia
wspierającego budowanie i funkcjonowanie
rejestrów publicznych



Jakie są problemy związane z istniejącymi
rejestrami państwa?



Czy obecne podejścia do projektowania rejestrów
zapewniają wystarczającą interoperacyjność?



Jak zapewnić interoperacyjność rejestrom
państwa?



Czym jest wspólna warstwa pojęciowa?



Jak można budować tę warstwę?

Akademia Ekonomiczna w Poznaniu – Katedra Informatyki Ekonomicznej

Motywacja

Architektura fizyczna Integrującej Platformy Elektronicznej.

Źródło: Krzysztof Miksa, Moduł Powszechnej Taksacji Nieruchomości Integrującej

Platformy Elektronicznej, Materiały Konferencyjne, Mierki (k. Olsztyna), 5.12.2002 r.

Akademia Ekonomiczna w Poznaniu – Katedra Informatyki Ekonomicznej

Agenda



Interoperacyjność w rejestrach
publicznych



Ontologie jako narzędzie
interoperacyjności rejestrów



Inżynieria ontologii



Dyskusja

Akademia Ekonomiczna w Poznaniu – Katedra Informatyki Ekonomicznej

Rejestry publiczne



rejestr publiczny - rejestr, ewidencja, wykaz, lista, spis albo inna

forma ewidencji, służąca do realizacji zadań publicznych,

prowadzona przez podmiot publiczny na podstawie odrębnych

przepisów ustawowych
Ustawa o informatyzacji podmiotów realizujących zadania

publiczne z 17 lutego 2005r.)



rejestr publiczny – zbiór informacji o osobach, rzeczach lub

prawach:

–

utworzony na podstawie przepisów prawa (przepisy

przynajmniej przewidują jego utworzenie)

–

prowadzony przez organ rejestrowy o charakterze publicznym

–

przyjęcie, utrwalenie, a następnie ujawnienie określonych w

nim informacji co do zasady w drodze decyzji

–

prowadzenie rejestru i ujawnianie zawartych w nim danych

rodzi skutki prawne zarówno dla osoby, której wpis dotyczy, jak

i dla organu

jest jawny

Tomasz Stawecki „Rejestry publiczne. Funkcje instytucji”,

LexisNexis, Warszawa 2005 s. 28-29

Akademia Ekonomiczna w Poznaniu – Katedra Informatyki Ekonomicznej

Problemy rejestrów



Wielość i różnorodność (potrzeb, podstaw
prawnych, rozwiązań technicznych)



Redundancja danych



Rozłożenie odpowiedzialności za
utrzymanie rejestrów



Brak możliwości integracji danych



Brak wspólnych standardów

Akademia Ekonomiczna w Poznaniu – Katedra Informatyki Ekonomicznej

Interoperability/Współdziałanie



legislacja i porozumienie na poziomie organizacyjnym
(organizacyjny)



udostępnienie interfejsu oraz dokumentacji
(organizacyjny/semantyczny)



zrozumienie interfejsu przez integratora (semantyczny)



dostosowanie lokalnego systemu do interfejsu (techniczny)

Akademia Ekonomiczna w Poznaniu – Katedra Informatyki Ekonomicznej

Współdziałanie obecnie

Problem



interfejs nie jest samoopisujący się



zawartość rejestrów nie jest samoopisująca się



konieczność ręcznej integracji systemów

Skutek



brak możliwości automatycznego korzystania ze

świadczonych usług



zmiana funkcjonalności świadczonych usług

uniemożliwia dalsze współdziałanie systemów



brak możliwości włączenia nowych typów

informacji



wysokie koszty integracji



wysokie koszty wprowadzania zmian

Akademia Ekonomiczna w Poznaniu – Katedra Informatyki Ekonomicznej

Do czego dążymy



Jednoznaczność pojęć



Wspólny interfejs dostępu do rejestrów



Ograniczenia redundancji danych i
zwiększenia spójności danych



Interpretowalność otrzymanej z rejestru
informacji



Umożliwienie interoperacyjności między
rejestrami

Akademia Ekonomiczna w Poznaniu – Katedra Informatyki Ekonomicznej

Nasze rozumienie rejestru



Rejestr

–

utworzony na podstawie przepisów prawa

–

służący do realizacji zadań publicznych

–

wykaz obiektów, procesów, zdarzeń

–

prowadzony w formie elektronicznej

–

wzbogacony o opis semantyczny



Rejestry współdziałające ze sobą

Akademia Ekonomiczna w Poznaniu – Katedra Informatyki Ekonomicznej

Dane, informacja i wiedza

Dane

80110102173

Informacj

Nr PESEL:80110102173

„Wiedza” Nr PESEL, to unikalny identyfikator

801101, to data urodzenia
7, nieparzyste to płeć - mężczyzna

=
?

Akademia Ekonomiczna w Poznaniu – Katedra Informatyki Ekonomicznej

Wiedza Informacje o rejestrach



Jakie istnieją rejestry?



W jaki sposób są zorganizowane?



Jakie posiadają cechy wspólne?



W jaki sposób komunikują się między
sobą (w jaki sposób można łączyć dane z
wielu rejestrów)?



Jaki jest zakres przedmiotowy każdego z
rejestrów?



Jaką posiadają strukturę danych (łącznie z
semantyką)?

Akademia Ekonomiczna w Poznaniu – Katedra Informatyki Ekonomicznej

Ontologia

Nauka o tym, co istnieje…



powiązanie ontologiczne

–

świat rzeczywisty vs. jego model (rejestry)



byty oraz kategorie bytów

–

rejestr vs. ontologia



najbardziej uniwersalne właściwości bytów oraz

relacje, jakie mogą pomiędzy nimi zachodzić

–

rejestr vs. ontologia



meta-ontologia

Formalna ontologia – teoria zbudowana przy pomocy

narzędzi matematycznych opisująca kategorie

bytów oraz relacje pomiędzy nimi zachodzące

Akademia Ekonomiczna w Poznaniu – Katedra Informatyki Ekonomicznej

Formalna definicja ontologii formalnej

Struktura ontologii:



O={C, R, Hc, rel, A}

–

C - stanowi zbiór wszystkich pojęć wykorzystanych w modelu

–

R - zbiór nietaksonomicznych relacji

–

Hc - zbiór taksonomicznych relacji pomiędzy konceptami



rozłączne podklasy



wyczerpujące rozłączne podklasy



podklasy

–

rel - nietaksonomiczne relacje zdefiniowane pomiędzy pojęciami

–

A - zbiór aksjomatów



L={Lc, Lr, F,G}

–

Lc - definicje leksykonu dla zbioru pojęć

–

Lr - definicje leksykonu dla zbioru relacji

–

F - referencje dla pojęć

–

G - referencje dla relacji

Co posiadają rejestry?
Czego brak rejestrom?

Akademia Ekonomiczna w Poznaniu – Katedra Informatyki Ekonomicznej

Przykład ontologii



Dane personalne

Imie

Pierwsze

Nazwisk

Data

Urodzenia

Miejsce

Urodzenia

PESEL

NIP

…

868…

Jan

Kowalski

11.01.197
7

Warszawa

770111
…

782…

…

PESEL

Miejsce

Urodzenia

Identyfikator

Osoba

Miejsce

…

NIP

770111…

782
…

Jan

Kowalsk
i

Warszaw
a

11.01.197
7

868
…

[posiada_Ident]

Imie

Pierwsze

Nazwisko

[urodzony]

Akademia Ekonomiczna w Poznaniu – Katedra Informatyki Ekonomicznej

Skutek



Po co reprezentować wiedzę?

Odp: Automatyczne wnioskowanie

Przykłady:



zawieranie się pojęć/relacji (PESEL, Unikalny
Identyfikator)



tranzytywność, symetryczność, odwrotność
(małżonek, zatrudniony przez itp.)



funkcyjność (NIP)



tożsamość pojęć, relacji, obiektów (JKowalski
posiada PESEL 111, JNowak posiada PESEL 111)

Akademia Ekonomiczna w Poznaniu – Katedra Informatyki Ekonomicznej

Cechy ontologii

Interlingua

Uproszczenie komunikacji, poprzez zmniejszenie

niezbędnej liczby zdolności do translacji z O(n^2)

do O(n) poprzez wprowadzenie Interlingua

[Uscholf1996]

Akademia Ekonomiczna w Poznaniu – Katedra Informatyki Ekonomicznej

Cechy ontologii



Modularyzacja i hierarchizacja

•definicja rejestru
•struktura rejestrów
•definicja najbardziej
uniwersalnych pojęć, relacji

•definicja pojęć, relacji
współdzielonych

•definicja poszczególnych
rejestrów

•definicja pojęć, relacji
specyficznych dla danego rejestru

Akademia Ekonomiczna w Poznaniu – Katedra Informatyki Ekonomicznej

Cechy ontologii



Przetwarzalna maszynowo i przez
człowieka

ex:MiejsceUrodzenia rdfs:subclassOf

ex:Miejsce



Samoopisująca się



Rozszerzalna

Akademia Ekonomiczna w Poznaniu – Katedra Informatyki Ekonomicznej



Motywacja



Definicja zasięgu



Budowanie ontologii

–

Identyfikacja konceptów

–

Budowanie struktury konceptów

–

Modelowanie relacji



Ocena wyników



Wdrożenie

Cykl tworzenia ontologii

Rational Unified Process

Akademia Ekonomiczna w Poznaniu – Katedra Informatyki Ekonomicznej

Ręczne tworzenie ontologii



Czasochłonne

–

modelowanie domeny

–

formalizacja wiedzy

–

zaangażowanie wielu środków



Podatne na błędy i nieścisłości

–

jaki jest zasięg?

–

co jest pojęciem/relacją?



Subiektywne

–

czy istnieje jedna ontologia?

–

czy ontologia jest niezmienna w czasie/miejscu?

–

konsensus co do terminologii i semantyki trudny do
osiągnięcia

Akademia Ekonomiczna w Poznaniu – Katedra Informatyki Ekonomicznej

Ręczne tworzenie ontologii



Rozbudowana faza motywacji (wybór
narzędzia, sposób komunikacji,
zaangażowanie ludzi, etc.)



Faza definicji zasięgu wstrzymuje dalsze
działania



Dowód – do tej pory nie powstało żadne
sensowne narzędzie wspierające ręczne
tworzenie ontologii, brak powszechnie
akceptowanej metodyki

Akademia Ekonomiczna w Poznaniu – Katedra Informatyki Ekonomicznej

Uczenie ontologii



Uczenie jako automatyczne tworzenie
ontologii



Nacisk na samą fazę budowania



Szansa na obniżenie czasochłonności,
pracochłonności, subiektywizmu i
nieścisłości

Akademia Ekonomiczna w Poznaniu – Katedra Informatyki Ekonomicznej

Proces uczenia ontologii



Analiza lingwistyczna



Analiza statystyczna



Trójkąt znaczenia
obiekt-symbol-pojęcie



Wykorzystanie
ontologii, tezaurusów



Analiza leksykalno-
syntaktyczna (wzorce
syntaktyczne)

Akademia Ekonomiczna w Poznaniu – Katedra Informatyki Ekonomicznej

Doskonalenie ontologii



Ciąg zmian w ontologii -> f(t)



Powiązanie osiągnięć z dziedziny uczenia

ontologii, e-collaboration oraz ewaluacji ontologii

(na przykładzie OntoLearn)



Możliwość aktywnego działania w zależności od

zmiany przesłanek ontologii

Akademia Ekonomiczna w Poznaniu – Katedra Informatyki Ekonomicznej

Problemy, o których pamiętamy a nie mówimy



bezpieczeństwo



ochrona danych poufnych



wybory technologiczne

Akademia Ekonomiczna w Poznaniu – Katedra Informatyki Ekonomicznej

Podsumowanie



Jednoznaczność pojęć (definicja pojęć)



Wspólny interfejs dostępu do rejestrów
(wspólna technologia)



Interpretowalność otrzymanej z rejestru
informacji (informacje wzbogacone w opis
semantyczny)



Umożliwienie interoperacyjności między
rejestrami

Akademia Ekonomiczna w Poznaniu – Katedra Informatyki Ekonomicznej

Współdziałanie w przyszłości



(?) porozumienie na poziomie
organizacyjnym



„zrozumienie” opisu świadczonych usług



wyszukiwanie i kompozycja usług



wykonanie procesu

Document Outline