ontology101

이름에 뜻과 관계를 부여한다

온톨로지는 한 분야의 개념과 그 사이의 관계를 명시한 지식의 틀이다. 용어의 의미와 전제를 드러내면 사람과 프로그램이 지식을 공유하고 재사용하기 쉬워진다.

클래스 Class

어떤 종류의 대상을 다루는지 정한다.

속성·관계 Slot / Property

대상의 특성과 다른 대상과의 연결을 기술한다.

제약 Facet

값의 형식, 허용 범위와 개수를 정한다.

개체 Instance

정의한 개념에 속하는 구체적인 사례다.

내용 근거: 원문 1–4쪽

답하고 싶은 질문부터 정한다

원문은 개발 절차를 일곱 단계로 제시한다. 순서대로 한 번 지나가는 절차가 아니라, 초안을 만들고 써 보면서 되돌아가는 반복 과정이다.

1. 도메인과 범위를 정한다. 무엇을 다루고, 무엇에 쓰며, 누가 유지할지 적는다. 이때 온톨로지가 답해야 할 질문 목록을 미리 써 두는데, 원문은 이를 역량 질문(competency question)이라 부른다. 나중에 모델이 충분한지 판가름하는 시험지가 된다.
2. 기존 온톨로지의 재사용을 검토한다. 이미 공개된 어휘나 분류가 있으면 가져와 다듬는 편이 빠르고, 다른 시스템과 맞물려야 한다면 재사용이 요구사항이 되기도 한다.
3. 중요한 용어를 빠짐없이 나열한다. 이 단계에서는 중복이나 계층, 클래스인지 속성인지를 따지지 않는다. 목록을 넓게 얻는 것이 먼저다.
4. 클래스와 계층을 정한다. 일반적인 개념에서 내려가거나(하향식), 구체적인 개념에서 묶어 올라가거나(상향식), 눈에 띄는 개념에서 양쪽으로 넓히는(결합식) 방법이 있다. 원문은 어느 것이 본질적으로 낫다고 보지 않으며, 결합식이 많은 사람에게 가장 쉽다고 적는다.
5. 속성(슬롯)을 정한다. 용어 목록에서 클래스로 뽑히지 않은 것들이 대개 속성이다. 내재적 특성, 외재적 특성, 부분, 다른 개체와의 관계가 여기에 들어간다. 속성은 그것을 가질 수 있는 가장 일반적인 클래스에 붙이고, 하위클래스는 이를 상속받는다.
6. 속성의 제약(패싯)을 정한다. 값의 개수, 값의 유형, 값이 될 수 있는 클래스를 적는다(아래 05절).
7. 개체를 만든다. 클래스를 고르고 개체를 만들어 속성 값을 채운다. 여기서부터가 지식베이스다.

4단계와 5단계는 서로 얽혀 있어 한쪽을 끝내고 다른 쪽으로 넘어가기 어렵다. 개념 몇 개를 정하고 그 속성을 적은 뒤 다시 개념으로 돌아가는 식으로 진행한다. 유일한 정답을 찾기보다 목적에 맞는 모델을 만들고, 실제 사용을 통해 계속 고쳐 나가는 것이 중요하다.

일곱 단계와 역량 질문: 원문 5–11쪽 · 결론: 23쪽

결정을 도와주는 규칙들

원문은 본문 곳곳에 짧은 규칙을 박아 두었다. 아래는 그 규칙들을 자체 문장으로 묶은 것이다. 저자들은 이 규칙이 다소 독단적으로 보일 수 있지만 실제 결정에 도움이 된다고 밝힌다.

1. 정답은 하나가 아니다. 같은 도메인을 모델링하는 방법은 언제나 여럿이고, 최선은 어떤 응용에 쓸지와 앞으로 어떻게 확장할지에 달려 있다. 개발은 반복적일 수밖에 없다.
2. 개념은 도메인을 설명하는 문장의 명사와 동사에 가깝다. 명사는 클래스(대상), 동사는 관계가 될 가능성이 높다.
3. 상위–하위 관계는 "일종(kind-of)"이다. 하위클래스의 모든 개체는 상위클래스의 개체이기도 하다. 이 관계는 이행적이어서, B가 A의 하위이고 C가 B의 하위이면 C는 A의 하위다.
4. 형제 클래스는 같은 수준의 일반성을 가진다. 책의 같은 수준 절들처럼 나란히 놓일 수 있어야 한다. 잘 짜인 온톨로지에서 직접 하위클래스는 대개 둘에서 열둘 사이다. 하나뿐이면 모델링이 덜 된 신호이고, 열둘을 넘으면 중간 범주가 필요할 수 있다. 다만 자연스러운 묶음이 없다면 인위적인 클래스를 만들지 않는다.
5. 새 하위클래스에는 이유가 있어야 한다. 상위클래스에 없는 속성이 있거나, 제약이 다르거나, 참여하는 관계가 다를 때 만든다. 예외는 용어 계층이다. 전문가들이 실제로 구별해 쓰는 용어라면 새 속성이 없어도 계층으로 두는 편이 탐색과 소통에 낫다.
6. 클래스로 나눌지, 속성 값으로 둘지는 도메인이 정한다. 그 구별이 다른 클래스의 제약을 바꾸거나 전문가가 서로 다른 종류의 대상으로 여긴다면 클래스로 나눈다. 그렇지 않으면 값으로 둔다. 개체가 한 클래스에서 다른 클래스로 자주 옮겨 다니게 되는 구별(예: 지금 차가운 상태인 와인)은 클래스가 아니라 값이다.
7. 개체는 표현하려는 가장 구체적인 항목이다. 어디까지를 클래스로, 어디부터를 개체로 둘지는 역량 질문이 요구하는 세분성으로 정한다. 개념들이 자연스러운 계층을 이루면 개체가 아니라 클래스로 표현한다. 계층을 이룰 수 있는 것은 클래스뿐이기 때문이다.
8. 속성의 적용 범위는 가장 일반적으로, 그러나 지나치지 않게. 속성이 붙는 클래스(정의역)와 값이 될 수 있는 클래스(치역)는 그 속성이 실제로 해당하는 가장 넓은 클래스로 정한다. 상위클래스와 그 하위클래스를 함께 나열했다면 하위클래스는 지우고, 어떤 클래스의 하위클래스를 전부 나열했다면 그 클래스 하나로 바꾼다.
9. 범위를 넘어 모델링하지 않는다. 응용에 필요한 것보다 더 특수화하거나 일반화할 필요가 없고(많아야 각 방향으로 한 수준), 클래스가 가질 수 있는 모든 속성과 관계를 다 넣을 필요도 없다. 어떤 사실을 일부러 빼기로 했다면 그 결정을 문서에 남긴다. 나중에 재사용하는 사람이 알 수 있어야 한다.
10. 명명 규약을 정하고 지킨다. 클래스는 단수형이든 복수형이든 하나로 통일하고, 약어를 피하며, 같은 부모의 하위클래스 이름은 형식을 맞춘다(예: Red Wine과 White Wine이거나 Red와 White, 그 둘을 섞지 않는다). 이름에 "class"나 "slot" 같은 낱말을 붙이지 않는다.

근거: 3장 5쪽 · 4장 12–20쪽 · 6장 21–23쪽. 규칙의 원문 표현과 와인 예제의 전체 전개는 원문에서 읽는 것이 정확하다.

계층이 틀리는 전형적인 방식

원문 4장은 클래스 계층을 점검할 때 걸리는 오류를 예시와 함께 든다. 판단 기준은 한결같이 "일종" 관계가 성립하는가다.

단수와 복수를 상하위로 놓기

Wines 아래에 Wine을 두는 식이다. 한 병의 와인은 와인들의 "일종"이 아니다. 이름 형식을 단수나 복수 하나로 통일하면 대부분 예방된다.

동의어마다 클래스 만들기

클래스는 개념을 나타내지 낱말을 나타내지 않는다. 같은 대상을 부르는 이름이 여럿이면 클래스는 하나이고, 나머지는 동의어 목록이나 문서에 적는다.

순환

A가 B의 하위이면서 B가 A의 하위이면 두 클래스가 같다고 선언한 것과 다름없다. 계층에 순환이 있어서는 안 된다.

이름을 줄이다 관계를 깨뜨리기

지역 계층에서 "지역"이라는 낱말을 빼면 Alsace가 France의 하위클래스가 되어 버린다. 알자스는 프랑스의 일종이 아니지만, 알자스 지역은 프랑스 지역의 일종이다. 이름이 개념을 정확히 가리키는지 확인한다.

외재적 상태로 클래스 만들기

온도나 위치처럼 바뀌기 쉬운 상태를 클래스로 두면 같은 개체가 클래스를 들락거린다. 이런 구별은 속성 값으로 둔다.

도메인이 바뀌었는데 계층을 안 고치기

원문의 예는 진판델이다. 오랫동안 레드로만 분류했지만 로제 색의 화이트 진판델이 나오면서 클래스를 둘로 나누어야 했다. 계층은 도메인의 변화를 따라 고쳐야 한다.

근거: 원문 12–14쪽, 17–19쪽

값에 무엇을 얼마나 허용할지 적는다

속성만 정하면 "이 값이 무엇이어야 하는가"가 비어 있다. 원문은 속성에 붙는 제약(패싯)과 그 주변 개념을 다음과 같이 나눈다.

개수 Cardinality

값을 하나만 갖는지(단일) 여럿 갖는지(다중). 시스템에 따라 최소·최대 개수를 따로 적을 수 있고, 최대를 0으로 두어 특정 하위클래스에서 그 속성을 막을 수도 있다.

값의 유형 Value type

문자열, 수, 참·거짓, 정해진 목록 가운데 하나(열거형), 그리고 다른 클래스의 개체. 마지막 유형이 개체 사이의 관계를 만든다.

정의역과 치역 Domain / Range

속성이 붙는 클래스들이 정의역, 값으로 올 수 있는 개체의 클래스가 치역이다. 둘 다 03절의 "가장 일반적으로, 그러나 지나치지 않게" 규칙을 따른다.

역관계 Inverse slot

"와인의 생산자"와 "와이너리가 생산하는 와인"처럼 한쪽을 채우면 다른 쪽이 정해지는 쌍이다. 저장은 중복이지만 입력할 때 어느 쪽에서든 채울 수 있게 해 주고, 시스템이 반대쪽을 자동으로 맞춘다.

기본값과 고정값

기본값은 새 개체에 미리 채워 두는 편의 장치라 바꿀 수 있다. 반면 클래스 수준에서 정한 값(예: 디저트 와인의 당도는 "달다")은 하위클래스와 개체에서 바꿀 수 없다. 둘을 혼동하지 않는다.

서로소 Disjoint

공통 개체를 가질 수 없는 클래스 쌍을 명시하면, 어떤 클래스가 두 서로소 클래스의 하위로 정의됐을 때 시스템이 모델링 오류를 잡아낼 수 있다.

근거: 원문 8–10쪽, 20–21쪽