Categorie ( rappresentazione della conoscenza )

Le categorie suddividono un dominio di conoscenza in classi e sottoclassi. L'organizzazione del dominio di conoscenza in categorie ( o classi ) consente di ottenere una classificazione degli oggetti ( elementi ) sulla base di proprietà e caratteristiche comuni. Ogni categoria è caratterizzata da una una serie di proprietà. Le proprietà di una categoria sono ereditate da tutti gli oggetti che vi appartengono e da tutte le eventuali sottocategorie ( ereditarietà ). Ad esempio, il dominio di conoscenza dei computer è suddiviso nelle categorie home computer, personal computer e tablet. Assegnando un oggetto ( es. C64 ) alla categoria 'home computer' è possibile derivare che l'oggetto in questione è un home computer e un computer. Grazie all'ereditarietà delle proprietà delle categoria, una sola assegnazione permette di archiviare due informazioni ( home computer, computer ).

L'organizzazione per categorie e l'ereditarietà delle proprietà consente di ridurre il volume dei dati necessario per archiviare l'intera conoscenza. Ereditarietà. Ad esempio, la categoria C ha le seguenti proprietà: colore rosso, forma sferica. Alla categoria C appartengono 100 oggetti {x1, ... , x100}. È sufficiente dichiarare l'appartenenza di ciascun oggetto alla categoria C per affermare indirettamente che l'oggetto è rosso ed è sferico. Sarebbe ridondante affermare per ciascun oggetto il suo colore e la sua forma. Grazie all'ereditarietà sono sufficienti soltanto cento istanze (100) di appartenenza ( record ) anziché trecento (300). L'efficienza ottenuta tramite l'ereditarietà delle proprietà è tanto maggiore quanto più la conoscenza è organizzata in sottocategorie. Ogni categoria può, a sua volta, essere suddivisa in sottocategorie ( sottoclassi o sottoinsiemi ). Quando un oggetto x è assegnato a una sottocategoria acquisisce anche le proprietà delle categorie superiori. Un esempio di sottocategorie è il seguente:

SOTTOCATEGORIE

Nell'esempio precedente il modello A ( oggetto ) è assegnato alla sottocategoria 'notebook'. In termini computazionali e di memoria, questa semplice operazione di assegnazione equivale soltanto a un record (1). Da questa semplice assegnazione è però possibile derivare molte altre proprietà e informazioni seguendo un ragionamento per appartenenza ( ereditarietà ). Ad esempio, è possibile affermare con certezza che il modello A è un personal computer ed è un computer, in quanto è un elemento di un sottoinsieme di questi ultimi. È anche possibile affermare altre informzioni seguendo un ragionamento per esclusione. Ad esempio, il modello A non è un desktop, non è un home computer e non è un tablet. E così via... In conclusione, l'uso delle categorie e delle sottocategorie riduce drasticamente lo spazio di memoria necessario per archiviare la conoscenza.

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note


  • Inferenza logica tramite categorie. Le categorie e le sottocategorie consentono anche un processo di inferenza logica sulla base delle proprietà. Ad esempio, la categoria veicoli è suddivisa in tre sottoclassi ( moto, bicicletta, automobile ), ognuna delle quali ha una serie di proprietà e caratteristiche.
    INFERENZA TRAMITE CATEGORIE
    Quando l'agente incontra un oggetto sconosciuto, lo osserva e ne analizza le caratteristiche distintive. Ad esempio, l'agente logico incontra una 'cosa' con due ruote e un motore. Queste caratteristiche ( input visivi ) coincidono con quelle della sottocategoria 'moto'. L'agente può quindi inferire che si tratta di una moto e, quindi, di un veicolo. Inizialmente l'agente non conosce la natura dell'oggetto, grazie alle sue caratteristiche può individuare la sottocategoria di appartenenza e formulare un'ipotesi.
  • Logica del primo ordine. La logica del primo ordine consente di gestire la rappresentazione della conoscenza tramite le categorie. È possibile assegnare gli oggetti a una categoria tramite l'utilizzo dei predicati ( es. Tablet(iPad) ) o considerare le stesse categorie come oggetti e utilizzare un apposito predicato di appartenenza ( es. Membrodi(iPad, Tablet) ). Le sottocategorie possono essere create tramite un altro predicato ( es. Sottocategoria(Tablet, Computer) ).
    CATEGORIE E LOGICA DEL PRIMO ORDINE
    Gli stessi concetti possono essere espressi con il formalismo matematico e la teoria degli insiemi. Ad esempio, è possibile dichiarare la sottocategoria Tablet nella categoria Computer nel seguente modo: Tablet ⊂ Computer. Allo stesso modo è possibile assegnare gli oggetti alla sottocategoria ( sottoinsieme ) utilizzando una relazione di appartenenza iPad ∈ Tablet.
    SOTTOINSIEME
    Anche le caratteristiche di una categoria o di una sottocategoria possono essere espresse nella logica del primo ordine. Ad esempio, i tablet hanno generalmente una forma rettangolare, uno schermo tattile e una profondità ( dimensione Z ) inferiore a un centimetro. Nella logica del primo ordine è possibile scrivere queste caratteristiche nel seguente modo: x ∈ Tablet ⇒ Forma(x, rettangolare) ∧ ParteDi( SchermoTattile, x ) ∧ ( DimensioneZ( x ) < 1 cm ) .
    CARATTERISTICHE DELLA CATEGORIA
  • Relazioni tra categorie. Ogni categoria può essere in relazione con un'altra categoria o altre categorie. Le principali relazioni tra le categorie sono la disgiunzione, la partizione, l'appartenenza, la scomposizione funzionale. Ad esempio, le sottocategorie moto e bicicletta sono disgiunte in quanto le categorie non contengono elementi in comune. Se un oggetto è classificato tra le biciclette, allora non può essere classificato anche tra le moto.
  • Caratteristiche tipiche degli oggetti. La complessità della realtà rende difficoltoso definire con esattezza le caratteristiche e le proprietà degli oggetti a causa delle eccezioni. Ad esempio, una banana è tipicamente gialla nell'immaginario collettiva. Tuttavia, la stessa banana può essere verde se matura o nera se marcia. Allo stesso modo gli scooter hanno in genere due ruote... ma negli ultimi anni alcuni scooter hanno tre ruote, due davanti e una dietro. Queste eccezioni possono mettere in seria difficoltà un agente logico. Per evitare problemi è consigliabile introdurre gli oggetti tipici. Gli oggetti tipici appartengono a categorie meno precise e più generiche.

    Ad esempio, una banana è un oggetto tipico di colore giallo, la mela è un oggetto tipico di colore rosso e forma sferica, ecc. Gli oggetti tipici sono un sottoinsieme della categoria degli oggetti in questione. L'uso degli oggetti tipici consente di evitare la difficoltà di combinare le caratteristiche degli oggetti con le eccezioni. Ad esempio, un agente logico potrebbe rispondere alla domanda "qual è il colore della mela?" con la risposta "una mela è tipicamente rossa ma esistono anche tipi di mele gialle e verdi". Nello stesso tempo l'agente logico può comprendere il modo dire "rosso come una mela" senza obiettare che la mela può anche essere gialla o verde.


Ontologia


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