Dezvoltarea aplicațiilor Web (9/12): Specificarea ontologiilor folosind limbajul OWL

Dr.

Sab

in B

ura

ga

www.purl.org/net/busaco

Dezvoltarea aplicațiilor Web

modelarea cunoștințelor la nivel de Webontologii exprimate prin OWL

Dr.

Sab

in B

ura

ga


“Cine deschide toate porțile,le poate închide pe toate.”

Antonio Porchia

Dr.

Sab

in B

ura

ga


necesitate

Existența unui vocabular partajabil

elementele sintactice (cuvintele, marcatorii etc.)au același înțeles atât pentru transmițător,

cât și pentru destinatar

Dr.

Sab

in B

ura

ga


necesitate

Existența unui set comun de constrângeri

Dr.

Sab

in B

ura

ga


necesitate

Existența unui cadru conceptual comunoferind relații între clase

de date/informații/cunoștințe

Dr.

Sab

in B

ura

ga


necesitate

Existența unui cadru conceptual comunoferind relații între clase

de date/informații/cunoștințe

înțelegerea – automată (de dorit) – a informațiilornu va fi influențată de anumite cunoștințe inițiale

(unspecified background knowledge)

Dr.

Sab

in B

ura

ga

www.purl.org/net/busaco:andrei a foaf:Person .

:andrei foaf:givenname "Andrei"@ro .

:andrei :teach :WebLab .

:WebLab :isPartOf :Web .

:Web a :Discipline .

:andrei a :PhDStudent .

:andrei :enrolledAt :PhDSchool .

:PhDSchool rdfs:subClassOf :PostgradStudies .

:PostgradStudies rdfs:subClassOf :FIIStudies .

:FIIStudies :providedBy :FII .

:FII a :Faculty , foaf:Agent .

:FII foaf:homepage <http://www.infoiasi.ro> .

:Academic a skos:Concept .

“Andrei predă laboratorul materiei Tehnologii Web.Andrei e student doctorand în Computer Science.”

Dr.

Sab

in B

ura

ga

www.purl.org/net/busaco:andrei a foaf:Person .

:andrei foaf:givenname "Andrei"@ro .

:andrei :teach :WebLab .

:WebLab :isPartOf :Web .

:Web a :Discipline .

:andrei a :PhDStudent .

:andrei :enrolledAt :PhDSchool .

:PhDSchool rdfs:subClassOf :PostgradStudies .

:PostgradStudies rdfs:subClassOf :FIIStudies .

:FIIStudies :providedBy :FII .

:FII a :Faculty , foaf:Agent .

:FII foaf:homepage <http://www.infoiasi.ro> .

:Academic a skos:Concept .

“Andrei predă laboratorul materiei Tehnologii Web.Andrei e student doctorand în Computer Science.”

adnotaresemantică(explicită)

Dr.

Sab

in B

ura

ga


necesitate

Un limbaj de modelare complexă a cunoștințelor gestionate de o aplicație Web

Dr.

Sab

in B

ura

ga


soluție

Modelarea cunoștințelor via ontologii

Dr.

Sab

in B

ura

ga


ontologii

Ontologia = teorie privitoare la existență

„ramură a filosofiei care studiazătrăsăturile ființei, existența”

(Hoklenium, 1613)

ontos (ființă, existență) + logos (studiu)

Dr.

Sab

in B

ura

ga


ontologii

O ontologie reprezintă conceptualizareaunui domeniu de cunoaștere

într-un format destinat a fi procesat de calculator, format modelând

entități, atribute, relații și axiome

Dr.

Sab

in B

ura

ga


ontologii

Scop:

conceptualizări complexeale unui domeniu de interes

Dr.

Sab

in B

ura

ga


ontologii

Subiectul ontologiei este studiul categoriilorde lucruri (things) care există sau pot exista

în cadrul unui domeniu de interes

John Sowa, 2001

Dr.

Sab

in B

ura

ga


ontologii

O ontologie reprezintă un set de definiții formulateîntr-un limbaj formal pentru termenii ce descriu

un domeniu de interes

Adam Pease, 2007

Dr.

Sab

in B

ura

ga


ontologii

“Ontology is a set of knowledge terms,including the vocabulary,

the semantic interconnections,and some simple rules of inference and logic

for some particular topic.”

James Hendler, 2001

Dr.

Sab

in B

ura

ga


ontologii

“A rigorous and exhaustive organization of some knowledge domain that is usually hierarchical and

contains all the relevant entities and their relations.”

WordNet

Dr.

Sab

in B

ura

ga


ontologii

Ontologie catalog de tipuri de lucruricare se presupune că există într-un domeniu

de interes D (domain) din perspectiva unei persoane care utilizează un limbaj L

cu scopul de a discuta despre D

Dr.

Sab

in B

ura

ga


ontologii

Tipurile din ontologie reprezintă predicatele, sensurile cuvintelor sau conceptele și

relațiile din cadrul limbajului L,atunci când este utilizat pentru a discuta

despre domeniul D

Dr.

Sab

in B

ura

ga


Adam Pease, 2007 citând C.K. Ogden/I.A. Richards (1923)

Dr.

Sab

in B

ura

ga


rolul ontologiilor (Jerry Hobbs, Eurolan 2003)

Teorie abstractă

Vocabular comun

Aplicația A

Aplicația B

Limbaj(e) de modelare/marcare

Dr.

Sab

in B

ura

ga


rolul ontologiilor (Jerry Hobbs, Eurolan 2003)

stabilește înțelesulconceptelor (termenilor)

vocabularului comun

Teorie abstractă

Vocabular comun

Aplicația A

Aplicația B

Limbaj(e) de modelare/marcare

Dr.

Sab

in B

ura

ga


ontologii

Folosind ontologii, asociem semantici“lucrurilor” despre care “vorbim”

exemplu: un framework Web este o componentă softwarecare facilitează dezvoltarea unui sit Web

categorie(clasă)

relație

Dr.

Sab

in B

ura

ga


ontologii


descrierile semantice “ajută” calculatoarelesă pară “smart”

Dr.

Sab

in B

ura

ga


ontologii


un program “smart” ar trebui să fie capabil să realizezeaceleași inferențe pe care le fac (unii) oameni

e.g., dacă Meteor este framework Web, atunci este componentă softwarenecesită un mediu de execuție și oferă suport pentru diverse tehnologii Web: URI, HTTP,…

Dr.

Sab

in B

ura

ga


ontologii – exemplificare

Siri – asistent digital personal mobil(Tom Gruber, 2010; Apple, din 2011)

bazat pe modele semantice privind domenii + activități

recurge la servicii (API-uri) publice de interes

manifestă o interacțiune naturală cu utilizatorul

Dr.

Sab

in B

ura

ga


ontologii – tipuri

Ontologii informale versus formale

(de la limbaj natural la logică)

Dr.

Sab

in B

ura

ga



Ontologii formale:

axiomaticesau

bazate pe prototipuri

Dr.

Sab

in B

ura

ga



Ontologii formale:

axiomaticedisting sub-tipurile prin axiome și definiții

specificate într-un limbaj formal (logic)

bazate pe prototipuridisting sub-tipurile prin comparația cu un membru tipic

ori specificând un prototip pentru fiecare sub-tip în parte

Dr.

Sab

in B

ura

ga



Conform nivelului de descriere oferit:

vocabular

de exemplu, specificare via o schemă XML

Dr.

Sab

in B

ura

ga




taxonomie – relații de clasificare (is-a)

vedere ierarhică a conceptelor(clase, sub-clase, supra-clase)

modelare prin RDF Schema

vezi cursul precedent

Dr.

Sab

in B

ura

ga




lexicon = taxonomie + termeni înrudiți(via relații de echivalență, ierarhii, asocieri etc.)

modelare prin SKOS

vezi cursul precedent

Dr.

Sab

in B

ura

ga




sistem relațional

schemă de baze de date

Dr.

Sab

in B

ura

ga




teorie axiomatică(constrângeri axiome)

axiomă enunț logic ce nu poate fi dedus din altele,dar poate fi folosit pentru demonstrarea altora

Dr.

Sab

in B

ura

ga



După scopul & contextul utilizării:

ontologii specializate

industria de automobile, aeronautica,biologie (GO – Gene Ontology),

comerț electronic (GoodRelations), muzică (MO – Music Ontology),

ontologia proceselor (serviciilor Web) OWL-Setc.

Dr.

Sab

in B

ura

ga


modelul conceptual al sistemului GitHub

Dr.

Sab

in B

ura

ga




ontologii generale

CycOpenCyc

SUMO (Suggested Upper Merged Ontology)UMBEL (Upper Mapping and Binding Exchange Layer)

…

Dr.

Sab

in B

ura

ga




ontologii intermediare – mid-level

exemplificare: MILO (MId-Level Ontology)

Dr.

Sab

in B

ura

ga


ontologii – tipuri (Guarino, 1998)

De nivel cel mai înalt(top-level, upper-level) – cele mai generale

Specifice unui domeniu(domain-related) – verticale

Specifice unor sarcini(task-related) – orizontale

Specifice unei aplicații (application-related) – apelează la ontologii verticale

și/sau orizontale

Dr.

Sab

in B

ura

ga


ontologii

Aspecte de interes – inginerie(Gasevic, Djuric & Devedzic, 2009)

modelarecolaborare

interoperabilitateeducație

detalii în viitoarele cursuri

Dr.

Sab

in B

ura

ga


ontologii

YAGO (Yet Another Great Ontology)modelează entități (abstracte); utilizare în cadrul DBpedia

http://yago-knowledge.org/

Dr.

Sab

in B

ura

ga


ontologii

o reprezentare SVG a unei resurse YAGO (versiunea 2)inclusiv specificarea de relații via RDFS și SKOS

Dr.

Sab

in B

ura

ga


ontologii

spotpx – interfață Web de interogare YAGOîn acest caz: lista oamenilor de știință născuți după 1933 în jurul orașului Paris care au primit premiul Nobel în chimie

necesitatea dezambiguizării(e.g., Paris poate fi

o localitate din USA)

Dr.

Sab

in B

ura

ga


ontologii – alte exemple

ODOL (Object-oriented software Design Ontology)folosită la reprezentarea șabloanelor de proiectare

PersonaOnto (Ș. Negru & S. Buraga, 2012)modelează personas

http://blankdots.com/open/personasonto.html

Dr.

Sab

in B

ura

ga


ontologii – specificare

Componente distincte:

nume privind cele mai importante concepteale domeniului de cunoaștere modelat

cunoștințe anterioare – de “background” –sau constrângeri ale domeniului

(eventual, specificate cu ajutorul axiomelor)

Dr.

Sab

in B

ura

ga


ontologii – specificare: exemplu (1)

Crocodil reprezintă un concept având ca membrianimale ce prezintă anumite caracteristici

Ierbivor este un concept privitor laanimale care consumă doar plante ori părți de plante

Orice membru al clasei Crocodil este vorace

Un animal nu poate fi simultan Ierbivor și Carnivor

Dr.

Sab

in B

ura

ga


ontologii – specificare: exemplu (2)

Warrior desemnează un concept privitorla un anumit tip de personaj al unui joc electronic

Human referă un personaj uman având o anumită rasă– disjunct de Elf, Goblin și Orc – și care poate utiliza

doar arme dintr-o anumită categorie

Orice membru al clasei Warrior poate folosi MagicPotion

Echipamentul purtat de personajele din clasa Orc

include instanțe ale clasei BarbarianEquipment

Dr.

Sab

in B

ura

ga



O ontologie va include:

categoriile, clasele, conceptele fundamentale

proprietățile asociate conceptelor

relațiile dintre concepte

Dr.

Sab

in B

ura

ga



Reprezentări uzuale ale ontologiilor:

limbaje logice: Prolog & familia (Golog, ConGolog)KIF (Knowledge Interchange Format)

CL (Common Logic)diagrame UML

DL (logici ale descrierii – description logics)limbaje utilizate în contextul Web: RDFS, OWL

specificații vizuale

Dr.

Sab

in B

ura

ga



Specificarea categoriilor/conceptelor

categorie domeniuîn teoria bazelor de date

categorie tip/sortîn inteligența artificială

categorie clasăîn cazul ontologiilor Web

Dr.

Sab

in B

ura

ga



Specificarea categoriilor/conceptelor

criteriile de stabilire a conceptelor sunt complexe

experiența are un rol foarte important

Dr.

Sab

in B

ura

ga



Clasele (categoriile)de nivel cel mai înalt

ale ontologiei Cyc

Noy & Hafner, 1997

Dr.

Sab

in B

ura

ga



Categorii de nivel înalt – cazul SUMO (Adam Pease, 2007)Entity

Physical

Object

SelfConnectedObject

Substance

CorpuscularObject

Region

Collection

Process

Abstract

Dr.

Sab

in B

ura

ga



Specificarea proprietăților

proprietate atribut

proprietate slot/frameîn inteligența artificială

Dr.

Sab

in B

ura

ga




proprietate = relație binară care poate preciza fapteprivitoare la membrii unei clase (indivizi)

Dr.

Sab

in B

ura

ga




proprietate = relație binară care poate preciza fapteprivitoare la membrii unei clase (indivizi)

diferențiază un concept de altul

în unele cazuri, pot fi definite și sub-proprietăți

Dr.

Sab

in B

ura

ga




o proprietate se poate referi la:

tipuri de date – datatype property

sau

obiecte – object property

Dr.

Sab

in B

ura

ga



Specificarea proprietăților – exemplu de frame

Claudia: Person

vârstă

ocupație

25

PhDStudent

cardinality: 1

ocupație WebDeveloper

… …

Dr.

Sab

in B

ura

ga



Specificarea proprietăților – exemplu de frame

Claudia: Person

vârstă

ocupație

25

PhDStudent

cardinality: 1

ocupație WebDeveloper

… …

datatypeproperty

objectproperty

o persoană are o singură vârstă, dar poate avea

un număr arbitrar de ocupații

Dr.

Sab

in B

ura

ga



Modalități de reprezentare vizuală:

modelul de date (abstract)bazat pe RDF Schema/OWL

instanțe (aici, adoptândvocabularul DCMI,

pe baza modelului RDF)

Resursăsubiect

Resursăobiect

Proprietate

web.htmlpurl.org/net

/busaco

dc:Creator

Dr.

Sab

in B

ura

ga



Specificarea relațiilor

pentru organizarea/ilustrarea categoriilorse folosesc arborii și grafurile

Dr.

Sab

in B

ura

ga



Specificarea relațiilor – cazul WordNet

relațiile pot fi de:hiperonimie – “general-specific”

meronimie – “parte-întreg”antonimie

Dr.

Sab

in B

ura

ga


ontologii vs. limbaj vs. cunoștințe

Ontologie

expandabilăindependentă de limbajprocesabilă de către mașină

Limbaj (natural)

înțeles de oameniambiguu

Cunoștințe

se modifică rapid (“perisabile”)pot exprima local un “lucru”

conform Adam Pease (2007)

Dr.

Sab

in B

ura

ga


Cum exprimăm ontologiile la nivel de Web?

Dr.

Sab

in B

ura

ga


OWL

Web Ontology Language

scop:facilitarea interpretării de către software

a conținutului informațional

utilizează modelul RDF și RDF Schema

Dr.

Sab

in B

ura

ga


OWL

OWL 1.0recomandare W3C (2004) – 6 părți

www.w3.org/TR/owl-guide/

OWL 2.0recomandare W3C (2009, 2012) – 13 părți

www.w3.org/TR/owl2-overview/

www.w3.org/TR/owl2-primer/

Dr.

Sab

in B

ura

ga


OWL 1: niveluri

OWL Lite

folosit pentru exprimarea ierarhiilor de clasificare șia unor constrângeri de bază

facilitează realizarea de raționamente simple

Dr.

Sab

in B

ura

ga


OWL 1: niveluri

OWL DL (Description Logics)

oferă maximum de expresivitate,fără pierderea completitudinii și decidabilității

Dr.

Sab

in B

ura

ga


OWL 1: niveluri



completitudine = orice propoziție supusă regulilor de deducție poate fi demonstrată

decidabilitate = mulțimea formulelor (teoremelor) unui sistem logic poate fi efectiv determinată

Dr.

Sab

in B

ura

ga


OWL 1: niveluri



formalizare via logicile descrierii(subset al logicii cu predicate de ordinul I)

Dr.

Sab

in B

ura

ga


OWL 1: niveluri

OWL Full

oferă maximum de expresivitate și flexibilitate,fără a se pune problema completitudinii

permite modificarea vocabularelor RDF și OWL

Dr.

Sab

in B

ura

ga


OWL 1: niveluri

OWL Lite OWL DL OWL Full

Dr.

Sab

in B

ura

ga


OWL

Sintaxă:

documente RDF

se folosesc formate precum RDF/XML sau Turtle

ușor de procesat, stocat, interogat(API-uri RDF, triple stores, SPARQL,…)

Dr.

Sab

in B

ura

ga


OWL

Sintaxă:

“abstractă”

corespunde modelului logicilor descrierii

e.g., sintaxa funcțională, sintaxa Manchester

Dr.

Sab

in B

ura

ga


OWL

O ontologie OWL este compusă în principal din:

clase

proprietăți

relații

Dr.

Sab

in B

ura

ga


eventual, pot fi precizate:instanțe de clase

axiomeadnotări & importuri

Dr.

Sab

in B

ura

ga


OWL

Fiecare ontologie va fi identificată de un URI unic

FOAF: http://xmlns.com/foaf/0.1/

Gene Ontology: http://purl.org/obo/owl/GO

Music Ontology: http://purl.org/ontology/mo/

PersonasOnto: http://blankdots.com/open/personasonto.owl

Dr.

Sab

in B

ura

ga


OWL

Fiecare ontologie va fi identificată de un URI unic

URI-ul ontologiei demonstrative utilizate la acest curs:http://www.semanticweb.org/ontologies/2008/10/SWOnto.owl

Dr.

Sab

in B

ura

ga


Multimedia

Audio Video

Proprietar

anca eugenancuta

the_eye

zidul

detine

rdfs:subClassOf rdfs:subClassOf

rdf:type rdf:type

owl:sameAs rudaCu

detine

detinutDe

detinutDe

rdf:type

detinutDe

nivelul datelor (indivizi)

nivelul conceptual (cunoștințe)

Dr.

Sab

in B

ura

ga


OWL

Nu se impune a-priori o cunoaștere completăa domeniului de interes

ipoteza lumii deschise(open world assumption)

Dr.

Sab

in B

ura

ga


OWL

Nu se impune a-priori o cunoaștere completăa domeniului de interes

ipoteza lumii deschise(open world assumption)

unele definiții vor fi considerate “parțiale”

Dr.

Sab

in B

ura

ga


OWL: specificarea claselor

O clasă se specifică prin owl:Classdesemnează colecții de indivizi – obiecte, things,... –

în vederea descrierii unei lumi (un web)

reprezintă un “obiect” (“thing”) al lumii

Dr.

Sab

in B

ura

ga



O clasă se specifică prin owl:Classdesemnează colecții de indivizi – obiecte, things,... –

în vederea descrierii unei lumi (un web)

reprezintă un “obiect” (“thing”) al lumii

cea mai generală clasă este owl:Thing

Dr.

Sab

in B

ura

ga



Relația de derivare a claselorse exprimă via rdfs:subClassOf de la RDF Schema

<owl:Class rdf:ID="Audio">

<rdfs:subClassOf rdf:resource="#Multimedia" />

</owl:Class>

:Audio a owl:Class ;

rdfs:subClassOf :Multimedia .

Dr.

Sab

in B

ura

ga



Expresii de clasă (class expressions): reuniune – owl:unionOf

intersecție – owl:intersectionOfcomplementară – owl:complementOf

disjuncție – owl:disjointWith

semantica operațiilor e conformă cu teoria mulțimilor

Dr.

Sab

in B

ura

ga



Expresii de clasă (class expressions): reuniune – owl:unionOf

intersecție – owl:intersectionOfcomplementară – owl:complementOf

disjuncție – owl:disjointWith

se utilizează pentru specificarea unor clase

Dr.

Sab

in B

ura

ga



Exemplu:resursele video nu sunt lumi virtuale, nici executabile

<owl:Class rdf:ID="Video">

<rdfs:subClassOf rdf:resource="#Multimedia" />

<owl:disjointWith rdf:resource="#LumiVirtuale" />

<owl:disjointWith rdf:resource="#Executabile" />

</owl:Class>

Dr.

Sab

in B

ura

ga



Exemplu:resursele video nu sunt lumi virtuale, nici executabile

Class: Video

SubClassOf: Multimedia

DisjointWith: LumiVirtuale

DisjointWith: Executabile

sintaxaManchester

Dr.

Sab

in B

ura

ga



Implicit, OWL se aliniază ipotezei lumii deschise

cu implicații majore în ceea ce priveșteoperațiile dintre clase și

realizarea inferențelor referitoare la cardinalitate

Dr.

Sab

in B

ura

ga



Implicit, OWL se aliniază ipotezei lumii deschise

în unele cazuri, putem specifica exact membrii unei clase,adoptând – local – ipoteza lumii închise (closed world)

Dr.

Sab

in B

ura

ga



Exemplu: determinarea albumului deținut de o persoană

:AlbumePortishead a owl:Class ;

owl:oneOf ( :Dummy :Portishead :Third ) .

fiecare instanță specificată via owl:oneOfeste membră a clasei respective

Dr.

Sab

in B

ura

ga



Exemplu: determinarea albumului deținut de o persoană

:AlbumePortishead a owl:Class ;

owl:oneOf ( :Dummy :Portishead :Third ) .

fiecare instanță specificată via owl:oneOfeste membră a clasei respective

știind că :me voc:detine :AlbumePortishead .

se poate deduce faptul că entitatea desemnată de :me

posedă măcar unul dintre ele

Dr.

Sab

in B

ura

ga



Astfel, o clasă se poate definidoar prin enumerarea membrilor ei:

<owl:Class rdf:ID="Gen">

<owl:oneOf rdf:parseType="Collection">

<Gen rdf:about="#Masculin"/>

<Gen rdf:about="#Feminin" />

</owl:oneOf>

</owl:Class>

Dr.

Sab

in B

ura

ga



inspectarea claselor cu instrumentul Protégéhttp://protege.stanford.edu/

Dr.

Sab

in B

ura

ga



Specificarea echivalenței claselor se poate realizarecurgând la owl:equivalentClass

<owl:Class rdf:ID="Designer">

<owl:equivalentClass rdf:resource="#Proiectant" />

</owl:Class>

:Designer a owl:Class ;

owl:equivalentClass :Proiectant .

Dr.

Sab

in B

ura

ga



Având două clase echivalente, înseamnă că vor avea doar aceeași membri

Dr.

Sab

in B

ura

ga



Având două clase echivalente, înseamnă că vor avea doar aceeași membri

alte proprietăți asociate claselor sunt proprii fiecăreia(de exemplu, rdfs:label ori rdfs:comment)

Dr.

Sab

in B

ura

ga


OWL: specificarea proprietăților

Proprietăți = relații binare ce specifică fapteprivitoare la membrii unei clase sau la indivizi

Dr.

Sab

in B

ura

ga




se referă la tipurile de date – datatype propertysau

vizează obiectele – object property

Dr.

Sab

in B

ura

ga




se referă la tipurile de date – datatype propertysau

vizează obiectele – object property

văzute drept colecții de relații între indivizi/date

Dr.

Sab

in B

ura

ga



Exemplu: definirea unei proprietăți privitoare la obiectecare exprimă faptul că o resursă multimedia

poate fi stocată pe un sit Web multimedia

<owl:ObjectProperty rdf:ID="stocat">

<rdfs:domain rdf:resource="#Multimedia" />

<rdfs:range rdf:resource="#SitMultimedia" />

</owl:ObjectProperty>

:stocat a owl:ObjectProperty ;

rdfs:domain :Multimedia ;

rdfs:range :SitMultimedia .

Dr.

Sab

in B

ura

ga



Exemplificare: definirea unei proprietăți datatype pentrua desemna relația între resurse și literali

(e.g., valori de date aparținând unor tipuri XML Schema)

<owl:DatatypeProperty rdf:ID="dimensiune">

<rdfs:domain rdf:resource="#Multimedia" />

<rdfs:range rdf:resource=

"http://www.w3.org/2001/XMLSchema#unsignedLong" />

</owl:DatatypeProperty>

Dr.

Sab

in B

ura

ga



Exemplificare: definirea unei proprietăți datatype pentrua desemna relația între resurse și literali

(e.g., valori de date aparținând unor tipuri XML Schema)

DataProperty: dimensiune

Domain:

Multimedia

Range:

unsignedLongsintaxa

Manchester

Dr.

Sab

in B

ura

ga



Proprietățile pot includesub-proprietăți (specializări)

definitevia RDF Schema

Dr.

Sab

in B

ura

ga



Proprietățile pot includesub-proprietăți (specializări)

…și pot avea specificate caracteristici “speciale”

definitevia RDF Schema

Dr.

Sab

in B

ura

ga



O proprietate care nu are decât o singură valoarepentru fiecare individ – valoarea ei este unică –

se numește proprietate funcțională

<owl:FunctionalProperty rdf:ID="areGen">

<rdfs:domain rdf:resource="#Persoana" />

<rdfs:range rdf:resource="#Gen" />

</owl:FunctionalProperty>

„O persoană are doar un singur gen.”

Dr.

Sab

in B

ura

ga



Dacă resursa A este în relația p cu B șiB este în relația p cu A,

atunci p este o proprietate simetrică

<owl:SymmetricProperty rdf:ID="rudaCu">

<rdfs:domain rdf:resource="#Persoana" />

<rdfs:range rdf:resource="#Persoana" />

</owl:SymmetricProperty>

„Relația de rudenie între persoane este simetrică.”

Dr.

Sab

in B

ura

ga



De remarcat faptul că unele dintre proprietățilespecificate de OWL – e.g., owl:equivalentClass –

sunt simetrice

Dr.

Sab

in B

ura

ga



Proprietăți inversedacă proprietatea p este inversa lui q

și A este în relația p cu B, atunci se poate deduce că B este în relația q cu A

se folosește construcția owl:inverseOf

Dr.

Sab

in B

ura

ga



ReviewerOf este sub-proprietate a lui foaf:knows șieste inversa proprietății ReviewedBy

(Ciprian Amariei, 2007)

Dr.

Sab

in B

ura

ga



ObjectProperty: ReviewerOf

Annotations:

rdfs:comment "Relația de recenzent (inspector)…"@ro

Domain:

foaf:Person

Range:

foaf:Person

InverseOf:

ReviewedBy

SubPropertyOf:

foaf:knowssintaxa

Manchester

Dr.

Sab

in B

ura

ga



Proprietăți tranzitivedată fiind proprietatea p tranzitivă,

dacă există A p B . și B p C .

atunci se poate deduceA p C .

se recurge la owl:TransitiveProperty

Dr.

Sab

in B

ura

ga



Definirea unei proprietăți tranzitive – exemplu:

:utilizează a owl:TransitiveProperty ,

owl:ObjectProperty ;

owl:inverseOf :utilizatDe .

Dr.

Sab

in B

ura

ga



O proprietate mai poate fi definită ca fiind:invers funcțională

anti-simetricăreflexivă

anti-reflexivă

Dr.

Sab

in B

ura

ga


OWL: specificarea proprietatilor

relația rudaCu este simetrică și reflexivă

Dr.

Sab

in B

ura

ga



Folosind owl:equivalentProperty se poate defini că două proprietăți sunt echivalente

Dr.

Sab

in B

ura

ga


OWL: specificarea indivizilor

Un individ (membru) al unei clasese declară ca aparținând clasei respective

Dr.

Sab

in B

ura

ga



Un individ (membru) al unei clasese declară ca aparținând clasei respective

reprezintă un obiect al lumii – aparține clasei owl:Thing

este “înrudit” cu alte obiecte sau valori de datevia proprietăți

Dr.

Sab

in B

ura

ga





<owl:Thing rdf:ID="the_wall">

<rdfs:comment xml:lang="ro">

Un film de Pink Floyd</rdfs:comment>

</owl:Thing>



<owl:Thing rdf:about="#the_wall">

<rdf:type rdf:resource="#Video" />

</owl:Thing>

:the_wall a :Video ;

rdfs:comment "Un film…"@ro .

Dr.

Sab

in B

ura

ga



Echivalența între indivizi se realizeazăprin owl:sameAs

se poate folosi și owl:differentFrom

Dr.

Sab

in B

ura

ga


:ancuta rudaCu :eugen .

:ancuta owl:sameAs :anca .

Dr.

Sab

in B

ura

ga



Exemplu: specificarea a doi indivizi distincți

<owl:Thing rdf:ID="zidul">

<rdfs:comment>Un film din România</rdfs:comment>

</owl:Thing>

<rdf:Description rdf:about="#zidul">

<owl:differentFrom rdf:resource="#the_wall"/>

<rdfs:comment>

Nu are legătură cu 'The Wall'

</rdfs:comment>

<rdf:type rdf:resource="#Video" />

</rdf:Description>

Dr.

Sab

in B

ura

ga



Pentru a defini colecții de indivizi distincți, se utilizează owl:distinctMembers

Dr.

Sab

in B

ura

ga



Exemplu:specificarea în termeni fuzzy a localizării unei resurse

<owl:AllDifferent>

<owl:distinctMembers rdf:parseType="Collection">

<localizare rdf:about="#local" />

<localizare rdf:about="#intranet" />

<localizare rdf:about="#extranet" />

</owl:distinctMembers>

</owl:AllDifferent>

Dr.

Sab

in B

ura

ga


OWL: studiu de caz – FOAF

Specificarea în OWL a vocabularului FOAFhttp://xmlns.com/foaf/spec/

Dr.

Sab

in B

ura

ga



Se definesc clasele foaf:Person, foaf:Group,foaf:Organization ca fiind sub-clase ale foaf:Agent

foaf:Agent rdf:type owl:Class .

foaf:Person rdfs:subClassOf foaf:Agent .

foaf:Group rdfs:subClassOf foaf:Agent .

foaf:Organizationrdfs:subClassOf foaf:Agent .

Dr.

Sab

in B

ura

ga



Dr.

Sab

in B

ura

ga



Lista claselor FOAF(Dan Brickley & Libby Miller, 2010)

Agent Document Group Image OnlineAccount

OnlineChatAccount OnlineEcommerceAccount

OnlineGamingAccount Organization Person

PersonalProfileDocument Project

Dr.

Sab

in B

ura

ga



Pentru o persoană, sunt definite diverse proprietăți: foaf:name, foaf:surname, foaf:nick etc.

foaf:name rdfs:domain owl:Thing .

foaf:name rdfs:subPropertyOf rdfs:label .

foaf:surname owl:equivalentProperty foaf:family_name .

Dr.

Sab

in B

ura

ga



Fiecare agent (persoană, organizație,…) poate crearesurse (“things”) – se definește proprietatea foaf:made

foaf:made rdfs:domain foaf:Agent .

foaf:made rdfs:range owl:Thing .

foaf:made owl:inverseOf foaf:maker .

similar:

foaf:publications rdfs:domain foaf:Person .

foaf:publications rdfs:range foaf:Document .

Dr.

Sab

in B

ura

ga



Exprimarea constrângerilor:de exemplu, o persoană este identificată unic

prin adresa ei de e-maildouă persoane care au aceeașiadresă de e-mail reprezintă în fapt o singură persoană

foaf:mbox rdf:type owl:InverseFunctionalProperty .

idem, pentru foaf:homepage, foaf:jabberID, foaf:weblog,…

Dr.

Sab

in B

ura

ga



Lista proprietăților vizând informații personale(Dan Brickley & Libby Miller, 2010)

weblog knows interest currentProject pastProject plan

based_near workplaceHomepage workInfoHomepage

schoolHomepage topic_interest publications geekcode

myersBriggs dnaChecksum

Dr.

Sab

in B

ura

ga


OWL: studiu de caz – Common Tag

Model conceptual simplu privind termenii de conținut(tag-urile), cu scopul de a fi utilizat în cadrul RDFa

www.commontag.org

Dr.

Sab

in B

ura

ga



O resursă de interes adresabilă via un URIare asociat (tagged) un număr de instanțe de tip Tag

Dr.

Sab

in B

ura

ga



Fiecare tag poate conține o referință (“pointer”)spre o altă resursă

ce identifică neambiguu acel concept descris de conținut

Dr.

Sab

in B

ura

ga



Clasa Tag cu sub-clasele AuthorTag, ReaderTag, AutoTag

proprietăți: means tagged taggingDate label

ctag:means a owl:ObjectProperty ;

rdf:domain ctag:Tag ;

rdf:range rdf:Resource .

Dr.

Sab

in B

ura

ga





<div xmlns:ctag="http://commontag.org/ns#"

rel="ctag:tagged" about="#resursa">

<span typeof="ctag:Tag" rel="ctag:means"

resource="http://seevl.fm/entity/3v2HbhVZ"

property="ctag:label" content="Portishead"/>

</div>

<img id="resursa" src="…" alt="Formația Portishead" />

înțelesul termenului „Portishead”este cel dat de situl seevl.fm

Dr.

Sab

in B

ura

ga


OWL: studiu de caz – DBpedia

Cum sunt modelate resursele Wikipedia,disponibile în RDF prin intermediul DBpedia?

Dr.

Sab

in B

ura

ga



4 scheme de clasificare:

categorii de articole Wikipedia exprimateprin SKOS (Simple Knowledge Organizational System),

sub controlul exercitat de editorii Wikipedia

Dr.

Sab

in B

ura

ga




YAGO – Yet Another Great Ontology (versiunea 2)pe baza asocierii dintre categoriile-frunză Wikipedia și

mulțimile de sinonime (synsets) WordNet

J. Hoffart et al., “YAGO2: A Spatially and Temporally Enhanced Knowledge Base from Wikipedia”, AI Journal (2012) – http://tinyurl.com/azkqee7

Dr.

Sab

in B

ura

ga




UMBEL (Upper Mapping and Binding Exchange Layer)

ontologie creată cu scopul interconectării datelordisponibile pe Web, derivată din OpenCyc

Dr.

Sab

in B

ura

ga


UMBEL – model conceptual facilitând interoperabilitateahttp://umbel.org/

Dr.

Sab

in B

ura

ga




DBpedia Ontology – http://dbpedia.org/ontology/

529 clase + 2333 proprietăți3220000 de instanțe

model creat manual pe baza template-urilor Wikipedia

detalii la http://wiki.dbpedia.org/Ontology

Dr.

Sab

in B

ura

ga



C. Bizer et al., “DBpedia – A Crystallization Point for the Web of Data” (2009)

Dr.

Sab

in B

ura

ga


OWL: studiu de caz – DBpedialista claselor specificate

de ontologia DBpedia(fragment)

Dr.

Sab

in B

ura

ga



lista proprietăților DBPedia (fragment)

detalii la http://wiki.dbpedia.org/Datasets/Properties

Dr.

Sab

in B

ura

ga



Interconectarea datelor via owl:sameAs

SELECT ?resursa

WHERE {

<http://dbpedia.org/resource/Romania> owl:sameAs ?resursa

}

obținerea resurselor privitoare la Romaniape baza unei interogări SPARQL

Dr.

Sab

in B

ura

ga



Interconectarea datelor via owl:sameAs

<http://dbpedia.org/resource/Romania> owl:sameAs

<http://rdf.freebase.com/ns/m.06c1y> ;

<http://linkedgeodata.org/triplify/node432425064> ;

<http://eurostat.linked-statistics.org/dic/c_ctrl#RO> ;

<http://sw.cyc.com/concept/Mx4rvViC8ZwpEbGdrcN5Y29ycA> .

Freebase

Eurostat

OpenCyc

astfel, pot fi realizate reconcilieri între modele conceptuale

Dr.

Sab

in B

ura

ga


Putem impune restricții suplimentaremodelului de cunoștințe descrise în OWL?

Dr.

Sab

in B

ura

ga


OWL: specificarea restricțiilor

Restricțiile sunt considerate clasedefinite prin descrierea proprietăților indivizilor

pe care-i pot include

Dr.

Sab

in B

ura

ga



Restricțiile sunt considerate clasedefinite prin descrierea proprietăților indivizilor

pe care-i pot include

specificând o mulțime de indivizi în termeni de clasecunoscute (proprietăți comune), putem folosi aceastădescriere pentru a defini o nouă clasă – mai restrictivă

Dr.

Sab

in B

ura

ga



Restricțiile impuse proprietățilortrebuie să apară în cadrul elementelor

owl:Restriction și owl:onProperty

Dr.

Sab

in B

ura

ga



Tipuri de restricții:

asupra valorilorallValuesFrom, someValuesFrom, hasValue

privitoare la cardinalitatecardinality, minCardinality, maxCardinality

Dr.

Sab

in B

ura

ga



Prin owl:someValuesFrom specificăm restricția:“indivizii pentru care măcar o valoare

a proprietății p provine din clasa C”

[ a owl:Restriction ;

owl:onProperty p ;

owl:someValuesFrom C ]

Dr.

Sab

in B

ura

ga



Exemplu: clasa mamelor reprezintă intersecțiaclasei femeilor cu cea a persoanelor care au copii

restricția 1: clasa persoanelor care sunt femei<owl:Restriction>

<owl:onProperty>

<owl:FunctionalProperty

rdf:about="#areGen"/>

</owl:onProperty>

<owl:hasValue

rdf:resource="#Feminin"/>

</owl:Restriction>


owl:onProperty :areGen ;

owl:hasValue :Feminin ]

Dr.

Sab

in B

ura

ga



Exemplu: clasa mamelor reprezintă intersecțiaclasei femeilor cu cea a persoanelor care au copii

restricția 2: clasa persoanelor care au copii<owl:Restriction>

<owl:onProperty>

<owl:ObjectProperty

rdf:about="#areCopil"/>

</owl:onProperty>

<owl:someValuesFrom

rdf:resource="#Persoana"/>

</owl:Restriction>


owl:onProperty :areCopil ;

owl:someValuesFrom :Persoana ]

Dr.

Sab

in B

ura

ga



Prin owl:allValuesFrom specificăm restricția:“toți indivizii pentru care toate valorile

proprietății p provin din clasa C”


owl:onProperty p ;

owl:allValuesFrom C ]

Dr.

Sab

in B

ura

ga



Exemplu: clasa persoanelor vegetariene

<owl:Class rdf:about="#Vegetarian">

<rdfs:subClassOf rdf:resource="#Persoana" />

<rdfs:subClassOf>

<owl:Restriction>

<owl:onProperty rdf:resource="#consuma"/>

<owl:allValuesFrom rdf:resource="#Vegetala" />

</owl:Restriction>

</rdfs:subClassOf>

</owl:Class>

Dr.

Sab

in B

ura

ga



Exemplu: clasa persoanelor vegetariene

știind că Alex este vegetarian și consumă spanac:alex a :Vegetarian .

:alex :consuma :spanac .

…se poate deduce faptul că spanaculaparține clasei vegetalelor:

:spanac a :Vegetala .

Dr.

Sab

in B

ura

ga



În cazul someValuesFrom, trebuie să existemăcar un membru al clasei

pentru care are loc o proprietate dată

aceasta implică faptul cătrebuie să existe un astfel de membru

Dr.

Sab

in B

ura

ga



Restricția allValuesFrom înseamnă “dacă există membri, atunci ei toți trebuie să aibă acea proprietate”

aceasta nu implică faptul cătrebuie să existe de fapt membrii corespunzători

Dr.

Sab

in B

ura

ga



Via restricții privind cardinalitatea, poate fi stabilitnumărul – minim/maxim – de valori distincte

pe care o proprietate le poate avea


owl:onProperty p ;

owl:cardinality n ] .

Dr.

Sab

in B

ura

ga


Exemplu: o resursă audio poate fi stocatămăcar de un sit Web multimedia

<owl:Class rdf:ID="Audio"><rdfs:subClassOf rdf:resource="#Multimedia" /><rdfs:subClassOf>

<owl:Restriction><owl:onProperty rdf:resource="#stocat">

<owl:minCardinality rdf:datatype="xsd:nonNegativeInteger">

1</owl:minCardinality>

</owl:onProperty></owl:Restriction>

</rdfs:subClassOf></owl:Class>

fiecare instanță din clasa Audio trebuie să aparămăcar în cel puțin o relație “stocat”

Dr.

Sab

in B

ura

ga


OWL

Aspect important:verificarea consistenței și coerenței ontologiei

inclusiv verificarea consistenței aserțiunilorprivind indivizii

care populează domeniul modelat de ontologie

Dr.

Sab

in B

ura

ga


OWL

Aspect important:clasele și proprietățile pot avea “definiții” multiple

AAA – Anyone can say Anything about Any topic

Dr.

Sab

in B

ura

ga


OWL

Aspect important:declarațiile privitoare la indivizi

nu trebuie obligatoriu să fie stocateîn cadrul aceluiași document

uzual, modelul ontologic este separatde aserțiunile privind indivizii

separation of concerns

Dr.

Sab

in B

ura

ga


OWL 1: privire de ansamblu

Antet:Ontology

Clase (concepte):Class, rdfs:subClassOf, intersectionOf

Proprietăți: rdfs:Property, rdfs:subPropertyOf, rdfs:domain, rdfs:range

(In)egalități:equivalentClass, equivalentProperty,sameAs, differentFrom, allDifferent

Dr.

Sab

in B

ura

ga


OWL 1: privire de ansamblu

Caracteristici ale proprietăților: inverseOf, TransitiveProperty, SymmetricProperty,

FunctionalProperty, InverseFunctionalProperty

Restricții de tip asupra proprietăților: allValuesFrom, someValuesFrom

Restricții de cardinalitate: minCardinality, maxCardinality, cardinality

Dr.

Sab

in B

ura

ga


rezumat

modelarea cunoștințelorontologii specificate în OWL 1.0

Dr.

Sab

in B

ura

ga


episodul viitor: OWL 2.0

+formalizare și baze de cunoștințe

Date post:	13-May-2015
Category:	Technology
Upload:	sabin-buraga
View:	504 times
Download:	1 times

Dezvoltarea aplicațiilor Web (9/12): Specificarea ontologiilor folosind limbajul OWL

Technology