UniversitàdellaSvizzeraitaliana

Il web semantico: mito o realtà?

Marco Colombetti

Politecnico di Milanoe Università della Svizzera italiana

Roma, 24 novembre 2005

2UniversitàdellaSvizzeraitaliana Il computer oggi

Fasi storiche dell’uso del computer:

come strumento di calcolo scientifico e tecnico

come strumento per la gestione di dati e archivi

come strumento per la comunicazione e l’interazione umana

Il passaggio alla terza fase è essenzialmente dovuto alla diffusione di internet e in particolare al web

3UniversitàdellaSvizzeraitaliana Il web

Il web non è un insieme di documenti, è un insieme di luoghi disposti in un territorio virtuale

I luoghi del web sono punti d’ingresso per l’interazione fra individui e individui, fra individui e organizzazioni, fra organizzazioni e organizzazioni

Interazione:

scambio di informazioni e documenti

accesso a servizi: commercio elettronico amministrazione pubblica formazione salute ...

4UniversitàdellaSvizzeraitaliana Muoversi nel web

I problemi fondamentali del web:

trovare i luoghi pertinenti

sfruttare le informazioni e i servizi disponibili

I motori di ricerca sono essenziali per muoversi nel web ma stanno diventando rapidamente insufficienti:

di solito troppi risultati, per la maggior parte inutili

a volte nessun risultato

dipendenza del risultato dal vocabolario (ricerca per parole o sequenze di parole)

localizzazione di una pagina per volta

5UniversitàdellaSvizzeraitaliana Un esempio

Una biblioteca intende acquistare un lotto di volumi sul web:

identificare i servizi di vendita

identificare l’offerta migliore

eseguire l’acquisto

monitorare il processo di evasione dell’ordine identificando eventuali problemi

Ipotesi di soluzione:

un agente software che accede direttamente alle informazioni e ai servizi disponibili sul web

Problema:

attualmente le informazioni e i servizi sul web sono pensati per l’accesso umano

6UniversitàdellaSvizzeraitaliana Il web semantico

La soluzione:

il web semantico

Che cos’è il web semantico?

“A new form of Web content that is meaningful to computers”

Tim Berners-Lee, James Hendler, Ora Lassila: The Semantic Web, Scientific American, Maggio 2001

Ma che cosa significa?

consentire la localizzazione delle informazioni e dei servizi per concetti anziché per parole chiave

consentire la completa automazione dei servizi

7UniversitàdellaSvizzeraitaliana I problemi da risolvere

Nel web semantico le informazioni e i servizi sono direttamente accessibili alle applicazioni software

Problemi:

definire formati standard per assicurare l’interoperabilità delle applicazioni

possibilità di eseguire ragionamenti deduttivi in modo completamente automatico a partire dalle informazioni disponibili

8UniversitàdellaSvizzeraitaliana Formati standard

Superare le limitazioni di HTML

Alcuni standard per il web semantico sviluppati e sostenuti dal W3C (World Wide Web Consortium, http://www.w3.org):

XMLExtensible Markup Language

RDFResource Description Framework

OWLWeb Ontology Language

9UniversitàdellaSvizzeraitaliana Le deduzioni automatiche

L’utilizzo del web semantico richiede la capacità di dedurre automaticamente nuovi dati

Esempi:

cerco informazioni sui marsupiali

il motore di ricerca semantico localizza una foto del lupo della tasmania in una pagina dove la parola ‘marsupiale’ non compare

voglio acquistare un vaso cinese

il motore di ricerca semantico localizza tre aste elettroniche che trattano vasi cinesi e due spedizionieri specializzati nel trasporto di oggetti fragili

10UniversitàdellaSvizzeraitaliana Logica descrittiva

I sistemi di ragionamento automatico si basano sulle tecniche sviluppate nell’ambito della logica formale e in particolare della logica descrittiva

La logica descrittiva consente di:

definire concetti e relazioni logiche fra concetti

gestire dati espressi nei termini dei concetti e delle relazioni logiche predefinite

rispondere a interrogazioni sulla base di ragionamenti deduttivi

L’uso di una logica descrittiva garantisce che tutte le interrogazioni poste a un ragionatore automatico ricevano risposta in tempo finito

11UniversitàdellaSvizzeraitaliana Ontologie

La definizione formale di un insieme di concetti con le loro relazioni logiche è chiamata ontologia

I linguaggi RDF e OWL (nelle versioni Lite, DL e Full) consentono di definire ontologie per il web semantico

Sono disponibili strumenti software per: l’utilizzo di ontologie RDF o OWL da parte di applicazioni

software (ad es. Jena) la definizione e l’aggiornamento di ontologie RDF o OWL

(ad es. Protégé) l’esecuzione automatica di ragionamenti deduttivi in OWL

DL (ad es. Racer)

12UniversitàdellaSvizzeraitaliana Un esempio OWL DL: concetti e relazioni

Persone e sesso: il sesso può essere ‘femmina’ o ‘maschio’

SESSO ´ {f,m} il sesso si attribuisce alle persone

Sesso: PERSONA SESSO

ogni persona ha esattamente un sesso

PERSONA v =1Sesso una donna è una persona di sesso femminile

DONNA v 9Sesso.{f} un uomo è una persona di sesso maschile

UOMO v 9Sesso.{m}

13UniversitàdellaSvizzeraitaliana Un esempio OWL DL: concetti e relazioni

Stato civile: a ogni persona si può associare una persona come coniuge

Coniuge: PERSONA PERSONA

la relazione coniugale è simmetrica

Coniuge– v Coniuge ogni persona ha al più un coniuge (per volta...)

PERSONA v ·1Coniuge l’eventuale coniuge è una persona dell’altro sesso

DONNA v 8Coniuge.UOMO

UOMO v 8Coniuge.DONNA

un celibe è una persona priva di coniuge

CELIBE v PERSONA u :9Coniuge ...

14UniversitàdellaSvizzeraitaliana Un esempio OWL DL: dati e deduzioni

Dati: P0036 è coniugato con P0145 Coniuge(P0036,P0145) P0036 è una donna DONNA(P0036)

Alcune deduzioni automatiche possibili: P0036 è una persona PERSONA(P0036) P0036 è di sesso femminile Sesso(P0036,f) P0145 è una persona PERSONA(P0145) P0145 è un uomo UOMO(P0036) P0145 è di sesso maschile Sesso(P0145,m) P0145 è coniugato con P0036 Coniuge(P0145,P0036) P0036 e P0145 non sono celibi :CELIBE(P0036)

:CELIBE(P0145) ...

15UniversitàdellaSvizzeraitaliana Limiti del web semantico

Come ogni tecnologia, anche il web semantico ha i suoi limiti

Ecco alcuni fatti da non scordare:

i computer non capiscono i concetti che manipolano: si limitano ad applicare ciecamente le definizioni

i concetti umani hanno sfumature che è praticamente impossibile tradurre in definizioni formali

anche se è garantita la conclusione dei ragionamenti in tempo finito, a volte possono essere necessarie ingenti risorse di calcolo

gli attuali linguaggi per definire ontologie non consentono di dire tutto ciò che si vuole, e alcuni limiti espressivi della logica descrittiva non potranno essere superati

16UniversitàdellaSvizzeraitaliana Conclusioni

Con tutti i loro limiti, le tecnologie del web semantico sono potenti e potenzialmente utilissime

Ci sono attualmente quasi tutte le condizioni per l’adozione di queste tecnologie da parte delle imprese e delle amministrazioni pubbliche:

le tecnologie sono mature

sono disponibili gli strumenti necessari a costi accessibili

sussiste una forte esigenza socio-economica di realizzare i servizi resi possibili dal web semantico

Tuttavia, è ancora insufficiente la diffusione delle competenze tecniche necessarie

17UniversitàdellaSvizzeraitaliana Per saperne di più

T. Berners-Lee, J. Hendler, O. Lassila. The semantic web, Scientific American, Maggio 2001

Reperibile dal sito del W3C, www.w3.org, link “Semantic Web”

G. Antoniou, F. Van Harmelen. A semantic web primer, MIT Press, Cambridge, MA.

Materiale dal sito del corso di Ingegneria della conoscenza del Politecnico di Milano:

http://www.elet.polimi.it/upload/colombet/IC_2005/index.html