第二章 文獻探討
第五節 本體論(Ontology)
一、 知識分類
由Holsapple學 者(2005)提 出 依 知 識 的 功 能 性 來 分 類 為 描 述 性 知 識(Descriptive Knowledge)、程序性知識(Procedural Knowledge)、推論性知識(Reasoning Knowledge)。詳 細說明如下[31, 32]：
(一) 描述性知識(Descriptive Knowledge)
是一種敘述性的知識，能夠直接陳述明確描述的知識。此類的知識主要是描述個 體對於某件特定事項或是想法的認知，使其能夠描述此事物，但卻不一定了解如何使 用此知識。但凡若非程序性或推論性的知識皆可歸於為描述性知識，也因此類知識的 內容及結構無法事先定型，所以很難完全由電腦處理。
(二) 程序性知識(Procedural Knowledge)
描述學習者如何應用他們的描述性知識屬，於動態的知識，指的是關於”如何去做 某些事” 之知識。
(三) 推論性知識(Reasoning Knowledge)
是明確說明「當某些事項(circumstances)存在時，什麼結論是有效的」。此類的知 識主要關於邏輯(Logic)、關聯(Correlation)、同步性(Synchronicity)及類推性(Analogy)，
甚至因果關係(Causality)的知識。
本研究透過訪談長期照護機構中獲得的資料是屬於靜態的描述性知識，包括病歷摘 要、評估量表、照護計畫、照護週計畫表與其他記錄表等，以及收集屬於動態的程序性 知識，包括住民入住機構的流程、照護流程、工作流程與評估流程，將收集到的資料與 需求問題做需求分析與彙整，並再收集相關文獻。
本研究主要是應用本體論發展長期照護機構評估系統之本體模型，可讓跨照護、系 統發展等領域團隊作為溝通工具，以及提供欲發展長期照護機構資訊系統者建構概念模 型之參考，主要應用描述性及程序性知識之清楚表達本體的特性進行本體模型建置，而 推論性知識屬於知識推導功能，本研究也將利用實例來進行本體推論。
二、 本體論的定義
本體論(Ontology)也稱領域本體或知識本體，近年來有許多應用在於資訊科學相關領 域中引起許多討論，但本體論的定義、建構方式和表達的方式並沒有一個統一的標準，
基本即是將概念用知識表達，並在本體特定領域中進行定義概念與關係。詳細定義內容 如下表7所示[33]。
本體論就是將事物的本質取出來，當取出愈多便越能更加精確的描述知識，而本體 就愈有可能進行分享，並反覆被利用。透過共享的概念，能讓不同領域互相溝通讓機器 理解要表達的語意(Semantic)[34, 35]。而眾多學者中，由Gruber學者(1993)提出本體論定 義是許多相關研究學者最認同的定義。
表7 本體論的定義 (由本研究整理)
年份 學者 定義
1993
1995
Gruber 本體論(Ontology)是「The metaphysical study of the nature of being and existence」之意思，這詞出自於哲學用語，是對存在 (Being)本質做探討，在特定領域針對此物件的「定義」和他物 件的「關係」，以及類型和屬性的知識理論[36]。
而本體描述能讓不同領域的專家共同溝通，且也可以讓人與機 器或機器與機器相互了解對方所要表達的語意(Semantic)[37]。
1997 Borst 較為廣泛的定義為本體論是將事物化成共享概念之正式且明
確的規範(ontology is a formal, explicit specification of a shared conceptualization)[38]。
1999 Chandrasekaran 本體論能對特定領域或主題的內容進行概念及關係的定義，在 詞彙概念中清楚呈現知識，更能描述真實世界的認知，清楚的 呈現知識的結構[39]。
1999 Gômes-Pérez 本體論主要是描述事件之間的規則，但之後人工智慧的發展，
給予本體論新的定義，就是清楚描述領域內所要表達的概念和 概念相關的屬性(Slots)和類別(Class)，還有屬性的限制及分類 出的實體(Instance)，且有結合詞彙的規則(Rule)，使得可以藉 由規則來推論詞彙[40]。
2005 Soergel 詞彙、關係、規則、概念化、形式化的規格說明，以及領域知
識的表達與共享。
由上表7各學者的定義，本研究認為本體論的主旨就是在將真實世界所發生的事件取 出「概念」，再明確定義、關係、屬性、實體等讓電腦機器能了解人們要表達的語意，進 而組成本體模型使知識能共享與再利用。
了解本體基本定義，還須了解如何建置本體模型，本體結構是如何構成，因此本研 究整理出各學者定義的本體結構構成要素，詳細內容如表8說明：
表8 本體結構構成要素 (由本研究整理)
年份 學者 構成要素
1993 Gruber 五個要素構成，包括Classes(概念)、Relation(型態)、Functions(函
數)、Axiom(定理)和Instance(案例)。Classes(概念)又稱為Concept，
概念是任何事物，如描述函數、行為、推理等，Relation(型態)是一 種存在許多不同的領域概念之間[36]。
1997 Guarino 本體基本架構共有三個部分，包括Concept(定義概念)、Relation(關
係)、Instances (實例)，分別是先找出「定義概念」，並分析概念與 概念間之「關係」，最後再舉出「實例」呈現[41, 42]。
2001 Noy &
McGuinness
本體結構的四個構成要素，包括Classes(概念)、Slots(屬性)、
Facets(限制)與Instances(實例)。類別(Class)：描述某領域概念和某 些共同特性的實體所形成的群體。屬性(Slot)：描述概念的屬性或 概念之間的關係。限制(Facet)：為屬性值的條件限制。實例
(Instance)：為類別的實體，會繼承其類別的所有屬性或關係，知識 庫就是由一個實例的類別所組成的[43]。
上述學者提出的本體結構主要參考Guarino學者(1997)提出的三個構成要素，本研究 發展為定義概念、關聯語意、屬性限制與實例來建立本體模型。
三、 本體論之方法與發展流程
使用合適的方法論(Methodology)來建立本體，能減少本體論發展流程知識取得的瓶 頸，目前已發展出許多種本體建置及評估的方法論，在1995年Uschold & King是第一個提 出本體論建置方法與方法論，包含四個階段為Identify Purpose(確定目的)、Building the Ontology(建立本體)、Evaluation(評價)、Documentation(使用說明)，其中在建立本體階段 中可細分成Ontology Capture(取得本體)、Ontology Coding(本體編碼)、Integrating Existing Ontology(整合現有本體)三個子階段[44]。
之後陸續許多學者也接連提出建置本體的方法，有Lenat & Guha(1993)提出CYC[45]、 有M. Gruninger & Fox (1995)提出TOVE [46]、 Bernaras, Laresgoiti, & Corera(1996)提出 KACTUS[47]、Gomez-Perez, Fernandez, & de Vicente(1997)提出METHONTOLOGY[48]、
Swartout, Patil, Knight, & Russ(1997)提出SENSUS[49]、Y.Sure, Staab, & Studer (1997)提出 On-To-Knowledge methodology[50]等發展方法，但建置本體到目前為止仍沒有一個標準的 方法和程序。
而在本體發展流程，由Gruber(1993)提出本體為建置特定領域的概念，統一詮釋對事 物的認知，具有以下四點特性：
1. Conceptualization(概念化)：本體是真實世界中的概念，用結構性知識描述，讓此 領域的相關人員能相互溝通。
2. Formal(正規化)：本體是表示概念集合，清楚的定義語意，讓人類能所閱讀。
3. Explicit(明確)：使用概念及限制都有明確的定義，讓電腦機器解讀。
4. Share(可分享)：是表達出共同的知識，反映領域中的概念，作為溝通的媒介。
由Gômes-Pérez等 人(2004)提 出 的 發 展 階 段 為 四 個 階 段 ：Specification and Conceptualization (規範概念化)，Formalization and Conformity (形式整合化)，Specification and Conceptualization (實施和維護)，和技術完成本體的規劃，發展和支持[51, 52]。
由Pinto和Martin’s兩位學者(2004)提出的以四階段本體發展流程：Specification and Conceptualization(規 範 概 念 化)，Formalization(形 式 化)，Implementation(實 施)和 Maintenance(維 護)， 來 獲 得 使 用 者 知 識 ， 而Pinto和Martin’s兩 位 學 者 主 要 是 參 考 On-To-Knowledge methodology建置本體方法[53-55]。
由Craig E. Kuziemsky和Francis Lau兩位學者(2010)提出的以四階段本體發展流程：
Specification and Conceptualization (規範概念化)，Formalization (形式化)，Implementation (實施)和Evaluation and Maintenance (評價和維護)，而本研究主要是參考這兩位學者提出 的四階段本體發展流程，如下表9所示，與詳細四階段內容如下說明[53]：
表9 Pinto和Martin’s之四階段本體發展流程[53]
Specification and Conceptualization
(規範概念化)
Formalization (形式化)
Specification (實施)
Evaluation and Maintenance (評價和維護) 1、 資料收集：根據不同項
目將具體的資料規範 至項目中，而已經確定 範圍和本體目的，還有 驗證的概念和過程、加 入概念模型和其他相 關研究文獻、使用的歷 史資料等三個目標。
2、 資料分析：收集到的資 料做完整的分類，並了 解資料之間的關係、屬 性。
領域本體：本體代表的結構和 關係，主要是頂層和底層本 體，可以看出本體範圍的本體 模型。
子本體：根據領域本體的頂層 和底層的本體，細分出許多子 本體，子本體裡有所有相關的 實體與流程。
解決問題的方法：提供具體的 解決方案解決領域的問題。
實 現 本 體 論，快速開發 系 統 的 方 法，可以進行 快 速 標 準 開 發和測試，使 用 者 回 饋 可 循 環 的 設 計 過程。
評 估 使 用 者 評 估 和技術評估。
(一) 規範概念化(Specification and Conceptualization)
規範概念是將本體的目的和範圍界定，並建立詞彙和關係的本體設計。在此階段 有兩個需完成的任務：資料收集和資料分析。
1. 資料收集(Data collection)
根據不同項目將具體的資料規範至項目中，而已經確定範圍和本體目的還有三 個目標的資訊必需要完成。首先是要能夠驗證的概念和過程。例如，在訪談中所描 述的資訊比真正在照護時的事件往往是不完全相同的。第二個目標是加入概念模型 和其他相關研究文獻作為研究和實際的關聯。第三目標涉及到使用的歷史資料，如 住民的病史資料，要了解當前的資料收集方法和如何將資料知識要回饋給最終使用 者，而歷史資料可以用來建立為實際案例教學。
2. 資料分析(Data analysis)
資料分析的方法必須有一個理論基礎，如果建立一個關於本體論的一個理論。
因此主要是把將收集到的資料做完整的分類，並了解資料之間的關係、屬性。
(二) 形式化(Formalization)
主要是開發本體正式的模型概念和類別，而最主要形式化要開發三件事情：領域 本體論，子本體和解決問題的辦法。
1. 領域本體：本體代表的結構和關係的本體，主要是本體的頂層和底層的本體，是 最主要可以看出本體範圍的本體模型。
2. 子本體：根據領域本體的頂層和底層的本體，細分出許多子本體，子本體裡有所 有相關的實體與流程。
3. 解決問題的方法：提供具體的解決方案解決領域的問題。
(三) 實施(Specification)
此階段就是將實現本體論，可以進行快速標準開發系統的方法和測試，使用者回 饋可循環的設計過程。主要在系統設計與分析時，可以使用本體和解決問題的方法。
例如，本體概念和關係的可以協助資料庫設計，確保實體和關係資料庫中的是適當的。
(四) 評價和維護(Evaluation and Maintenance)
在此階段主要是要做評估，有使用者評估和技術評估。技術評估包括形成的本體，
使用者評估可以評估不同的事件。每個領域本體概念都必須進行評估，以確保本體其 完整性，並且已達到所需的目標。
透過建置本體的四階段流程，將可以完整的建置本體模型，主要可以提供不同的領 域學科專家互相溝通，設計與建立系統會更加快速與方便。
四、 本體論之應用
在國內目前有許多相關應用本體論的研究，且橫跨許多領域，而本體論應用於醫療 領域的也逐漸增加，但本體論基本都會拿來做知識整合並常用於網頁做搜尋功能，如下 表10所示與詳細說明如下：