Les ontologies computationnelles : un peu d’histoire

De l’ontologie en philosophie…

Les ingénieurs de la connaissance utilisent le terme ontologie pour désigner, aujourd’hui, une représentation formelle, c’est-à-dire logique, des entités d’un domaine de connaissances et de leurs relations, manipulable par des machines.

Pour celles et ceux qui seraient peu familiers avec ce genre de modélisation, n’hésitez pas à aller consulter le bioportal, ou son équivalent français, qui répertorient de nombreuses ontologies computationnelles dans le domaine biomédical. C’est une façon de vous en forger une idée. Vous pouvez aussi jeter un œil à l’ouvrage que nous venons de faire paraître (Aimé & Arnould, 2021). Le premier chapitre constitue justement une introduction aux ontologies computationnelles.

L’ expression a, bien entendu, été empruntée au vocabulaire de la philosophie. L’intérêt pour les questions ontologiques remonte à l’Antiquité grecque, bien avant l’apparition même du mot ontologie. Dans le livre Γ de La métaphysique, Aristote (384-322 av. JC) définit une science dont l’objet est d’étudier l’Être en tant qu’Être (Aristote, 1991, p. 123). Cette science, poursuit-il, ne peut pas être confondue avec les sciences particulières. Elle a, en effet, pour objectif d’étudier de manière universelle l’Être en tant qu’Être . Elle doit aussi, nous dit-il, établir les conditions essentielles sous lesquelles l’Être peut se présenter. Dans ses Catégories (première partie de l’Organon, regroupant plusieurs traités logiques), le Stagirite établit les différents genres de l’Être (Aristote, 2007) :

Chacun des termes qui sont dits sans aucune combinaison indique soit une substance, soit une certaine quantité, soit une certaine qualité, soit un rapport à quelque chose, soit quelque part, soit à un certain moment, soit dans une position, soit posséder, soit faire, soit subir.

Aristote (2007, p. 111).

C’est justement dans un texte d’introduction aux Catégories d’Aristote que le philosophe néoplatonicien Porphyre de Tyr (234-vers 305) propose l’une des premières tentatives d’organisation des connaissances sous la forme d’un arbre hiérarchique. Comme le souligne Smith (2004), représenter les entités de la réalité à l’aide d’une taxinomie est l’une des tâches que se fixe l’ontologie en philosophie. Selon Lowe (2005), l’ontologie s’attaque, notamment, à la structure des catégories de la réalité, et celle-ci est typiquement de nature hiérarchique. La taxinomie des entités d’un domaine de connaissances constitue aussi l’ossature d’une ontologie computationnelle.

Le terme ontologie n’apparaîtra pas avant le début du XVIIe siècle, forgé à partir du préfixe onto-, être, et logos, discours, en grec. Jusqu’à cette époque, la recherche sur l’Être en tant qu’Être faisait partie intégrante de la métaphysique. On trouvera dans Varzi (2010) une discussion sur les relations entre ontologie et métaphysique.

Les études historiques (Øhrstrøm, Andersen, & Schärf, 2005) identifient l’apparition du mot latin ontologia dans les écrits de deux philosophes allemands : tout d’abord dans l’Ogdoas scholastica de Jacob Lorhard (1561-1609) en 1606, puis, en 1613, dans l’ouvrage Lexicum philosophicum de Rudolph Göckel (1547-1628). En 1647, Johann Clauberg (1622-1665) préféra le terme latin ontosophia.  C’est au XVIIIe siècle, avec sa Philosophia prima sive ontologia, que le philosophe allemand Christian Wolff (1679-1754) popularisa le terme ontologie. Dans son Discours préliminaire sur la philosophie en général (1728), Wolff conçoit la philosophie comme la science des possibles en tant qu’ils peuvent être. L’ontologie est une partie de celle-ci et est définie comme suit : 

Il est aussi plusieurs [choses] communes à tout étant, que l’on prédique autant des âmes que des choses corporelles, [qu’elles soient] naturelles ou artificielles. La partie de la philosophie qui s’occupe de l’étant en général et des affections générales des étants se nomme Ontologie, ou encore Philosophie première. C’est pourquoi on définit l’Ontologie, ou Philosophie première, comme étant la science de l’étant en général, c’est-à-dire en tant qu’il est un étant.

Wolff (1728/2006, p. 121).

Wolff poursuit en donnant une série d’exemples de notions générales dont s’occupe l’ontologie, comme celles d’essence, d’existence, d’attribut, de mode, de nécessité, de contingence, de lieu, de temps, de perfection, d’ordre, de simple, de composé, etc. (p.121).

Chez Kant (1724-1804), dans sa Critique de la raison pure, l’ontologie devient la première partie de la métaphysique (1787, p. 629). La métaphysique, chez le philosophe de Königsberg, porte sur les connaissances auxquelles la raison peut s’élever indépendamment de toute expérience. Le but alloué à la Critique est d’étudier la possibilité ou l’impossibilité de la métaphysique. Dans ce cadre, l’ontologie est définie comme :

[…] une science élémentaire pure de toutes nos connaissances a priori, autrement dit elle contient l’ensemble de tous les concepts purs que nous pouvons avoir a priori des choses.

Kant (1787/1976, p. 132).

C’est peut-être dans l’oeuvre d’Edmond Husserl (1859-1938) que l’on peut détecter l’une des influences majeures de l’ontologie philosophique sur l’ingénierie des connaissances (Bachimont, 2007). En effet, le fondateur de la phénoménologie propose une distinction entre l’ontologie formelle et les ontologies matérielles. La première s’intéresse à la structure ultime de la réalité, tandis que les secondes s’intéressent à des secteurs ou aspects particuliers de cette réalité (Varzi, 2010). Cette distinction est à rapprocher de celle opérée en ingénierie des connaissances entre ontologies de haut niveau et ontologies de domaine. Les premières sont des cadres taxinomiques abstraits, recensant les entités fondamentales de la réalité, alors que les secondes recensent les entités d’un domaine particulier de connaissances et leurs relations.

Au XXe siècle, les réflexions ontologiques en philosophie ont, pour une grande part, été marquées par les écrits de Willard V.O. Quine (1908-2000). Dans une assertion devenue célèbre, dans son fameux article On what there is, le philosophe déclare qu’être c’est être la valeur d’une variable [liée], autrement dit, une variable de quantification comme quelque chose, toute chose, aucune chose (Quine, 1948 ; 1953). Pour Quine, c’est à la science de savoir ce qu’il y a. Le philosophe postule donc une continuité entre ontologie de la science et ontologie philosophique. Quine (1953) propose un critère permettant de décider dans quelle ontologie s’engage une théorie ou un discours donné :

[…] une théorie est engagée pour les entités, et celles-là seules, que ces variables liées doivent avoir comme références possibles pour que les affirmations faites dans la théorie soient vraies.

Quine (1953/2003, p. 41).

La notion d’engagement ontologique a été utilisée et transformée en ingénierie ontologique. Par exemple, pour Gruber (1995), une ontologie décrit les engagements ontologiques d’agents pour communiquer à propos d’un domaine du discours. Les agents s’engagent dans une ontologie, poursuit-il, si leurs actions observables sont cohérentes avec les définitions de l’ontologie.

… aux ontologies computationnelles en intelligence artificielle

Selon Smith (2004), c’est le mathématicien et informaticien George Mealy (1927-2010) qui introduit le terme ontologie dans la littérature en informatique, dans un article publié en 1967. Il y esquisse une théorie du traitement des données dans le but de comprendre, notamment, ce qu’elles sont, comment elles sont liées au monde réel. L’auteur se place toujours sur un plan philosophique :

Pour commencer sur un plan philosophique, notons que nous nous comportons habituellement comme s’il existait trois domaines d’intérêt dans le traitement des données : le monde réel lui-même, les idées à son propos qui existent dans l’esprit des hommes et les symboles sur papier ou tout autre support de stockage. Ainsi, on pourrait dire que les données sont des fragments d’une théorie du monde réel, et le traitement des données jongle (juggles) avec les représentations de ces fragments de théorie. […] Nous pourrions facilement ressusciter des conflits dans la philosophie médiévale à ce stade ! La question est l’ontologie, ou la question de ce qui existe.

Mealy (1967, p. 525, traduction personnelle).

Il poursuit en différenciant la position platonicienne de la position conceptualiste de l’ontologie. La première considère que les concepts universels existent indépendamment des personnes qui les perçoivent, alors que la seconde juge que les idées n’existent qu’à partir du moment où elles sont perçues. Le nominaliste, poursuit-il, estime que ces notions peuvent être utilisées à partir du moment où l’on sait qu’il ne s’agit que de mots. Pour aller plus loin sur ce sujet, Mealy recommande, en note de bas de page, la lecture de l’article de Quine On what there is ! 

Si l’on suit Øhrstrøm et al. (2005), c’est John McCarthy (1927-2011) qui est probablement le premier à avoir utilisé le terme dans le champ de l’intelligence artificielle en 1980. Dans son article, le chercheur américain a défini un mode de raisonnement non monotone¹, qu’il appelle circumscription, pour formaliser des connaissances de sens commun décrivant le fait que des choses se passent comme prévues, sauf si quelque chose les en empêchent. L’ontologie introduit dans ce qui existe les informations contraires empêchant qu’une chose se réalise comme attendu :

L’utilisation de la circumscription exige que les connaissances de sens commun soient exprimées sous une forme qui indique qu’un bateau peut être utilisé pour traverser les rivières à moins qu’il n’y ait quelque chose qui en empêche son utilisation. En particulier, il semble que nous devons introduire dans notre ontologie (les choses qui existent) une catégorie qui inclut quelque chose de mal avec un bateau ou une catégorie qui inclut quelque chose qui peut en empêcher son utilisation. D’ailleurs, une fois que nous avons décidé d’admettre quelque chose qui ne va pas avec le bateau, nous sommes enclins à admettre un manque de rames en tant que tel et à poser des questions comme : « Est-ce que le manque de rames est tout ce qui va mal avec le bateau ?

McCarthy (1980, p. 31, traduction personnelle).

Toujours selon Øhrstrøm et al. (2005), John Sowa, en 1984, a poursuivi le rapprochement entre ingénierie des connaissances et ontologie. Une ontologie fait référence à un monde possible et est :

un catalogue de tout ce qui compose ce monde, comment il est assemblé et comment il fonctionne.

Sowa (1984, p. 264, traduction personnelle).

Références citées

• Aimé, X. & Arnould, F. (2021). Modélisation ontologique et psychologies : une influence réciproque. Éditions matériologiques.
• Aristote (1991). La métaphysique. Denoël.
• Aristote (2007). Organon I-II. Catégories. Sur l’interprétation. Garnier-Flammarion.
• Bachimont, B. (2007). Ingénierie des connaissances et des contenus: Le numérique entre ontologies et documents. Hermes Science Publications.
• George, C. (1997). Polymorphisme du raisonnement humain. Une approche de la flexibilité de l’activité inférentielle. Paris : Presses Universitaires de France.
• Gruber, T. R. (1995). Toward principles for the design of ontologies used for knowledge sharing? International Journal of Human-Computer Studies, 43(5), 907–928. https://doi.org/10.1006/ijhc.1995.1081
• Kant, E. (1787/1976). Critique de la raison pure. Garnier-Flammarion.
• Lowe, E. J. (2005). Ontology. In T. Honderich (Ed.), The Oxford companion to philosophy (pp. 670–671). Oxford University Press.
• McCarthy, J. (1980). Circumscription—A form of non-monotonic reasoning. Artificial Intelligence, 13(1), 27–39. https://doi.org/10.1016/0004-3702(80)90011-9
• Mealy, G. H. (1967). Another look at data. Proceedings of the November 14-16, 1967, Fall Joint Computer Conference on – AFIPS ’67 (Fall), 525. https://doi.org/10.1145/1465611.1465682
• Øhrstrøm, P., Andersen, J., & Schärfe, H. (2005). What has happened to ontology. In F. Dau, M.-L. Mugnier, & G. Stumme (Eds.), Conceptual Structures: Common Semantics for Sharing Knowledge (Vol. 3596, pp. 425–438). https://doi.org/10.1007/11524564_29
• Quine, W. V. O.(1948). On what there is. The Review of Metaphysics, 2(1), 21–38. Traduit dans Quine, W.V.O. (1953/2003), Du point de vue logique : neuf essais logico-philosophiques. Paris : Vrin.
• Smith, B. (2004). Beyond concepts: Ontology as reality representation. Proceedings of the third International Conference on Formal Ontology in Information Systems (FOIS 2004), 73–84.
• Sowa, J. F. (1984). Conceptual structures: Information processing in mind and machine. Reading, Mass: Addison-Wesley.
• Varzi, A. C. (2010). Ontologie. Les éditions d’Ithaque.
• Wolff, C. (1728/2006). Discours préliminaire sur la philosophie en général. Vrin.

1. Un raisonnement « est dit non monotone parce que l’augmentation du nombre d’informations disponibles peut conduire à réduire le nombre des conclusions acceptées (contrairement au raisonnement déductif qui est monotone). » (George, 1997, p. 149).

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Mise à jour : 26 juin 2021.