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Habilitation à Diriger les Recherches Fabien Gandon

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    • Graphes RDF et leur Manipulation  pour la Gestion de Connaissances soutenance d’Habilitation à Diriger les Recherches. Fabien L. Gandon, Edelweiss, Inria n² n n
    • µCV INSA : ingénieur maths appliquées et DEA images & SB connaissances. ACACIA, INRIA : doctorant IA distribuée  & web sémantique pour mémoires  d’entreprises à base d’ontologies. Carnegie‐Mellon University : post‐doc  sur accès mobiles aux services & vie  privée. EDELWEISS, INRIA : CR, communautés. 2
    • matérialiser et utiliser des mémoires collectives •hybrides : documents‐représentations •intrawebs sémantiques, communautés •représentations et traitements à base de graphes •serveurs de connaissances distribué(e)s •utilisation et interaction 3
    • 1, mémoires numériques collectives 4
    • cube(x) cube(y) cube(z) couleur(x, bleu) couleur(y, jaune) couleur(z, rouge) droite(z, y)   droite(y, x) ontologie: o cube() couleur(,) gauche(,) o cube(?a)⇒objet(?a) o gauche(?a,?b)⇔droite(?b,?a) 5
    • • conceptualisation partielle • propriétés de catégories • formalisation pour traitement ontologie 6
    • = personnalisés  accès mobiles à des services de CMU  [NSF & DARPA] 7
    • 8
    • [INRIA & I3S] un wiki dans le web sémantique 9
    • 10
    • Knowledge Management Platform pour la gestion des partenariats sur Sophia [RNRT] 11
    • 12
    • 2, représenter des connaissances et  les doter d’une  inscription numérique 13
    • W3C© 14
    • W3C© 15
    • W3C® 16
    • RDF, toute connaissance est décomposée en triplets ( sujet , prédicat , objet ) arcs ( nœud, arête , nœud ) 17
    • ex : doc.html a pour auteur Fabien et a pour thème la Musique 18
    • doc.html a pour auteur Fabien doc.html a pour thème Musique 19
    • Fabien auteur doc.html  thème Musique 20
    • graphes du web sémantique 21
    • GRIWES [COLOR, LIRMM, I3S] Graphes dans les Représentations et les  Inférences sur le Web et Systèmes symboliques 22
    • ERGraph G=(EG, RG, nG, lG) • EG entités • RG hyperarcs • nG : RG → EG* arguments • lG : EG ∪ RG → L étiquettes 23
    • EMapping une relation binaire qui associe chaque  élément d’un ERGraph EH avec au plus un élément d’un ERGraph EG 24
    • vissés(x,y) soudés(z,v) vissés(y,z) soudés(z,u) * vissés vissés soudés(u,v) x z y vissés vissés vissés(x,?p)   vissés(?p,z) x z soudés soudés u v 25
    • langage de requête SPARQL SELECT ... FROM ... WHERE { ... } 26
    • RDFS pour définir les classes de  ressources et organiser leur  hiérarchie Document Rapport 27
    • RDFS pour définir les relations,  leur hiérarchie et leurs  signatures créateur auteur Document Personne 28
    • véhicule véhicule GR O voiture(x)⇒véhicule(x) voiture voiture GF F∧Omodulo une ontologie F ≤ GR mapping →R⇔G 29
    • EMapping opération centrale : interroger, raisonner, visualiser, …   30
    • extension de RDF/XML pour déclarer la  http://.../rdfsource.html provenance dc:title dc:creator http://...#me RDF Source foaf:mbox rdf:type foaf:name mailto:fgandon@inria.fr foaf:Person Fabien Gandon 31
    • extension de RDF/XML pour déclarer la  http://.../rdfsource.html provenance dc:title http://www.w3.org dc:creator http://www.w3.org http://...#me RDF Source foaf:mbox rdf:type foaf:name http:// www.inria.fr http:// www.inria.fr http:// www.inria.fr mailto:fgandon@inria.fr foaf:Person Fabien Gandon 32
    • 3, espaces métriques des graphes de  connaissances 33
    • distances sémantiques métaphore mathématique pour une comparaison  intuitive 34
    • simuler la mémoire sémantique est une idée ancienne (Quillian, 1968) (Collins & Loftus, 1975) mais avec de nouveaux besoins 35
    • ma montre n'a qu'une aiguille mais elle n'est pas cassée. de l'intérêt d'un à peu près 36
    • projection  classique véhicule voiture(x)⇒véhicule(x) voiture t1 < t2 i.e.     t1(x)⇒t2(x)     T1 ⊂ T2 37
    • relaxer  une contrainte de typage voiture voiture(x) .... camion(x) camion t1(x)⇒t2(x)    → d(t1,t2)<seuil ( ∀(t1 , t2 ) ∈ H c on a dist (t1 , t2 ) = min{t ≥t1 ,t ≥t 2 } lH c (t1 , t ) + lH c (t2 , t ) 2 ) ⎡ 1 ⎤ ∀(t1 , t 2 ) ∈ H c ; t1 ≤ t 2 on a l H c (t1 , t 2 ) = ∑{t∈ t ,t 2 ,t ≠ t1 } ⎢ depth ( t ) ⎥ 1 2 ⎣2 ⎦ 38
    • organiser un tas d'objets 39
    • Clusters (groups of bubbles) represent complementary competencies i.e. similar from technology stand point Market : Telecoms Bubbles (circles) represent similar competences ; their size represent their frequency Market : SI Market : IT Applications organiser des compétences Prof. 2 Racines (38 termes) Prof. 2 Compétences (36 termes) Echanges (70 termes) Actions (116 termes) Délivrables (145 termes) Prof. 12 Sys. Offres (120 termes) Ressources (616 termes) +3 +41 +43 +180 40
    • distCH (t1, t2 ) = max ∀st ≤ lcst ( t1 , t 2 ) (dist(st, lcst(t1, t2 ))) quand t1 ≠ t2 distCH (t1 , t2 ) = 0 quand t1 = t2 1.7 5 1 1 1 dist (t1 , t2 ) = depth ( lcst ( t ,t )) − 2 − depth ( t ) −1 − depth ( t 2 ) −1 2 1 2 2 2 1 .75 .5 .25 A B C D E F G H I J K L M N 0 organiser des compétences Prof. 2 Racines (38 termes) Prof. 2 Compétences (36 termes) Echanges (70 termes) Actions (116 termes) Délivrables (145 termes) Prof. 12 Sys. Offres (120 termes) Ressources (616 termes) +3 +41 +43 +180 41
    • 42
    • séparer deux aspects   métaphore mathématique les « distances » au naturel  simulations informatiques espaces & métriques, double conception 43
    • tester    les « distances » au naturel  44
    • tester    les distances au naturel  camion... 45
    • intension & intention d'usage utilisables dans un même graphe concis sous‐type‐et‐signature Technologie Réseau Appareil Sans-fil Téléphone connexion GSM Wifi Cellulaire Définition formelle de l’espace (métrique) : domain(Tp, Tx) ⇒ sous‐type‐et‐signature (Tp, Tx, wsig) range(Tp, Tx) ⇒ sous‐type‐et‐signature (Tp, Tx, wsig) subClassOf(Ty, Tx) ⇒ sous‐type‐et‐signature(Ty, Tx, wclass) subPropertyOf(Ty, Tx) ⇒ sous‐type‐et‐signature(Ty, Tx, wprop) sous‐type‐et‐signature(Tx,Ty, w) ⇔ sous‐type‐et‐signature(Tx,Ty, w) 46
    • intension & intention d'usage désambigüiser l'extraction de termes 90,00 80,00 70,00 60,00 50,00 [Khelif et al.] wclass 0.2 wprop 0.4 wsig 0.4 Définition formelle de l’espace (métrique) : domain(Tp, Tx) ⇒ sous‐type‐et‐signature (Tp, Tx, wsig) range(Tp, Tx) ⇒ sous‐type‐et‐signature (Tp, Tx, wsig) subClassOf(Ty, Tx) ⇒ sous‐type‐et‐signature(Ty, Tx, wclass) subPropertyOf(Ty, Tx) ⇒ sous‐type‐et‐signature(Ty, Tx, wprop) sous‐type‐et‐signature(Tx,Ty, w) ⇔ sous‐type‐et‐signature(Tx,Ty, w) 47
    • 4, le problème des ressources distribuées 48
    • graphes distribués 49
    • quelques serveurs identiques RDF RDF service web service web SPARQL service web application web RDF RDF 50
    • éviter le  broadcast 51
    • 52
    • index de serveur caractériser son contenu :  les étoiles et les chemins 53
    • annotation ex:A rdf:type idg:Car . ex:A es:includes ex:B . ex:B rdf:type id:Door . ex:B es:includes ex:C . ex:C rdf:type id:Window . ex:C es:fixedBy ex:D . ex:A es:height quot;1.219quot; . ex:A es:width quot;1.497quot; . ex:A es:madeOf ex:E . 54
    • étoile ex:A rdf:type idg:Car . ex:A es:includes ex:B . ex:B ex:B rdf:type id:Door . es:includes ex:C . ex:A ex:C rdf:type id:Window . ex:C es:fixedBy ex:D . ex:A es:height quot;1.219quot; . ex:A es:width quot;1.497quot; . ex:A es:madeOf ex:E . 55
    • chemin ex:A rdf:type idg:Car . ex:A ex:A es:includes ex:B . ex:B ex:B rdf:type id:Door . es:includes ex:C . ex:B ex:C rdf:type id:Window . ex:C es:fixedBy ex:D . ex:A ex:A es:height quot;1.219quot; . es:width quot;1.497quot; . ex:C ex:A es:madeOf ex:E . ex:D 56
    • 57
    • chemin d'index CI(x,y) =<t0, p0, t1, p1, t2..., pn‐1, tn> étoile d'index E(x) = ((tx, p0, t0), (tx, p1, t2)... (tx, pn, tn)) 58
    • Car A includes Door D fixedBy Bolt B madeOf Steel S 59
    • Car * includes Door * fixedBy Bolt * madeOf Steel * 60
    • parcours en profondeur à partir de chemins /  étoiles de taille 1 ; écrit en SPARQL 61
    • l’index des chemins et étoiles est une annotation RDF 62
    • connaître les autres serveurs RDF RDF RDF RDF 63
    • découpage en sous requêtes (étoiles/chemins) 64
    • 0.3% es:Bolt67 precision length unit value inch 1.3 ?x filter(!isBLANK(?x)) 65
    • • gestion de connaissances • gestion de ressources • intégration d’applications • services distribués web • des ressources comme les autres services sémantiques 66
    • services annotés et recherchés sémantiquement annuaire 2 1 3 demandeur client service fournisseur 67
    • nom Téléphone Assistante tel Téléphone → Nom nom employé assistante 68
    • ?s1 rdf:type proc:Process ?s2 rdf:type proc:Process ?s1 proc:hasInput ?input ?s2 proc:hasOutput ?output ?input sawsdl:modelRef ?inType inType ?output sawsdl:modelRef ?outType ?outType rdfs:subPropertyOf ?inType ⇒ ?s2 proc:composable ?s1 outType composable ! 69
    • ?s1 all::proc:composable[4] ?s2 ?s1 proc:hasInput ?param1 ?s2 proc:hasOutput ?param2 ?param1 sawsdl:modelRef c:employeeName ?param2 sawsdl:modelRef c:assistantName composable ? 70
    • 5, l’importance de la présentation 71
    • groupement A C N inférence & ontologie B L D M E D N F L K M G H I J E D F L K G J E F L K E G J K J 72
    • 73
    • secteurs angulaires dans le squelette taxinomique 74
    • 75
    • substituts en recherche d’information 76
    • conditions d’identité… φ(x)∧φ(y) → ( ρ(x,y) ↔ x = y ) ∀x (x ∈ α ⊃ nec (x ∈ α)) …minimales Minimal(ρ) ↔ [ρ(x,y) ↔ ∧i ti(x,y)] ∧ [ ¬∃ ρ' ; IC (ρ') ∧ [ρ'(x,y) ↔ ∧j tj(x,y)] ∧ {tj}⊂{ti}] et substitut d’affichage Minimal(ρ) ∧ [ [ρ(x,y) ↔ ∧i ti(x,y)] → ∃ S; Surrogate (S) ∧ S≡{property pj ; pj used in ti(x,y)} ] 77
    • équivalences ou définitions sous forme de  règles 01 IF [Person: ?p1]->(name)->?n 02 ->(firstname)->?f 03 ->(birthdate)->?d 04 AND [Person: ?p2]->(name)->?n 05 ->(firstname)->?f 06 ->(birthdate)->?d 07 THEN [Person:?p1]->(equivalent)- 01 IF [Person: ?p]-(govern)-[Republic: 02 THEN [President:?p] 78
    • ouvrages & auteurs ?d rdf:type ex:Document ?d ex:author ?a ?a rdf:type ex:Person ?a ex:name ?n FILTER( regex( ?n, quot;.*aiman.*quot;)) 79
    • réponse avant… • Novel (http://isbn.nu/0380789035) author Man (http://www.neilgaiman.com/) name: Gaiman • Article (http://www.asee.org/jee/papers/content.cfm?name=STEPHEN-209.pdf) author Woman (http://www.mgt.ncsu.edu/faculty/busmgt/laiman-smith.html) name: Aiman-Smith 80
    • réponse après… • Novel (http://isbn.nu/0380789035) title: American Gods date: April 30, 2002 author Man (http://www.neilgaiman.com/) name: Gaiman first name: Neil • Article (http://www.asee.org/jee/papers/content.cfm?name=STEPHEN-209.pdf) title: Algorithm for High Technology Engineering and Management Education author Woman (http://www.mgt.ncsu.edu/faculty/busmgt/laiman-smith.html) name: Aiman-Smith first name: Lynda e-mail: lynda_aiman-smith@ncsu.edu 81
    • User Interaction Agent FIPA ACL messages and OWL Content Directory Facilitator Agent (FIPA) Agent Management Agent (FIPA) e-Wallet Manager Agent Ontologist Agent Task-Specific Agents JADE platform 82
    • User Interaction Agent FIPA ACL messages and OWL Content Directory Facilitator Agent (FIPA) Agent Management Agent (FIPA) XSLT OWL (ontologies, annotations) Rules (definitions, services, privacy) Queries JESS e-Wallet Manager edition Agent results Ontologist Agent Task-Specific Agents JADE platform 83
    • • connaissance statique et dynamique • services & règles d’invocation • règles contrôle d’accès • règles de révision par abstraction ou falsification interactions minimales & confidentialité 84
    • Déclarer  Déclarer besoins élémentaires en  Faire appel  Requête contexte  Pré‐vérification  information et connaissances  des autorisations  requête  autorisations nécessaires  locales  e- Faire appel services  personnels /  Résultat Assertion Application règles Post‐vérification des  publics  connaissance autorisée de révision  autorisations  Exemple: Norman demande la position géographique de Fabien 1‐ quot;l’expéditeur de la requête est Normanquot;, quot;requête arrivée à 15H34quot; 2‐ besoins = quot;où se trouve Fabienquot; + autorisation accès localisation  3‐ (a) Norman peut‐il demander à localiser Fabien d’après ce que l’on sait? (b) quot;mes collègues de travail peuvent connaître le bâtiment où je me trouve, lorsque je suis sur le campusquot; (c) Norman est‐il un collègue de travail? Oui 4‐ Pas de réponse dans les connaissances statiques / locales. 5‐ Règles= le réseau sans‐fil permet localisation; champ ‘lieu’ de l’agenda 6‐ Fabien est‐il sur le campus?  Oui 7‐ Fabien n'est disposé à révéler que le bâtiment où il se trouve 8‐ “Fabien est dans le bâtiment Borel” 85
    • condensé • plusieurs projets de mémoires • utilisation web sémantique et contributions (RDF source) • modèles de graphes (Griwes) et  caractérisation de leurs espaces  métriques  • requêtes et services distribués  • interfaces et interactions intelligentes 86
    • présentation filtrée • gestion des connaissances et des  ontologies • gestion de sources externes  distribuées ; GRDDL • serveurs (Sewese) et applications  (SweetWiki) web sémantique ; RDFa • web sémantique & web social 87
    • • publications : Journal of Web Semantics, IEEE Intelligent  Systems, ICCS,  EKAW, ICIW, WWW/Internet, WWWC Dev  track, WikiSym ACM, ISWC, WI IEEE/ACM, AMKM AAAI,… • enseignements : Master Polytech’Nice, Licence Pro, UGB Saint Louis (Sénégal), tutoriel EGC • encadrements : 3 doctorants, 1 post‐doc, 3 ingénieurs, 9 masters • conférencier : Centrale Paris, Ecole des Mines St Etienne  Univ. Liège, W3C Seminar,  IST • standardisation : W3C: SWBPD (2004‐2006), GRDDL  (2006‐2007), SWD / RDFa TF (2006‐2008) • comités internationaux : 12 journaux, 10 conf., 13 ateliers diffusion sur 6 ans… 88
    • perspectives • continuum de schémas & ontologies  à l’état sauvage        [Limpens] • compositionײ d’espaces métriques  • index par motifs quelconques     [Basse] • sémantique–sémiotique (Fresnel ) • sémantique & réseaux sociaux  [Erétéo] • ANR ISICIL 2009‐2011 89
    • WEB science 90
    • des dizaines de milliards  de triplets en ligne, RDF a pris son envol (e.g. http://sindice.com/ ) 91
    • pour gérer une diversité rien de tel que d’utiliser une autre diversité 92
    • diversité des métadonnées pour gérer les diversités des ressources, et permettre les passages à l’échelle. … nombre des ressources, … hétérogénéité des représentations, … foule des utilisateurs, … diversité des matériels,  … multiplication des applications/services, … accélération des cycles de vie. 93
    • demain, celui qui contrôlera les métadonnées, contrôlera informations & services à toutes les échelles. 94
    • 95