The 28th Annual Conference of the Japanese Society for Artificial Intelligence, 2014
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ン
内
is-a
階層
相似性
基
い
内容洗練
開発
A Development of an Ontology Contents Refinement System
based on Similarities among Is-a Hierarchies
増田
壮志
*1崎
*2Takeshi Masuda Koji Kozaki
*1
大阪大学大学院工学研究科
*2大阪大学産業科学研究所
Graduate School of Engineering Osaka University #1
The Institute of Scientific and Industrial Research(ISIR)，Osaka University #2
There are some similar part in ontologies which are built under the guideline that “It is desirable to classify lower
concepts according to the same kinds of characteristics with references to them”. Focusing on this feature, we are developing the ontology refine support tool. This tool detects unsimilar parts in ontology, then proposes some refinement methods to the users. They choose these proposal and refine their ontology.
1.
近 ， ン 工学 ，医療情報等様々 領域 応
用 や知識基盤 利用さ い ．
中 ン 品質 ， を利用
直接的 影響を及ぼ 重要 要素 あ ． 良
い ン 構築 重要 課題 あ 考え い
．
， ン 構築 ン
知識 ，構築 う い ン
専門知識 不可 あ ． ，一般 ン
構築 容易 く， 構築方法や支援方法
確立 望 い ．
ン 構築支援 関 ， ， ン
大枠 構築を支援 方法 あ ． ン 構築
セ 全般 ン 提案[Noy 01]や，Wikipedia
半構造化情報[森田 10] 既存 情報を利用 半自動
構築 あ ．一方， ン 品質を向 さ
洗練支援を行う い 方法 考え ，
本研究 ，あ 程度構築さ ン 対 ，
品質を向 洗練支援を目的 い ．
2.
ン
洗練支援
ン 洗練方法 ， ン 文法規
則 関 形式的 検出，修正を 方法 ，
ン 内容を洗練 方法 2種類 あ ． ン
形式的 修正 関 ，推論機構 整合
性 機 能 を 用 い 手 法 多 く 提 案 さ い [太 田 11, Ohta
11]． owl く見 間違いを列挙 ， 幾
い 修正を い 存在 い [Poveda
12]．
本研究 ， ン 内容を洗練 こ を目的
，修正箇所 検出 関 洗練方法 提示
を計算機 行わ ， 結果を 判断 洗
練を行う半自動的 内容洗練 開発を行 ．
3.
Is-a
階層
相似性を利用
ン
洗
練
3.1 Is-a階層 相似性
ン 内 ， 性質 is-a階層 部 的 相
似形 い 部 多く見 ．こ ，良い ン
を構築 際 指針 あ 概念 位概念
い ， 類 同 性質を参照 行わ こ
望 い [溝 06] 従 結果を考え こ ．
例え ，図1 is-a階層を考え ．“乗 物” 位
“陸 乗 物” “航空機” 2 概念 特殊化さ い
，こ ， 概念 い ク 制約 参
照 い 概 念 “自 然 空 間”，“陸 ”，“空” あ
， 移動空間 類さ ， ッ 特殊化さ
い ．同様 ，“自転車” ク 制約 参 照 い
概念 is-a階層 沿 ， ク 制約 特殊化さ
い ．こ う ，あ 概念を特殊化
ッ 特殊化さ ．ここ ク 制約 特殊化 伴
う ッ 階層 を“ ッ 階 層”， ッ ク
制約 い 概念 階層 を“被参照概 念階層” 以
呼ぶこ ， 相似形 ．さ
ッ 階層 ッ を持 基本概念階層 沿
形成さ ， ン 内 ，“基本概念 階層”，
“ ッ 階層”，“被参照概念階層” 3 階層 部 的
相似形 い 箇所 多く見 言え ．
本研究 ，こ 3 階層を 比較 こ
非相似形 い 箇所を洗練支援対象候補
連絡先：増田 壮志，大阪大学産業科学研究所 知識科学研究
野，〒567-0047大阪府茨木市美穂ヶ丘8-1，
Tel:06-6879-8416，e-mail:[email protected]
2F1-1
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検出 ，洗練方法 提案を行う． を ン
構築者 提示 こ ン 洗練支援
い ．
3.2 ッ 階層 着目 ，非相似 箇所 検出
(1) 以前 手法 比較
以 前 筆 者 ，is-a 階 層 相 似性 を利 用 ン
洗練支援 開発を こ い [増田 13] ，
こ ，3.1節 述 う 3 概念階層を比
較 ，修正箇所 わ ン 内 非相似
い 箇所を検出 洗練方法を提示 こ
ン 洗練支援 い ．こ ，順
方向 基本概念階層 洗練を提案 方向． わ
被参照概念階層 ッ 階層 を比較 ，
2 階層 相似形 う ッ 階層 洗練
を提案 ， 基本概念階層 洗練を行う ，逆方向
，被参照概念階層 洗練を提案 方向． わ
ッ 階層 基本概念階層 を比較 ， 2
階層 相似形 う ッ 階層 を洗練
こ を示唆 ， 伴う 被参照概念階層 概念
追 加 を 提 案 ． さ 追 加 さ 概 念 を ッ 階
層 ， 基本概念階層 映 洗練手法 2
種類 い 考察を進 い ．
本論文 ， 手法を発展さ 新 非相似形
検出方法 ， ッ 階層 着目 方法を導入 ．
ッ 階層 ，概念を特殊化 際 類観 沿
構築さ いく ，基本概念階層や被参照概念階層 着
目 的確 検出 可能 い 予想さ ．
，こ 方法 ，基本概念階層 被参照概
念階層中 一 基本概念 着目 ， 位概念
位概念 概念階層 他 階層 比較 いう
方法を い ，着目 概念 直 概念 直
概念 概念階層 い ．
参照さ い い中間概念 多く い う
ン 対 ，提案さ 洗練方法を順 適用
，繰 返 対象 い ン を
適用 再度提案さ 洗練支援方法を適用 いう手段
を取 け ．一方，今回 手法
ッ 階層 着目 ，基本概念階層，被参照概念階
層 複数 中間概念 存在 場合 あ ，繰 返
適用 いく事無く，検出 こ 可能 ．
(2) ッ 階層 着目 ，非相似形 検出 概要
ッ 階層 着目 ，対象 ン 非相
似形 い 箇所を検出 ， ，あ
ッ 階層 着目 ， ッ を持 基本概念階
層 ッ ク 制約 い 被参照概
念階層 を比較 ， ッ 階層 無い概念 ，基本概
念階層 被参照概念階層 存在 場合， 3
概念階層 非相似形 あ ， 箇所を洗練候補
箇所 考え 修正方法 共 提示 ．
例 図2 is-a階層を示 ．い 着目 い
ッ 階 層 ，“ 競技” け “自 動車” ッ
位 ッ 階層 あ ．い ッ
を持 概念 基本概念階層 ，着目 い
ッ 階 層 相似形 あ ． “自動車” ッ ク
制約 あ “ 車両”，“F1 ン”を含 被参照概念
階層 ， 概念間 “ ” いう中
間概念 存在 ， ッ 階層 相似形 い い．
うい 箇所 検出さ 場合 ， 階層
相似形 う 修正方法を提示 ．図 2 例 場合
あ ，基本概念階層 “ 競技” “F1競技” 中間
“ 競 技”を 加 え ， さ “
競 技” 於 い ，“自 動 車” ッ を 加 え
ッ ク 制約 を“ ” ， い
修正案 提示を行う．
こ う あ ッ 階層 着目 非相似形
い 箇所を検出 ， 対 修正案を提示 こ
基本概念階層， ッ 階層，被参照概
念階層 類 詳細化 程度を一致さ う 修正を
．
(3) 検出箇所 類
ッ 階層 他 階層を比較 際，考え
ッ 階層 構造 いく 種類 あ ，本論文 ，
着目 ッ 階層を 3種類 ．(a)is-a 階層を
構成 い 2 ッ ッ 階層，(b)最
位 ッ ，(c)最 位 ッ ， 3
あ ．
，検出さ 部 基本概念階層，被参照概念階層
中間概念 有無 適用可能 洗練方法
異 ，
(a) 2 ッ ッ 階層 着目 場
合， 中間概念数 関 以 示 3 方
針 類 ．
基本概念階層 中間概念 有無
被参照概念階層 中間概念 有無
基 本 概 念 階 層 被 参 照 概 念 階 層 中 間 概 念 数 差
観 類 結果，
1. 基本概念階層 被参照概念階層 中間概念
無い
2. 基本概念階層 被参照概念階層 両方 中間概念 存
在 ， 数 等 い
3. 基本概念階層 被参照概念階層 両方 中間概念 存
在 ，基本概念階層 方 多い
4. 基本概念階層 被参照概念階層 両方 中間概念 存
在 ，被参照概念階層 方 多い
5. 基本概念階層 中間概念 存在
6. 被参照概念階層 中間概念 存在
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以 6パタ ン ． ，1 中間
概念 存在 いパタ ン ， 完全 相似形 い
洗練候補 提示 い．
(b) 最 位 ッ 着目 場合，
ッ を持 基本概念 位概念 有無
ッ を 参 照 い 被 参 照 概 念 位 概 念
有無
類 ，
1. 基本概念階層，被参照概念階層 両方 位概念 無
い
2. 基本概念階層 位概念 有
3. 被参照概念階層 位概念 有
4. 基本概念階層，被参照概念階層 両方 位概念 有
4種類 ．こ 場合 1 相似形 い
除外 ．
最後 (c) 最 位 ッ 着目 場合，(b)
同様
ッ を持 基本概念 位概念 有無
ッ を 参 照 い 被 参 照 概 念 位 概 念
有無
類 ，
1. 基本概念階層，被参照概念階層 両方 位概念 無
い
2. 基本概念階層 位概念 有
3. 被参照概念階層 位概念 有
4. 基本概念階層，被参照概念階層 両方 位概念 有
4種類 ．こ 場合 1 相似形 い
除外 ．
以 ，(a), (b), (c)を併 ，相似形 い
を除い 計11種類 ．
3.3 検出さ 箇所 対 洗練方法
3.2(3) 述 う ， 検 出 さ 洗 練 支 援 候 補 対
， 概念階層 構造 適用可能 修正方
法 異 ．
(1) 既存 概念を参照さ ．
被参照概念階層中 概念を対応 基本概念階層 参照
さ いう方法 あ ．既存 概念を参照さ
，被参照概念階層 中間概念 存在 こ 必要 あ
． ，基本概念階層 参照さ い概念 存在 い
場合 基本概念階層 新 概念を追加 ， こ 参照
さ 必要 あ ． わ 3.3節 類 ，(a)-2, 3, 4,
6, (b)-3,4, (c)-3,4 場合 適用可能 あ ．
(2) 新 概念を定義 ， を参照さ ．
こ 修正パタ ン ，被参照概念階層 新 概念を定
義 ， 概念を基本概念階層 於い 参照さ いう
修 正 方 法 ． 新 概 念 を 追 加 ，3.3節 全
類 対 適用可能 あ ． ，基本概念階層 中
間概念 方 多いパタ ン ， 中間概念 被
参照概念階層 概念追加を 良い ，他 適用
容易 あ 予想さ ．
(3) ッ 又 概念 ベ を変え
例 図3 う 場合を考え ．こ 例 ，“行 ”
“行 対 象” ッ “信 を 灯 さ ” “行 対 象”
ッ ッ 階層 着目 い ．
ッ ，“実在物” “信 ”を ク 制約 い ．
こ ， 前 述 (1)，(2) う 洗 練 方 法 提 案 可 能
あ ，こ 場合 ，“信 を 灯 さ ” 位概念 あ
“信 操 作” 於 い “行 対 象” “信 ”を 参 照 さ
いう方法 考え ．こ 修正方法 ，基本概念階
層 中間概念 存在 適用可能 あ ．
以 (1)～(3) 修 正 方 法 を 適 用 可 能 修 正 先
候補 対 提示 ．
3.4 試作
提案 洗練手法 ン 内容洗練支
援 を設 計 試作 ．本 ，3章 述
ッ 階層 伴う基本概念階層，被参照概念階
層 基 い 洗練支援を適用 箇所を検出 ，提示
支援適用先候補推定 ，推定さ 内容 基
洗練支援案を 提示 ，適用 修正案を選択
支援適用先候補表示 選択 ，
選択 修正案を適用 ， ン 定義内容
を修正 支援適用 構成さ ．
，現在本 開発途中 あ ， 現状 3.2(3)
(a) 2 ッ ッ 階層 着目 場合
限定さ い ．
，本 実装 Javaを用い ， ン
を処理 HozoCore び法造OAT Ontology Application Toolkit を利用 い ．
4.
洗練手法
評価
4.1 評価方法
3章 提 案 ， ッ 着 目 検 出方法 有用性
を 評 価 ，3.4 節 述 内 容 洗 練 支 援
を実際 ン 適用 ，評価実験を行 ．
評価 観 ，以 2 あ
[1] 各 ン 対 洗練候補検出数 い
複数 ン 対 ，本 を適用 ，
類毎 数 傾向や ン 規模 対 程度数
提案 さ を調 ．
評価 対象 ン ， ン 構築初
心者 構築 4 (race, boat, drums, dance) 一般 公開 い ン 1 (vehicle) 計5 あ ．
[2] 洗練提案 妥当性
初心者 構築 ン う 1 対
推定 支援適用先候補 い ， 提案さ 修
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正方法を適用 こ ， ン 内容洗練
適 う を実験者 判断 ，適 思わ 提案
割合を調 ．
4.2 結果 考察
(1) 各 ン 対 検出数 い
結果 ，表1 う た．各オントロ ー 対 洗練候
補 数 ，今回 2 ロ ト ロ ト階層 着
目 た場合 限 いたこ あ ，以前 手法 ，オントロ
ー 規模 依 100 400程度 提案数 あ た 対
，2桁前半 収 程度 数 た．
た， 類毎 割合 関 見 類 3 類 5 ，
他 比べ少 高い割合 い 印象 受け ．こ 2
類 共 通 い こ ， 基 本 概 念 階 層 方 中 間 概 念
数 多い いうこ あ ．基本概念階層 ，必要 応 他
類 観点 中間概念 挟 特殊化 いくこ 考
え ， 被参照 概念 比べ 中 間概 念 多く い 自
然 い 考え ．
さ ， 類 １ ， 部 的 相 似 形 い 箇 所
あ ，全検出数 約 25％～50% 占 い ． わち 2
ロ ト 構成さ い ロ ト階層 うち，少 く 4
1程度 相似形 い ．こ こ 本研究
着目 たオントロ ー内 is-a階層 部 的 相似性 ，実
際 オントロ ー 於い 現 い 性質 あ こ わ
(2) 検出さ 洗練提案 妥当性 い
初心者 構築 たオントロ ー うち race2 対 ，提案
さ た洗練方法 い 妥当性 確認 た．結果 ，表2
通 あ ．表2 於い 類１ 書 い い ， 類１
元々相似形 あ 箇所 あ ， 修正提案 行わ いた あ ．
そ 結 果，44％ 候 補 い 提示 さ た洗 練方 法 適
用 こ 妥 当 あ 判 断 さ た ． 提 案 さ た 修 正 案 不
適 あ 判 断 さ た ， ほ 以 前 手 法 時 同
様 “人 工 物”や“ タ 行 ”等 抽 象 ベ 高い 概 念
参照や う 概念 参照 提案さ う 場合 あ
．
，今回 手法 ，2 ロ ト間 階層 着目 ，
基本概念階層 複数 中間概念 存在 い 場合 1回
ール適用 考慮 こ 可能 あ ，そうい た 場合 ，
そ 中間概念 ，既 そ ロ ト以外 類観点 特殊
化さ ，提案 不適当 あ 判断さ こ あ た．
今後， ッ ベ 概念 参照や他 類観 を考慮
こ を考え い ， う こ 提案 妥当性
を向 さ こ 考え い ．
5.
今後
展望
本研究 ， ン 中 部 的 相似形
い is-a階層 特 を利用 ， ッ is-a階層 着
目 こ 洗練支援箇所 候補を検出 を開
発 ， 評価及び考察を行 ．以前 あ 基本概念
着目 方法 比 効率的 修正箇所を検出 こ 出
来 ．本手法 特 ，限定的 あ ン
内容洗練を機械的 支援 実現 い
こ あ ．
今後 展望 ，今回未実装 あ 部 考察を
進 共 ッ ベ 概念や 類 観 混在を考慮
こ 洗練支援候補 検出 精度を向 さ い．
，現状用い い 縦方向 ッ 階層 け く，
弟 ッ 考慮 ，こ 組 合わ 発展
さ こ 精度 高い洗練支援 実現を目指 ．
謝辞
本 研 究 一 部 科 学 研 究 費 補 助 金 基 盤 研 究(B)25280081
ン 多 的視 管理 基 く領域横断型セ
ン ック タ 知的 索 助成 ．
参考文献
[Noy 01] Natalya F. Noy, Deborah L. McGuiness : A Guide to Creating Your First Ontology ，Stanford Knowledge Systems
Laboratory Technical Report KSL-01-05 and Stanford Medical Informatics Technical Report SMI，2001．
[森田 10] 森田武史, 山 高 , : ン 学習 現状
動向，人工知能学会誌 Vol.25(3), 2005
[Ohta 11] Mamoru Ohta, et al.: A Quality Assurance Framework for Ontology Construction and Refinement，In Proc. of 7th
Atlantic Web Intelligence Conference (AWIC2011), pp.207-216, Fribourg, Switzerland, January 26-28, 2011.
[太田11] 太田衛, 崎 , 溝 理一郎：実践的 ン
開 発 向 け ン 構 築 利 用 環 境 法
造 拡張― 実践編 ―，人工知能学会論文誌, Vol.26
No.2, pp.403-418, 2011
[Poveda 12] Maria Poveda, Mari Carmen Suarez-Figueroa, Asuncion Gomez-Perez : Validating ontologies with OOPS!, Knowledge Engineering and Knowledge Management, 18th International Conference, (EKAW 2012), pp 267-281,Galway City, Ireland, October 8-12, 2012
[溝 06] 溝 理一郎， 崎 ，來村 信，笹島宗彦：
ン 構築入門pp50-52， 社，2006
[増田 13] 増田壮志， 崎 ：Is-a階層 相似性を 方向
利用 ン 内容洗練方法 考察，第27回
人工知能学会全国大会 3I1-5, 2013
