Gestione dei dati e della conoscenza

secondo emicorso

a.a. 2010-2011

M.T. PAZIENZApazienza@info.uniroma2.it

Premessa

La quantità di informazione a disposizione in ogni settore di interesse per ciascuno di noi cresce in maniera vertiginosa; il valore dei dati come bene (per il singolo e per le organizzazioni) è da tutti riconosciuto.

Per essere in grado di sfruttare al massimo questa enorme mole di informazioni (organizzata in vasti insiemi di dati, oppure dispersa nel web) gli utenti hanno bisogno di metodologie e strumenti che semplifichino:

l’accesso la gestione dei dati stessi la rapida estrazione di informazioni utili.

Premessa

I dati sono un punto, senza significato, nello spazio e nel tempo, ma senza riferimento a spazio e tempo;

come:• un evento fuori dal contesto• una parola fuori dal contestonon sono in relazione significativa con alcunché

Tentativo di associare significato ad un dato:il numero 5 --- numero cardinale --- >4 e <6 ---operazioni la parola tempo --- non essere in tempo ---fuori tempo --- il

tempo non si ferma mai --- tempo di cottura ---

Interpretazione & Contesto

dataunderstanding

contextindependence

information

knowledge

wisdom

understanding

relations

understanding

patterns

understanding

principles

Premessa

Una collezione di dati per cui non esiste una relazione tra dati, non è informazione

La comprensione, relativamente ad una collezione di dati, è dipendente dalle associazioni che si è in grado di riconoscere tra i dati (modello dei dati)

L’informazione è una relazione tra dati con una forte dipendenza dal contesto per quel che concerne il significato (modello dell’applicazione e del contesto)

La generalizzazione delle relazioni (e delle relazioni delle relazioni) porta a definire pattern completi e consistenti, “archetipi” che sono alla base della conoscenza (modello della conoscenza comune/generale, ontologia).

Premessa

Il modello è

una rappresentazione di qualcos’altro,

• utile per raggiungere uno scopo e quindi

• progettata / scelta per raggiungere quello scopo.

La rappresentazione è diversa dal rappresentato, anche se permette di esprimerne gli aspetti rilevanti (almeno quelli scelti dal modellista)

Premessa

La differenza tra la realtà e la sua rappresentazione può creare problemi (approssimazione, incertezza, difficoltà a cogliere il

nuovo,…): per la loro risoluzione bisognerà implementare appropriati meccanismi di ragionamento.

La conoscenza è costituita da

dati strutturati (informazioni)

collegati da relazioni,

sui quali è possibile svolgere

attività di ragionamento che permettono di ricavare ulteriore informazione...

Premessa

Per arrivare alla conoscenza bisogna essere in grado di capire archetipi e le loro implicazioni. Gli “archetipi” non hanno bisogno di un contesto per esprimere significato, sono affidabili e completi e supportano la predittività.

Ragionare sugli archetipi porta ad acquisire conoscenza

Si impara quando si aggiunge nuova informazione a ciò che già si conosce (gli archetipi), e ciò produce un cambiamento negli archetipi stessi.

Per archetipo o concetto primitivo o nozione primitiva si intende un concetto/modello originario che ha valore esemplare e che, per la propria semplicità ed intuitività, si rinuncia a definire mediante termini e concetti già definiti all'interno di un sistema formale, mentre viene utilizzato per definire altri concetti.

PremessaLe strutture dati permettono di dare una descrizione

organica alle informazioni da rappresentare. Sono definite a priori congiuntamente all’identificazione e

definizione delle caratteristiche rilevanti della conoscenza che si vuole rappresentare.

Le relazioni tra dati permettono di esprimere alcuni nessi logici tra le informazioni (rappresentate con le strutture dati), a supporto di un particolare ragionamento sui dati.

Il ragionamento formale utilizza la conoscenza rappresentata per giungere alla risoluzione di problemi e per l’acquisizione di nuova conoscenza.

Richieste di informazione

Vorrei conoscere lo stato di obsolescenza di tutti i componenti installati nel mio sistema.

Quali sono nell’azienda i dipendenti anziani prossimi al pensionamento?

Quali sono le modalità di fatturazione attuali?

Risoluzione di problemi

Individuazione di passi di ragionamento elementari basati su conoscenza di dominio e generale, la cui giustapposizione porta alla identificazione di soluzioni ai problemi.

Definizione di appropriate strategie di ricerca.

Conoscenza a priori del dominio

La conoscenza del dominio permette di utilizzare, nella risoluzione dei problemi, passi meno elementari con un processo di ragionamento più ampio e complesso

Si possono risolvere problemi più complessi laddove si abbia una qualche conoscenza del dominio

Sistemi basati su conoscenza

• Rappresentazione della conoscenza

• Ragionamento

Logica come linguaggio formale di supporto sia per la rappresentazione che per il ragionamento

Rappresentazione

Una “rappresentazione” è qualunque notazione o insieme di simboli che rap-presenta (re-present) qualcosa a qualcun altro.

Una rappresentazione di qualcosa sta al posto di quel qualcosa

Rappresentazione

Diversi modi in cui la conoscenza sembra essere “organizzata” (es. oggetti, relazioni, schemi)

Versus

Diversi modi in cui la conoscenza può essere “rappresentata” (immagini, proposizioni, …)

Un esempio

Marco occupa la stanza 118

Giovanni occupa la stanza 119

“” “” “”

Ingrid occupa la stanza 123

Rappresentaz. analogica Rappresentaz. proposizionale

Ulteriori informaz. spaziali e temporali Informazioni esplicite

Marco118

Giovanni 119

Sara 120

Vittoria121

Massimo125

Alberto124

Ingrid123

122

Un altro esempio

Immagine Testo

Il libro è sul tavoloon(book,desk)

Rappresentaz. analogica Rappresentaz. proposizionale

- Info implicita - Simboli discreti

- Niente simboli - Simboli per relazioni- Nessuna regola compos. simboli - Regole grammaticali compos.- Concretezza - Astrazione rappresentazione

Logica come linguaggio formale

In un linguaggio logico (come per un qualsiasi altro linguaggio) bisogna definire formalmente un vocabolario, gli operatori ed i connettivi logici, la sintassi, e interpretare le regole per combinarli tra loro.

Bisogna poter assegnare significato alle frasi del linguaggio (model theory)

Logica come linguaggio formale

Procedura d’inferenza

Bisogna poter attuare inferenze valide da un insieme di frasi del linguaggio indipendentemente dal loro significato (proof theory)

In logica la procedura di inferenza è di tipo deduttivo.

Logica come linguaggio formale

Tipologie di inferenzaDeduzione: dati degli assiomi veri, le inferenze che si

possono effettuare sono sempre vere.Abduzione: si possono inferire ipotesi eventualmente vere

(diagnosi) da fatti veriInduzione: inferire relazioni generali (imparare) da alcuni

esempi veri

In logica la procedura di inferenza è di tipo deduttivo (inferenza sempre vera).

L’induzione e l’abduzione sono due tipi di inferenza che non assicurano la verità dell’inferenza

Semantic WEB

The Semantic Web is a "web of data" that enables machines to understand the semantics, or meaning, of information on the World Wide Web.

It extends the network of hyperlinked human-readable web pages by inserting machine-readable metadata about pages and how they are related to each other, enabling automated agents/systems to access the Web more intelligently and perform tasks on behalf of users. The term was coined by Tim Berners-Lee, the inventor of the World Wide Web

Semantic WEB

The term "Semantic Web" is often used more specifically to refer to the formats and technologies that enable it.

These technologies include the Resource Description Framework (RDF), a variety of data interchange formats (e.g. RDF/XML, …), and notations such as RDF Schema (RDFS) and the Web Ontology Language (OWL), all of which are intended to provide a formal description of concepts, terms, and relationships within a given knowledge domain.

Linking Open Data (LOD)

While there exist tools that create RDF output automatically from the application level and tools that create RDF from web sites, interlinking the resulting datasets is still a task that can be cumbersome for humans (either because there is a lack of insentives or due the non availability of user friendly tools) or not doable for machines (due to the manifoldness of domains).

Emicorso 2: Requisiti

• Prerequisiti:

Emicorso 1progettazione ed implementazione di strutture dati

(liste, alberi)

Emicorso 2: Argomenti

• Sistemi basati su conoscenza: rappresentazione, ragionamento e logica

• Logica del primo ordine

• Basi di conoscenza: rappresentazione formale, relazioni di dominio, ontologie, inferenze

• LOD, Semantic Web, Ontologie, RDF, OWL

Emicorso 2:Riferimenti per lo studio

• Libro di testo “Knowledge representation and reasoning”, Brachman e Levesque; Morgan Kaufmann ed., Cap. 1,2,3,4.1,4.2,8,9,10 (solo capitoli selezionati)

• Presentazioni ppt del docente

• Dispense

• Documentazione su rete

Argomenti trattati in questa lezione

• Ruolo diverso assunto da: dati, informazione, conoscenza a fronte della loro definizione

• Ruolo della conoscenza nella definizione dei problemi e dei relativi metodi risolutivi

• Logica come linguaggio formale di supporto per la rappresentazione della conoscenza ed il ragionamento