관계의 정의 — part_of, causes, measures

이름 없는 화살표의 문제

지식그래프를 처음 만들 때 가장 흔한 습관은 아무 화살표나 긋고 related_to라고 적는 것이다. 그 그래프는 그림으로는 그럴듯하지만 기계에게는 거의 비어 있다. "관련 있음"으로는 어떤 질의도 정밀해지지 않고 어떤 추론도 나오지 않는다. 1부 5차시의 결론 — 온톨로지를 온톨로지로 만드는 것은 영역에 필요한 관계를 직접 정의하는 일 — 이 여기서 실무가 된다.

관계를 정의한다는 것은 네 가지를 적는 것이다. 첫째, 뜻 — 자연어 정의. 둘째, 정의역(domain)과 치역(range) — 주어와 목적어가 속해야 하는 클래스. 셋째, 특성 — 전이성, 대칭성 같은 논리적 성질. 넷째, 역관계 — 방향을 뒤집은 이름. 이 네 가지가 갖춰진 관계만이 추론에 참여한다.

표 1관계의 논리적 특성. 특성을 선언하면 추론기가 그 성질대로 결론을 늘려 준다 — 그래서 특성 선언은 공짜가 아니라 책임이다.

part_of — 부분의 사슬

part_of는 구성 요소를 전체에 잇는다. 음운 루프 part_of 작업기억, 해마 part_of 측두엽, 측두엽 part_of 뇌. 핵심 쟁점은 전이성이다. 해마가 측두엽의 부분이고 측두엽이 뇌의 부분이면, 해마는 뇌의 부분인가. 해부학에서는 자연스럽다. 그러나 부분 관계 일반에서는 논쟁이 있다 — "손잡이는 문의 부분, 문은 집의 부분, 그러면 손잡이는 집의 부분인가"가 고전적 예다. 생의학 온톨로지 공동체는 이 문제를 관계 온톨로지(Relation Ontology, RO)라는 표준 관계 사전으로 정리했다. part_of를 전이적으로 정의하되, 뜻이 다른 부분 관계(구성원, 재료 등)는 다른 이름으로 분리한다. 실습도 이 전략을 따른다. 쓰려는 관계가 RO에 이미 있으면 가져다 쓴다 — 1부에서 본 재사용 원칙이다.

causes — 심리학에서 가장 조심스러운 화살표

causes는 가장 강한 주장을 담는 관계다. 그리고 심리학에서는 가장 달기 어려운 관계다. 문헌의 많은 연구가 상관 설계이고, 인과를 말할 수 있는 실험 증거는 일부이기 때문이다. 설계 지침은 강도를 구분하는 것이다. 실험 증거가 받치는 곳에만 causes를, 방향 있는 영향이 보고된 곳에는 influences를, 상관만 있는 곳에는 associated_with를 쓴다. 관계의 선택이 곧 증거 수준의 표시가 된다. 여기에 근거를 잇는 관계(evidences — 어떤 문헌이 어떤 주장을 받치는가)를 더하면, 그래프가 주장과 증거를 함께 나른다. 이 구조는 트랙 5의 출처 기재에서 구현한다.

measures — 과제와 개념을 잇는 다리

심리학 지식의 큰 특징은 개념이 측정 과제를 통해서만 관찰된다는 것이다. 작업기억은 직접 보이지 않고, 숫자폭 과제·N백 과제의 수행으로 추정된다. 이 구조를 담는 관계가 measures다. 명세는 이렇다. 정의역은 측정 과제, 치역은 심리 구성개념. 역관계는 measured_by. 전이적이지 않고 대칭적이지 않다. Cognitive Atlas가 바로 이 관계 하나를 중심에 놓고 인지과학 지식을 조직한다(트랙 4에서 분석한다).

정의역·치역 선언은 검증 장치로도 작동한다. (작업기억, measures, 숫자폭과제)처럼 방향을 거꾸로 적으면, 주어 작업기억이 측정 과제 클래스에 속하지 않으므로 추론기가 모순을 찾아낼 수 있다. 관계 명세가 입력 실수를 잡는 그물이 되는 것이다.

판별 연습

적용: 실습 온톨로지의 관계 목록 초안

이 차시의 명세 형식으로 실습 온톨로지의 관계 후보를 정리하면 다음과 같다. is_a와 instance_of(2차시), part_of와 component_of, measures와 measured_by, 그리고 causes·influences·associated_with의 증거 3단계, 마지막으로 주장과 문헌을 잇는 evidences. 이 목록은 초안이며, 관계 설계 차시(트랙 5의 4차시)에서 정의역·치역과 특성까지 확정한다. 자신의 도메인이 따로 있다면, 그 분야의 '관찰 불가능한 개념을 재는 수단'이 무엇인지부터 찾으면 measures에 해당하는 중심 관계가 보인다.

용어 정리