Inferencias Semánticas en Bases de Datos RDF usando OWL Trabajo Final de Grado Universidad de Palermo Alumno: Emiliano Martínez Luque Profesora: Ana Darcacha.

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1 Inferencias Semánticas en Bases de Datos RDF usando OWL Trabajo Final de Grado Universidad de Palermo Alumno: Emiliano Martínez Luque Profesora: Ana Darcacha Primer Cuatrimestre 2012

2 Introducción ¿Que es la Web Semántica? Iniciativa del W3C, iniciada por Tim Berners, desde 1999. Marco de Trabajo para permitir la compartición y reutilización de datos entre aplicaciones, organizaciones y comunidades. Red de datos en formato Machine Readable para ser consumidos y procesados directamente por maquinas. Web 3.0

3 Introducción Principales Tecnologías de la Web Semántica: RDF – Resource description Framework URIS – Universal Resource Identifiers Vocabularios: Dublin Core, Foaf, Good Relations, etc. Sparql RDFS OWL

4 Resource Description Framework Modelo de Datos para publicación de bases de conocimiento en la web Nace como solución a la publicación de metadata sobre recursos web accesible por maquinas ( ej: Autor de una página, fecha de publicación ). Diferentes estándares de publicación: XML/RDF, Turtle, N3, RDFa, etc.

5 Resource Description Framework Modelo de datos, Triplo: Sujeto – Predicado – Objeto Ej: ”Maria tiene 27 años”

6 Resource Description Framework Ejemplo un poco más complejo: Resultado: Grafo etiquetado dirigido

7 Resource Description Framework Publicación de RDF. Ejemplo de Turtle: @prefix rdf:. @prefix foaf:. rdf:type foaf:Person; myvocab:edad 27; myvocab:profesion Ingeniero_en_informatica. rdf:type foaf:Person; myvocab:profesion Ingeniero_en_informatica; foaf:knows http://www.example.com/People/Maria.

8 Universal Resource Identifier URIs: Identificar sin ambigüedad un recurso ( entidad o concepto ) Formato: URLs: http://www.example.com/Person/Maria URL: Único dentro de la web, sirve para identificar sin ambigüedad un recurso dentro de la misma.

9 Vocabularios Permitir reutilización y estandarizacion de términos de Metadata comunes a algún tipo de aplicación o industria. Ejemplos: Dublin Core: Descripción de documentos. Foaf: Descripción de personas y sus relaciones. Good Relations: E-Commerce. … Muchos específicos para las ciencias.

10 Vocabularios Convención para reutilización de datos. Afectan primariamente el predicado, ej: http://www.eample.com/People/Pedro foaf:knows http://www.example.com/People/Maria. foaf:knows : Vocabulario Friend of a Friend, propiedad knows. Puede ser comprendido por cualquier aplicación que conoce FOAF.

11 SPARQL Lenguaje de consultas para bases de datos RDF ( Triplestores ). Como un SQL para Triplestores Usa Variables. Hace coincidir la consulta con cualquier parte del triplo. Puede devolver Booleans, Triplos o Un subgrafo como respuesta.

12 SPARQL Ejemplo: PREFIX rdf:, foaf: SELECT ?persona WHERE { ?persona rdf:type foaf:Person }

13 SPARQL SPARQL Endpoint: Nodo en la red que soporta consultas de SPARQL a través de HTTP. Consultas federadas: SPARQL permite consultar varios repositorios de datos simultáneamente y producir un resultado combinando la información de estos.

14 SPARQL Imagen de: http://code.google.com/p/sparql-aderis/wiki/Overview

15 Linked Data Propuesta para publicar, intercambiar y conectar datos a través de la Web usando tecnologías de Web Semántica. En curso, actualmente construyéndose. Nuevos repositorios de datos agregándose mensualmente.

16 Linked Data jhgjhg

17 Inferencias Semánticas “Dentro del contexto de la Web Semántica, realizar una inferencia significa simplemente que dada alguna información ya declarada, podemos deducir otra información relacionada, que podemos considerar como si hubiera sido declarada.” ( Allemang, D; Hendler, J. “Semantic Web For the Working Ontologist, second edition.” Morgan Kauffman, 2011. )

18 Inferencias Semánticas

19 RDFS Lenguaje para la definición de vocabularios, con el objetivo de estructurar recursos de RDF. Provee herramientas para el modelado de datos de un documento o aplicación de RDF. Que permite:. Definición de clases.. Definición de tipos de datos.. Definición de relaciones entre clases (subclases). Definición de propiedades

20 OWL – Web Ontology Language Creado para tratar con las limitaciones de RDFS. Familia de lenguajes de representación de conocimiento para la descripción y definición de Ontologías. Ontología: consiste de un conjunto de axiomas que establecen constricciones en las clases y en los tipos de relaciones permitidas entre ellas. Estos axiomas permiten al sistema inferir información adicional a los datos provistos explícitamente.

21 OWL – Web Ontology Language Documentos OWL se escriben en RDF. Reasoner: Programa que a través de una base de datos RDF y un conjunto de documentos OWL puede realizar inferencias sobre los datos y agregar información a la base de datos a partir de estas inferencias.

22 OWL – Web Ontology Language ¿Que permite OWL? Proveer información sobre cómo clases se relacionan entre si. Por ejemplo, se puede establecer que la clase “niño” esta incluida en la clase “persona”. Proveer información sobre cómo propiedades se relacionan entre si. Por ejemplo, se puede establecer que la propiedad “tiene esposa” es una subpropiedad de “se casó con”.

23 OWL – Web Ontology Language Construir nuevas clases a partir de la intersección de clases existentes. Por ejemplo se puede crear a partir de las clases “licenciado en psicología” y “mujer”, una nueva clase “psicóloga”. Construir nuevas clases a partir de la unión de clases existentes. Por ejemplo se puede teniendo las clases “pintor” y “escultor”, crear una nueva clase que incluya a ambas llamada “artista plástico”.

24 OWL – Web Ontology Language Construir nuevas clases a partir del complemento de otra clase. Por ejemplo se puede definir la clase “civil” como siendo el complemento de la clase “militar”. Permitir la inferencia de propiedades a partir del encadenamiento de otras propiedad. Por ejemplo se puede definir la propiedad c “es nieto de” a, a partir de las propiedades b “es hijode” a, c “es hijo de” b.

25 OWL – Web Ontology Language Establecer que una propiedad es disyunta con otra propiedad. Por ejemplo, que la propiedad “es hijo de” es disyunta de la propiedad “es padre de”. O sea, que no puede darse que dado el triplo a “es hijo de” b, no puede producirse el triplo a “es padre de” b. Establecer relaciones de transitividad, simetría, asimetría, reflexividad e irreflexividad entre propiedades.

26 OWL – Web Ontology Language Construir clases a partir de restricciones sobre valores de propiedades. Por ejemplo, crear una clase a partir de los elementos de una clase en los que se cumplen determinados valores de una determinada propiedad, etc. Establecer que la identificación de un elemento representa al mismo elemento que otra identificación. Etc.

27 OWL – Web Ontology Language Sublenguajes de OWL: OWL Completo es un lenguaje muy complejo que permite construcciones lógicas de gran complejidad. Esta demostrado que es posible construir con OWL Full proposiciones matemáticamente indecidibles. Para limitar esto existen Sublenguajes de OWL con propiedades lógicas bien definidas: OWL Lite, OWL DL, OWL Full

28 OWL – Web Ontology Language Perfiles de OWL 2 Propiedades computacionales limitadas y bien definidas: OWL 2 EL: Para aplicaciones en las que se definen un gran número de clases y/o propiedades y en las que la consistencia de la ontologia, y la verificación de instancias deba ser resuelta en tiempo polinomial. OWL 2 RL: Provee razonamiento garantizado en tiempo polinomial. Para aplicaciones que requieren razonamiento escalable sin sacrificar demasiado poder expresivo

29 OWL 2 QL: Diseñado para que la respuesta de consultas sobre los datos este en espacio logarítmico en relación al tamaño de los datos. Útil para que los datos guardados en una base de datos relacional estándard pueda ser consultados a través de una ontología realizando un simple mecanismo de re escritura de consulta ( query rewriting )

30 Stardog ¿Cual es el estado actual de las aplicaciones con soporte de técnologias de Web Semántica? Stardog: Desarrollo de Clarck & Parsia Liberado al publico este año ( 2012 ) Version actual RC 1. Triplestore RDF con soporte SPARQL, OWL 2, importación e exportación por varios estándares de RDF ( XML/RDF, Turtle, etc. )

31 Stardog ¿Como realiza Stardog las inferencias semánticas? Query Rewriting.

32 Referencias G. Antoniou, F. Van Van Harmelen Fuller, A Semantic Web Primer, Second Edition. MIT Press, 2008. D. Allemang, J. Hendler, Semantic Web for the Working Ontologist, Second Edition: Effective Modeling in RDFS and OWL. Morgan Kauffman, 2011. T. Segaran, C. Evans, J. Taylor. Programming the Semantic Web. O'Reilly Media, 2009. P. Hitzler, M. Krötzch, S. Rudolph. Foundations of Semantic Web Technologies. Chapman and Hall/CRC, 2009. F. Manola, E. Miller. RDF Primer. Disponible en: http://www.w3.org/TR/2004/REC-rdf-primer-20040210/ http://www.w3.org/TR/2004/REC-rdf-primer-20040210/ W3C OWL Working Group. OWL 2 Web Ontology Language. Disponible en: http://www.w3.org/TR/owl2-overview/ http://www.w3.org/TR/owl2-overview/ P. Hitzler, M. Krötzch, B. Parsia, P. F. Patel-Schneider, S. Rudolph. OWL 2 Web Ontology Language Primer. Disponible en: http://www.w3.org/TR/2009/REC-owl2-primer-20091027/

33 Referencias §B. Motik, B. Cuenca Grau, I. Horrocks, Z. Wu, A. Fokou, C. Lutz. OWL 2 Web Ontology Language Profiles. Disponible en: http://www.w3.org/TR/owl2-profiles/ § P. Hitzler, M. Krötzch, S. Rudolph. Knowledge Representation for the Semantic Web. Part I: OWL 2. Disponible en: http://www.semantic-web- book.org/w/images/b/b0/KI09-OWL-Rules-1.pdf http://www.semantic-web- book.org/w/images/b/b0/KI09-OWL-Rules-1.pdf Wikipedia. Web Ontology Language. Disponible en: http://en.wikipedia.org/wiki/Web_Ontology_Language [ Accedido 5 de Junio de 2012 ] http://en.wikipedia.org/wiki/Web_Ontology_Language Semantic Web Wiki. Ontology. Disponible en: http://semanticweb.org/wiki/Ontology [ Accedido 5 de Junio de 2012 ] http://semanticweb.org/wiki/Ontology Clarck & Parsia LLC. Stardog Documentation. Disponible en: http://stardog.com/docs/ [ Accedido 5 de Junio de 2012 ]