Potenzialità del paradigma ontologico nello sviluppo di applicazioni di e-Government

• Autore: Giacomo Bucci/Valeriano Sandrucci/Enrico Vicario
• Carica: Svolgono attività di ricerca presso il Dipartimento Sistemi e Informatica dell' Università di Firenze.
• Pagine: 279-287

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@1. Modelli Ontologici

In informatica, l'ontologia è una esplicita specificazione di una concettualizzazione¹, un modello che caratterizza la semantica di un dominio definendone entità e relazioni². Alla base di ogni modello ontologico sta il concetto di classe (Fig. 1), la quale rappresenta una categoria, insieme o collezione (e.g. Cittadino, Comune, ma anche Tempo, Spazio). Linguaggi di modellazione differenti mettono a disposizione costrutti diversi per definire classi, spesso riconducibili ad una formulazione set-theoretical. Per esempio una classe può essere specializzazione di un'altra (e.g. Comune e Provincia sono sottoclassi di Amministrazione locale), oppure può essere formata per unione, intersezione o complemento di altre (e.g. Amministrazione locale è l'unione di Comune, Provincia, Regione, ...). Il secondo elemento fondamentale di un modello ontologico sono le proprietà, che descrivono la struttura interna degli elementi di una classe o la relazione con elementi di altre classi (e.g. gli elementi della classe Cittadino hanno un nome e hanno un Comune di residenza). Le proprietà hanno un significato intrinseco e vari linguaggi permettono di definirne caratteristiche (e.g. si può dire che essere-amministrato-da-una-Regione è una specializzazione di essere-amministrato-da, che essere-incluso-in-una- Provincia ammette una relazione inversa che è includere-un-Comune o che la proprietà essere-confinante è simmetrica). Classi e proprietà rappresentano i tipi di un dominio e le loro relazioni, costituendo la parte intensionale di un modello. Su questa si sviluppa la parte estensionale che invece definisce gli Page 280 individui che istanziano le classi (e.g. Toscana è una Regione) e la realizzazione concreta dei loro attributi (e.g. Toscana ha un capoluogo che è Firenze).

[DATI NON COMPRESO]

Fig. 1 - Struttura di un Modello Ontologico

Esiste una ragionevole analogia tra un modello ontologico ed un modello ad oggetti per il comune uso delle astrazioni di classe, istanza, relazione. Esistono però anche notevoli differenze, che vale la pena rimarcare³. Una ontologia non include operazioni (metodi) e non è quindi capace di rappresentare in modo diretto ed esplicito algoritmi e processi di calcolo. Un'altra differenza, più profonda anche se forse meno evidente, è nel rapporto tra istanze e classi. Un individuo in un modello ontologico può esistere a prescindere da una classe che lo contenga, e nel corso del tempo può anche cambiare l'insieme delle classi a cui appartiene. È possibile ad esempio costruire un'istanza, assegnarle degli attributi e sulla base di questi dedurre la classe (o le classi) a cui essa appartiene.

@2. Paradigma Ontologico

Al di là della sola capacità descrittiva⁴ (potere espressivo), le ontologie traggono molta della loro potenzialità dalla possibilità di trattarle per il tra- Page 281 mite di vari componenti di elaborazione⁵. Nel loro insieme (Fig. 2), questi delineano un vero e proprio paradigma ontologico⁶ per l'organizzazione di un sistema di rappresentazione ed elaborazione dell'informazione⁷.

[DATI NON COMPRESO]

Fig. 2 - Componenti architetturali del Paradigma Ontologico

Molti dei vantaggi legati all'impiego di ontologie deriva dalla possibilità di applicare ad essi un Reasoner che è un componente in grado di: risolvere query, eseguire validazioni e inferire nuova conoscenza. Fornendo ad un Reasoner una espressione di query ed un modello ontologico, esso sarà in grado di estrarre la sotto-porzione di modello ontologico che soddisfa i criteri ed i vincoli stabiliti dalla query stessa. Date le caratteristiche dei modelli ontologici ed il potere espressivo dei corrispondenti linguaggi di interrogazione, molto superiore rispetto ad esempio al più convenzionale SQL , si parla di query semantiche.

Per mezzo di un Reasoner è anche possibile validare un modello, ovvero verificare in modo automatico se l'insieme di asserzioni che esso contiene è consistente. Ad esempio, in due diversi modelli il Comune di Cortina potrebbe essere stato dichiarato parte della Provincia di Bolzano e della Provincia di Belluno, Page 282 il che diventa inconsistente nel momento in cui si aggiunge la regola che un Comune non può appartenere a più Province (ovvero che gli insiemi di Comuni in Province distinte devono essere disgiunti). L'operazione di validazione è particolarmente importante quando ci si trovi ad operare in un ambito distribuito e se vogliano manipolare modelli ottenuti per composizione di sotto-modelli provenienti da sorgenti di informazione sviluppate in maniera concorrente (e.g. modelli di tracciati di informazione sviluppati in maniera concorrente da pubbliche amministrazioni nell'ambito di un sistema di cooperazione applicativa).

Infine, un Reasoner può eseguire ragionamenti su di un modello ontologico per dedurre nuove proprietà. Mentre una convenzionale base...