5SemWeb

Basi di dati distribuite
Prof. M.T. PAZIENZA
a.a. 2003-2004
SEMANTIC WEB
E
SOFTWARE AGENTS
Semantic Web
Definizione (Tim Berners-Lee):
"The Semantic Web is an extension of the
current web in which information is given
well-defined meaning, better enabling
computers and people to work in
cooperation." -- Tim Berners-Lee, James
Hendler, Ora Lassila, The Semantic Web,
Scientific American, May 2001
Semantic Web
Definizione (Tim Berners-Lee):
Una nuova forma (estensione) di gestione del
web a livello di contenuto (l’informazione
può assumere significati ben definiti e
codificati) che sia comprensibile per gli
umani ed i calcolatori producendo, come
conseguenza, una rivoluzione a livello di
applicazioni utente
Semantic Web
Definizione:
Il Semantic Web è
• una griglia di informazioni in qualche
modo collegate tra loro per renderle
facilmente accessibili automaticamente (su
scala globale)
• un data base totalmente collegato (su scala
globale)
The Semantic Web
Motivazioni :
– La first generation Web fa riferimento a pagine
HTML scritte a mano;
– La second generation Web (generazione corrente)
ha fatto il passo ulteriore di gestire pagine HTML
create automaticamente e spesso anche pagine attive
– La third generation Web, cosiddetta "Semantic
Web", prevede di gestire automaticamente
informazioni attive su web così come servizi
intelligenti (information brokers, agenti di ricerca,
information filters,…)
Semantic Web
Motivazioni :
Il World Wide Web esiste grazie ad un insieme di standard
ampiamente condivisi ed affidabili che garantiscono
l’interoperabilità a vari livelli; fra essi
• TCP/IP che ha assicurato la facilità e sicurezza di
diffusione dei documenti su rete
• HTTP ed HTML che hanno fornito un metodo standard
per ritrovare e presentare documenti ipertestuali
Si rendono necessari per il SW standard definiti non solo
per la sintassi (o struttura) del documento, ma anche per
la semantica del suo contenuto.
Semantic Web
Motivazioni :
La proprietà principale del WWW è la sua
generalità.
La potenzialità di un link hypertestuale è collegata
al fatto che qualunque cosa può essere collegata
a qualunque cosa senza discriminazioni di sorta
(indipendenza da sorgente dell’informazione,
lingua, contenuto, argomento,…); nessuna
differenza tra informazione prodotta per umani o
per calcolatori.
Semantic Web
Motivazioni :
Una proprietà principale del WWW è la sua
decentralizzazione.
La decentralizzazione richiede alcuni
compromessi: per esempio il web deve
abbandonare l’idea di consistenza totale tra
tutte le sue interconnessioni, supponendo
anche l’esistenza di collegamenti non
controllati
Semantic Web
Motivazioni e ipotesi di lavoro:
Attualmente le applicazioni web prevedono un uso da
parte di un utente umano
All’interno del web i file HTML contengono
informazioni di una qualche utilità relativamente ad
alcuni contesti, ma non in tutti.
Non esiste ancora un approccio globale alla pubblicazione
dei dati in modo da poter essere facilmente elaborati da
chiunque (es. dati di sport pubblicati in gran dovizia da
molteplici produttori, ciascuno utilizzando un formato
diverso)
Semantic Web
Ipotesi di lavoro:
Non si tratta di un mero problema di
ingegnerizzazione del software per gestire
unitariamente file diversi
Non si tratta di soli problemi sintattici nella
gestione di documenti HTML, bensì della
incapacità di elaborare semanticamente un
qualunque tipo di informazione
Semantic Web
Ipotesi di lavoro:
Il SW si basa su sintassi speciali che usano URI
per rappresentare dati, generalmente tramite
triple come strutture base; tali triple possono
essere mantenute in data base o scambiate sul
web grazie a sintassi speciali sviluppate per un
compito specifico.
RDF Resource Description Framework
dettagli in seguito
Semantic Web: some definitions
URI: Uniform Resource Identifier
Sequences of characters chosen from a limited subset of
the repertoire of ASCII characters both for
transmission in network protocols and representation in
spoken and written human communication.
They permit to encapsulate a name in a registered name
space, and label it with that name space.
Extensive definitions of URIs:
http://ftp.ics.uci.edu/pub/ietf/uri/rfc1630.txt
URIs which refer to objects accessed with existing
protocols are known as "Uniform Resource Locators"
(URLs)
Semantic Web ed Agenti Software
Obiettivo:
Il SW aggiungerà struttura al contenuto
significativo delle pagine web creando un
ambiente in cui agenti software, passando
si pagina in pagina, possano estrarre
contenuti specifici per una applicazione
utente
Semantic Web ed Agenti Software
Obiettivo:
Agenti software su web non gestiscono le
pagine solo tramite keywords, ma anche con
capacità di ragionamento autonomo basato
sulla conoscenza semantica dei contenuti dei
documenti.
Tale semantica è codificata all’interno delle
pagine stesse.
SW–Rappresentaz. della Conoscenza
Obiettivo:
Agenti software su web instanziano il
ragionamento automatico accedendo a
collezioni strutturate di informazioni e set
di regole inferenziali.
SW–Rappresentaz. della Conoscenza
Impossibile una gestione centralizzata della
conoscenza che richiede la condivisione di
concetti comuni ed un’attività di gestione
troppo onerosa. Senza un database
centralizzato od una struttura gerarchica, non è
possibile assicurare la correttezza semantica
della navigazione ipertestuale su web
SW–Rappresentaz. della Conoscenza
Ipotesi risolutiva:
Definire un linguaggio idoneo ad esprimere sia
dati che regole
per supportare il ragionamento sui dati e
per permettere che regole di un sistema basato su
conoscenza siano condivise ed adottate da altri
sistemi su web, ovvero
Aggiungere la logica al web
SW–Rappresentaz. della Conoscenza
Ipotesi risolutiva:
Con la logica si può:
• Usare regole per fare inferenza
• Identificare insiemi di azioni da compiere
• Rispondere a domande
Una logica potente a sufficienza per supportare
gli agenti per ragionare sugli oggetti complessi
che possono incontrare e non in assoluto
Semantic Web-Tecnologie (1)
XML - eXtensible Markup Language
XML permette ad ognuno di creare propri tag
(struttura) ed aggiungerli ad una pagina
cosicchè possano essere usati da script o
programmi senza dire cosa ciascun tag
significhi (semantica)
Semantic Web: some definitions
XML: eXtended Markup Language
HTML was intended to handle formatted text
XML is designed by W3C to handle structured
information
XML is a syntax, not a language!
Programs may access XML structures via the Document
Object Model (DOM) Application Program
Interface
Related standards handle transformations (XSL) and
searching of XML structures (XQL)
XML may transform the Web from a large text archive to
a large database of structured information
Semantic Web: some definitions
RDF: Resource Description Framework
Describe relationships and attributes of (Internet)
resources, i.e. advanced metadata
Based on Directed Labelled Graphs (DLG) and
classical Information Analysis
May be represented by XML – but is basically
independent of any representation format.
Attributes and Relation types may be defined by
XML Namespaces, e.g. Dublin Core
Semantic Web-Tecnologie (2)
RDF – Resource Description Framework
RDF permette di rappresentare il significato in set di tuple
(scritte in XML) adatte ad un’elaborazione automatica
Con RDF un documento in alcuni casi asserisce che
1. entità particolari (es. persona, pagina web, qualunque
cosa)
2. hanno proprietà (es. è autore di,..)
3. con certi valori (es. un’altra persona, pagina web,..)
Es. (il campo 5 nel database A) (è un campo del tipo) (zip
code)
Elementi RDF
RDF – Resource Description Framework
• Una risorsa RDF è un’istanza di una o più classi
• Le risorse hanno proprietà (=attributi)
• Una classe può essere sottoclasse di un’altra
classe
• Le proprietà sono valori o relazioni
• RDF Statements: risorsa (Subject) + proprietà
(Predicate) + valore (Object)
Semantic Web-Tecnologie (2)
RDF – Resource Description Framework
RDF associa un URI a ciascun elemento della tripla
(considerata come soggetto-verbo-oggetto)
Gli URI assicurano che i concetti espressi in un
documento non sono solo parole, ma sono
collegati ad un’unica definizione che ciascuno
può trovare su web.
Semantic Web-Tecnologie (2)
RDF – Resource Description Framework
Esempio di statement RDF:
• La risorsa http://miolibro.htm (soggetto).
• Ha il titolo (proprietà/verbo)
• ”Lord of the rings” (valore/oggetto)
• Ha l’autore (proprietà/verbo)
• ”J.R.R. Tolkien” (valore/oggetto)
Semantic Web-Tecnologie (2)
RDF – Resource Description Framework
Esempio di grafo RDF
Autore
J.R.R.
Tolkien
http://miolibro.htm
Titolo
Lord of the
rings
Semantic Web-Tecnologie (3)
Ontologie
Le ontologie permettono di accedere ad
informazioni di due diverse basi di dati che
associano nomi diversi a concetti uguali, o nomi
uguali a concetti diversi.
Su web le ontologie contengono una definizione
formale delle relazioni tra termini.
Contengono tassonomie e set di regole di inferenza.
Semantic Web-Tecnologie (3)
Tassonomie
Le tassonomie definiscono classi di oggetti e le
relazioni tra di loro. Classi, sottoclassi e
relazioni tra entità sono uno strumento molto
potente su web.
Ereditarietà tra le classi (per una sottoclasse vale
una relazione definita per una classe): ciò
permette di creare dei link anche tra attributi di
data base diversi che non li hanno espressi
Semantic Web-Tecnologie (4)
Terminologia
Le ontologie non sono sufficienti ad assicurare
relazioni tra tutti i termini usati per esprimere
un concetto: necessaria una terminologia che
possa, eventualmente, creare delle relazioni
di equivalenza tra termini
Semantic Web-Tecnologie (5)
Agenti software
Programmi speciali che collezionano il contenuto
estratto su web da diverse sorgenti, elaborano le
informazioni secondo le proprie conoscenze e
scambiano i risultati con altri agenti .
Lo scambio di dati tra agenti diventa efficace nel
momento in cui esiste una semantica associata.
Uso della signature.
Semantic Web-Tecnologie (5)
Agenti software
L’agente produttore e l’agente consumatore possono
raggiungere una comune comprensione di
un’entità scambiandosi le ontologie (che
supportano il necessario vocabolario del dialogo
tra gli agenti)
L’agente può anche acquisire nuove capacità di
ragionamento quando entri in contatto con una
nuova ontologia.
Semantic Web-Tecnologie (5)
Agenti software
Le ontologie, definendo il significato dei dati,
giocano un ruolo chiave nel supportare gli
agenti
1. a capire cosa ci sia su web,
2. ad interagire liberamente e consapevolmente
con altri siti,
3. ad attivare servizi in autonomia.