論文の概要: A Multi-Level Architecture for Reusable Materials Ontologies -- The OntoCrafter Ceramics Ontology (OCO) as Reference Implementation

• arxiv url: http://arxiv.org/abs/2606.14814v2
• Date: Tue, 16 Jun 2026 09:42:12 GMT
• ステータス: 翻訳完了
• システム内更新日: 2026-06-17 15:01:46.72007
• Title: A Multi-Level Architecture for Reusable Materials Ontologies -- The OntoCrafter Ceramics Ontology (OCO) as Reference Implementation
• Title（参考訳）: 再利用可能な材料オントロジーのためのマルチレベルアーキテクチャー-参照実装としてのオントクラフトセラミックスオントロジー(OCO)
• Authors: Thomas Pannek, Wolfgang Grond,
• Abstract要約: オントロジーは複数の軸に沿って同時に断片化される。 EUの規制は、材料、製造、サプライチェーン、ライフサイクルデータを統合されたデジタル製品パスポートに強制する。 2つの独立した分類軸を持つ多層モジュラーアーキテクチャを提案する。
• 参考スコア（独自算出の注目度）: 0.0
• License: http://creativecommons.org/licenses/by-sa/4.0/
• Abstract: The Materials Science and Engineering ontology landscape is fragmented along multiple axes simultaneously. Horizontally: a recent survey identified 94 ontologies of which over 40 are structurally incompatible; each new application domain -- ceramics, polymers, batteries, smart materials -- typically restarts ontology design from scratch. Vertically: EU regulation (CSRD, CSDDD, PPWR, CBAM, R2R, AI Act, ESPR) forces material, manufacturing, supply-chain, and lifecycle data into integrated digital product passports, leaving ontologies that only address horizontal fragmentation incomplete for any contemporary consumer. And mechanistically: a vocabulary that records that BNT-BT has $d_{33} \approx 580$ pC/N stores a fact but cannot surface why -- Bi-6s$^2$ lone-pair stereo-activity, anomalous Born effective charges, soft modes, defect chemistry -- without a systematic explanation skeleton. We propose a multi-level modular architecture with two independent classification axes -- level of abstraction (L0 bridges, L1 material-agnostic laboratory-notebook, L2 material-class-specific, L3 categorical reasoning) and consumer audience (material vs. compliance) -- in which the material-specific level is internally organised by a seven-tier mechanistic-explanation skeleton (Symmetry, Energy/DFT, Thermo/CALPHAD, Kinetics, Microstructure, Defect chemistry, Bonding) applicable to any crystalline ionic oxide. The level-and-audience modularity dissolves the horizontal fragmentation, the compliance audience absorbs the vertical regulation pressure, and the seven-tier organisation of Level 2 delivers the mechanistic explanation depth. We instantiate the architecture as the OntoCrafter Ceramics Ontology (OCO v0.94): 5,196 classes across 44 modules; 167,348 OWL axioms (40,454 logical); 1,674 properties; 829 cross-ontology bridge mappings; 1,172 SHACL shapes; 163 published competency questions.
• Abstract（参考訳）: 物質科学と工学のオントロジーの風景は、複数の軸に沿って同時に断片化されています。 それぞれの新しいアプリケーションドメイン(セラミック、ポリマー、バッテリー、スマート素材)は、通常、オントロジーの設計をゼロから再起動する。 EUの規制(CSRD、CSDDD、PPWR、CBAM、R2R、AI Act、ESPR)は、材料、製造、サプライチェーン、ライフサイクルデータを統合されたデジタル製品パスポートに強制する。 機械学的には、BNT-BTが$d_{33} \approx 580$ pC/Nを持っていることを記録している語彙は、なぜ--Bi-6s$^2$の孤立ペアステレオ活性、異常 効果的な電荷、ソフトモード、欠陥化学 - を体系的な説明骨格なしで保存することができないのかを記述している。 2つの独立した分類軸を持つ多層モジュラーアーキテクチャ(L0ブリッジ,L1材料に依存しない実験室ノートブック,L2材料クラス固有,L3カテゴリ別推論)と一般ユーザ(コンプライアンス) – を提案し、結晶性酸化酸化物に適用可能な7層メカニスティック・エクスプランテーション骨格(Symmetry, Energy/DFT, Thermo/CALPHAD, Kinetics, Structure, Defect Chemistry, Bonding)によって材料特異的なレベルが内部的に組織化されている。 レベル・アンド・オーディエンス・モジュラリティは水平断片化を解消し、コンプライアンス・オーディエンスは垂直規制圧力を吸収し、レベル2の7層組織は機械的説明深度を提供する。 OntoCrafter Ceramics Ontology (OCO v0.94): 44個のモジュールにまたがる5,196個のクラス、167,348個のOWL公理(40,454論理)、1,674個のプロパティ、829個のオントロジー橋梁マッピング、1,172個のSHACL形状、163個のコンピテンシー質問を発行する。

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