Méthodologies de création d'une ontologie

Au sein des méthodologies pour concevoir des ontologies, nous nous sommes principalement intéressés aux suivantes :

1. méthode de construction de Cyc KB (pour Cyc Knowledge Base) [73] ; 2. squelette méthodologique de Uschold & King [74] ;

3. méthode de Grüninger & Fox [75] ; 4. méthode du projet KACTUS [76] ;

5. méthodologie d'extension de SENSUS[77] ; 6. METHONDOLOGY [78] ;

7. méthodologie On-To-Knowledge [79] ;

8. l'agrégation semi-automatique de concepts [71] ; 9. le cycle de vie d'une ontologie [80].

2.1.1.1 Méthode de construction de Cyc KB

La méthode de construction de la base de connaissances Cyc [73] est constituée de 3 étapes essentielles. Dans un premier temps, une codication manuelle est faite à partir des connaissances déjà présentes dans la littéra-ture. Au cours des deux étapes suivantes, cette connaissance est enrichie grâce à l'acquisition de nouvelles connaissances par l'échange entre protagonistes (seconde étape) et par l'utilisation d'outils d'apprentissage automatique (troi-sième étape).

Cette méthode a permis de mettre en place une ontologie et une base de connaissances qui ont pour but de représenter le monde an que des systèmes d'intelligences articielles aient la capacité de raisonner comme un être hu-main. Une base de connaissances correspond à l'ontologie plus des individus décrivant les concepts. La base de connaissances Cyc est propriétaire, mais

une version open source est disponible sous le nom OpenCyc. La dernière ver-sion open source, disponible depuis 2012, regroupe environ 240 000 concepts et plus de 2 millions de relations entre ces concepts.

2.1.1.2 Squelette méthodologique

Le squelette méthodologique proposé par Uschold & King [74] se décom-pose en 4 étapes. La première consiste à dénir l'objectif, c'est-à-dire dans quel but l'ontologie est créée. La seconde étape constitue la création de l'on-tologie. La troisième étape de la méthodologie consiste à l'évaluer an de s'assurer de la validité de l'ontologie produite. Pour nir, il est nécessaire de documenter l'ontologie an qu'elle puisse être utilisée.

Pour la seconde étape, les auteurs ont identié 3 sous-étapes : (1) identier et dénir les concepts et les relations clés ; (2) représenter l'ontologie de manière formelle ; (3) intégrer des ontologies existantes. De plus, ils ont mis en avant trois approches pour identier et dénir les concepts et les relations clés :

- approche Top-Down : à partir des concepts les plus abstraits, la re-cherche devient de plus en plus spécique ;

- approche Bottom-up : à partir des concepts les plus spéciques, la recherche se concentre sur des concepts de plus en plus abstraits ; - approche Middle-out : les concepts les plus importants sont les premiers

qui sont exprimés, puis il y a une généralisation et une spécication de ces concepts an de trouver les autres concepts.

2.1.1.3 Méthode de Grüninger & Fox

La méthode de Grüninger & Fox [75] est constituée de 3 étapes. Dans un premier temps, il faut identier les scénarios pouvant survenir dans le domaine étudié. Ces scénarios correspondent aux applications possibles de l'ontologie. Grâce à ces scénarios, des questions de compétences, c'est-à-dire des questions auxquelles l'ontologie doit pouvoir répondre, sont créées an de déterminer le cadre de l'ontologie. Pour nir, ces questions et leurs réponses sont utilisées pour dénir les concepts et les relations.

Le grand avantage de cette méthode est la spécicité qu'elle apporte vis-à-vis des scénarios qui ont permis sa création. Cependant, le risque est d'avoir une ontologie dicile à généraliser.

2.1.1.4 Méthode du projet KACTUS

La méthode du projet KACTUS [76] repose sur une approche de type Bottom-Up. Le principe de cette méthode est de construire dans un pre-mier temps une base de connaissances spécique à une application. Par la suite, lorsqu'une autre application similaire est nécessaire, la première base de connaissances est généralisée en une ontologie adaptée aux deux applica-tions. Ainsi à chaque itération l'ontologie devient de plus en plus générale.

Comme pour la méthode de Grüninger & Fox [75], il peut être dicile d'étendre l'ontologie après plusieurs itérations.

2.1.1.5 Méthodologie d'extension de SENSUS

La méthodologie d'extension de SENSUS [77] consiste à identier les termes pertinents présents dans une ontologie de haut niveau (dans ce cas, l'ontologie SENSUS), c'est-à-dire une ontologie qui apporte les concepts de base à la nouvelle ontologie, et ensuite, par une approche top-down à construire sa propre ontologie.

L'avantage de cette méthodologie est qu'il existe déjà une connaissance formalisée sur certains termes du domaine, qui permet d'avoir une base dont la cohérence a été éprouvée. De plus, l'utilisation d'une ontologie de haut ni-veau permet une communication entre les ontologies en dérivant. Cependant, si l'ontologie de haut niveau n'est pas stable, c'est-à-dire que des concepts ou des relations changent, ceci peut rendre obsolète l'ontologie créée.

2.1.1.6 METHONDOLOGY

METHONDOLOGY [78] est probablement l'une des méthodologies les plus complètes pour créer une ontologie. Elle permet soit de créer une ontolo-gie à partir de zéro, soit d'étendre une ontoloontolo-gie déjà existante. Elle comporte 7 étapes :

1. spécication : dénition de l'objectif de l'ontologie, de son niveau de formalisation et de son domaine d'application ;

2. acquisition de connaissances : compilation de l'ensemble des connais-sances sur le domaine ;

3. conceptualisation : structuration des connaissances en concepts, ins-tances, propriétés, relations ... ;

4. intégration : intégration de concepts d'ontologies de haut niveau dans l'ontologie en construction ;

6. évaluation : vérication de la validité de l'ontologie produite ;

7. documentation : description des concepts et des relations de l'onto-logie de manière explicite.

L'avantage de cette méthodologie est que des outils, comme WebODE [81] qui fournit une architecture permettant l'édition collaborative d'ontologie, sont disponibles pour aider les utilisateurs à suivre cette méthode.

2.1.1.7 On-To-Knowledge

La méthodologie On-To-Knowledge [79] est, elle aussi, basée sur l'analyse de scénarios d'utilisations. Elle se décompose en 4 étapes :

1. kick-o : création d'un premier jet de l'ontologie grâce à la spéci-cation des exigences et à l'analyse de données ;

2. amélioration : production d'une ontologie mature grâce à l'interven-tion d'experts du domaine et à la structural'interven-tion des connaissances ; 3. évaluation : vérication de la cohérence de l'ontologie grâce à des

questions de compétences, à l'analyse des retours et de l'utilisation ; 4. maintenance : évolution de l'ontologie en fonction des modications

des connaissances.

L'un des points mis en avant dans cette méthodologie est le côté récursif entre les étapes 2, 3 et 4.

2.1.1.8 Agrégation semi-automatique de concepts

Ce type de méthodologie, utilisé par Souvignet et al. [71] pour mettre en place une ontologie relative aux eets indésirables des médicaments (On-toADR), peut être synthétisé en trois étapes :

1. création d'une base de données relationnelle à partir de multiples sources ; 2. fusion des dénitions sémantiques et des relations de cette base de

données de manière semi-automatique ;

3. vérication manuelle de la cohérence des résultats.

L'avantage de ce type de méthode est que la mise en place semi-automatique des dénitions et des relations permet de s'assurer en grande partie que les résultats ne présentent pas de redondance. Cependant, ces méthodes néces-sitent l'existence de sources formalisées. Par exemple, Souvignet et al. [71] ont utilisé, entre autres, la terminologie SNOMED-CT (Systematized Nomen-clature of Medicine - Clinical Terms)1 et le dictionnaire MedDRA (Medical

Dictionary for Regulatory Activities)2 comme sources pour développer leur ontologie.

2.1.1.9 Le cycle de vie d'une ontologie

L'Ontology Summit 2013 Communiqué [80] a proposé une méthode basée sur le principe de cycle de vie d'une ontologie. Ce cycle est composé des étapes suivantes :

1. la dénition des besoins : établir le contexte, la portée et les exigences initiales ;

2. l'analyse ontologique : identier les entités clés de l'ontologie ; 3. le design de l'ontologie : dénition de l'architecture de l'ontologie ; 4. la conception du système : dénition des besoins pour l'intégration de

l'ontologie dans de plus grands systèmes ;

5. le développement de l'ontologie : création et réutilisation d'ontologies ; 6. le développement du système et son intégration : création du système

utilisant l'ontologie ;

7. le déploiement : mise à disposition de l'ontologie ;

8. le fonctionnement et la maintenance : s'assurer du bon fonctionnement de l'ontologie dans des conditions réelles d'utilisation.

De plus, l'Ontology Summit 2013 Communiqué [80] a proposé un guide pour permettre l'évaluation de ces diérentes étapes. C'est la méthodologie qui a été utilisée pour la création de OntoSPM [54], qui est une des ontologies de haut niveau que nous avons utilisé dans nos travaux.

2.1.1.10 Synthèse

Comme nous venons de le voir, il existe de nombreuses méthodologies pour mettre en place une ontologie. Certaines sont très ouvertes, comme c'est le cas pour le squelette méthodologique de Uschold & King [74] ou METHONDOLOGY [78]. D'autres, au contraire, sont beaucoup plus restric-tives, comme par exemple la méthode de Grüninger & Fox [75]. Cependant, bien qu'il n'existe pas de méthode universelle, de nombreuses étapes sont partagées entre elles, comme le recours à des ontologies de haut niveau ou le recueil de connaissances préliminaires que ce soit grâce à des scénarios, à des recherches bibliographiques ou à des discussions.

La modélisation des connaissances constituant pour nous un outil pour permettre la mise en place de concepts et d'un vocabulaire pour la création de

modèles de processus chirurgicaux, nous avons décidé d'utiliser une méthodo-logie axée sur l'acquisition de connaissances plutôt que sur la formalisation de celle-ci sous la forme d'une ontologie mature. En eet, la construction d'une ontologie mature aurait pu faire l'objet d'une thèse complète. La mé-thodologie retenue est donc l'analyse des tâches cognitives [82], que nous présenterons ci-dessous.