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Ontología

Una ontología, en informática, es una especificación formal y explícita de los conceptos de un dominio, sus propiedades y las relaciones entre ellos, que personas y programas pueden compartir y usar para razonar. El término viene de la filosofía, donde designa el estudio del ser, y hoy sostiene buscadores, grafos de conocimiento y sistemas de inteligencia artificial.

Germán Gutiérrez Escrito por 6 min de lectura
Ficha rápida
Etimología
Del griego ὄν, ὄντος (ente, lo que es) y -λογία (estudio o tratado)
Primer uso documentado
Ontologia, en el Ogdoas Scholastica de Jacob Lorhard (1606)
Definición clásica en informática
«Especificación explícita de una conceptualización» (Thomas Gruber, 1993)
Componentes
Clases, individuos, propiedades, relaciones y axiomas
Lenguaje estándar en la web
OWL, recomendación del W3C desde el 10 de febrero de 2004 (OWL 2 desde 2009)

≡En resumen

  • En filosofía, la ontología es la parte de la metafísica que estudia el ser y lo que existe.
  • En informática, una ontología es un modelo formal de un dominio: qué tipos de cosas hay, qué propiedades tienen y cómo se relacionan.
  • Thomas Gruber la definió en 1993 como una especificación explícita de una conceptualización; Studer, Benjamins y Fensel añadieron en 1998 que debe ser formal y compartida.
  • A diferencia de una taxonomía, que solo ordena conceptos en jerarquía, una ontología define relaciones de cualquier tipo y reglas que permiten deducir información nueva.
  • Las ontologías sostienen los grafos de conocimiento, la web semántica, la interoperabilidad de datos en sanidad o biología y cada vez más sistemas de IA.

01 ¿Qué es una ontología?

La palabra tiene dos sentidos. En filosofía, la ontología es la parte de la metafísica que estudia el ser en general: qué existe y qué tipos de entidades hay. En informática e inteligencia artificial, el término se tomó prestado para nombrar los modelos que permiten a los programas compartir y procesar ese mismo tipo de conocimiento. Etimológicamente procede del griego ὄν, ὄντος (el ente, lo que es) y -λογία (estudio). La forma latina ontologia aparece por primera vez en el Ogdoas Scholastica de Jacob Lorhard (1606) y en el Lexicon philosophicum de Rudolf Göckel (1613).

02 De la filosofía a la informática: historia del término

Año Hito Por qué importa
Siglo IV a. C. Aristóteles clasifica lo que existe en sus Categorías Primer intento sistemático de ordenar los tipos de entidades
1606 y 1613 Lorhard y Göckel usan el término ontologia Nace la palabra como disciplina filosófica
1730 Christian Wolff publica Philosophia prima sive Ontologia Populariza la ontología como parte de la metafísica
Años ochenta La IA simbólica adopta el término para representar conocimiento Los sistemas expertos necesitan modelos explícitos del dominio
1993 Thomas Gruber publica su definición en Knowledge Acquisition Se convierte en la definición de referencia en informática
2004 El W3C aprueba OWL, el lenguaje de ontologías para la web Las ontologías se publican y enlazan en la web
2012 Google lanza su Knowledge Graph Las ontologías llegan a los resultados de búsqueda
Hitos de la ontología

03 La definición de Gruber (1993) y sus matices

“An ontology is an explicit specification of a conceptualization.”

— Thomas R. Gruber, «A Translation Approach to Portable Ontology Specifications», Knowledge Acquisition 5(2), 1993
01

Conceptualización

Una visión simplificada del mundo que queremos representar: qué objetos, conceptos y relaciones consideramos relevantes.

02

Explícita

Los conceptos y sus restricciones se escriben y se definen, no quedan implícitos en la cabeza de alguien o en el código.

03

Formal

Studer, Benjamins y Fensel (1998) añadieron que debe poder leerla una máquina, con un lenguaje que no admita ambigüedad.

04

Compartida

Recoge un conocimiento consensuado por una comunidad, no la opinión de una sola persona, para que distintos sistemas lo reutilicen.

04 Componentes de una ontología

Componente Qué es Ejemplo
Clases Tipos o categorías de cosas Persona, Paciente, Médico, Cita, Especialidad
Jerarquía de clases Relación de «es un tipo de» Paciente es un tipo de Persona
Individuos o instancias Elementos concretos de una clase María López, la cita del 3 de octubre
Propiedades o atributos Características con valores fechaDeNacimiento, númeroDeColegiado
Relaciones Vínculos entre individuos o clases tieneCitaCon, trabajaEn, esEspecialistaEn
Axiomas y restricciones Reglas que deben cumplirse Toda Cita tiene exactamente un Médico
Elementos de una ontología, con el ejemplo de una clínica

Los axiomas son lo que distingue una ontología de una simple lista de términos: gracias a ellos, un programa llamado razonador puede deducir hechos que nadie escribió. Si María tiene cita con un traumatólogo y todo traumatólogo es médico, el sistema sabe que María tiene cita con un médico. Para organizar el vocabulario de un sitio web sin tanta formalidad basta con la arquitectura de la información; la ontología entra en juego cuando las máquinas tienen que entender el significado.

05 Ontología vs taxonomía, tesauro y grafo de conocimiento

Modelo Qué define Ejemplo
Vocabulario controlado Una lista de términos aprobados Lista de categorías de un blog
Taxonomía Una jerarquía de términos (padre e hijo) Ropa > Calzado > Zapatillas
Tesauro Términos con sinónimos y relaciones de término relacionado Coche: ver también automóvil, vehículo
Ontología Clases, relaciones de cualquier tipo, propiedades y reglas Una zapatilla está fabricada por una marca y tiene una talla
Grafo de conocimiento Hechos concretos sobre entidades, a menudo organizados según una ontología Nike, fundada en 1964, tiene sede en Beaverton
Diferencias entre modelos de conocimiento

06 Ejemplos de ontologías reales

01

Gene Ontology

Describe funciones de genes y proteínas con un vocabulario común para la investigación biológica.

02

SNOMED CT

Terminología clínica que permite a los sistemas sanitarios registrar diagnósticos y procedimientos de forma comparable.

03

BFO y DOLCE

Ontologías de nivel superior: definen categorías muy generales, como objeto, proceso o cualidad, sobre las que se construyen otras.

04

Schema.org

Vocabulario ligero con cientos de tipos (Product, Organization, Event) que los buscadores usan para entender las páginas.

05

WordNet

Base léxica del inglés que agrupa palabras en conjuntos de sinónimos relacionados, muy usada en procesamiento del lenguaje.

Cuando esas ontologías se escriben con los estándares del W3C, como RDF y OWL, y se publican enlazadas en internet, hablamos de ontologías web, la base de la web semántica.

07 Para qué sirve una ontología hoy: IA, datos y búsqueda

  • ✓Integrar datos de sistemas distintos que llaman de forma diferente a lo mismo.
  • ✓Dar a los asistentes de IA hechos fiables y relaciones explícitas, en lugar de depender solo de lo que el modelo recuerda.
  • ✓Mejorar búsquedas internas: encontrar «portátil» cuando el usuario escribe «ordenador portátil ligero».
  • ✓Describir productos, empresas o personas para que los buscadores los identifiquen como entidades.
  • ✓Validar datos: detectar registros que incumplen las reglas del dominio.

En la práctica, los datos de una ontología viajan en formatos como JSON o JSON-LD. Para una marca, describirse bien como entidad es parte del posicionamiento en inteligencia artificial: los modelos citan con más facilidad lo que pueden identificar sin ambigüedad. Y si quieres aplicarlo dentro de tu empresa, un grafo de conocimiento propio es una de las soluciones de inteligencia artificial para empresas que más mejora la precisión de un asistente.

08 Cómo se crea una ontología paso a paso

  1. 1

    Delimita el dominio y las preguntas

    Qué debe poder responder la ontología: «¿qué médicos atienden esta especialidad?».

  2. 2

    Reutiliza lo que existe

    Busca ontologías o vocabularios publicados, como schema.org, antes de inventar los tuyos.

  3. 3

    Enumera los términos clave

    Lista los conceptos del dominio sin preocuparte todavía por la estructura.

  4. 4

    Define clases y jerarquía

    Agrupa los términos en clases y ordénalos por relaciones de tipo.

  5. 5

    Añade propiedades y relaciones

    Qué atributos tiene cada clase y cómo se conectan entre sí.

  6. 6

    Escribe las restricciones

    Cardinalidades, valores permitidos y reglas del dominio.

  7. 7

    Crea instancias y prueba

    Carga datos reales y comprueba con un razonador que las respuestas son correctas.

Preguntas frecuentes sobre Ontología

Es una especificación formal y explícita de los conceptos de un dominio, sus propiedades, sus relaciones y sus reglas, escrita para que personas y programas la compartan y la usen para razonar.

Es la parte de la metafísica que estudia el ser en general: qué existe y qué tipos de entidades hay.

Thomas Gruber, en 1993, como «una especificación explícita de una conceptualización». En 1998, Studer, Benjamins y Fensel precisaron que debe ser formal y compartida.

Una taxonomía solo ordena conceptos en una jerarquía. Una ontología añade relaciones de cualquier tipo, propiedades y reglas que permiten deducir información nueva.

Clases, individuos o instancias, propiedades, relaciones entre ellos y axiomas o restricciones que definen las reglas del dominio.

Gene Ontology en biología, SNOMED CT en sanidad, BFO y DOLCE como ontologías generales, y schema.org como vocabulario ligero para la web.

Para dar a los sistemas de IA conocimiento estructurado y verificable, integrar datos de fuentes distintas y permitir deducciones lógicas que un modelo de lenguaje por sí solo no garantiza.

Fuentes consultadas

Germán Gutiérrez

Sobre el autor

Development Manager en appyweb

Dirige el equipo de desarrollo de appyweb: aplicaciones web y móviles, SaaS, integraciones y arquitectura de software.

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O Ontologías Web Las ontologías web son ontologías escritas con los estándares de la web semántica del W3C, como RDF, RDFS y OWL, e identificadas con URI para que cualquier aplicación pueda leerlas, enlazarlas y razonar con ellas. Son la base de los datos enlazados, de vocabularios como schema.org y de los grafos de conocimiento que usan buscadores y asistentes de IA. K Knowledge Graph de Google El Knowledge Graph de Google es la base de conocimiento con la que el buscador identifica entidades (personas, lugares, organizaciones, obras o conceptos) y las relaciones entre ellas. Google lo lanzó en mayo de 2012 con el lema «things, not strings» y hoy alimenta los paneles de conocimiento, los carruseles y parte de las respuestas directas. K Knowledge base Una knowledge base (base de conocimiento) es un repositorio organizado de artículos, guías y respuestas sobre un producto o servicio que clientes o empleados consultan por sí mismos, normalmente como centro de ayuda. Reduce consultas de soporte, da respuestas coherentes y es la fuente de la que beben los chatbots con IA y los buscadores. C Campo semántico Un campo semántico es un conjunto de palabras de la misma categoría gramatical que comparten al menos un rasgo de significado. Por ejemplo, «rojo», «azul», «verde» y «amarillo» forman el campo semántico de los colores. Es un concepto de la lingüística que hoy también se aplica al SEO para crear contenidos completos y naturales. E Extractor de entidades Un extractor de entidades es una herramienta de procesamiento del lenguaje natural que detecta en un texto las entidades nombradas (personas, marcas, lugares, productos o conceptos), las clasifica y a menudo las enlaza con una base de conocimiento. En SEO sirve para ver qué conceptos cubren los resultados que posicionan y completar tu contenido. T Taxonomías Una taxonomía web es el sistema de clasificación que agrupa los contenidos de un sitio en categorías, etiquetas u otros términos según criterios comunes. En WordPress, las categorías y las etiquetas son taxonomías y puedes crear otras propias. Una buena taxonomía facilita la navegación, la búsqueda interna y que Google entienda la estructura.