Sviluppo di un algoritmo di similarità a supporto dell'annotazione semantica di web services

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Relatori: Prof. G.Semeraro, Prof. P.LopsCorrelatrice: Dott.ssa E.Tinelli“Laureando: Michele Filannino

Sviluppo di un algoritmo di similarità a supporto dell’annotazione semantica di web services

cdl informatica magistraleUniversità degli Studi di Bari tesi di laureaaa 2009/2010

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Titolo sezione parte 1Titolo sezione parte 2

cdl informatica magistraleUniversità degli Studi di Bari tema: tesi di laureaaa 2009/2010

della tesi

Realizzazione di un algoritmo per il calcolo della similarità semantica tra testi, che sia di supporto alla fase di annotazione semantica di web service tramite standard SAWSDL.

Obiettivo

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dall’architettura SOA ai semantic web services1 Introduzione ai[Semantic]* Web Services


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Introduzione aiSemantic Web Services


WEB SERVICE

In una SOA, quando il mezzo di trasmissione è il Web, la componente più utilizzata per implementare i servizi offerti dal Service Provider è il Web Service. Ogni attore di una rete offre servizi ed usa quelli offerti dagli altri attori.

<wsdl:description targetNamespace="http://www.w3.org/2002/ws/sawsdl/spec/wsdl/order#" xmlns="http://www.w3.org/2002/ws/sawsdl/spec/wsdl/order#" xmlns:wsdl="http://www.w3.org/ns/wsdl" xmlns:xs="http://www.w3.org/2001/XMLSchema">

<wsdl:types> <xs:schema targetNamespace="http://www.w3.org/2002/ws/sawsdl/spec/wsdl/order#" elementFormDefault="qualified"> <xs:element name="OrderRequest"> ... </xs:element> <xs:complexType name="item"> ... </xs:complexType> <xs:element name="OrderResponse" type="confirmation" /> <xs:simpleType name="confirmation"> <xs:restriction base="xs:string"> <xs:enumeration value="Confirmed" /> <xs:enumeration value="Pending" /> <xs:enumeration value="Rejected" /> </xs:restriction> </xs:simpleType> </xs:schema> </wsdl:types>

<wsdl:interface name="Order"> <wsdl:operation name="order" pattern="http://www.w3.org/ns/wsdl/in-‐out"> <wsdl:input element="OrderRequest" /> <wsdl:output element="OrderResponse" /> </wsdl:operation> </wsdl:interface></wsdl:description>

Web

ser

vice

Definizione dei TIPI DI DATO con sintassi in linguaggio XML.

Definizione dell’interfaccia (insieme di operazioni) con i relativi INPUT ed OUTPUT attesi.

http://www.w3.org/2002/ws/sawsdl/spec/wsdl/order#










http://www.w3.org/ns/wsdl


http://www.w3.org/2001/XMLSchema




http://www.w3.org/ns/wsdl/in-out


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evoluzione dei web serviceSemantic Web Service

sono costruiti a partire dai web service

integrano annotazioni semantiche

migliorano la fase di ricerca

migliorano la fase di composizione

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SAWSDLAnnotazione semantica

Standard W3C: SAWSDL

estende lo standard WSDL (Web Service Description Language)

associa ad un elemento WSDL un insieme di riferimenti URL a classi ontologiche

è ulteriormente estendibile

Sem

an

tic

web

ser

vice

(S

AW

SD

L)

ONTOLOGIE di dominio contenenti classi ontologiche alle quali puntano i RIFERIMENTI SEMANTICI.

Un servizio web per la prenotazione di biglietti di voli aerei, rappresentato in WSDL (con XML).

<wsdl:description targetNamespace="http://www.w3.org/2002/ws/sawsdl/spec/wsdl/order#" xmlns="http://www.w3.org/2002/ws/sawsdl/spec/wsdl/order#" xmlns:wsdl="http://www.w3.org/ns/wsdl" xmlns:xs="http://www.w3.org/2001/XMLSchema" xmlns:sawsdl="http://www.w3.org/ns/sawsdl"> <wsdl:types> <xs:schema targetNamespace="http://www.w3.org/2002/ws/sawsdl/spec/wsdl/order#" elementFormDefault="qualified"> <xs:element name="OrderRequest" sawsdl:modelReference="http://www.w3.org/2002/ws/sawsdl/spec/ontology/purchaseorder#OrderRequest" sawsdl:loweringSchemaMapping="http://www.w3.org/2002/ws/sawsdl/spec/mapping/RDFOnt2Request.xml"> ... </xs:element> <xs:complexType name="item"> ... </xs:complexType> <xs:element name="OrderResponse" type="confirmation" /> <xs:simpleType name="confirmation" sawsdl:modelReference="http://www.w3.org/2002/ws/sawsdl/spec/ontology/purchaseorder#OrderConfirmation"> <xs:restriction base="xs:string"> <xs:enumeration value="Confirmed" /> <xs:enumeration value="Pending" /> <xs:enumeration value="Rejected" /> </xs:restriction> </xs:simpleType> </xs:schema> </wsdl:types> <wsdl:interface name="Order" sawsdl:modelReference="http://example.org/categorization/products/electronics"> <wsdl:operation name="order" pattern="http://www.w3.org/ns/wsdl/in-out" sawsdl:modelReference="http://www.w3.org/2002/ws/sawsdl/spec/ontology/purchaseorder#RequestPurchaseOrder"> <wsdl:input element="OrderRequest" /> <wsdl:output element="OrderResponse" /> </wsdl:operation> </wsdl:interface></wsdl:description>

File

WS

DL

arr

icch

ito

Esempio di PUNTATORE SEMANTICO al concetto di “conferma ordine”.









http://www.w3.org/ns/sawsdl

http://www.w3.org/ns/sawsdl



http://www.w3.org/2002/ws/sawsdl/spec/ontology/purchaseorder#OrderRequest




http://www.w3.org/2002/ws/sawsdl/spec/mapping/RDFOnt2Request.xml




http://www.w3.org/2002/ws/sawsdl/spec/ontology/purchaseorder#OrderConfirmation




http://example.org/categorization/products/electronics

http://example.org/categorization/products/electronics



http://www.w3.org/2002/ws/sawsdl/spec/ontology/purchaseorder#RequestPurchaseOrder




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caso di studio, caratteristiche, annotazione semantica, architettura generale, ontologia2Semantic WS Oriented Platformil progetto SWOP


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semantic web service oriented platformil progetto SWOP


semantic web service oriented platformProgetto SWOP

Progetto SWOP: POR 2007-‐2013, Asse I, Linea intervento 1.1, Regione Puglia

Obiettivo: creare una piattaforma di annotazione e ricerca di web services

Caso d’uso: Adventure Works (vendita/acquisto di beni e servizi)

* SWOP: A Semantic Web services Oriented Platform, E. Tinelli, M. Filannino, D. Casulli, and L. Iaquinta, 6th Workshop on Semantic Web Application and Perspective SWAP2010 21-22 Sept 2010, Bressanone, Italy, (2010)

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Ogni documento WSDL viene annotato in linguaggio naturale da uno sviluppatore e tali annotazioni vengono elaborate per

suggerire dei concetti ontologici pertinenti. Lo sviluppatore, previo controllo, produce il file SAWSDL.



Annotazione semantica

DocumentoWSDL Tool di annotazione

Descrizioni inlinguaggio naturale

DocumentoSAWSDLTool di annotazione

Approvano/respingonoi suggerimenti prodotti

SA

WA

logo

Arc

hit

ettu

ra g

ener

ale

Ontologia contenente tutti i CONCETTI DEL DOMINIO APPLICATIVO di riferimento.

Algoritmo per il calcolo della SIMILARITÀ SEMANTICA tra frasi espresse in linguaggio naturale.

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caratteristicheOntologia

1064 classi

ogni classe ha una definizione in lingua inglese

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Similarity Algorithm based on Wikipedia3L’algoritmo di similarità semanticaSAWA


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Sia E l’insieme di entità che con caratteristiche comuni, allora è possibile definire la funzione che ad ogni coppia di elementi e₁, e₂ ∈ E associa un numero reale com-‐preso tra 0 ed 1. Tale valore è noto con il nome di Coefficiente di similarità.

L’algoritmo di similarità semanticaSAWA


Similarità

* A semantic similarity measure for expressive description logics, C. d'Amato, N. Fanizzi, and F. Esposito, Proceedings of Convegno Italiano di Logica Computazionale CILC05 21-22 June 2005, Rome, Italy, (2005)

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algoritmi, corpusSimilarità tra parole

API:

LinguaTools

Corpus:

WikipediA

Algoritmo di similarità:

Lin

* DISCO: A Multilingual Database of Distributionally Similar Words, P. Kolb, In Proceedings of KONVENS-2008, Berlin, Germany, (2008).

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Si procede alla rimozione di tutte le parole che occorrono molto spesso nel c o r p u s , a v e n t i s c a r s o p o t e r e

discriminatorio, oltre che degli articoli e dei segni di punteggiatura.


Dalla similarità tra parole a quella tra testi

| name | customer | categorized | individual | consumer |

“Returns the first and last name of each customer who is categorized as an individual consumer”

STOPWORD


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Per ogni parola della prima frase si moltiplica il coefficiente di similarità ottenuto dal confronto con la parola più simile nella seconda frase e si moltiplica per la frequenza del termine nel corpus. Tutti gli score vengono sommati e normalizzati in base alle frequenze dei termini nei corpus. La funzione non è simmetrica.



Algoritmo di Corley, Mihalcea

* Corpus-based and knowledge-based measures of text semantic similarity, Rada Mihalcea, Courtney Corley, and Carlo Strapparava, In AAAI'06, page 775-780. (2006)

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**complessità

Costo computazionale

SAWA: O(n)

Annotazione:

SAWA * #onto_classi * #wsdl_elem ≈

SAWA * 1064 * 10 =

SAWA * 10640

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performance, qualità, interfacce 4Risultati &sviluppi futuri


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Risultati &sviluppi futuri


tempo di computazionePerformance

10 elementi WSDL da annotare (media di 13 parole ciascuno)

31 classi ontologiche (media di 7 parole ciascuna)

tempo di accesso al disco: 26ms

11 minuti -‐> 4,39 secondi (-‐93,35%)

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qualità dei risultatiPerformance

Spearman’s ρ Pearson’s r

STATIS 0,8126 0,8162

LSA 0,8714 0,8384

STS 0,8380 0,8530

Omiotis 0,8905 0,8560

SAWA 0,8935 0,8740

* Sentence Similarity Based on Semantic Nets and Corpus Statistics, Y. Li, et al., IEEE Transactions on Knowledge and Data Engineering, 18(8), page 1138-1150, (2006)

inte

rfac

cia

web

*http://tinyurl.com/sawa-filannino

http://tinyurl.com/sawa-filannino





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rfac

cia

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breve e lungo periodoSviluppi futuri

sperimentazione in vivo dell’algoritmo

sviluppo di un algoritmo di similarità tra parole

rilascio del codice sorgente sotto licenza open-‐source

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;)”A tutti voi,grazie per l’attenzione.


Sviluppo di un algoritmo di similarità a supporto dell'annotazione semantica di web services

Technology

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