Anatomie d’une ontologie

Les objets matériels (par exemple : un comprimé de médicament) ou immatériels (une quantité) du monde réel que nous voulons décrire dans une ontologie sont mo- délisés sous forme de concepts (parfois nommés classes)[Uschold 1995]. Un concept est divisible en 3 notions de natures différentes qui puisent leur définition dans l’ap- proche sémiotique qui s’inspire du triangle aristotélicien : le symbole, le signifié et le signifiant.

Aristote défini la théorie de la signification et des symboles. Il dit : "Il n’est pas possible d’apporter dans la discussion les choses elles-mêmes, mais, au lieu des choses, nous devons nous servir de leurs noms comme de symboles" (Réfutations Sophistiques, 1, 165a).

L’approche sémiotique, qui défini la science de l’étude des signes, propose de nous intéresser à la manière dont nous représentons, de manière formelle ou concep- tuelle, les concepts (ou signes) qui nous entourent. On distinguera deux grands courants dans l’approche sémiotique. Tout d’abord, le courant linguistique où Fer- dinand de Saussure définira un concept comme ayant un signifiant et un signifié [de Saussure 1916]. C’est à dire que chaque concept du monde pourra être défini par un terme (signifiant) et par son sens (signifié). Ensuite celui de Peirce, un lo- gicien, qui propose un modèle de représentation différent de celui de de Saussure. Il sera à l’origine du triangle sémiotique de Peirce où il décrit un concept suivant 3 axes : le "representamen", l’"interpretant" et l’"object". Ces deux courants sont aujourd’hui réunis sous le concept de la sémiotique, le langage étant selon Claude Lévi-Strauss (Lévi-Strauss, 1972), le système sémiotique par excellence. La figure 2.13 représente le triangle aristotélicien et le triangle sémiotique.

Figure 2.13 – Le triangle aristotélicien (gauche) et le triangle sémiotique (droite) Les relations permettent de lier un ou plusieurs concepts dans une ontologie. Les concepts simples (primitifs) peuvent être reliés entre eux pour définir un concept défini. Les concepts peuvent être structurés en hiérarchie implicite ("is-a") dans le cas d’une ontologie suivant la logique de description20

qui permettra la mise en oeuvre de certains raisonneurs sur l’ontologie, ou ils peuvent être structurés avec des relations plus ouvertes et non limitées par une logique particulière entre les concepts, les individus et les relations, ce qui est le cas d’OWL Full21

. La relation de subsomtion ("is-a") est définie de manière implicite. Par exemple un concept père C₁ subsume un concept fils C₂ si toute propriété sémantique de C₁ est propriété sémantique de C2 et si C2 est plus spécifique que C1.

La figure 2.14 décrit les relations de subsomption simples pour décrire l’homme et la femme dans un contexte de classification du vivant. Un être vivant définit tout ce qui vit, il représente un concept non primitif, tout autant que le concept d’humain, la relation qui lie les deux est tout à fait correcte. Un humain sera toujours un être vivant. Un femme est toujours un être vivant, tout autant qu’un concept de genre féminin. De même, un animal peut être mâle ou femelle (ou les deux, ce qui n’est pas représenté ici). Un homme est généralement toujours du genre masculin (ou mâle). Nous remarquons ici que le sens de la relation est important. En effet, si tous les hommes sont des mâles, tous les mâles ne sont pas nécessairement des hommes. On définira la relation de subsomption de plusieurs manières :

20. Les logiques de description aussi appelées logiques descriptives (LDs) sont une famille de lan- gages de représentation de connaissances qui peuvent être utilisés pour représenter la connaissance terminologique d’un domaine d’application d’une manière formelle et structurée. Le nom de logique de description se rapporte, d’une part à la description de concepts utilisée pour décrire un domaine et d’autre part à la sémantique basée sur la logique qui peut être donnée par une transcription en logique des prédicats du premier ordre. La logique de description a été développée comme une extension des frames et des réseaux sémantiques, qui ne possédaient pas de sémantique formelle basée sur la logique. Wikipédia

– Définition intentionnelle : un concept C1 subsume un concept C2 si tout indi- vidu décrit par C2 l’est aussi par C1, c’est à dire si l’ensemble des propriétés d’un individu dont la description est définie par C2 contient l’ensemble des propriétés spécifiées par C1.

– Définition extentionnelle : un concept C1subsume un concept C2 si l’ensemble des individus dénotés par C1contient l’ensemble des individus dénotés par C2. Par exemple, le concept "pathologie" subsume le concept "pneumonie". – Définition logique : un concept C1 subsume un concept C2, si être un individu

décrit par C1 implique être un individu décrit par C2.

Figure 2.14 – Exemple de relation de subsomption

Les relations entre les concepts définissent aussi le type de raisonneurs utilisables sur l’ontologie. Le web sémantique définit ce type d’ontologie grâce au formalisme OWL-DL [Horrocks 2003]. La logique de description divise la connaissance en 2 parties : les informations terminologiques (les concepts et leur relation) et les infor- mations sur les individus (les relations entre les individus). Cette division implique qu’un individu ne peut être un concept et vice versa. Si ce cas devait se présenter, alors une telle ontologie serait formalisée en OWL-Full. Les contraintes d’OWL-DL ont été introduites afin de suivre les travaux effectués en logique de description par les raisonneurs développés alors. Notons que certains raisonneurs sont capables d’inférer sur des ontologies en OWL-Full [De Roo 2002] grâce à l’utilisation de dé- tecteurs de boucles. Quand à OWL-Lite, il sera surtout utilisé dans le cadre de systèmes de classification simples.

Les instances d’un concept représentent généralement les individus du concept. Par exemple, l’instance d’un concept de Bactérie peut être Escherichia Coli. Ce n’est cependant pas toujours le cas. En effet, dans le cas d’une ontologie de maladies infectieuses, Escherichia coli sera un concept qui aura des relations avec d’autres concepts tels que par exemple, le commensalisme ou l’infection. De même dans notre exemple 2.14, Pierre est un homme, il peut donc être soit une instance de Homme, ou bien un concept ayant comme terme Pierre et qui représente une personne physique réelle.