Constraining ontology mappings using metaphysical choices

ある物語を別の言語に翻訳しようとしている場面を想像してみてください。しかし、その二つの言語は単に言葉が違うだけでなく、世界の見方そのものが異なります。ある言語では「木」を、静止している一つの固形物として記述するかもしれませんが、別の言語では、成長、変化、そして歴史の流れである「流れる川」として記述するかもしれません。これは「オントロジー（存在論）」と呼ばれる分野の核心であり、基本的には、私たちが存在するものをどのように整理し、定義するかを研究する学問です。コンピュータやデータの世界において、これは非常に重要です。二つの異なるコンピュータシステムが互いに通信しようとする際、彼らは自分たちのデータが実際に何を「意味」しているのかについて合意する必要があります。もし一方のシステムが「本」を単なるページの集合体と考えており、もう一方が「本」をページがなくても存在する魔法の物体と考えているなら、彼らの会話は混乱を極めるでしょう。大きな問いはこうです。基礎となる現実のルールが異なる場合、どのようにすればこれらの翻訳が正確であることを保証できるのか？

ジャコモ・デ・コッレ、ヘレナ・ブラックモア、クリス・パートリッジによるこの論文は、まさにこの問題に取り組んでいます。彼らは、コンピュータシステムが行った「形而上学的な選択」に着目することで、データの翻訳が正しいかどうかをチェックする巧妙な方法を提案しています。これは、山登りに例えることができます。一番底には、すべてが単一の巨大な空間と時間の混合物である、超統一的な視点があります。山を登っていくにつれて、その塊を別々の断片へと分割するという選択を始めます。時間と空間、物体と出来事、あるいは人間とその人生の物語といった具合に。著者たちは、二つの異なるコンピュータシステムがこの山のどの地点に立っているかを知っていれば、一方から他方へ翻訳する際に、どれだけのデータ断片を作成する必要があるかを正確に予測できると示唆しています。例えば、システムAが車を一つの単一の物体として捉えている一方で、システムBが車を二つのもの（車自体とその歴史）として捉えている場合、優れた翻訳は一つの項目を二つに変換しなければなりません。この論文は単に議論するだけでなく、IES（情報交換標準）とBFO（基本形式オントロジー）を用いて、これらのルールが機能することを証明するために、実際にコンピュータテストを構築しました。特別なコンピュータ・チェック（SPARQLクエリと呼ばれるもの）を書くことで、彼らは、現実のルールが変わってもデータの真実性が損なわれないよう、計算ミスを自動的にフラグ立てできることを示しました。

偉大なるデータ翻訳ゲーム

あなたが、一つのレゴブロックを一つの城に変えたり、逆に城を一つのレゴブロックに戻したりできる魔法の箱を持っていると想像してください。データのマッピングを試みる際に起こるのは、おおよそそのようなことです。しかし、ここでの注意点は、その魔法はランダムではないということです。それは、それぞれのシステムが宇宙がどのように構成されていると信じているかに基づく、厳格なルールに従っています。

論文の著者たちは、彼らの手法を「層化の旅（stratification journey）」と呼んでいます。巨大な決定ツリー、いわば現実に関する「選択肢を選んで進む物語（choose-your-own-adventure book）」を思い浮かべてください。一番上（あるいは、見方によっては一番下）には、最も統一された視点が存在します。それは「超実体的な対象（supersubstantival object）」です。この視点では、あなたと、あなたが占める空間、そしてあなたが存在する時間との間に区別はありません。あなたも、あなたの人生も、あなたの部屋も、すべては時空が融合した一つの巨大な塊に過ぎません。

さて、この塊を分割するという選択を始めると想像してみてください。

• 最初の分割： あなたは「時間」を「空間」から切り離すことに決めました。突然、一つだったものが二つになります。すなわち、そのもの自体（持続する物体）と、それが時間の中で起こる出来事（経過する物体）です。
• 二番目の分割： あなたは「椅子」を、それが置かれている「部屋」から切り離すかもしれません。
• 三番目の分割： あなたは「座るというプロセス」を、座り始めと終わりを示す「境界」から切り離すかもしれません。

分割を行うたびに、あなたの世界における物の数は増えていきます。分割を早く止めるオントロジー（システムのルールブックのこと）は「統一的（unifying）」であり、より少ないものを見ます。分割を続けるオントロジーは「分割的（dividing）」であり、より多くのものを見ます。

彫像と粘土

なぜこれが重要なのかを理解するために、粘土で作られた彫像について考えてみましょう。

• 統一的なシステムは、彫像を見て、「それは単なる一つのもの、つまり彫像だ」と言います。その下にある粘土については気にしません。すべては一つのアイテムです。
• 分割的なシステムは、同じ彫像を見て、「待て、ここには二つのものがある。粘土（物質）と、形（形態）だ」と言います。

統一的なシステムから分割的なシステムへデータベースのエントリを翻訳しようとする場合、単なるコピー＆ペーストはできません。その単一の「彫像」のエントリを取り出し、魔法のように「粘土」と「形」という二つのエントリに分割しなければなりません。もしそうしなければ、翻訳は壊れてしまいます。論文は、これらの「形而上学的な選択」が厳格な**基数制約（cardinality constraints）**を生み出すと主張しています。これは、簡単に言えば、「もしシステムAに1つのアイテムがあるなら、システムBには必ず2つのアイテム（あるいは3つ、あるいは4つ）が必要である」というルールです。

チャーチルのテスト

著者たちは単に理論を述べるだけでなく、これをテストにかけました。彼らはマッピングすべき二つの実世界のシステムを選びました。

1. IES (Information Exchange Standard): このシステムは「統一者（unifier）」です。車や人を、その物体とその歴史を含む、四次元的な時空の塊として扱います。
2. BFO (Basic Formal Ontology): このシステムは「分割者（divider）」です。物事を切り分けることを好みます。車を物理的な物体とその歴史として別々に捉えます。人間を肉体とその人生の出来事として別々に捉えます。

彼らは、非常に有名な例であるウィンストン・チャーチルの誕生を用いて、これをテストすることにしました。

IESシステムにおいて、チャーチルの誕生は一つの大きな、統一された出来事です。それは現実の一つの塊です。
BFOシステムにおいて、同じ誕生を扱うには、分解する必要があります。正確であるためには、システムは少なくとも五つの異なる要素を生成しなければなりません。

1. チャーチルの肉体的な体。
2. 彼が生まれた特定の場所（サイト）。
3. 誕生というプロセス自体。
4. そのプロセスが始まった正確な瞬間。
5. その誕生が占める時間と空間の領域。

コンピュータによる検診

ここからが、この論文の本当に面白いところです。著者たちは、審判として機能するコンピュータプログラムを書きました。彼らはIESシステム（統一者）からのデータを取り込み、それをBло（分割者）へと翻訳しようと試みました。

彼らは次のようなルールを設定しました。「もし一つのIESオブジェクトを見たら、少なくとも二つのBFOオブジェクトを見なければならない」。
そして、翻訳を実行し、特殊なコンピュータ言語（SPARQL）を使用して結果をスキャンしました。コンピュータは、ルールを破っている翻訳を探しました。例えば、コンピュータがIESにチャーチルのエントリを見つけたにもかかわらず、BFOにたった一つのエントリしか見つけられなかった場合、「おい！歴史の部分を忘れているぞ！データを増やす必要がある！」とエラーを報告するようにしたのです。

シミュレーションにおいて、この手法は機能しました。彼らは、各システムが辿る「形而上学的な旅」を理解することで、データの欠落を防ぐための自動チェックを作成できることを成功裏に示しました。

これが意味すること（そして意味しないこと）

この論文は、これらの深い哲学的なルールを用いて、より優れた、より信頼性の高いデータ翻訳を構築できることを示唆しています。これは、世界のあらゆる問題を解決する魔法の杖ではありませんが、エラーを検知するための新しい方法を提示しています。もし一つのシステムが世界を「一つ」と見なし、もう一方が「多く」と見なすと分かっていれば、「『多く』の側には十分な数の断片があることを確認せよ」というルールを書くことができます。

著者たちは、これは自身らが提案し、テストしているフレームワークであることを慎重に述べています。彼らは、特定の例（チャーチル）と特定のシステムペア（IESとBFO）を用いてこれを実証しました。彼らは、存在するあらゆるマッピング問題を解決したと主張しているわけではありません。しかし、この「層化の旅」が、翻訳が理にかなっているかどうかを検証するための強力なツールであることを示したのです。それは、「何が真実か？」という抽象的な問いを、コンピュータ科学者のための実践的なチェックリスト、「データを十分に増やしたか？」へと変えるのです。