Lógicas para la red: La Web Semántica Israel García Sánchez 70808913-D 5º Ing. Superior Informática Universidad de Salamanca

Introducción Web actual: Tim Berners-Lee (World Wide Web Consortium) Gran cantidad información Palabras clave Lenguaje natural (Sin significado para las máquinas) No razonamiento Ambigüedad Tim Berners-Lee (World Wide Web Consortium) Metadatos y reglas lógicas Hacia la Web Semántica

Objetivos Dar sentido a los contenidos Web Relacionar recursos mediante vinculación semántica (en vez de por hiperenlaces) Gestión inteligente de recursos (razonamiento) Evitar ambigüedades

Web Semántica Basada en metadatos Los recursos dan información sobre sí mismos Vocabularios definidos formalmente (comprensibles por las máquinas) Buscadores, portales, catálogos analizarán estos metadatos para realizar sus funciones

Requisitos URIs (Recursos Definidos Unívocamente) Ontologías (Vocabularios controlados) Formato común para expresar metadatos (RDF) Reglas de búsqueda y consulta (Lógicas descriptivas)

Mecanismos (I) RDF (Infraestructura para la definición de recursos) Modelo sencillo para representación de metadatos Definir información sobre cualquier dominio Extensibilidad y capacidad de relacionar distintos recursos mediante contenido Triplete (Sujeto, predicado, objeto) Sujeto: http://www.misitio.com/miURI (Recurso) Predicado: creador (Propiedad del recurso) Objeto: Israel García (Literal) <rdf:RDF> <rdf:Description about="http://www.misitio.com/miURI"> <s:type>text/html</s:type> <s:date>2006-12-10</s:date> <s:title>Este es mi URI</s:title> <s:creator>Israel García</s:creator> </rdf:Description> </rdf:RDF> http://www.misitio.com/miURI Israel García creator

Mecanismos (II) Ontologías Definen términos y relaciones entre ellos Lenguajes: RDF-Schema y OWL (Lenguaje de Ontologías Web) OWL: Publicar y compartir ontologías (conjuntos de términos) Soportan búsquedas Web semánticas, agentes SW, gestión de conocimiento Interoperabilidad semántica entre distintos vocabularios de términos Descripción formal de dominios (Clases, propiedades, relaciones) Basada en la lógica SHOIN(D) Ejemplo: Vodafone Live (Búsquedas óptimas)

Lógicas Descriptivas (I) Máquinas: Pregunta-respuesta Contenido semántico de recursos Web Procedimiento de razonamiento implementable Lógicas descriptivas Candidatas para añadir este razonamiento Sintaxis formal, relaciones entre conceptos y constructores de conceptos Formalismos (Evita ambigüedades) Descriptivo: Conceptos, roles y constructores Terminológico: Descripciones complejas Asertivo: Introduce propiedades de los individuos Inferir nuevo conocimiento a partir del existente

Lógicas Descriptivas (II) Elementos del lenguaje: Nombres de concepto (Clases OO) Nombres de rol: Relacion entre objetos (Método OO) Constructores: Crea conceptos complejos (conj/disy) Definiciones de conceptos complejos (≡) Interpretación: Descripción completa del dominio o mundo. Fundamento de la semántica de las lógicas descriptivas

Lógicas Descriptivas (III) Sistemas de lógica descriptiva ALC: Lógica descriptiva básica

Lógicas Descriptivas (IV) Las lógicas descriptivas representan la ontología de un dominio y razonan sobre ella Bases de conocimiento: Caja T  Define una terminología (axiomas terminológicos) Caja A  Define una descripción del universo (axiomas asertivos) Para una base de conocimiento se pueden definir un sistema de inferencia, definiendo modelos que hagan verdaderas todas las fórmulas para las cajas A y T

Lógicas Descriptivas (V) Extensiones de ALC Añaden poder expresivo ALC básica no tiene poder expresivo para toda la terminología relevante: Ejemplo: Un coche tiene exactamente 4 ruedas Poder expresivo vs. Complejidad computacional Elementos extensores: Constructores de roles: Intersección Unión Composición Complementario Cierre transitivo Inversa Identidad Restricciones numéricas (N) Restricciones numéricas calificadas (Q) Restricciones funcionales sobre roles atómicos y sus inversos (F) Nominales (O) Dominios concretos Otras extensiones Operadores modales (Obligación, posibilidad, temporalidad, creencia)

Lógicas Descriptivas (VI) Sistemas SH Sistemas que actualmente se están implementando SHIQ (ALCQI + roles transitivos + inclusión roles) SHOIQ (SHIQ + nominales = SHOIN + restricciones cualificadas) SHOIN (D) (ALCIN + nominales + dominios concretos) En este último es en el que se basa OWL

Lógicas Descriptivas (VII) Complejidad de las extensiones de ALC Mucho poder expresivo y poca complejidad computacional Complejidad de lógicas descriptivas PSPACE  Problemas de decision resueltos por máquina de Turing determinista en espacio polinomial y tiempo ilimitado EXPTIME  Problemas de decision resueltos por máquina de Turing determinista en tiempo O(2^p(n)) con p(n) una función polinomial sobre n NEXPTIME  Problemas de decision resueltos por máquina de Turing no-determinista en tiempo O(2^p(n)) con p(n) una función polinomial sobre n

Correspondencias y ejemplos (I) Constructores de clases OWL Axiomas OWL

Correspondencias y ejemplos (II) Un ejemplo de definición de clases para OWL con RDF <owl:Class rdf:about="#vegetarian"> <rdfs:label>vegetarian</rdfs:label> <rdfs:comment>A vegetarian is defined as an animal that eats no other animals, or parts of animals.</rdfs:comment> <owl:equivalentClass> <owl:Class> <owl:intersectionOf rdf:parseType="Collection"> <owl:Class rdf:about="#animal"/> <owl:Restriction> <owl:onProperty rdf:resource="#eats"/> <owl:allValuesFrom> <owl:complementOf> </owl:complementOf> </owl:Class> </owl:allValuesFrom> </owl:Restriction> <owl:onProperty rdf:resource="#part_of"/> <owl:someValuesFrom> </owl:someValuesFrom> </owl:intersectionOf> </owl:equivalentClass>

Otros ejemplos Para un buscador actual, si introducimos la palabra cook y procedemos a su búsqueda nos dará un montón desordenado de información entremezclada. Entre esta información encontraremos documentos relativos a cocina, así como información sobre varios personajes cuyo nombre es Cook. Como se ha tratado de explicar en este documento, esto se debe a que cook carece de contenido semántico para la máquina.

Conclusión Inmensa cantidad de información Implementar sistema de inferencia para que las máquinas puedan ayudarnos a buscar, catalogar y decidir Lógicas descriptivas Idóneas Mucha expresividad, poca complejidad computacional Significado de la información Web

Bibliografía Lógicas para la red. Antonia Huertas. mhuertas@uoc.edu Semantic Web. http://www.w3.org/2001/sw/ Guía Breve de Web Semántica. http://www.w3c.es/Divulgacion/Guiasbreves/WebSemantica Formalización de la lógica asertiva ALC en PVS http://www.cs.us.es/~jalonso/publicaciones/2005-alc.pdf

FIN Israel García Sánchez 70808913-D 5º Ing. Superior Informática Universidad de Salamanca