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Ontologias eWeb Semântica
Charles Alberton Herdt
Dyson Pereira Junior
Maurício Edgar Stivanello
Roteiro
Introdução Ontologias Web Semântica
Roteiro
Introdução Ontologias Web Semântica
IntroduçãoCenário Atual
Internet introduz um problema de manipulação de informação: Possui grande volume de informações não
estruturadas ou pouco estruturadas; Alguns dos grandes problemas são:
Consulta: encontrar o que se deseja Integração: integrar informações de várias
fontes Interpretação: extrair significado das
páginas Comunicação: interconectar sistemas
O modelo atual de busca não é preciso, pela falta de semântica;
O grande volume de informações não estruturadas agrava a situação;
Problema de precisão, pois é baseado em links e palavras chave
IntroduçãoCenário Atual - Consultas
IntroduçãoCenário Atual - Consultas
IntroduçãoCenário Atual - Integração
Integração de Informações: O site A tem descrição de produtos de
software; O site B tem preços de material de
computação; Problema:
Combinar produtos e preços; Dificuldade
Como integrar tais informações?
Humanos extraem significado com facilidade;
Para as máquinas não é tão fácil; Como é possível extrair informações
sem conhecer de antemão o formato utilizado na criação das páginas?
IntroduçãoCenário Atual - Interpretação
IntroduçãoCenário Atual - Interpretação
Nome
Foto E-mail
A extração de informações somente é possível para um conjunto de páginas com formato bem conhecido ( através de wrappers ); Ex: Coleta de títulos e preço de vendas
em um site de comércio eletrônico;
IntroduçãoCenário Atual - Interpretação
Como interconectar sistemas que falam da mesma coisa mas com linguagens diferentes?
IntroduçãoCenário Atual - Comunicação
Resumindo: O conteúdo pode ser lido, mas é difícil de
ser processado pela máquina; É difícil automatizar processos;
Solução: A solução seria descrever os dados contidos
na Web e representá-los de forma conveniente...
IntroduçãoCenário Atual
IntroduçãoCenário Atual - Solução...
A IA forneceu alternativas para resolver problemas de manipulação de informação na Internet;
Resurge o paradigma declarativo lógico para a resolução dos problemas surgidos com a Internet;
IntroduçãoCenário Atual - Solução...
Como captar a semântica do conteúdo das páginas da web?
Dotar os sistemas de inteligência e autonomia;
Fazer com que as páginas possuam uma semântica clara e definida.
As ontologias representam um papel fundamental em ambas as soluções.
Roteiro
Introdução Ontologias Web Semântica
OntologiasIntrodução
É possível representar conhecimento através de formalismos orientados a classes e relações:
Frames; Redes Semânticas; Lógicas de restrição;
Estes formalismos fundamentam a representação do conhecimento em ontologias.
OntologiasDefinição
“Uma especificação explícita e formal de uma conceitualização compartilhada”
Por Especificação explícita: definições de conceitos, relações
Por formal: compreensível para agentes e sistemas
Por conceitualização: se trata de um modelo abstrado de uma área de conhecimento
Por compartilhado: conhecimento consensual
OntologiasClassificação das Ontologias
Tipos de Ontologias: de Representação; Gerais; Centrais; de Domínio; de Aplicação.
OntologiasKSE – Knowledge Sharing Effort
Até anos 90, Ontologias estavam isoladas. Percebido então os benefícios da reutilização;
KSE criado para prover meios de reutilização do conhecimento;
Como resultado, encontram-se disponíveis várias ontologias e ferramentas.
OntologiasFerramentas para manuseio
Ferramentas KSE (KQML, KIF, Editor de Frames, OKBC, Chimaera, Servidor, Repositório);
Protégé-2000; Ferramentas KAON e Ontoprise.
OntologiasEngenharia de Ontologias
Princípios de construção de Ontologias: Clareza; Legibilidade; Coerência; Extensibilidade; Mínima codificação; Mínimo compromisso ontológico.
OntologiasCriação ontologia geográfica em 7 passos
Passo 1: Determinar o domínio e o escopo da
ontologia;Domínio: GeografiaAplicação: Planificador de rotas
Perguntas possíveis:-Qual é a distância entre duas cidades?-Que tipo de conexão existe entre duas cidades?-Em que país se encontra uma cidade?-Quantas fronteiras são atravessadas?
OntologiasCriação ontologia geográfica em 7 passos
Passo 2: Reutilizar ontologias existentes;
Verificar se é possível utilizar ou estender alguma das ontologias existentes. Existem várias fontes disponíveis:
- Ontolingua Ontology Library (www.ksl.stanford.edu/software/ontolingua);
- DAML Ontology Library(www.daml.org/ontologies);
OntologiasCriação ontologia geográfica em 7 passos
Passo 3: Levantar termos importantes;
Termos importantes para o problema de planificação de rotas:
Conexão por terra
cidade
capital
fronteira
conexão
estradaEstado
OntologiasCriação ontologia geográfica em 7 passos
Passo 4: Definir classes e sua hierarquia;
Selecionar do passo 3 somente os objetos, definindo sua hierarquia:
TC
CC
CC
CC
CC
C
C
Topo
Conexão
Conexão Aérea
Conexão Terrestre
Conexão Marítima
Cidade
País
Ferroviária
Rodoviária
Capital
Interior
Entidade geográfica
OntologiasCriação ontologia geográfica em 7 passos
Passo 5: Definir propriedades das classes;
Selecionar do passo 3 as propriedades e atribuir às classes:
ElementoGeografico
+descrição+area
País
+moeda
Conexão
+descrição
Cidade
Capital
ponto_inicio
ponto_final
capital
faz_fronteira_com
EstadotemEstados temCidades
capital
capital_de
capital_de
OntologiasCriação ontologia geográfica em 7 passos
Passo 6: Definir restrições das propriedades;
-Tipo de propriedade;-Valores permitidos;-Cardinalidade;-Tipos de relacionamentos.
ElementoGeografico
+descrição: String+area: Float
País
+moeda: string
Conexão
+descrição: String
Cidade
Capital
ponto_inicio
1 *
ponto_final
1 *
capital1
1faz_fronteira_com
*
EstadotemEstados
*1
temCidades
*1
capital
capital_de
1
1
capital_de
1
1
OntologiasCriação ontologia geográfica em 7 passos
InversoSimétrico
País
+moeda: string
faz_fronteira_com*
ElementoGeografico
+descrição: String+area: Float
Conexão
+descriçãoponto_inicio
1 *
ponto_final
1 *
Transitivo
Passo 6: Definir restrições das propriedades;
País
+moeda: string
Capital
capital
11
capital_de
1 1
OntologiasCriação ontologia geográfica em 7 passos
Passo 7: Instanciar as classes, criando a base de
conhecimento.
Roteiro
Introdução Ontologias Web Semântica
Evolução da Web atual; Definição W3C:
É a idéia de se ter dados na web definidos e ligados de maneira tal que possam ser usados por máquinas não só com o objetivo de apresentação, mas para automação, integração e reuso de dados entre aplicações.
Idealizada por Tim Berners-Lee;
Web SemânticaIntrodução
Web SemânticaWeb Atual X Web Semântica
Recurso
Recurso Recurso Recurso Recurso
Recurso
Recurso Recurso Recurso
Link para
Link paraLink para
Link para
Link para Link para
Link paraLink para
Link para
Software
Documento Biblioteca Imagem Biblioteca
Documento
Tópico Tópico Pessoa
As s unto
temManual
requerrequer
baseadoEmparteDe
autorAssunto
Assunto
Web SemânticaCamadas da proposta W3C
Berners Lee, T. et al., The Semantic Web. [2001]
UNICODE Garante o uso padronizado do mesmo
conjunto de caracteres; URI – Identificador Universal de
Recursos Provê uma forma unívoca de identificação
e localização de recursos; Ex:
URL – documentos, imagens, músicas, etc; E-mail – pessoas;
Web SemânticaCamada Unicode - URI
XML – Extensible Markup Language escolhida como a linguagem de
programação para Web Semântica Função:
Auto-descrição das informações (metadados)
Padronizar a publicação e troca de dados entre aplicações Web
Web SemânticaCamada XML + XMLS
Metadados: Auto-descrição das informações
5353123456785353?
Web SemânticaCamada XML + XMLS
Número do cartão de crédito do João da Silva
Web SemânticaCamada XML + XMLS
Metadados
Aparência
HTML
Marcadores de metadados insuficientes; Não possui criação de novos marcadores; Preocupação apenas com apresentação;
Web SemânticaCamada XML + XMLS
XML
Criação de marcadores; Blocos endereçáveis; Organização hierárquica;
Web SemânticaCamada XML + XMLS
XML Schema Permite restrições sobre um documento:
Define os marcadores válidos; Define regras de validade para o conteúdo
de cada bloco: O marcador <reunião> deve conter
Exatamente um marcador <local>; 2 ou mais marcadores <pessoa>;
O marcador <pessoa> deve conter Exatamente um marcador <nome>
Define uma estrutura de dados
Web SemânticaCamada XML + XMLS
HTML XML
XMLS
Temos sintaxe, mas não semântica; Sentido:
O sentido se estabelece através de relações entre as coisas;
Só podemos definir formalmente o sentido de uma palavra com outras palavras;
Web SemânticaCamada RDF – Sentido por conexão
RDF – Resource Description Framework É um modelo de dados para referenciar
objetos e como eles estão relacionados; Representado usando a sintaxe XML; Descreve os recursos através de
declarações;
Web SemânticaCamada RDF
Declarações são triplas(sujeito,predicado,objeto): Recurso tem propriedades que têm
valores;
Web SemânticaCamada RDF
RecursoPropriedade
Valor
Declaração
Declarações RDF podem ser vistas como grafos direcionados e rotulados:
Web SemânticaCamada RDF
autor
http://www.paleo.org/dinos.html
http://[email protected]
editora
Vida dos Dinossauros
título
Descrição RDF:
Web SemânticaCamada RDF
<?xml version="1.0"?><rdf:RDF xmlns:rdf="http://www.w3.org/1999/02/22-rdf-syntax-ns#"
xmlns:dc=" http://purl.org/dc/elements/1.1/"><rdf:Description rdf:about="http://www.paleo.org/dinos.html">
<dc:title> Vida dos Dinossauros </dc:title><dc:creator rdf:resource=“mailto:[email protected]"/><dc:publisher rdf:resource="http://www.edissauros.com.br"/>
</rdf:Description></rdf:RDF>
RDF Schema: Criação de um modelo para recursos de
determinada categoria; Utiliza o conceito de classes da OO;
Web SemânticaCamada RDFS
Web SemânticaCamada RDFS
<?xml version="1.0"?><rdf:RDF xmlns:rdf="http://www.w3.org/1999/02/22-rdf-syntax-ns#"
xmlns:rdfs="http://www.w3.org/2000/01/rdf-schema#"><rdfs:Class rdf:ID="Livro"></rdfs:Class><rdfs:Property rdf:ID="Titulo">
<rdfs:domain rdf:resource=”#Livro”/><rdfs:range rdf:resource=”http://www.w3.org/2000/01/rdf-schema#Literal”/>
</rdfs:Property><rdfs:Property rdf:ID="Autor">
<rdfs:domain rdf:resource=”#Livro”/><rdfs:range rdf:resource=”http://www.w3.org/2000/01/rdf-schema#Literal”/></rdfs:Property>
</rdf:RDF>
Classe RDFS:
Web SemânticaCamada RDFS
RDFS não fornece detalhes suficientes para descrever recursos: Não possuiu restrições de existência ou
cardinalidade. Não possui propriedades transitivas,
inversas ou simétricas.
Adiciona mais vocabulário para descrever propriedades e classes: Relações entre classes; Cardinalidade; Igualdade; Tipagem mais rica de propriedades; Caracteristicas de propriedades;
Web SemânticaCamada Ontologia
OWL – Web Ontology Language
Web SemânticaCamada Ontologia
Ainda não tomaram corpo: Lógica: especificação de regras que atuam
sobre instâncias e recursos; Prova: executa as regras da camada lógica
(mecanismos de inferência); Validação: avalia se a prova está correta
ou não (verificação de autenticidade e resolução de contradições).
Web SemânticaCamadas Lógica, Prova e Validação
A WS é uma tentativa ambiciosa de construir uma estrutura complexa que permita que os computadores nos auxiliem na manipulação da informação;
Esforço na produção de metadados; Padronização de vocabulários; Massa crítica; Formalismos complexos (demanda para boas
ferramentas);
Web SemânticaConclusão
Freitas, Frederico Luiz Gonçalves: Ontologias e a Web Semântica. Acessado em 20/08/2006. Disponível em http://www.das.ufsc.br/~gb/pg-ia/tu-onto.doc.
Barreau, Guillaume: Ferramentas de Web Semântica aplicadas à gestão de conhecimento ligado ao linux. Acessado em 20/08/2006. Disponível em http://www.uefs.br/erbase2004/documentos/erbase/erbase4_p11_guillaume_barreau.pdf#search=%22%22guillaume%20barreau%22%20web%20sem%C3%A2ntica%22
W3C World Wide Web. Acessado em 20/08/2006. Postal disponível em www.w3c.org.
Web SemânticaReferências