Administración del conocimiento

Una ontología para plantillas de modelos de conocimiento de CommonKADS.

Paola González Pérez

paola.gonzalezpz@gmail.com

Introducción

Este trabajo ofrece una visión general de cómo la ontología OWL fue creada para representar modelos de conocimientos definidos en plantillas CML proporcionadas por CommonKADS.

CommonKADS es una metodología de la administración del conocimiento que propone el uso de plantillas de modelos de conocimiento para el modelado del mismo. El objetivo del desarrollo de dicha ontología es presentar la platilla de modelo de conocimiento de manera sencilla, con un leguaje que pueda ser comprendido y compartido. Es por ello que se emplea OWL, una ontología que se ha convertido en un estándar, por las herramientas de fácil manejo que ofrece (tanto por la visualización y edición).

El desarrollo de los sistemas basados en conocimiento ha madurado con los años. Se inició con la primera generación de sistemas expertos, los cuales tenían una sola base de conocimiento plano y motores de razonamiento general.

El mantenimiento de dichos sistemas resultaba complicado, por lo que de ahí surgió el enfoque metodológico similar al de ingeniería de software, donde el conocimiento es el enfoque principal, abarcando métodos y técnicas de adquisición, modelado, representación y uso de conocimientos.

CML es un marco basado en el lenguaje que se utiliza en la construcción de modelo de conocimiento. Las plantillas de modelos de conocimiento se definen también utilizando CML.

Al querer disminuir la dificultad asociada con la metodología y el lenguaje empleado en la representación del conocimiento, se propuso emplear la ontología OWL (Ontology Web Language) que es un lenguaje para definir ontologías web, en lugar de CML. Puesto que OWL se ha convertido en el lenguaje estándar para las ontologías y su entendimiento por muchos en la comunidad de ingeniería del conocimiento.

Las ontologías son utilizadas por las metodologías para representar el conocimiento de dominio, algunas metodologías las usan también para representar al componente de razonamiento desde una perspectiva genérica, la cual puede ser utilizada cada vez que un modelo de conocimiento va a ser desarrollado.

CommonKADS emplea ontologías sólo para la representación del conocimiento de dominio. Así que se creó una ontología que contiene las plantillas de modelos de conocimiento propuesto por CommonKADS para que puedan ser utilizados y compartidos. Primero se describe un modelo de conocimiento y posteriormente OWL.

Conocimiento modelado en CommonKADS

El modelo de conocimiento en CommonKADS tiene tres partes:

· El conocimiento del dominio.

· El conocimiento de la tarea.

· El conocimiento de inferencia.

Conocimiento de dominio: específica el conocimiento y los tipos de información que son necesarios en la aplicación. Es básicamente una descripción del conocimiento que se encuentra en el sistema.

La descripción se puede hacer por categorías en dos grupos: esquemas de dominio y la base de conocimiento.

El esquema de dominio es una descripción de los conocimientos específicos, así como de la información a través de una serie de definiciones de tipo. Por ejemplo, en un software el esquema de dominio sería equivalente al modelo de datos. Emplea un conjunto de modelos de construcción para especificar el conocimiento de dominio. Hay tres modelos principales: conceptos, relaciones y tipos de regla.

La base de conocimiento es la creación de instancias del esquema de dominio.

El conocimiento de la tarea: describen los objetivos que deben ser alcanzados por el sistema y las estrategias que se utilizan para alcanzarlos. Consiste en una tarea la cual define la función de razonamiento complejo y la tarea que describe cómo son ejecutados los métodos a través de sub funciones. También define una estructura de control en la cual se define el orden de las sub funciones para llevar a cabo la tarea.

El conocimiento de inferencia: describe cómo el conocimiento de domino puede ser usado para llevar a cabo el proceso de razonamiento, a su vez, describe también el nivel más bajo de descomposición funcional. Consta de funciones de conocimiento necesarias para la inferencia, describiendo la entrada y salida. Otros componentes son las funciones de transferencia.

Plantilla de modelo de conocimiento

CommonKADS apoya la reutilización parcial de los modelos de conocimiento para apoyar el conocimiento de los procesos de modelado. De manera que se puedan reutilizar las plantillas para crear un sistema
con respecto a la tarea que debe cumplirse en lugar de crear todo partiendo desde cero.

Las ventajas de la reutilización de
son los siguientes: previene de "re-inventar”, ahorro en costo y tiempo, reduce la complejidad y se prevé la garantía de calidad.

Por lo tanto un catálogo de plantillas de trabajo está prevista la por encima de las tareas. La tarea consiste en plantillas de definición de tareas y métodos de trabajo. Los cuales son reutilizables en combinación con un modelo de elementos que tienen una estructura de inferencia, un control típico de
estructura y un esquema de dominio típico desde el punto de las tareas.

Una ontología para modelos de conocimiento

Una ontología desde el punto de vista filosófico es una doctrina sobre los fundamentos generales de la existencia, misma que estudia su estructura y sus leyes.

De igual manera y según Gruber en su trabajo titulado “A translation approach to portable ontologies”, ha definido una ontología de manera formal como: una especificación explícita de una conceptualización compartida.

Dicha definición se basa en la idea de la conceptualización, o sea una versión simplificada del mundo real que queremos representar. Lo que proporciona un dominio de comprensión común, que es comunicado por las personas y las aplicaciones (sistemas).

La conceptualización hace referencia a la comprensión de conceptos y relaciones que pueden o no existir entre ellos. Una representación de un conocimiento compartido en un dominio específico que ha sido comúnmente acordado se refiere a la «especificación» de conceptualización.

Una ontología debe representar conocimientos específicos (un dominio), tiene que ser compartida y utilizada.

Debido a estas ventajas se hace el uso de esta tecnología de Web Semántica para la representación del modelo de conocimiento. Se considera que la definición de ontología permite desarrollar un mecanismo sencillo para la generación automática del modelo de conocimiento desde un archivo de OWL. Dicho archivo se pueden manipular usando Jena API. De hecho, las ontologías de dominio y del modelo de conocimiento de las aplicaciones están definidas en OWL. Las principales características de OWL son: las tareas intensivas, la planificación tareas de síntesis, el diseñar modelos de asignación y programación, las tareas de análisis, la clasificación, evaluación y seguimiento, el diagnóstico y predicción.

Un documento en OWL consta de tres componentes principales: secuencia de los axiomas y los hechos, más referencia a otras ontologías. Los axiomas utilizados para la clase asociada y los identificadores de propiedad ya sea parcial o total de las especificaciones de sus características y dar a otros la información lógica sobre las clases y propiedades

De tal modo que la información del estado acerca de todos los individuos formen parte de una clase, el individuo pertenezca a las propiedades y los valores sean componentes que se utilizan para crear una ontología. Además se explican las diferentes clases, las propiedades y las instancias que se han creado para representar a la plantilla
de modelos de conocimiento definido por CommonKADS.

Representando la plantilla de conocimiento OWL

Cada tarea de conocimiento intensiva se como un punto del catalogo de CommonKADS y es representada como una sub clase de la clase de tareas principal.

Se decidió crearlo como una subclase en lugar de una instancia, puesto que la
se hace más fácil a la hora de extraer las clases y propiedades respecto a esta tarea de la plantilla de modelo de conocimiento ontology. Sub tareas de conocimiento de la tarea intensiva, creando las instancias de la subclase. Por ejemplo, para el conocimiento de la tarea intensiva de "evaluación" una subclase "evaluación" se ha creado como ejemplo "caso_abstracto" y "caso_match", que son las sub tareas de la tarea
"Evaluación".

Representar el conocimiento de inferencia la clase de "inferencia", tiene como subclases de las diferentes
inferencias que se encuentran en el catálogo proporcionado por CommonKADS. Las subclases se definen sobre la base de
conclusiones generales y no en la tarea de los métodos de trabajo, puede llamar a las inferencias que lleva el mismo nombre, por ejemplo, la inferencia "Seleccionar" se llama en el método de trabajo de la "evaluación" y
"Diagnóstico".

Por lo tanto, en esta ontología que representa con una plantilla un modelo de conocimiento, se va a tener la clase ", seleccionar", que es una subclase de la clase "inferencia". Que en el ejemplo puede tener dos instancias para la tarea de "evaluación" llamado "Assessment_seleccionado" y la segunda para la tarea de "diagnóstico" llamado "diagnóstico_seleccionado". Lo mismo aplica para otras inferencias que son llamadas en métodos de trabajo diferentes, por ejemplo la inferencia "especificar". También se muestra una tabla que contiene las propiedades de cada clase, así como algunos ejemplos de casos que han sido
creados.

La principal dificultad que enfrentan durante la creación de la ontología es la representación de la estructura de control. Introducen un nuevo concepto llamado de declaración para representar a cada declaración en la estructura de control. Contiene todos las construcciones definidas por CommonKADS que se pueden encontrar en un estructura de control. Están representados como las propiedades del concepto.

Cada afirmación de la estructura de control es representado como un ejemplo del concepto de clase. Hasta ahora han visto esto como la mejor solución.

Sin embargo, han establecido cuál es el trabajo futuro para continuar su investigación, el cual se refiere a la mejor manera de representar la estructura de control, ya que desean que todos sus modelos estén representados en un solo documento OWL. La razón principal de esto, es porque se desea utilizar dicha ontología para generar de manera automática a los modelos de conocimiento.

La investigación en la generación automática de los modelo de conocimiento ayudaría a traer soluciones a los problemas de la modelado de procesos relacionados con el conocimiento. Por lo tanto, se ayudaría también al aprendizaje y disminución de los gastos generales de desarrollo, a normalizar los procesos de modelado de conocimiento, aplicar la reutilización, a la fase de enlace del modelo de conocimiento para su aplicación, hasta ahora se ha conceptualizando un marco para la generación semiautomática del modelo de conocimiento.

Utilizando OWL y SWRL en la estructura para construir su modelo de conocimiento, se puede representar a dicho modelo con un formato sencillo y puede ser entendido no sólo por ingenieros del conocimiento que tengan experiencia en inteligencia artificial, sino también por expertos de dominio, personas que posean conocimiento referente al sistema o aplicación.

Los componentes del modelo de conocimiento son generados a partir de la ontología para plantillas de modelos de conocimientos propuestos. Los modelos genéricos de conocimiento de la aplicación se adaptan posteriormente al dominio de la aplicación, basándose en ontologías de dominio propias de OWL y las reglas son introducidas por el ingeniero del conocimiento. Los conceptos y las propiedades se extraen de la base de conocimiento, sobre el esquema de dominio en el modelo genérico de conocimiento de las aplicaciones.

También se permitirá en el marco la asignación de los modelos de conocimiento, que actuará como puente entre la fase de elaboración de modelos y fase de ejecución, por lo tanto, se prevé facilitar la transición entre estas dos etapas.

Conclusiones

Es así que para cumplir el objetivo que se planteó en este trabajo, construir una ontología para plantillas de
modelos de conocimiento que pueda ser compartida por toda la comunidad de ingeniería del conocimiento, se planteó utilizar una web semántica de idiomas, en este caso OWL ya que:

Brinda más funciones que la representación de lenguajes basadas en el marco de conocimiento. OWL es el lenguaje estándar para la representación de conocimiento, ha sido adoptado por muchos como el idioma para ontologías.

Las herramientas que están disponibles de fácil la creación y manipulación de los documentos OWL como por ejemplo Protegé 2000, la cual fue utilizada como marco de referencia para entender los cambios manuales que deben hacerse a la generación de modelos de conocimiento.

El API disponible para manipular la OWL de los documentos, que puede ser empleada para extraer y/o crear clases y propiedades. Por ende, una vez que la ontología de la plantilla de modelos de conocimiento se ha creado, la plantilla requerida por una tarea específica puede ser extraída de la generación de un
modelo de conocimiento.

Aunque les hubiese gustado establecer una automatización total, se piensa que la automatización total no es viable, debido a las interacciones que puede haber con el conocimiento.

Esto a su vez puede ayudar a disminuir la brecha de comunicación entre estos dos expertos, que es uno de los motivos por los muchas veces surgen cuellos de botella en de la adquisición de conocimientos.

Referencias

Gobin, B. A y Subramanian, R. K. 2009. “An Owl Ontology for Commonkads Template Knowledge Models”. World Academy of Science, Engineering and Technology, pp 83-88.