온톨로지 모델링 및 URI 관리 방법

Department of

Information

Technology

Research Korean Semantic Web Conference 2009

시맨틱 웹

온톨로지 모델링 및 URI 관리 방법

2009. 12.4

김 평([email protected])

KISTI(Korea Institute of Science and Technology Information)

Department of

Information

Technology


목차

n 정보서비스의 진화

n 웹 검색 포탈의 진화

n 차세대 정보서비스

n 시맨틱 웹

n 온톨로지 모델링o 온톨로지, 온톨로지 구축 방법론, KISTI 온톨로지

o 추론

n URI 관리 방법o URI , sameAs

o OntoURI

n 시맨틱 웹의 활용o Semantic Web Challenge, BTT

o W3C Use Case

2

Department of

Information

Technology


목차




n 시맨틱 웹


o 추론


o OntoURI


o W3C Use Case

3

Department of

Information

Technology


웹 검색 포탈의 진화

4

Department of

Information

Technology



5

Department of

Information

Technology



6

Department of

Information

Technology



7

Department of

Information

Technology


차세대 정보 서비스

8

http://petitinvention.wordpress.com/

Department of

Information

Technology


차세대 정보 서비스

9

http://petitinvention.wordpress.com/

Department of

Information

Technology


목차




n 시맨틱 웹


o 추론


o OntoURI


o W3C Use Case

10

Department of

Information

Technology


시맨틱 웹

11

The Semantic Web is an evolving development of the World WideWeb in which the meaning (semantics) of information and serviceson the web is defined, making it possible for the web to"understand" and satisfy the requests of people and machines touse the web content. It derives from World Wide Web Consortiumdirector Sir Tim Berners-Lee's vision of the Web as a universalmedium for data, information, and knowledge exchange.

http://en.wikipedia.org/wiki/Semantic_Web

Department of

Information

Technology


시맨틱 웹

12

Semantic Web technologies are not a ‘magic crank’ for discovering new drugs (or solving other problems, for that matter)!

Image from Trey Ideker via Enoch Huang

Department of

Information

Technology


온톨로지

n 컴퓨터를 위한) 지식의 표현

n 개념(Class) 및 개념들 사이의 관계 혹은 개념이 갖는 속성

(Property)

n 개념에 속하는 사례(Instance)

n 사례들 사이의 관계 혹은 사례가 갖는 속성

13

성과물

논문 특허 보고서

사람

기관

string

Thing

subPropertyOf

subClassOfsubClassOfsubClassOf

사람1 논문1

제목string

기관1

이름

저작“KISTI”

이름

이름“홍길동”

“OntoFrame …”

제목

typetype

type

Sch

ema

Inst

ance

Department of

Information

Technology


온톨로지

n 개념의 명확화, 컴퓨터가 이해, 표준화된 언어, 추론…

14

배

Department of

Information

Technology


온톨로지

n OWL

n OWL Liteo 클래스 분류 계층과 간단한 제약 사항 표현에 적합

o 유의어 사전이나 여타 분류 체계의 표현 언어를 빠르고 손쉽게 OWL화하기 위한용도로 적합

n OWL DLo 계산학적 완전성(Computational Completeness)과 결정 가능성 (Decidability)을

유지하면서 최대의 표현력을 활용하고자 하는 사용자에게 적합

o 완전성은 모든 결론이 계산될 수 있다는 특성

o 결정가능성은 모든 계산이 유한한 시간 안에 끝난다는 특성

o 어휘의 사용에 있어 정해진 제약 사항을 준수해야 함

n OWL Fullo 계산학적인 어떤 보장 없이 최대의 표현력과 RDF의 유연한 문법을 모두

활용하고자 하는 사용자에게 적합

o 클래스는 개체의 집합인 동시에 그 자체가 하나의 개체가 될 수 있음

o 이를 지원할 수 있는 SW의 현실적인 개발이 어려움

15

Department of

Information

Technology


온톨로지

n OWL Lite, DL, FULL

16

Department of

Information

Technology

Research Korean Semantic Web Conference 2009172009-01-14 Copyright © 2004-2009, KISTI

온톨로지

n 온톨로지 표현 언어(어휘)

n RDF, RDFS, XSD, OWL (OWL-Lite, OWL-DL, OWL-Full)

n Namespaceo rdf: <http://www.w3.org/1999/02/22-rdf-syntax-ns#>o rdfs: <http://www.w3.org/2000/01/rdf-schema#>o xsd: <http://www.w3.org/2001/XMLSchema#>o owl: <http://www.w3.org/2002/07/owl#>

n RDF 및 RDFSo rdfs:Class, rdfs:Resource, rdfs:Literal, rdfs:Datatype, rdf:XMLLiteral,

rdf:Propertyo rdf:type, rdfs:domain, rdfs:range, rdfs:subClassOf, rdfs:subPropertyOf,

rdfs:label, rdfs:commento …

n XSD (XML Schema Datatype)o xsd:string, xsd:int, xsd:float, xsd:date, xsd:boolean, …

n OWLo owl:Class, owl:DatatypeProperty, owl:ObjectProperty, owl:FunctionalProperty,

owl:InverseFunctionalProperty, owl:Nothing, owl:Thing, owl:Restriction, …o owl:inverseOf, owl:cardinality, owl:allValuesFrom, owl:someValuesFrom,

owl:sameAs, owl:differentFrom, …

Department of

Information

Technology


온톨로지

n 온톨로지 표현 언어(형식)

n RDF/XML, N-Triples, Turtle, …

<rdf:RDF …>…<owl:Class rdf:ID="Publication"/><owl:ObjectProperty rdf:ID="hasPublication">

<rdfs:domain rdf:resource="#PubInfo"/><rdf:type rdf:resource="http://www.w3.org/2002/07/owl#FunctionalProperty"/><rdfs:range rdf:resource="#Publication"/>

</owl:ObjectProperty><owl:ObjectProperty rdf:ID="createdByPerson">

<rdfs:range rdf:resource="http://isrl.kisti.re.kr/ontologies/ReferenceOntology1_0.owl#Person"/><rdfs:domain rdf:resource="#Article"/>

</owl:ObjectProperty>…</rdf:RDF>

RD

F/X

ML

<http://isrl.kisti.re.kr/AcademicOntology.owl#Publication> <http://www.w3.org/1999/02/22-rdf-syntax-ns#type> <http://www.w3.org/2002/07/owl#Class> .<http://isrl.kisti.re.kr/AcademicOntology.owl#hasPublication> <http://www.w3.org/1999/02/22-rdf-syntax-ns#type> <http://www.w3.org/2002/07/owl#ObjectProperty> .<http://isrl.kisti.re.kr/AcademicOntology.owl#hasPublication> <http://www.w3.org/2000/01/rdf-schema#domain> <http://isrl.kisti.re.kr/AcademicOntology.owl#PubInfo> .<http://isrl.kisti.re.kr/AcademicOntology.owl#hasPublication> <http://www.w3.org/1999/02/22-rdf-syntax-ns#type> <http://www.w3.org/2002/07/owl#FunctionalProperty> .<http://isrl.kisti.re.kr/AcademicOntology.owl#hasPublication> <http://www.w3.org/2000/01/rdf-schema#range> <http://isrl.kisti.re.kr/AcademicOntology.owl#Publication> .<http://isrl.kisti.re.kr/AcademicOntology.owl#createdByPerson> <http://www.w3.org/1999/02/22-rdf-syntax-ns#type> <http://www.w3.org/2002/07/owl#ObjectProperty> .<http://isrl.kisti.re.kr/AcademicOntology.owl#createdByPerson> <http://www.w3.org/2000/01/rdf-schema#range> <http://isrl.kisti.re.kr/ReferenceOntology.owl#Person> .<http://isrl.kisti.re.kr/AcademicOntology.owl#createdByPerson> <http://www.w3.org/2000/01/rdf-schema#domain> <http://isrl.kisti.re.kr/AcademicOntology.owl#Article> .…

N-T

riple

s

@prefix rdf: <http://www.w3.org/1999/02/22-rdf-syntax-ns#> .@prefix rdfs: <http://www.w3.org/2000/01/rdf-schema#> .@prefix owl: <http://www.w3.org/2002/07/owl#> .@prefix xsd: <http://www.w3.org/2001/XMLSchema#> .@prefix : <http://isrl.kisti.re.kr/AcademicOntology.owl#> .@prefix ref: <http://isrl.kisti.re.kr/ReferenceOntology.owl#> .:Publication a owl:Class .:hasPublication a owl:ObjectProperty , owl:FunctionalProperty ;

rdfs:domain :PubInfo ;rdfs:range :Publication .

:createdByPerson a owl:ObjectProperty ;rdfs:range ref:Person ;rdfs:domain :Article .

…

Turt

le

Department of

Information

Technology


온톨로지 구축

단계 작업

타당성조사

-문제점 및 가능성 확인-지식관리 어플리케이션 초점-도구 및 포함 대상 확인

시작 -요구명세서 작성-지식정보원 분석-초기 온톨로지 개발

정제 -초기 온톨로지 검증 및 정제-공식 온톨로지 생성

평가 -질의 분석

유지 및개선

-계속적인 유지, 개선 과정

19

OTK

단계 작업

지식의확인

-영역 파악(정보원, 용어 사전, 어휘 목록)- 재사용을 위한 잠재적 모델 요소 목록(작업 및 영영 관련 요소)

지식의상세

-작업 템플릿 선택(초기 작업 분해)-초기 영역 개념 구성(주요 영역 정보형태)-지식 모델 상세 완성 (부분적 지식기반을가진 지식 모델)

지식의정제

-지식 모델 검증 (문서 시뮬레이션, 추론 시스템 원형)-지식 기반 정제 (지식 기반 완성

CommonKADS

단계 작업

1단계 -검증된 언어 자료의 수집

2단계 -분류구조 분석

3단계 -단어의 개념 분석

4단계 -정의된 개념 도식화

5단계 -온톨로지 라이브러리 구성

6단계 -온톨로지 라이브러리 분류 실행

ONIONS단계 작업

1단계 -온톨로지의 영역과 범위 결정

2단계 -기존 온톨로지를 활용하는 방안

3단계 -중요 단어의 열거

4단계 -클래스와 클래스의 계층 정의

5단계 -클래스의 속성(슬롯) 정의

6단계 -인스턴스 생성

Ontology Development 101

Department of

Information

Technology


온톨로지 구축

n 목적 명확화 – 온톨로지 구축하는 목적 (서비스, 도메인)

n 핵심 개념 추출 – 핵심 개념과 관계 도출

n 상하위 개념 도출 – 개념의 구조화

n 개념 구체화 – 주요 속성 도출 및 개념과 관계 형성

n 표현 – 온톨로지 표현언어로 기술

n 평가 – 목적의 부합성, 지식의 완전성, 서비스의 효율성, …

n 온톨로지 수정 및 보완

n 개체 생성 – 실제 데이터 연계

20

상 추상 체 표준 실용

Department of

Information

Technology


온톨로지 저작툴

n Oiled, Protégé, Swoop, TopBraid, Ontotrack, …

21

Department of

Information

Technology


온톨로지 저작툴

n Protégé

n Load and save OWL and RDF ontologies.

n Edit and visualize classes, properties, and SWRL rules.

n Define logical class characteristics as OWL expressions.

n Execute reasoners such as description logic classifiers.

n Edit OWL individuals for Semantic Web markup.

22

Department of

Information

Technology


KISTI 온톨로지

23

Nation( 가)

Standard

(표준)

KorStandard( KS 표준)

IntStandard

( 표준)

GovStandard( 부표준)

Person(인력)

Institution

( )

Department(부 )

Committee( 원회)

TechCommittee( 술 원회)

TCSC(TC/SC)

Certification(인증 도)

IntConference( 표준 회

)

Law(법령,시행규

)

Meeting(회 시스

)

Vote(투표시스 )

TBT

Project(과 리시스

)

KSProcess(업 처리시스

)

isManagedByhasExpertexpertIninv)

isEstablishedBy

hasBaseisBaseOf(inv)

informisInformedBy(inv)

isManagedBy

copeWith(sym)

workForemploye(inv)

hasMemberisMemberOf(inv)

hasNationalityisIn(inv)

relateisRelatedTo(inv)


isExecutedByexecute(inv)

copeWith(sym)

isAbout

hasAttendantattend(inv)

isSupervisedBysupervise(inv)

isAssignedTocastVote(inv)

deliberateisDeliberatedBy(inv)

manageisManagedBy(inv)

isManagedByhasExpert

isEstablishedByestablish(inv)

isCitedBy



relateisRelatedTo(inv) hold(inv)

isHeldAt

isManagedByisTestedByisCertifiedBycertify(inv)

KorRevHistory( KS 력)

hasRevision

KorStaInformation( KS 표시지 보)

hasNotice

Category( 분류)

KorCategory

( KS분류)

ICS( ICS분류)

hasCategory

CerItem(인증품목)

isCertifiedBycertiFy(inv)

isSuggestedBy

Voting(투표)

manage

Patent(특허)

relate

certifyisCertifiedBy(inv)

isManagedBy

isManagedBy

isManagedBy

hasAdministrator

isManagedByhasAdministrator

isManagedBy

isManagedBy

hasAdministrator

isEstablishedByestablish(inv)

coincideWith

relate

hasBaseisBaseOf(inv)


isExecutedBy

isManagedBy

isManagedBy

hasCategory

hasNoticehasRevision

Keyword(키워드)

isDescribedBy

hasVoterisManagedBy

hasMember

relate

PatentRelation

(특허 계)

relate

MeetingRelation(회 시스

계)

relate


relate

ProCommittee( 원회)

StandardRelation(표준 계)

hasAgreementciterelate

isManagedByhasAgreementciterelate

hasAdministrator

isManagedBy

copeWith(sym)

IntStandardFile( 표준일)

relate

hasCategory

Department of

Information

Technology


추론

n 이미 알고 있는(명시적) 지식을 바탕으로 새로운(암묵적) 지식을이끌어 내는 과정

n 논리학에서의 추론

n 전제(precondition), 규칙(rule), 결론(conclusion)으로 구성

n 연역적 추론 (deduction) vs. 귀납적 추론 (induction) vs. abduction

n 온톨로지 기반의 추론

n 연역적 추론에 해당o 즉, 전제적 사실과 규칙이 주어질 때, 새로운 결론적 사실을 도출

n 전제적 사실: RDF Triple (주어, 술어, 목적어)

n 규칙: RDFS 및 OWL Semantics, 사용자-정의 규칙o RDFS 및 OWL의 어휘가 지니는 의미가 추론 규칙을 내포함

o if-then rule

n 결론적 사실: RDF Triple

Pellet

KAON2 CEL

Department of

Information

Technology


추론

25

홍길동

홍대감홍삼촌

father

brother

uncle

(x father y) & (y brother z) à (x uncle z)

남자

son

(x father y) & (x rdf:type 남자) à (y son x)

사람 brother

(x rdf:type y) & (y rdfs:subClassOf z) à (x rdf:type z)rdfs9

(p rdfs:range x) & (y p z) à (z rdf:type x)rdfs2

Department of

Information

Technology


추론

n Description Logic (DL) 추론 시스템

n OWL-DL 수준의 온톨로지를 대상

n Tableaux 알로리즘 기법o Tbox 추론 (scheman 추론) 및 Abox 추론 (instance 추론)

n 추론 속도 보다는 Sound하면서 Complete한 추론에 중점

n eg. Pellet, RacerPro, KAON2

n 규칙 추론 시스템

n RDFS ~ OWL-Lite 수준의 온톨로지를 대상

n Forward 또는 backward chaining (반복적인 규칙 적용)

n Sound 혹은 complete하지 않지만 추론 속도에 중점

n eg. OntoReasoner, Jena, Sesame, OWLJessKB, Bossam

Department of

Information

Technology


목차




n 시맨틱 웹


o 추론


o OntoURI


o W3C Use Case

27

Department of

Information

Technology


URI

n In computing, a Uniform Resource Identifier (URI) is a stringof characters used to identify or name a resource on theInternet. Such identification enables interaction withrepresentations of the resource over a network (typicallythe World Wide Web) using specific protocols. Schemesspecifying a concrete syntax and associated protocols defineeach URI.

n 예제

n http://example.org/absolute/URI/with/absolute/path/to/resource.txt

n ftp://example.org/resource.txt

n urn:issn:1535-3613

28

Department of

Information

Technology


sameAs

n Identity

n owl:sameAs vs. owl:differentFrom vs. owl:AllDifferent

n The built-in OWL property owl:sameAs links an individual toan individual. Such an owl:sameAs statement indicates thattwo URI references actually refer to the same thing: theindividuals have the same "identity".

n 예제

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

<owl:sameAs rdf:resource="#BillClinton"/>

</rdf:Description>

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

<owl:sameAs rdf:resource="http://sports.org/US#SoccerTeam"/>

</owl:Class>

29

Department of

Information

Technology


URI와 sameAs

n 데이터 집합 A, B

30

ID Author Title Publisher Year

ISBN0-00-651409-X id_xyz The Glass Palace id_qpr 2000

ID Name Home page

id_xyz Ghosh, Amitav http://www.amitavghosh.com

ID Publisher Name City

id_qpr Harper Collins London

도서

저자

출판사

A B D E

1 ID Titre Original

2

ISBN0 2020386682 A13 ISBN-0-00-651409-X

3

6 ID Auteur

7 ISBN-0-00-651409-X A12

11

12

13

Traducteur

Le Palais des miroirs

Nom

Ghosh, AmitavBesse, Christianne

The 2009 Semantic Web Landscape

Department of

Information

Technology


URI와 sameAs

31The 2009 Semantic Web Landscape

Department of

Information

Technology


URI와 sameAs


Department of

Information

Technology


URI와 sameAs


Department of

Information

Technology


URI와 sameAs

34

Department of

Information

Technology


URI와 sameAs

n Journal

n Annales d''anatomie pathologique

n Annales de biologie animale, biochimie, biophysique

n Annales de génétique

n Annales de l''Association internationale pour le Calcul analogique. Proceedings of the International Association for Analog Computation

n Annales de l''Institut Pasteur

n Annales de l''Institut Pasteur de Lille

n Annales de l''Institut Pasteur, Actualités

n Annales de l''Institut Pasteur. Immunology

n Annales de l''Institut Pasteur. Microbiologie

n Annales de l''Institut Pasteur. Microbiology

n Annales de l''Institut Pasteur. Virologie

n Annales de l''Institut Pasteur. Virology

n Annales de microbiologie

n Annales de pathologie

n Annales de virologie

n Institution

n Department of Physics, Tokyo Metropolitan University of Hachioji, Tokyo 192-0397, Japan

n Department of Physics, Tokyo Metropolitan University, 1-1 Minami-Osawa, Hachioji, Tokyo 192-0397, Japan

n Department of Physics, Tokyo Metropolitan University, 1-1, Minami-Ohsawa, Hachioji, Tokyo 192-0397, Japan

n Department of Physics, Tokyo Metropolitan University, Hachi-oji 192-0397, Japan

n Department of Physics, Tokyo Metropolitan University, Hachioji 192-0397, Japan

n Department of Physics, Tokyo Metropolitan University, Hachioji, Tokyo 192-0397, Japan

n Department of Physics, Tokyo Metropolitan University, Hachioji, Tokyo 192-0937, Japan

n Department of Physics, Tokyo Metropolitan University, Hachioji-shi, Tokyo 192-0397, Japan

n Department of Physics, Tokyo Metropolitan University, Minami-Ohsawa 1-1, Hachioji-Shi, Tokyo 192-0397, Japan

n Department of Physics, Tokyo Metropolitan University, Minami-Ohsawa 1-1, Hashioji, Tokyo 192-0397, Japan

n Department of Physics, Tokyo Metropolitan University, Tokyo 192-0397, Japan

n Department of Physics, Tokyo Metropolitan University, Tokyo, Japan

n Department of Physics, Tokyo Metropolitan University,Tokyo 192-0397, Japan

35

Department of

Information

Technology


URI와 sameAs

36

sameAs Manager sameAs Manager sameAs Manager…….

Trust sameAs (URL)http://www.kats.go.kr/sameAshttp://www.moj.go.kr/sameAs

Web Services(URL)set : setSameAsProperty (URI1, URI2)get : getSameAsProperty (URI1)delete : deleteSameAsProperty (URI1, URI2)

manager http://isrl.kisti.re.kr/PER_0001

Date11/28/2009

sameAshttp://isrl.kisti.re.kr/Per_001 owl:sameAs http://isrl.kisti.re.kr/Per_002

Trust sameAs (URL)http://www.kats.go.kr/sameAshttp://www.moj.go.kr/sameAs

Web Services(URL)set : setSameAsProperty (URI1, URI2)get : getSameAsProperty (URI1)delete : deleteSameAsProperty (URI1, URI2)

manager http://isrl.kisti.re.kr/PER_0001

Date11/28/2009

sameAshttp://isrl.kisti.re.kr/Per_001 owl:sameAs http://isrl.kisti.re.kr/Per_002

n sameAs 관리

n 웹서비스 기반 sameAs 관계 등록/삭제/획득

n 서비스o sameAs 획득: sameAs 관계 획득 -> 연계 URI 서버의 sameAs 관계 획득 ->.. >

sameAs 기반 서비스 반영

o sameAs 반영: same 관계 변경시 또는 sameAs 관계 획득시

Department of

Information

Technology


OntoURI

37

Department of

Information

Technology


OntoURI

38

Department of

Information

Technology


OntoURI

39

Register Ontology

Register DB

Convert DB to RDF

Edit URI formatting rules

Edit DB-to-OWL mapping rules

Edit Scheduling rules

Edit information of target DB

Monitor and gather DB

Convert DB to RDF

Identify object and assign URI

Edit resolution rules

Generate data store for instanceGenerate data store for instance Register authority data

Location

Institution

Publication

Article

PersonSearch engine

Law text

Authority data

Reasoner

Department of

Information

Technology


목차




n 시맨틱 웹


o 추론


o OntoURI


o W3C Use Case

40

Department of

Information

Technology


Semantic Web Challenge

n Semantic Web Challenge (ISWC 2007)

n GroupMe!

n CHIP Demonstrator: Semantics-Driven Recommendations andMuseum Tour Generation

n Semantics-Based Framework for Personalized Access to TVContent: The iFanzy Use Case

n Revyu.com: A Reviewing and Rating Site for the Web of Data

n Potluck: Semi-ontology Alignment for Casual Users


n paggr

n DBpedia Mobile

n HealthFinland

n BTT (ISWC 2008)

n SemaPlorer

n SearchWebDB

n MaRVIN

41

Department of

Information

Technology


Semantic Web Challenge


n TrialX

n VisiNav

n Sig.ma

n BTT (ISWC 2009)

n Scalable Reduction

42

Department of

Information

Technology


Semantic web challenge

43

Group Me

Department of

Information

Technology



44

CHIP

Department of

Information

Technology



45

DBpedia Mobile

Department of

Information

Technology


W3C Semantic Web UseCase

46

적용 효과

적용 국가

적용 서비스

적용 분야

Department of

Information

Technology


W3C Semantic Web UseCase

47

NASA POPS

Department of

Information

Technology


Thank you !!

48