Interoperabilità tra ontologie eterogenee: i traduttori ODL I 3 - OWL

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    05-Jan-2016
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Relatore Prof.ssa Sonia Bergamaschi Correlatore Ing. Maurizio Vincini Controrelatore Prof. Flavio Bonfatti. Tesi di Laurea di Mirko Orsini. Interoperabilità tra ontologie eterogenee: i traduttori ODL I 3 - OWL. UNIVERSITA’ DEGLI STUDI DI MODENA E REGGIO EMILIA - PowerPoint PPT Presentation

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  • Interoperabilit tra ontologie eterogenee:i traduttori ODLI3 - OWLUNIVERSITA DEGLI STUDI DI MODENA E REGGIO EMILIAFacolt di Ingegneria Sede di ModenaCorso di laurea in Ingegneria Informatica

  • SommarioInteroperabilit tra ontologie eterogenee: i traduttori ODLI3 - OWL Ambito di ricerca Il progetto SEWASIE Architettura del sistema MOMIS, il wrapper Il linguaggio ODLI3 Il linguaggio OWL Esempio di traduzione ODLI3 - OWL Implementazione dei traduttori Conclusioni e Lavoro Futuro

  • Web SemanticoInteroperabilit tra ontologie eterogenee: i traduttori ODLI3 - OWLIl Web Semantico unestensione del Web attuale, nella quale ad ogni informazione viene attribuito un significato ben preciso.Il Web Semantico dar una struttura ai contenuti significativi delle pagine Web, creando un ambiente in cui gli agenti software, spostandosi da pagina a pagina, possano eseguire sofisticate interrogazioni per gli utenti. [Tim Berners-Lee, James Hendler, Ora Lassila, The Semantic Web, Scientific American, May 2001]

    Elementi chiave:Rappresentazione della conoscenzaAgenti softwareOntologie

  • OntologieInteroperabilit tra ontologie eterogenee: i traduttori ODLI3 - OWLUn ontologia una specificazione esplicita di una concettualizzazione. [Tom Gruber]

    Caratteristiche delle ontologie: descrizione di un particolare dominio, da un certo punto di vista, descrizione esplicita, costruzione di un vocabolario per quel dominio, un gruppo usa il vocabolario per accordarsi sul significato dei termini usati, fondamentale per la comunicazione.

  • Il progetto SEWASIEInteroperabilit tra ontologie eterogenee: i traduttori ODLI3 - OWLSEWASIE (SEmantic Webs and AgentS in Integrated Economies) un progetto finanziato dalla Commissione Europea (Maggio 2002/Aprile 2005).Obiettivo: progettare e implementare un motore di ricerca avanzato basato sulla semantica che permetta di accedere a sorgenti di dati eterogenee sul Web.I partecipanti:Universit degli Studi di Modena e Reggio Emilia (ITALY)CNA SERVIZI Modena s.c.a.r.l. (ITALY)Universit degli Studi di Roma La Sapienza (ITALY)Rheinisch Westfaelische Technische Hochschule Aachen (GERMANY)Libera Universit di Bolzano (ITALY)Thinking Networks AG (GERMANY)Fraunhofer-Gesellschaft zur Frderung der angewandten Forschung eingetragener Verein (GERMANY)IBM Italia SPA (ITALY)Il sito web: http://www.sewasie.org/

  • Obiettivi del progetto SEWASIEInteroperabilit tra ontologie eterogenee: i traduttori ODLI3 - OWLSistema sicuro basato su agenti softwareArchitettura scalabile e distribuitaComunicazione strutturata e basata sul Web

    Componente per la mediazione delle informazioniRaggruppamentoContestualizzazioneVisualizzazione

    Interfacce utente per:progettazione semanticaformulazione delle interrogazioninavigazione intelligente

  • La SEWASIE Virtual NetworkInteroperabilit tra ontologie eterogenee: i traduttori ODLI3 - OWLThe user interface layerThe intermediaries layer

  • Il sistema MOMISInteroperabilit tra ontologie eterogenee: i traduttori ODLI3 - OWLSistema basato su mediatori per l'estrazione e l'integrazione delle informazioni provenienti da sorgenti di dati strutturate, semi-strutturate e non strutturate.

    Metodo semantico per l'integrazione delle informazioni basato su schemi concettuali delle sorgenti di dati.MOMIS (Mediator envirOnment for Multiple Information Sources)

  • Architettura del Sistema MOMISInteroperabilit tra ontologie eterogenee: i traduttori ODLI3 - OWL

  • Il linguaggio ODLI3Interoperabilit tra ontologie eterogenee: i traduttori ODLI3 - OWLIl linguaggio ODLI3 un'estensione del linguaggio standard ODL (Object Definition Language), definito dal gruppo di standardizzazione ODMG-93 per descrivere la conoscenza relativa ad uno schema ad oggetti.

    Il linguaggio ODL stato esteso in accordo con le indicazioni del programma I3 (Integrazione Intelligente delle Informazioni) dell'ARPA.

    Utilizzando il linguaggio ODLI3, il Sistema MOMIS realizza l'integrazione di informazioni da fonti dati eterogenee, comprendenti sia sorgenti di dati strutturati che semistrutturati.

  • Costrutti fondamentali ODLI3Interoperabilit tra ontologie eterogenee: i traduttori ODLI3 - OWLDescrizioni di interfacce:

    Interface header:Nome (ObjectID)SuperclassiSource Key, ForeignKey

    Interface body:Attributi sempliciAttributi complessiRelazioni inverse

    interface Professor : CS_Person (source object Computer_Sciencekey (first_name, last_name)) {attribute string first_name;attribute string last_name;attribute string title;attribute Address address;attribute Department department;relationship set teaches inverse Course::taught_by; };

  • Costrutti fondamentali ODLI3Interoperabilit tra ontologie eterogenee: i traduttori ODLI3 - OWLRelazioni terminologicheIpernimiaBTIponimiaNTAssociazioneRTSinonimiaSYN

    Person BT Student;Professor NT Person;Professor RT Office;Section SYN Department;

  • Il linguaggio OWLInteroperabilit tra ontologie eterogenee: i traduttori ODLI3 - OWLIl linguaggio OWL (Web Ontology Language) stato sviluppato dal World Wide Web Consortium (W3C Recommendation 10 February 2004) per la definizione di ontologie e di strumenti compatibili con l'architettura del Semantic Web.Tramite OWL possibile avere una maggiore comprensibilit della semantica di concetti da parte di agenti software rispetto a XML, RDF e RDF-Schema.OWL stato costruito sulla base di RDF e RDF-Schema e rispetto ad essi aggiunge diversi costrutti per la definizione dei concetti e delle loro interrelazioni:disgiunzione tra classirestrizioni di cardinalit per le proprietrelazioni di uguaglianza tra classi o proprietclassi enumeratenuovi tipi di propriet e nuove caratteristiche per le propriet.

  • OWL Lite, OWL DL, OWL FullInteroperabilit tra ontologie eterogenee: i traduttori ODLI3 - OWLOWL fornisce tre sottolinguaggi con espressivit incrementale progettati per l'utilizzo da parte di utenti con necessit differenti per la descrizione di ontologie:

    OWL Lite: permette di descrivere ontologie nelle quali siano definite principalmente classificazioni gerarchiche e semplici vincoli sulle propriet;

    OWL DL: stato progettato per avere massima espressivit e contemporaneamente garantire che tutte le computazioni abbiano un risultato e terminino in un tempo finito;

    OWL Full: permette di avere una massima espressivit e la libert sintattica di RDF, senza fornire nessuna garanzia dal punto di vista computazionale.

  • Costrutti fondamentali OWLInteroperabilit tra ontologie eterogenee: i traduttori ODLI3 - OWLDescrizione di classi:Identificatoreowl:class rdf:IDEreditarietrdfs:subClassOf

  • Costrutti fondamentali OWLInteroperabilit tra ontologie eterogenee: i traduttori ODLI3 - OWLRestrizioni:restrizioni sui valorirestrizioni sulle cardinalit

  • Confronto tra i costrutti ODLI3 e OWLInteroperabilit tra ontologie eterogenee: i traduttori ODLI3 - OWL

  • Esempio di traduzione ODLI3 - OWL

    persontt1 1

    interface Professor : CS_Person (source object Computer_Science) {attribute string name;attribute Department department;relationship set teaches inverse Course::taught_by; }; wnAnnotation ComputerScience.ProfessorlemmaValue="professor",lemmaSyntacticCategory=1,lemmaSenseNumber=1;Interoperabilit tra ontologie eterogenee: i traduttori ODLI3 - OWL

  • Implementazione dei traduttoriInteroperabilit tra ontologie eterogenee: i traduttori ODLI3 - OWLTraduttori da ontologie ODLI3 ad ontologie OWL e da ontologie OWL ad ontologie ODLI3Traduzione bidirezionale senza la perdita di informazioni fondamentaliComponente software modulare e flessibile scritto in Java

  • Conclusioni e Lavoro futuroInteroperabilit tra ontologie eterogenee: i traduttori ODLI3 - OWLVisti i differenti livelli di espressivit dei sottolinguaggi di OWL, stata implementata la traduzione di schemi ODLI3 nei sottolinguaggi OWL DL e Full, il sottolinguaggio OWL Lite infatti decisamente limitato per l'espressione di schemi complessi.La traduzione di ontologie OWL in schemi ODLI3 stata implementata per i sottolinguaggi OWL Lite e OWL DL, il sottolinguaggio OWL Full caratterizzato da una grande libert sintattica e non fornisce nessuna garanzia dal punto di vista computazionale.

    Il linguaggio ODLI3 potrebbe essere esteso per l'espressione dei concetti di disgiunzione e complemento tra le estensioni delle classi, per la dichiarazione di propriet transitive e per il versioning di ontologie.Il Wrapper OWL pu essere completato attraverso la realizzazione del modulo per la gestione delle interrogazioni. Il modulo dovr effettuare la traduzione delle interrogazioni provenienti dal Query Manager del sistema MOMIS, nel query language specifico per ontologie OWL: RDQL (RDF Query Language) o SPARQL Query Language for RDF.

    La sfida del Web Semantico, quindi, quella di fornire un linguaggio che possa descrivere i dati e le regole per il ragionamento su di essi e che permetta di utilizzare regole da ogni sistema di rappresentazione della conoscenza che possa essere esportato sul Web.Un agente software che naviga nel Web Semantico pu avere la percezione dei contenuti memorizzati nelle sorgenti visitate.il Web Semantico permette ad un agente software di avere una conoscenza dell'ambiente in cui istanziato e conseguentemente di reagire all'ambiente.

    Ontologia un termine derivante dalla filosofia e si riferisce alla scienza che descrive i tipi di entit nel mondo e le loro relazioni.Il tipo di ontologia utilizzato per il Web formata da una tassonomia e da un insieme di regole di inferenza.La tassonomia denisce le classi di oggetti e le relazioni che si hanno tra essi.Le regole di inferenza esprimono regole per le classi e relazioni tra esse in modo tale che un agente software possa trarre qualche conclusione.

    Universit di AachenFraunofer InstituteSviluppare un sistema sicuro basato su agenti software con un'architettura scalabile e distribuita per ricerche semantiche (basate su ontologie) e per una comunicazione strutturata e basata sul Web (per la negoziazione elettronica);Sviluppare un componente per la mediazione delle informazioni che includer metodi per il raggruppamento, la contestualizzazione e la visualizzazione dei dati arricchiti semanticamente. I dati strutturati saranno collegati a dati semistrutturati o non strutturati attraverso l'utilizzo delle ontologie;Sviluppare interfacce utente per la progettazione semantica, per la formulazione delle interrogazioni e per la navigazione intelligente attraverso lo spazio informativo semantico.Il sistema SEWASIE realizza una rete virtuale, la SEWASIE Virtual Network (SVN), i cui nodi sono i SEWASIE Information Nodes (SINodes). I SINodes sono sistemi basati su mediatori per sorgenti eterogenee, ognuno dei quali include un Virtual Data Store, un Ontology Builder, ed un Query Manager;I Brokering Agents mantengono la conoscenza relativa alla SEWASIE Virtual Network e ai profili degli utenti;Nella fase di risoluzione delle interrogazioni un Query Agent, iniziando da un SINode specifico, accede ad altri SINodes e colleziona un insieme di risposte parziali;Per selezionare i SINodes utili per la risoluzione di una query, un Query Agent interagisce con uno o pi Brokering Agents.Il sistema MOMIS utilizza un metodo semantico per l'integrazione delle informazioni basato sugli schemi concettuali (o metadati) delle sorgenti di dati.Nel sistema MOMIS le sorgenti di dati vengono descritte tramite il linguaggio ODLI3, derivato dallo standard ODL ed esteso per lestrazione delle informazioni.Per interagire con le sorgente locali specifiche MOMIS utilizza i Wrappers: il Wrapper traduce le descrizioni dei metadati di una sorgente in una rappresentazione comune utilizzando il linguaggio ODLI3.Il modulo Global Schema Builder (GSB) elabora ed integra le descrizioni ricevute dai diversi wrappers per derivare lo schema comune globale interagendo con differenti moduli di servizio:ODB-Tools, un ambiente integrato per il ragionamento su database ad oggetti che utilizza le Logiche Descrittive e Word-Net, un database lessicale che supporta il mediatore nella costruzione delle relazioni lessicali.Il linguaggio ODL esteso viene definito con il nome ODLI3Questa annotazione assegna al nome dell'interfaccia Professor appartenente alla sorgente ComputerScience il valore "professor", indicando una categoria sintattica uguale ad uno (corrispondente alla categoria sintattica .nome.) ed un numero di senso uguale ad uno (corrispondente al signicato: .someone who is a member of the faculty at a college or university.)