La Web Semántica El punto de encuentro de la información Roberto García González Universitat de Lleida, España

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1 La Web Semántica El punto de encuentro de la información Roberto García González Universitat de Lleida, España http://rhizomik.net/~roberto http://rhizomik.net/~roberto

2 Introducción Visión propia Web Semántica Marco intercambio datos Más que tecnología Web Semántica PRINCIPIOS CICLO VIDA INFO Ejemplos prácticos investigación e industria

3 Contenidos Necesidad Semántica Principios Ciclo Vida Información –Fuentes –Procesamiento –Uso –Escenario Desarrollos empresariales Conclusiones y Futuro

4 Necesidad Semántica World Wide Web –Tecnologías: URL, HTTP, HTML –Principios: URL referencias global Información parcial no integridad a cambio de escalabilidad Diseño minimalista Marco intercambio documentos

5 Necesidad Semántica Problema: sistema información no formal Tendencias Web –Aumento tamaño dificultad localizar recursos y automatización –Dinamismo de lugar donde encontrar cosas a sitio donde hacer cosas

6 Necesidad Semántica Web basada en documentos – Datos: texto de las páginas – Metadatos: etiquetas HTML, presentación Ordenadores tratamiento sintáctico presentan datos que las personas interpretan Dificultad tratamientos “inteligentes” –Ej.: búsquedas limitadas a comparación de cadenas

7 ? Necesidad Semántica Resultados búsqueda sintáctica:

8 Necesidad Semántica Porqué ha sido seleccionada?

9 Necesidad Semántica Aunque nosotros vemos: “Garbage Collection Springfield Garbage Route Phase 2 Garbage collection has been in place for a month in the pilot neighborhood. The town manager is pleased with your work, and wants to roll out collection to the next pilot neighborhood, which happens to be his. He lives on the section of road between the intersections labeled B and E … Music a la Mozart …”

10 Necesidad Semántica El buscador “ve”: “ Garbage Collection           … Music    …”

11 Necesidad Semántica XML permite cierta automatización –Interfaz de datos: conjunto tags específicos y su gramática (DTD, XMLSchema) Garbage...

12 Necesidad Semántica Las aplicaciones pasan a “ver” algo como:   

13 Necesidad Semántica Necesario acuerdo global respecto vocabulario –Formalización a nivel sintáctico, sin herramientas interoperabilidad semántica...... ?

14 Necesidad Semántica Así, si ahora se le presenta: Garbage Version 2.0...

15 Necesidad Semántica La aplicación “ve”:  ...

16 Necesidad Semántica Otra forma de plantearse el problema Empecemos desde el principio: –Sintaxis formal, demasiados grados libertad –Formalizar nivel conceptos, que se “escriben” como se quiera

17 Necesidad Semántica Elemento común con iniciativas previas –Redes semánticas, lógicas descriptivas, sistemas de producción (reglas), KIF,… Nueva aportación? Sistema global –Representación Conocimiento + WWW

18 Necesidad Semántica Extensión Web actual Formalización facilita procesamiento por computador –Cooperación humano-computador (HCI), asistencia enfrentarse Web –Agentes Web Semántica No sólo tecnología, principios …

19 Contenidos Necesidad Semántica Principios Ciclo Vida Información –Fuentes –Procesamiento –Uso –Escenario Desarrollos empresariales Conclusiones y Futuro

20 Principio: Identificador Universal Todo referenciable mediante URIs –documentos, servicios, personas, lugares … URI –URL: localizador, de-referenciable. –URN: sólo identificador (p.e. ISBN)

21 Principio: Modelo Grafo Modelo común datos bajo nivel, en el aplicar mapeos. Tripleta. Elementos: –Recurso: algo identificable por una URI –Propiedad: relaciones binarias entre recursos –Objeto: URI o literal Conjunto tripletas: Grafo http://recursos.org /recurso1 http://recursos.org /recurso2 http://recursos.org/propiedad1

22 Principio: Modelo Grafo Ejemplo grafo RDF: Grafo puede modelar árbol, tabla, …

23 Principio: Modelo Grafo Problema interoperabilidad vocabularios –Definir un conjunto de “etiquetas” –Formalizar su semántica para facilitar interoperabilidad –Mecanismos para mapear vocabularios

24 Principio: Diseño Minimalista Estandarización mínima Proporcionar marco global con reglas de mapeo para interoperabilidad a nivel semántico –Subclase –Disjunto –Clase equivalente –Propiedad equivalente –Mismo individuo –… ?

25 Song Class Audio Class subClassOf http://music.org /song1 type title Property attribute Property subPropertyOf Literal Class “...” title type domain range RDFSchema RDF type Principio: Diseño Minimalista RDFSchema: primitivas tipo OO –tipo –clase, propiedad –subclase, subpropiedad –dominio, rango

26 Principio: Diseño Minimalista Lenguaje Ontología Web (OWL) Aumentan el detalle del modelo conceptual Primitivas OWL: –clases y propiedades equivalentes equivalentClass, equivalentProperty –clases disjuntas disjointWith –propiedades opuestas, transitivas, simétricas inverseOf, TransitiveProperty, SymmetricProperty –Cardinalidades maxCardinality, minCardinality –Propiedad valor único FunctionalProperty –Propiedad valor identificador InverseFunctionalProperty

27 Principio: Facilitar Evolución Construir sobre lo ya existente

28 Principio: Información Parcial Sacrificar integridad a cambio de escalabilidad –“Cualquiera puede decir cualquier cosa sobre cualquier cosa” Suposición “Mundo Abierto”: no se hacen inferencias que nuevos hechos puedan refutar 0132 maxCardinality 2 (n ≤ 2) minCardinality 3 (n ≥ 3) Nuevos hechos 4

29 Principio: Red Confianza Afirmaciones no “ciertas/falsas” Nivel de confianza (contexto) –Redes sociales, caminos de confianza, demostraciones, firma electrónica,… Ejemplos: –FOAF: redes sociales –KAOS/REI: lenguajes políticas acceso –Firma digital RDF –Generación demostraciones lógicas

30 Valor Web Semántica “Sitio" donde "conectar" datos diferentes fuentes, marco común Modelo de datos grafo Semántica formal para interoperabilidad Valor info exponencial respecto conexiones –Ley de Metcalfe: redes ordenadores, N(N-1)/2 –Ley de Reed: redes sociales, 2 N -N-1 http://en.wikipedia.org/wiki/Metcalfe’s_law http://en.wikipedia.org/wiki/Reed’s_law

31 Contenidos Necesidad Semántica Principios Ciclo Vida Información –Fuentes –Procesamiento –Uso –Escenario Desarrollos empresariales Conclusiones y Futuro

32 Ciclo de Vida Información Web Semántica: ciclo de vida información Fuentes de información Web Semántica Consumidores de conocimiento BD XML WWW Agente Usuario

33 Fuentes Web Semántica Editores ontologías Protege, SWOOP, WebODE,… Web existente (HTML), fuente principal: –lenguaje natural –minería semántica de datos –screen scraping –… Aprovechar Web dinámica (BBDD  HTML) –Modelo Relacional  RDF (+ ontología)

34 Fuentes Web Semántica Consulta RDF  SQL: –(?p, dc:author, http://pub.org/authors#Bizer) –SELECT DISTINCT Papers.PaperID, Persons.URI FROM Rel_Person_Paper, Persons, Papers WHERE Rel_Person_Paper.PersonID = Persons.URI AND Papers.PaperID = Rel_Person_Paper.PaperID AND Persons.URI = ‘http://pub.org/authors#Bizer’; Rel_Person_PaperPersonsPapers Papers.PaperIDPersons.URI 5http://pub.org/authors#Bizer Subjecthttp://conf.org/CON04/paper#5 Predicatehttp://purl.org/dc/elements/1.1/creator Objecthttp://pub.org/authors#Bizer PaperID URI

35 Fuentes Web Semántica Fuente también XML (XHTML) Microformatos: patrones uso elementos XHTML para codificar datos + presentación –Ej.: hCard (patrón vCard) Tantek Çelik GDDRL (Gleaning Resource Descriptions from Dialects of Languages) <link rel="transformation" href="http://www.w3.org/2000/06/dc-extract/dc-extract.xsl" /> BEGIN:VCARD FN:Tantek Çelik URL:http://tantek.com ORG:Technorati END:VCARD Tantek Çelik Technorati

36 Fuentes Web Semántica ReDeFer: semántica implícita en XSD –XSD2OWL: XML Schema Def.  OWL XML SchemaOWL element|attributerdf:Property element@substitutionGrouprdfs:subPropertyOf element@typerdfs:range complexTypeowl:Class … –XML2RDF: XML  RDF modelar árbol con grafo + semántica –Ejemplos: MPEG-21, MPEG-7, NewsML …

37 Fuentes Web Semántica

38 Procesar la Web Semántica Semántica explícita: automatización procesos + complejos Inferencia lógica: –Demostradores LPO –Razonadores Lógica Descriptiva –Programación lógica –Motores reglas Alineación ontologías: –inferencia + estructura + lingüística + … Integración de datos Servicios Web Semánticos OWL-Full OWL-DL DLP LP

39 Procesar la Web Semántica Implementación OWL-DL Ontología Copyright Copy ⊒ Pattern' (1) Pattern' ≡∃theme.{content01}(2) Pattern'' ≡Pattern' ⊓ (3) ( (≥ 3 recipient ) ⊔(4) ∃recipient.(¬ {peerC, peerD, peerB} ) )(5) [ a Copy; theme :content02; recipient :peerB ] Copy Pattern’ [ a Copy; theme :content01; recipient :peerC, :peerD ] Pattern’’ [ a Copy; theme :content01; recipient :peerB, :peerC, :peerE ]

40 Uso Web Semántica Agentes software Usuarios humanos –Aprovechar semántica explícita para ajustar información a necesidades usuario Ej.: modelos semánticos para –Usuario: FOAF,… –Dispositivo: CC/PP,… Interacción Humano - Computador Interacción Humano - Web Semántica usabilidad, accesibilidad, DCU… formalización arquitectura información,…

41 Uso Web Semántica Situación: modelo interacción grafo –Poco usable, mapeo directo modelo datos Alternativas: interacción centrada usuario –mSpace: navegador poli-jerárquico, consultas dinámicas interactivas.

42 Uso Web Semántica –Tabulator: navegador Web Semántica interacción genérica árbol modelos específicos (mapa, calendario,…)

43 Uso Web Semántica Rhizomer: modelo genérico Web “clásica” –Hábito interacción con HTML enlaces, tablas, formularios,… –Web Semántica  HTML + Web 2.0 –Abstracción almacén RDF (Sesame, Jena,…) –Servicio web, REST (HTTP): GET: consultar PUT: modificar POST: crear nuevo DELETE: borrar Metadata Store Rhizomer Client REST

44 Uso Web Semántica Rhizomer –Almacén grafo –Navegación fragmentos

45 Uso Web Semántica Cliente AJAX (interacción mejorada) –Consultas: SPARQL (SQL Web Semántica) –Respuestas: fragmentos RDF/XML Presentación/Edición: transformación XSL –RDF  HTML –RDF  HTML Forms Aplicar cambios: envío formulario –HTML Form  RDF

46 Uso Web Semántica Rhizomer ver, RDF2HTML editar, RDF2HTMLForm ver, RDF2HTML añadir

47 Escenario del Ciclo de Vida Mashup Semántico combinar datos en Web Semántica aportando valor añadido Escenario: preparar viaje evento Fuentes: combinar en modelo común –Red social amigos (localización lat/long) –Programa evento –Restaurantes (dirección y horarios) Procesamiento Uso: diferentes visualizaciones

48 Escenario del Ciclo de Vida FOAF (Friend of a Friend) Vocabulario descripción personas (RDF) –nombre, dirección, foto, amigos,…

49 Escenario del Ciclo de Vida Programa conferencia: en base de datos 2006-10-05 2002-10-07 Popayán BD Inicio: 5 de octubre de 2006 Fin: 7 de octubre de 2006 Lugar: Popayán HTML RDF Calendar

50 Escenario del Ciclo de Vida Página web listado restaurantes HTML  RDF (screen scraping) Procesar lista URL (restaurantes) Para cada página web –XPath: indica fragmento HTML –Identificar: nombre, horario, dirección,… –Generar RDF http://simile.mit.edu/solvent/screencasts/solvent_screencast.swf

51 Escenario del Ciclo de Vida

52

53 Lista restaurantes: screen scrapping http://simile.mit.edu/solvent/screencasts/solvent_screencast.swf Parador… 2°32’… 76°46’… …

54 Escenario del Ciclo de Vida Procesamiento –“Los amigos de mis amigos son mis amigos” foaf:knows – rdf:type  owl:TransitiveProperty –Filtrar amigos cerca Popayán –tampu:horario equivalente a rdfcal:vevent –…

55 Escenario del Ciclo de Vida Uso –Visualizar información de forma integrada –Diferentes vistas según tipo información lat/long vevent

56 Contenidos Necesidad Semántica Principios Ciclo Vida Información –Fuentes –Procesamiento –Uso –Escenario Desarrollos empresariales Conclusiones y Futuro

57 Desarrollos Empresariales No sólo investigación … Algunas empresas implicadas: –HP Labs: Jena y Joseki [1] –IBM: herramientas alphaWorks [2] –Altova: semanticworks [2] –… [1] http://www.hpl.hp.com/semwebhttp://www.hpl.hp.com/semweb [2] http://www.alphaworks.ibm.com/topics/semanticshttp://www.alphaworks.ibm.com/topics/semantics [3] http://www.altova.com/productshttp://www.altova.com/products

58 TopQuadrant TopBraid Composer: editor ontologías –D2RQ para importar BBDD –Integración http://www.topbraidcomposer.com

59 Oracle Oracle Spatial 10g: soporte nativo RDF –Modelo de datos grafo –Inferencia RDF/S + reglas propias –SQL y API Java

60 Microsoft Research SensorMap: visualizar datos sensores en tiempo real mediante interfaz geográfica. –Temperatura, cámaras, tráfico,… –Descripción sensores ontología OWL http://atom.research.microsoft.com/sensormap

61 Profium Profium: router información semántica CMS basado en metadatos semánticos

62 Cerebra Cerebra: herramientas WS (editor ontologías, gestor ontologías,…). –Comprada por WebMethods para Servicios Web semánticos, integrado en Fabric.

63 NASA Integración de datos internos. RDF y OWL para: –Razonamiento datos geoespaciales [1] –Navegar bases de conocimiento complejas –Integrar personas, organizaciones, proyectos y competencias  Proyecto POPS [2] [1]http://xtech06.usefulinc.com/schedule/paper/147http://xtech06.usefulinc.com/schedule/paper/147 [2]http://sweet.jpl.nasa.govhttp://sweet.jpl.nasa.gov

64 NASA: POPS Project Localización de expertos –75.000 personas) Datos dispersos 3 BBDD –personal, competencias y proyectos RDF + ontologías para integración mSpace + navegación redes sociales

65 Contenidos Necesidad Semántica Principios Ciclo Vida Información –Fuentes –Procesamiento –Uso –Escenario Desarrollos empresariales Conclusiones y Futuro

66 Conclusiones Clave: marco común compartir datos –fácil comparar y mezclar datos Semántica explícita –Integración de datos –Alineación de ontologías –Razonamiento lógico… Uso: Interacción Humano-Web Semántica –Más allá del modelo interacción grafo –Nuevos (y antiguos) modelos interacción

67 Futuro Mucho por hacer … –Fuentes: LN, HTML, XML, BBDD … –Procesamiento: razonadores, reglas, integración, servicios … –Uso: Web 2.0 + Web Semántica En mente los principios –Web Semántica no sólo tecnología Palabras clave: mashup semántico [1] [1] http://www-128.ibm.com/developerworks/edu/x-dw-x-ultimashup1.htmlhttp://www-128.ibm.com/developerworks/edu/x-dw-x-ultimashup1.html

68 Gracias por su atención Roberto García González Universitat de Lleida, España http://rhizomik.net/~roberto