Semantic Web Intro

G iới thiệu Semantic web Thực hiện: Nguyễn Thế Tuyến Nguyễn Thị Hải Yến

How to communicate with your computers as with your friend ??

Knowledge representation Semantic web on web

Nội dung chính

Từ classic web tới semantic web

Định nghĩa về Semantic Web

Kiến trúc của Semantic web

Tools và ứng dụng Semantic web

Classic web

Là nguồn tri thức khổng lồ

Được biểu diễn dưới dạng các file HTML

Dành cho cho người, không dành cho máy.

<html> <body> <h1 style="text-align:center">This is heading 1</h1> <p>The heading above is aligned to the center of this page. The heading above is aligned to the center of this page. The heading above is aligned to the center of this page.</p> </body> </html>

Classic web

Dữ liệu trên web ngày càng nhiều  Ngày càng khó khăn trong tìm kiếm , bảo trì , cập nhật thông tin .

Yêu cầu là cần tự động hóa . Biểu diễn thông tin trên web thế nào để máy có thể hiểu .

Semantic web

“ The Semantic Web is an evolving extension of the world wide web in which the semantics of information and services on the web is defined, making it possible for the web to understand and satisfy the requests of people and machines to use the web content ”

Tim Berners Lee - Director of W3C

Web, web 2.0 and semantic web

Nội dung chính

Từ classic web tới semantic web

Định nghĩa về Semantic Web

Kiến trúc của Semantic web

Tools và ứng dụng Semantic web

Kiến trúc Semantic web

XML

Được viết dưới dạng mark-up language.

Các tag là do con người tự định nghĩa.

Độc lập với platform và programming language.

Ngày càng được sử dụng rộng rãi.

XML

Kiến trúc Semantic web SQL

Onto logy l à g ì ?

Ontology miêu tả các khái niệm cơ bản trong một miềm và định nghĩa các quan hệ giữa chúng.

Các khối cơ bản của ontology gồm:

class và các khái niệm

Thuộc tính của mỗi khái niệm

Hạn chế domain và range

Tại sao phải tạo Ontology?

Một Ontology cung cấp một bộ từ vựng chung cho các nhà nghiên cứu, những người mà cần chia sẻ thông tin về miền nào đấy. Một vài lý do để tạo Ontology:

Chia sẻ sự hiểu biết chung kết cấu thông tin giữa con người với nhau hoặc giữa các agent phần mềm.

Để có khả năng sử dụng lại miền tri thức nào đấy

Để tạo ra miền dữ liệu rõ ràng

Để phân tích về miền tri thức nào đấy

Tạo Ontology như thế nào?

Không có một phương pháp luận đúng đắn nào cho việc phát triển các ontology.

Phát triển một ontology thường là một quy trình lặp.

Trong thực tế phát triển ontology gồm:

Định nghĩa các lớp trong Ontology

Sắp xếp các lớp trong hệ phân cấp lớp cha- lớp con

Định nghĩa các thuộc tính và miêu tả các giá trị cho phép của chúng

RDF là gì?

RDF là một khung (Framework) mô tả các tài nguyên trên mạng

Mục đích thiết kế của RDF để máy có thể hiểu được, chứ ko nhằm mục đích hiển thị cho người dùng

RDF sử dụng xml để biểu diễn thông tin

C ác thuộc tính - Properties

Thuộc tính là truong hop đặc biệt của tài nguyên

Chúng miêu tả quan hệ giữa các tài nguyên với nhau

Ví dụ. “là con của”.

Các thuộc tính cũng được định danh bởi URI

Statement

Subject: là cái mà statement miêu tả

Predicate: là thuộc tính và đặc điểm của subject

Object: là giá trị của thuộc tính. Các giá trị có thể là tài nguyên hoặc literal

Literal là các giá trị nguyên thuỷ (ví dụ string, integer)

Statement trong cấu trúc XML

Với đồ thị thì con người dễ hiểu nhưng semantic web yêu cầu thiết kế cho máy có thể hiểu và xử lý được  biểu diễn dựa trên XML

Statements in XML (2)

<rdf:RDF

xmlns : rdf =" http :// www . w 3. org /1999/02/22- rdf - syntax - ns #"

xmlns : mydomain =" http :// www . mydomain . org / my - rdf - ns ">

<rdf:Description

rdf:about="http://www.cit.gu.edu.au/~db">

<mydomain:site-owner>

David Billington

</mydomain:site-owner>

</rdf:Description>

</rdf:RDF>

RDF Schema

RDF là ngôn ngữ phổ biến cho phép người sử dụng miêu tả các tài nguyên trong bộ từ vựng của họ

RDF không định nghĩa ngữ nghĩa bất kỳ miềm ứng dụng nào  RDF Schema

RDF Schema

RDF Schema cung cấp kỹ thuật mô tả một miền cụ thể

RDF Schema là ngôn ngữ ontology nguyên thuỷ

Nó đưa ra một khuôn mẫu gốc có ý nghĩa cố định

Các khái niệm chính của RDF Schema là: class, subclass relations, property, subproperty relations,sự hạn chế về domain và range

Có tồn tại ngôn ngữ truy vấn cho RDF và RDFS

Khác nhau giữa RDF và RDFS

Ví dụ: Discrete Mathematics is taught by David Billington

Khác nhau giữa RDF và RDFS

Quan hệ giữa các lớp cốt lõi

C ác quan h ệ c ủa c ác thu ộc t ính c ốt l ỗi Định rõ miền xác định của thuộc tính P Quan hệ của một lớp với lớ cha Quan hệ của một tài nguyên vớilớp chứa nó Định rõ khoảng giới hạn của thuộc tính P

V í d ụ

<rdfs:Class rdf:about="#lecturer">

<rdfs:subClassOf rdf:resource="#staffMember"/>

</rdfs:Class>

<rdf:Property rdf:ID="phone">

<rdfs:domain rdf:resource="#staffMember"/>

<rdfs:range rdf:resource="http://www.w3.org/

2000/01/rdf-schema#Literal"/>

</rdf:Property>

Các ngôn ngữ truy vấn RDF

Xpath

XQuery

SPARQL

SeRQL

Các ngôn ngữ truy vấn RDF

RDF phát triển dựa trên cấu trúc của XML, vì vậy ta có thể sử dụng ngôn ngữ truy vấn dữ liệu trong xml (Xpath, XQuery) để truy vấn dữ liệu trong RDF

SP AR QL

Nh ư trong SQL

select ch ỉ rõ số lượng và thứ tự nhận dữ liệu

from được sử dụng để điều khiển mô hình dữ liệu

where y êu cầu các ràng buộc trên các giải pháp có thể

<uni:lecturer rdf:ID="949352">

<uni:name>Grigoris Antoniou</uni:name>

</uni:lecturer>

<uni:professor rdf:ID="949318">

<uni:name>David Billington</uni:name>

</uni:professor>

<rdfs:Class rdf:about="#professor">

<rdfs:subClassOf rdf:resource="#lecturer"/>

</rdfs:Class>

V í d ụ :

Trả lại tên giảng viên có mã 949352

select N

from {Y}name{N}

where Y="949352"

RQL

RQL cho phép chúng ta lấy ra thông tin schema. Schema có tiền tố $ (cho class) hoặc @ (cho property)

Ví dụ:

select domain(@P),range(@P)

from @P

where @P=phone

SeRQL

là ngôn ngữ truy vấn RDF đựa trên hệ quản trị Sesame

Sesame là một chương trình mã mở viết bằng Java để lưu trữ, truy vấn và suy luận với RDF và RDFS....Nó có thể được sử dụng như là một cơ sở dữ liệu cho RDF và RDFS

V ấn đề

RDF Schema là ngôn ngữ thô sơ dùng để mô hình hoá cho web

Có nhiều miêu tả mô hình hoá thô sơ không thể đáp ứng được

V ì v ậy c ầ n m ột t ầng b ê n tr ê n để kh ắc ph ục nh ược đ i ể m c ủa RDF và RDF S chema

OW L

OWL

OWL được thiết kế như một tiêu chuẩn mới của ngôn ngữ biểu diễn ontology trên web. Nó đựa trên RDF/RDFS.

Mục đích chính của OWL là sẽ cung cấp các chuẩn để tạo ra một nền tảng để quản lý tài nguyên, để chia sẻ cũng như tái sử dụng dữ liệu trên Web.

OWL ra đời sau các ngôn ngữ này, nó có khả năng biểu diễn các nội dung mà máy có thể biểu diễn được trên Web.

Gi ới hạn về khả năng diễn đạt của RDFS

các lớp tách biệt nhau

Đôi khi chúng ta muốn các lớp tách biệt (ví dụ: male and female )

Tổ hợp của các lớp

Chúng ta muốn xây dựng một lớp mới hoặc tổ hợp từ các lớp khác sử dụng phép hợp, giao và bù

Ví dụ: person là hợp của 2 lớp tách biệt male và female

Gi ới hạn về khả năng diễn đạt của RDFS

Giới hạn ứng cử

Ví dụ: Người có chính xác 2 bố mẹ hoặc 1 khoá học được dạy bởi ít nhất 1 giảng viên

Đặc điểm đặc biệt của thuộc tính

Thuộc tính bắc cầu (ví dụ “Lớn hơn”)

Thuộc tính duy nhất (như “mẹ của ai”)

Một thuộc tính nghịch đảo với một thuộc tính khác (như “là con của” và “là bố mẹ của”)

OWL k ết h ợp v ới RDFS

T ất cả các loại owl sử dụng rdf cho cấu trúc của chúng

C ác thể hiện trình bày

như trong rdf, sử dụng

các miêu tả rdf

Class t á ch bi ệt

V í dụ:

<owl:Class rdf:about="#Man">

<owl:disjointWith rdf:resource="#Woman"/>

</owl:Class>

H ợp và giao của các lớp

Xây dựng một lớp từ các lớp khác

V í dụ:

C ác l ớp h ạn ch ế

Là lớp mà các đối tượng của nó thoả mãn một số điều

<owl:Restriction> <owl:onProperty rdf:resource="#hasParent" /> <owl:cardinality rdf:datatype="&xsd;nonNegativeInteger">2</owl:cardinality>

</owl:Restriction>

Properties

Các thuộc tính đối xứng, nghịch đảo, bắc cầu c ó th ể ch ỉ được áp d ụng đế n c ác thu ộc t ính đối t ượng

<rdfs:Class rdf:ID="TransitiveProperty">

<rdfs:label>TransitiveProperty</rdfs:label>

<rdfs:subClassOf rdf:resource= "#ObjectProperty"/>

</rdfs:Class>

Properties

owl:inverseOf liên kết 2 đối tượng thuộc tính

V í dụ:

< owl:ObjectProperty rdf:ID="hasChild"> <owl:inverseOf rdf:resource="#hasParent"/> </owl:ObjectProperty>

T ổng k ết

OWL đư a ra ti ê u chu ẩ n cho onto logy s ử d ụng trong w eb

OWL xây dựng trên RDF và RDF Schema:

Cấu trúc RDF (trên cơ sở XML) được sử dụng

Các thể hiện được định nghĩa sử dụng miêu tả RDF

Sử dụng hầu hết mô hình nguyên thuỷ RDFS

Logic and Proof Here

Logic

Cho phép biểu diễn tri thức ở mức cao và có khả năng biểu đạt.

Ontology có thể được coi là logic đơn giản.

Logic tổng quát hơn ontology

Nó được các Agent sử dụng để lập luận đưa ra hành động.

Logic

Fact

Rule

Rule

Monotonic Rule

Non-Monotonic Rule

mother(X,Y ) -> parent(X,Y ) mother(Hoa, An)  parent(Hoa, An) p(X) ⇒ q(X) r(X) ⇒¬q(X) p(A) r(A) p > r

RuleML (2)

Dựa trên XML

Đã có DTD cho RuleML

Ánh xạ các thành phần của Rule sang dạng các tag của XML

Rule Components và RuleML Var var Ind constant Rel predicate And & of atoms body body head head Implies rule rulebase program

RuleML Representation

<Implies>

<head>

<Atom>

<Rel>discount</Rel>

<Var>customer</Var>

<Var>product</Var>

<Ind>7.5</Ind>

</Atom>

</head>

RuleML Representation (2)

<body>

<And>

<Atom>

<Rel>premium</Rel>

<Var>customer</Var>

</Atom>

<Atom>

<Rel>luxury</Rel>

<Var>product</Var>

</Atom>

</And>

</body>

</Implies>

Tools

Protégé

Xây dựng Ontology

Jena

Frame work cho semantic web

Application

Knowledge management

Search engineering

Enterprise Application Integration

eCommerce

Recommender system

Tài liệu tham khảo

Grigoris Antoniou and Frank van Harmelen – A semantic web primer.

Christopher D. Walton – Agency and the semantic web.

http://www.w3.org/2001/sw -- semantic web activity.

http://semanticweb.org

Thank you

Question

Semantic Web Intro

0 comments

Notes on slide 1

1 Favorite