Ontologias são utilizadas em inteligência artificial, Web Semântica, engenharia de software, arquitetura da informação e em diversas outras áreas da Informática, como uma forma de representação de conhecimento sobre o mundo ou alguma parte deste. A sua utilização tem como objetivo estruturar de forma organizada as informações de um determinado domínio de conhecimento e refletir um entendimento semântico de situações do mundo real.
Hendler (2001) apresenta a seguinte definição: "Uma ontologia é uma especificação formal e explícita de uma conceitualização compartilhada". Onde: "formal" significa legível para computadores; "especificação explícita" diz respeito a conceitos, propriedades, relações, funções, restrições, axiomas, explicitamente definidos; "compartilhado" quer dizer conhecimento consensual; e "conceitualização" diz respeito a um modelo abstrato de algum fenômeno do mundo real. A conceitualização é formada por um vocabulário controlado que é arranjado hierarquicamente e através de relações entre conceitos, como nas taxonomias e tesauros. Uma conceitualização é uma visão abstrata e simplificada do mundo que se deseja representar.
Os computadores necessitam ter acesso a coleções estruturadas de informações (dados e metadados) e de conjuntos de regras de inferência que auxiliem no processo de dedução automática para que seja administrado o raciocínio automatizado, ou seja, a representação do conhecimento Dziekaniak et al. (2004).
Estas regras são especificadas através de ontologias, as quais permitem representar explicitamente à semântica dos dados. Através dessas ontologias torna-se possível a elaboração de uma enorme rede de conhecimento humano, complementando o processamento da máquina, além de melhorar qualitativamente o nível de serviços na Web.
Em Hinz (2006), é apresentada uma lista com as principais vantagens da utilização de ontologias na Ciência da Computação:
• Ontologias fornecem um vocabulário para representação do conhecimento. Esse vocabulário possui uma conceitualização que o sustenta, evitando assim interpretações ambíguas do mesmo.
• Ontologias permitem o compartilhamento de conhecimento. Caso exista uma ontologia que modele adequadamente certo domínio de conhecimento, a mesma pode ser compartilhada e ulitizada por pessoas que desenvolvam aplicações dentro desse domínio.
• Fornece uma descrição exata do conhecimento. Ao contrário da linguagem natural em que as palavras podem possuir semântica totalmente diferente conforme o seu contexto, a ontologia, por ser escrita em linguagem formal, não deixa espaço para a diferença semântica existente na linguagem natural.
• É possível fazer o mapeamento da linguagem da ontologia sem que com isso seja alterada a sua conceitualização, ou seja, uma mesma conceitualização pode ser expressa em várias línguas.
• Pode ser possível estender o uso de uma ontologia genérica de forma a que ela se adapte a um domínio específico.
Segundo Schiessl (2007), uma ontologia é projetada levando-se em conta os propósitos da área de atuação e aplicação e, enfatizado por Gruber (1993), algumas características relevantes devem ser consideradas no seu planejamento, como se segue:
• Clareza: as definições devem ser objetivas e, quando viável, completas. É preferível que uma definição seja declarada através de axiomas lógicos. Todas as definições devem ser documentadas em linguagem natural.
• Coerência: uma ontologia deve permitir inferências que sejam consistentes com as definições.
• Extensível: uma ontologia deve permitir que novos termos sejam definidos, para usos especiais, baseados no vocabulário existente, de maneira que não seja necessária a revisão das definições já existentes.
• Mínimo viés de codificação: a conceituação deve ser especificada no âmbito do conhecimento, ou seja, a escolha da representação não deve se basear somente na conveniência da notação ou implementação.
• Mínimo compromisso ontológico: uma ontologia deve necessitar de um compromisso ontológico apenas o suficiente para permitir que as atividades
de compartilhamento do conhecimento esperadas aconteçam.
Existem diverso tipos de ontologias, que de acordo com seu grau de genericidade, podem ser classificadas como (Gomes-Perez, 1999):
• Ontologias de representação: definem as primitivas de representação – frames, axiomas, atributos e outros – de forma declarativa;
• Ontologias Gerais: trazem definições abstratas necessárias para a compreensão de aspectos do mundo, como tempo, processos, papéis, espaço, seres, coisas, etc;
• Ontologias Centrais ou Genéricas: definem os ramos de estudos de uma área e/ou conceitos mais genéricos e abstratos desta área. Por exemplo, regras básicas do direito;
• Ontologias de Domínio: tratam de um domínio mais específico de uma área genérica de conhecimento, como direito tributário, microbiologia, etc;
• Ontologias de Aplicação: procuram solucionar um problema específico de um domínio, como identificar doenças do coração, a partir de uma ontologia de domínio de cardiologia.
Ainda de acordo com Gómez-Perez (1999), existe ainda outra classificação para ontologias, aplicáveis apenas para as duas últimas citadas acima. São elas:
• Ontologias de tarefas: descrevem tarefas de um domínio – como processos, planos, metas, escalonamentos, etc – com uma visão mais funcional, embora declarativa, de um domínio;
• Ontologias de domínio: tem uma visão mais epistemológica do domínio, focando nos conceitos e objetos do universo discurso.
Ontologias são muito importantes na Web Semântica. Segundo Berners-Lee et al. (2001) e citado em Jorge (2005), as ontologias típicas para a Web têm uma taxonomia e um conjunto de regras de inferência. A taxonomia define classes de objetos e relações entre eles. Pode-se expressar um grande número de relações entre entidades assinalando propriedades para as classes e permitindo que subclasses herdem suas propriedades. Regras de inferência fornecem poder adicional às ontologias.
Os portais podem se favorecer do uso de ferramentas baseadas em ontologias e da marcação semântica das páginas da Web de várias maneiras. Berners-Lee et al. (2001), citado em Jorge (2005), afirma que as ontologias podem aumentar a funcionalidade da Web das seguintes formas:
• Podem ser usadas de uma maneira simples para melhorar a eficácia de pesquisas na Web. O programa pesquisador olha hoje apenas para as páginas que contêm o termo preciso, ao invés de olhar para todas aquelas que usam termos equivalentes;
• Páginas podem ser direcionadas para outras páginas, cuja ontologia define como informações relacionadas. As informações são processadas e podem ser usadas para responder questões que normalmente exigiriam intervenção de um humano
• Adicionalmente, as marcações com significados específicos tornam mais fácil o desenvolvimento de programas de software que podem responder a questões complexas cujas soluções não residem em uma página Web simples.