Licenciatura en Informática Mayta Luis Carlos Base de datos Semántica: Lineamientos para una implementación exitosa

Agenda  Resumen  Introducción  Marco teórico  Desarrollo  Perspectivas Futuras  Conclusión  Referencias

1.1 Resumen  La implementación de tecnologías semánticas en gestores de base de datos requieren de lineamientos que difieren uno de otro, según el proveedor.

1.2 Resumen  El contexto de ejecución también puede variar. Instalación nueva de un gestor de base de datos. Actualizar a una versión más actual sobre un gestor ya existente. Subrogar a versiones anteriores.

1.2 Objetivos  Conceptualizar los términos que definen a las herramientas y modelos estandarizados de desarrollo semántico.  Describir las eventualidades y las premisas necesarias para solventar problemas de compatibilidad y usabilidad en un gestor licenciatario.  Exponer los lineamientos para la implementación semántica sobre el gestor.

2.1 Introducción  Una base de datos es la representación de un sistema del mundo real.  El contenido simboliza una captura del estado de un contexto.

2.2 Introducción  Actualmente, las estructuras de datos proporcionadas por los modelos relacionales no apoyan el diseño, la evolución y el uso de bases de datos complejas.

2.3 Introducción  Las bases de datos semánticas integran una evolución de los sistemas informáticos.

2.4 Introducción: características  Establece una estructura de información sólida.  Permite un manejo uniforme, flexible entre máquinas y usuarios.  Interpreta el significado y la relación con otros datos de forma autónoma y programable.

2.5 Introducción: características  Posibilita el intercambio eficiente de conocimiento.  Reduce la duplicidad y redundancia de la información.  Simplifica el análisis de los procesos.  Disminuye los costos.  Mejora la toma de decisiones.

3.1 Marco Teórico: Historia  La necesidad de modelos semánticos de datos fue reconocida por la Fuerza Aérea de los EE.UU. en la década del 70.  El Programa ICAM identificó la necesidad de mejorar el análisis y técnicas de comunicación para las personas involucradas que no estaban familiarizadas con términos informáticos.

3.2 Marco Teórico: Historia  El objetivo fue aumentar la productividad a través de la aplicación metódica de la tecnología informática.  El Programa desarrolló una serie de técnicas conocidas como métodos IDEF.  Constituidas por diversas funciones de modelaje, acciones y actividades de un sistema.

3.3 Marco Teórico

3.4 Marco Teórico: Descripción  El término “web semántica” fue acuñado por el científico en computación Tim Berners-Lee, fundador de la World Wide Web (W3C).  Las bases de datos semánticas son representadas por medio de ontologías, descriptas como una especificación explícita y formal de una conceptualización compartida.

3.5 Marco Teórico: Descripción  Especificación explícita porque en la ontología todo término debe ser definido de forma comprensible y terminante.  Formal se refiere al formalismo análogo que se debe utilizar para la elaboración de las ontologías.

3.6 Marco Teórico: Descripción  Conceptualización porque incumbe a un modelo abstracto de algún fenómeno, objeto o dominio del mundo real.  Compartida porque las ontologías representan el conocimiento consensuado y aceptado por una comunidad científica.

3.7 Marco Teórico  El término “ontología” proviene de la filosofía y se define como “el estudio metafísico de la naturaleza del ser y la existencia” o “la explicación sistémica de la existencia como es percibida por los humanos”.

3.8 Marco Teórico  La ontología comprende una base de datos en la cual se describen los conceptos relevantes de un dominio de conocimiento, algunas propiedades y sus relaciones.

3.9 Marco Teórico  Compartir la comprensión de un dominio entre usuarios o máquinas.  Reutilizar el conocimiento contenido en una ontología.  Facilitar el acceso a la información.  Explicitar supuestos de un dominio.  Analizar el conocimiento de un área temática en relación a términos.

3.10 Marco Teórico  Crear un entendimiento compartido.  Facilita la comunicación entre los actores relacionados con su diseño y utilización.  El conocimiento en las ontologías se estructura en base a los siguientes componentes: Clases, Propiedades o Atributos, Relaciones e Instancias.

3.11 Marco Teórico  El objetivo de la web semántica es permitir que la información y los servicios web sean accesibles eficientemente por los usuarios y las herramientas automatizadas.  Las tecnologías RDF y OWL se desarrollaron para el intercambio, la integración de los datos en forma de amplios y descriptivos esquemas conceptuales.

3.12 Marco Teórico  Estas herramientas se han convertido en estándares para el desarrollo ontológico y sus implementación.  El avance fue por la estandarización ponderada por un único organismo que regula los aspectos esenciales de la Web: la World Wide Web Consortium (W3C)

3.13 Marco Teórico  RDF (Resource Description Framework): el marco de descripción de recursos representa la información contenida en la Web. Define una sintaxis abstracta en la que se basa RDF y que sirve para vincular su sintaxis concreta a una semántica formal.

3.14 Marco Teórico: Motivación  Metadatos Web: proporcionar información sobre los recursos Web y los sistemas que los utilizan.  Aplicaciones que requieran un modelo abierto de información en lugar de los modelos limitados.  Hacer que los ordenadores generen información procesable, para que los datos sean procesados fuera del entorno en el que fue creado.

3.15 Marco Teórico: Motivación  Interfuncionamiento entre las aplicaciones que permitan combinar datos de varias aplicaciones para llegar a nueva información.  Procesamiento automatizado de la información por parte los ordenadores y proporcionar un lenguaje estandarizado.

3.16 Marco Teórico  OWL (Web Ontology Language): el lenguaje de ontologías web está pensado para ser usado cuando la información contenida en los documentos necesita ser procesada por las aplicaciones el lugar de ser desplegada a los usuarios.

3.17 Marco Teórico: Motivación  XML proporciona una sintaxis superficial para documentos estructurados, pero no impone restricciones semánticas.  XML Schema es un lenguaje que solo se utiliza para restringir la estructura de los documentos XML.  RDF es solo un modelo de datos para objetos (recursos) y relaciones entre ellos, proporcionando una semántica simple.

3.18 Marco Teórico: Motivación  RDF Schema describe propiedades y clases de recursos RDF, con una semántica para la jerarquización tanto de propiedades como de clases.  OWL añade más vocabulario para describir características de propiedades, clases enumeradas, tipos, relación, cardinalidad e igualdad.

4.1 Desarrollo  A continuación, se detallará la implementación de un modelo semántico y la información requerida para gestionar el motor de base de datos ORACLE Database Enterprise Edition 11.2 y así materializar las tecnologías semánticas.

4.2 Habilitar tecnologías semánticas en una nueva instalación.  1. Conectarse a la base de datos como usuario SYS con privilegios SYSDBA (SYS AS SYSDBA e ingresar la contraseña de la cuenta SYS cuando se le solicite).  2. Iniciar SQL * Plus e introducir la siguiente declaración: $ORACLE_HOME/md /admin/catsem.sql ORACLE_HOME%\md\ admin\catsem.sq

4.3 Actualización de las tecnologías semánticas para la Versión 11.1  Para comprobar si se necesita migrar datos RDF, se debe conectar con privilegios DBA y consultar la tabla MDSYS.RDF_PARAMETER: SELECT namespace, attribute, value FROM mdsys.rdf_parameter WHERE namespace = 'MDSYS' AND attribute IN ('FLOAT_DOUBLE_DECIMAL', 'XSD_TIME', 'XSD_BOOLEAN', 'DATA_CONVERSION_CHECK');

4.4 Actualización de las tecnologías semánticas para la Versión 11.1  Si los atributos devuelven un valor de cadena no válida es necesario migrar los datos RDF.  1. Conectarse a la base de datos como usuario SYS con privilegios SYSDBA y escribir: SET CURRENT_SCHEMA = MDSYS  2. Asegurarse de que los usuarios MDSYS tenga los privilegios siguientes: INSERT privilege: en todas las tablas de aplicación en la red semántica

4.5 Actualización de las tecnologías semánticas para la Versión 11.1  3. Iniciar SQL * Plus e introducir la siguiente declaración: EXECUTE sdo_rdf_internal.convert_old_rdf_data;  4. Introducir luego la siguiente declaración: $ ORACLE_HOME/md/admin/ semrelod.sql ORACLE_HOME%\md\ admin\semrelod.sql

4.6 Subrogación en versiones anteriores de Tecnologías Semánticas.  1. Conectarse a la base de datos (versión 11.2) como usuario SYS con privilegios SYSDBA.  2. Iniciar SQL * Plus e introducir la siguiente declaración: $ ORACLE_HOME/md/admin/ semvmrecreate.sql/my_dir_path/ my_vm_recreate.sql ORACLE_HOME%\md\ admin\semvmrecreate.sql\my_dir_path\ my_vm_recreate.sql

4.7 Remover el soporte de las tecnologías semánticas  1. Conectarse a la base de datos (versión 11.2) como el usuario SYS con privilegios SYSDBA.  2. Iniciar SQL * Plus, e introducir la siguiente declaración: $ ORACLE_HOME/md/admin/ semremov.sql ORACLE_HOME%\md\ admin\semremov.sql

5.1 Perspectivas Futuras  SPARQL (Sparql Protocol And Rdf Query Language): lenguaje de consulta de grafos RDF. Es factible avizorar la forma en que se podría extender su uso para las ontologías OWL.

5.2 Perspectivas Futuras  OWL 2: se extiende de OWL y junto con sus diversos perfiles ostenta de: Claves más expresivas Cadenas de propiedades Rango de datos enriquecidos Restricciones calificadas de cardinalidad Propiedades asimétricas, reflexivas y discontinuas

5.3 Perspectivas Futuras  Folcsonomías: indexación social a través del desarrollo de sistemas organizados por etiquetas.

5.4 Perspectivas Futuras  RDFa: proporciona un mecanismo para la extensión de RDF en documentos XHTML existentes.

6.1 Conclusión  La completa materialización de una web semántica parece todavía un poco lejana.  Requiere de una profundización muy rigurosa a largo plazo de estándares únicos, fiables y reconocidos por parte de las corporaciones científicas.  Para que puedan ser consagradas como referencia categórica e inequívoca por instituciones educativas y formadoras en tecnologías informáticas.

7.1 Referencias  Sánchez Fernández L., Fernández García N., “La Web semántica: fundamentos y breve estado del arte”, 2005  Ian Horrocks. “Ontologies and the Semantic Web”, Oxford University Computing Laboratory.  Silva Urrutia K., “Aplicación de bases de datos semánticas como herramienta de transferencia de conocimiento […]”, 2012  FIPS Publication 184, Computer System Laboratory of the National Institute of Standards and Technology (NIST),  en.wikipedia.org/wiki/Semantic_data­_model, “Semantic Data Model”, January  FIPS Publication 184, Computer System Laboratory of the National Institute of Standards and Technology (NIST),  R. Studer, V.R. Benjamins, D. Fensel."Knowledge Engineering: Principles and Methods". IEEE, 1998  Corcho, O., M. Femández-López, A. Gómez-Pérez and A. López-Cima, “Building legal ontologies with METHONTOLOGY […]”,  Flórez, H., “Construcción de ontologías OWL. Investigación y Desarrollo”,  Barchini, G., “Sistemas de información: nuevos escenarios basados en ontologías”,  Ramírez, Z., “Las ontologías como herramienta en la gestión del conocimiento”  Muñoz, A. y J. Aguilar. “Ontología para bases de datos orientadas a objetos y multimedia”,  “Semantic Web - W3C”,  “Resource Description Framework (RDF): Concepts and Abstract Syntax”,  “Web Ontology Language (OWL): Overview”,  docs.oracle.com/cd/E11882_01/appdev.112/e25609/title.htm, “Oracle® Database Semantic Technologies Developer’s […] 11g Release 2 (11.2)”, September  “Oracle® Spatial 11.2g, Feature Overview”,  “Partitioning for Oracle® Database 11g Release 2”,  “SPARQL Query Language for RDF”,  “OWL 2 […] Document Overview”, December  P. Spyns, A. de Moor, J. Vandenbussche, and R. Meersman. “From folksologies to ontologies: How the twain meet […]” Lecture Notes in Computer Science,  “RDFa Core Second Edition”, August 2013.