セマンティックインターオペラビリティ - 百科事典

セマンティックインターオペラビリティとは、コンピュータシステムが明確で共有された意味でデータを交換する能力です。セマンティックインターオペラビリティは、機械が計算可能なロジック、推論、知識発見、データ連携を情報システム間で実現するために必要な要件です。

セマンティックインターオペラビリティは、データのパッケージ（構文）だけでなく、データとその意味（セマンティクス）の同時伝送に焦点を当てています。これは、データに関するデータ（メタデータ）を追加し、各データ要素を制御された共有された語彙にリンクすることで達成されます。データの意味は、データ自体とともに、情報システムに依存しない一つの自己記述型「情報パッケージ」で伝送されます。これは、機械の解釈、推論、論理の基盤と能力を提供する共有された語彙と、そのオントロジーへの関連付けです。

構文インターオペラビリティ（以下で説明）は、セマンティックインターオペラビリティの前提条件です。構文インターオペラビリティは、データのパッケージと伝送メカニズムを指します。医療分野では、HL7が30年以上使用されています（インターネットやウェブ技術よりも前に）、データの区切りとしてパイプ文字（|）を使用しています。現在のインターネット標準の文書マークアップはXMLで、データの区切りとして「< >」を使用しています。データの区切りはデータの構造を示す以外に意味を伝えることはありません。区切り記号の内容を翻訳するデータ辞書がなければ、データは意味がありません。これらのデータパッケージメカニズムに関連付けられたデータ辞書や情報モデルを作成する多くの試みがありますが、実際に実装できるものはありません。これにより、データの「バベル化」が続いており、意味を持つデータの交換ができません。

1999年にティム・バーナーズ-リーがセマンティックウェブの概念を紹介して以来、W3C（World Wide Web Consortium）の標準に対する関心と適用が増加しています。これにより、ウェブスケールのセマンティックデータ交換、連携、推論機能を提供する目的で、セマンティックウェブの標準が採用されています。

構文インターオペラビリティとしてのセマンティック
XMLやSQL標準などが提供する構文インターオペラビリティは、セマンティックの前提条件です。これは、情報の処理方法が構造から解釈可能になるように、データを構造化するための一般的なデータフォーマットと一般的なプロトコルを含みます。これにより、構文エラーの検出も可能になり、受信システムが混乱または不完全なメッセージの再送信を要求できます。構文が混乱したりデータを表現できなかった場合、セマンティックコミュニケーションは不可能です。しかし、ある構文で表現された情報は、場合によっては異なる構文に正確に翻訳できます。構文の正確な翻訳が可能な場合、異なる構文を使用するシステムも正確に相互運用できます。形式記法が異なる表現力（情報を表現する能力）のレベルを持つ場合、異なる構文を使用するシステム間で情報の正確な翻訳が可能な場合もあります。

各アプリケーションで使用されるすべての用語の表現を含む単一のオントロジーは、新しい用語の急速な創出や古い用語に対する新しい意味の割り当てのために、一般的に不可能とされています。しかし、ユーザーがコンピュータで表現したいすべての概念を予測することは不可能であっても、特定のアプリケーションセットやオントロジーに対して必要なより具体的な概念を作成するために組み合わせられる「原始的な」概念の表現の有限セットを見つける可能性があります。これらの原始的な要素を含む基盤オントロジー（上層オントロジーとも呼ばれる）を持ち、ユーザーが基本のオントロジー要素のインベンチャリーを使用して必要な新しい用語を定義し、それらの新しい定義された用語が基本の基盤オントロジーを解釈できる他のコンピュータシステムで正しく解釈されるようにすることができます。このような原始的な概念の表現の数が実際に有限であるか、永遠に拡大するかどうかは、現在の活発な調査の対象です。有限である場合、初期の基盤オントロジーが多くのユーザーによってテストおよび使用された後、正確で一般的なセマンティックインターオペラビリティをサポートする安定した基盤オントロジーが進化することができます。現在、広範なコミュニティによって採用された基盤オントロジーはありませんので、このような安定した基盤オントロジーはまだ未来のものです。

語と意味
セマンティックの議論で繰り返し見られる一つの誤解は、「語と意味の混乱」です。語の意味は時々急速に変化しますが、オントロジーで使用される形式言語は、変化しない形で概念の意味（セマンティクス）をエンコードできます。特定の語（またはデータベースの用語、例えば）の意味を特定するために、オントロジー内の各固定概念の表現に、その概念を参照する可能性のある語または用語をラベリングする必要があります。複数の語が同じ（固定の）概念を言語で参照する場合、これは同義語と呼ばれます。一方、ある語が複数の概念を参照する場合、これは曖昧さと呼ばれます。

曖昧さと同義語は、コンピュータが言語を理解するのが非常に難しいとする要因の一部です。語が概念（使用される語の意味）を参照する方法は、多くの人間読み可能な語にとって、文脈や使用される目的に非常に敏感です。セマンティックインターオペラビリティをサポートするためにオントロジーの使用は、意味と関係が安定してユーザーによって合意される固定された概念のセットを提供することです。特定の文脈（各データベースは異なる文脈です）でどの用語がどの用語に対応するかを決定するタスクは、オントロジーの作成のタスクから分離され、データベースのデザイナー、データ入力フォームのデザイナー、言語理解プログラムの開発者によって取り扱われます。特定のインターオペラビリティの文脈で使用される語の意味が変更された場合、インターオペラビリティを維持するために、その語の意味を指定するオントロジー要素へのポインタを変更する必要があります。

知識表現の要件と言語
知識表現言語は、よく理解されている分野の意味の微妙なニュアンスを十分に表現できることができます。これらの複雑さのレベルは少なくとも5つあります。

一般的な半構造化データに対して、一般的な目的の言語（XMLなど）を使用できます。

多くのタスクに対して、一階述語論理の完全な力を持つ言語が必要です。

人間の言語は非常に表現力がありますが、現在の人間言語技術のレベルでは、正確な解釈を望むにはやや曖昧すぎるとされています。

セマンティックインターオペラビリティ医療システムは、情報を分解し共有することでデータを標準的に利用します。例えば、2つのシステムは今や用語や薬品シンボルを認識できます。セマンティックインターオペラビリティ医療システムは、人間の介入なしに自動的にデータを交換し、用語、薬品シンボル、その他の微妙なニュアンスを認識します。

前提条件が必要ない
セマンティックインターオペラビリティは、情報が送信される形で、受信システムがそれを正しく解釈するために必要なすべての意味を持っているかどうかを考慮して、他のインターオペラビリティの形式と区別できます。受信システムが送信システムに未知のアルゴリズムを使用する場合、情報が特定の意味を持つ可能性のある多くの可能性の中からどの情報が通信に現れるかについての共有された合意が必要です。特定のタスクに対して、解決策の1つは、請求書のリクエストのように、評価するために必要なすべての情報を標準的な方法でエンコードする形式を標準化することです。これには、お金を借りている代理店、お金を借りる代理店、債務を引き起こす行為の性質、その行為に関与する代理店、商品、サービス、および他の参加者；行為の時間；債務の金額と通貨；支払いの期限；要求される支払い形式；その他の情報が含まれます。特定のリクエストに関する情報が送信され、期待される時間と形式で受信された場合、これは正しく解釈できます。この正しい解釈は、数百万の種類の定量測定のほぼすべてを表す可能性のある数値自体だけでなく、伝送の状況に完全に依存します。つまり、解釈は、他のシステムがその数値を使用する方法が正確に同じであると期待しているシステムの両方に依存し、実際の数値の伝送に先立つ全体の伝送のエンベロープにも依存します。

逆に、送信システムが情報が他のシステムでどのように使用されるかを知らない場合、特定の意味を持つ情報（多くの可能性の中から）が通信に現れる方法についての共有された合意が必要です。特定のタスクに対して、1つの解決策は、請求書のリクエストのように、評価するために必要なすべての情報を標準的な方法でエンコードする形式を標準化することです。それでは、以下のような情報を含める必要があります：お金を借りている代理店、お金を借りる代理店、債務を引き起こす行為の性質、その行為に関与する代理店、商品、サービス、および他の参加者；行為の時間；債務の金額と通貨；支払いの期限；要求される支払い形式；その他の情報。特定のリクエストに関する情報が送信され、期待される時間と形式で受信された場合、これは正しく解釈できます。この正しい解釈は、数百万の種類の定量測定のほぼすべてを表す可能性のある数値自体だけでなく、伝送の状況に完全に依存します。つまり、解釈は、他のシステムがその数値を使用する方法が正確に同じであると期待しているシステムの両方に依存し、実際の数値の伝送に先立つ全体の伝送のエンベロープにも依存します。

送信システムが情報が他のシステムでどのように使用されるかを知らない場合、特定の意味を持つ情報（多くの可能性の中から）が通信に現れる方法についての共有された合意が必要です。特定のタスクに対して、解決策の1つは、請求書のリクエストのように、評価するために必要なすべての情報を標準的な方法でエンコードする形式を標準化することです。それでは、以下のような情報を含める必要があります：お金を借りている代理店、お金を借りる代理店、債務を引き起こす行為の性質、その行為に関与する代理店、商品、サービス、および他の参加者；行為の時間；債務の金額と通貨；支払いの期限；要求される支払い形式；その他の情報。特定のリクエストに関する情報が送信され、期待される時間と形式で受信された場合、これは正しく解釈できます。この正しい解釈は、数百万の種類の定量測定のほぼすべてを表す可能性のある数値自体だけでなく、伝送の状況に完全に依存します。つまり、解釈は、他のシステムがその数値を使用する方法が正確に同じであると期待しているシステムの両方に依存し、実際の数値の伝送に先立つ全体の伝送のエンベロープにも依存します。

送信システムが情報が他のシステムでどのように使用されるかを知らない場合、特定の意味を持つ情報（多くの可能性の中から）が通信に現れる方法についての共有された合意が必要です。特定のタスクに対して、解決策の1つは、請求書のリクエストのように、評価するために必要なすべての情報を標準的な方法でエンコードする形式を標準化することです。それでは、以下のような情報を含める必要があります：お金を借りている代理店、お金を借りる代理店、債務を引き起こす行為の性質、その行為に関与する代理店、商品、サービス、および他の参加者；行為の時間；債務の金額と通貨；支払いの期限；要求される支払い形式；その他の情報。特定のリクエストに関する情報が送信され、期待される時間と形式で受信された場合、これは正しく解釈できます。この正しい解釈は、数百万の種類の定量測定のほぼすべてを表す可能性のある数値自体だけでなく、伝送の状況に完全に依存します。つまり、解釈は、他のシステムがその数値を使用する方法が正確に同じであると期待しているシステムの両方に依存し、実際の数値の伝送に先立つ全体の伝送のエンベロープにも依存します。

送信システムが情報が他のシステムでどのように使用されるかを知らない場合、特定の意味を持つ情報（多くの可能性の中から）が通信に現れる方法についての共有された合意が必要です。特定のタスクに対して、解決策の1つは、請求書のリクエストのように、評価するために必要なすべての情報を標準的な方法でエンコードする形式を標準化することです。それでは、以下のような情報を含める必要があります：お金を借りている代理店、お金を借りる代理店、債務を引き起こす行為の性質、その行為に関与する代理店、商品、サービス、および他の参加者；行為の時間；債務の金額と通貨；支払いの期限；要求される支払い形式；その他の情報。特定のリクエストに関する情報が送信され、期待される時間と形式で受信された場合、これは正しく解釈できます。この正しい解釈は、数百万の種類の定量測定のほぼすべてを表す可能性のある数値自体だけでなく、伝送の状況に完全に依存します。つまり、解釈は、他のシステムがその数値を使用する方法が正確に同じであると期待しているシステムの両方に依存し、実際の数値の伝送に先立つ全体の伝送のエンベロープにも依存します。

送信システムが情報が他のシステムでどのように使用されるかを知らない場合、特定の意味を持つ情報（多くの可能性の中から）が通信に現れる方法についての共有された合意が必要です。特定のタスクに対して、解決策の1つは、請求書のリクエストのように、評価するために必要なすべての情報を標準的な方法でエンコードする形式を標準化することです。それでは、以下のような情報を含める必要があります：お金を借りている代理店、お金を借りる代理店、債務を引き起こす行為の性質、その行為に関与する代理店、商品、サービス、および他の参加者；行為の時間；債務の金額と通貨；支払いの期限；要求される支払い形式；その他の情報。特定のリクエストに関する情報が送信され、期待される時間と形式で受信された場合、これは正しく解釈できます。この正しい解釈は、数百万の種類の定量測定のほぼすべてを表す可能性のある数値自体だけでなく、伝送の状況に完全に依存します。つまり、解釈は、他のシステムがその数値を使用する方法が正確に同じであると期待しているシステムの両方に依存し、実際の数値の伝送に先立つ全体の伝送のエンベロープにも依存します。

送信システムが情報が他のシステムでどのように使用されるかを知らない場合、特定の意味を持つ情報（多くの可能性の中から）が通信に現れる方法についての共有された合意が必要です。特定のタスクに対して、解決策の1つは、請求書のリクエストのように、評価するために必要なすべての情報を標準的な方法