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UNIVERSITÀ DEGLI STUDI DI TRIESTE
Sede Amministrativa del Dottorato di Ricerca
XX CICLO DEL
DOTTORATO DI RICERCA IN
METODOLOGIE DI BIOMONITORAGGIO
DELL’ALTERAZIONE AMBIENTALE
ANSwER, Sistema Informativo Ambientale
basato su ontologia e logica fuzzy
(Settore scientifico-disciplinare BIO 07)
La mole di dati e informazioni ecologiche archiviati negli
ultimi due secoli è andata crescendo con il ritmo
esponenziale che contraddistingue l’era moderna
La tendenza al riutilizzo e alla rivisitazione non potrà che
aumentare grazie alla archiviazione continua e alla
successiva digitalizzazione di dati vecchi e nuovi nella
Rete.
… ma questi dati sono spesso mal definiti:
Data Specie Località Ala
13 sett 2004 Parus major Sacro Monte 58.5
13 sett 2004 Parus palustris Sacro Monte 48
14 sett 2004 Parus caeruleus 10 km da TS 51
20050802 Parus major 45°38’N 13°46’ E 57,5
20050802 Poecile palustris 45°38’N 13°46’ E
20050208 Cyanistes caeruleus 49,5
(…)
… ma questi dati sono spesso mal definiti:
Data Specie Località Ala
13 sett 2004 Parus major Sacro Monte 58.5
13 sett 2004 Parus palustris Sacro Monte 48
14 sett 2004 Parus caeruleus 10 km da TS 51
20050802 Parus major 45°38’N 13°46’ E 57,5
20050802 Poecile palustris 45°38’N 13°46’ E
20050208 Cyanistes caeruleus 49,5
(…)
… ma questi dati sono spesso mal definiti:
Data Specie Località Ala
13 sett 2004 Parus major Sacro Monte 58.5
13 sett 2004 Parus palustris Sacro Monte 48
14 sett 2004 Parus caeruleus 10 km da TS 51
20050802 Parus major 45°38’N 13°46’ E 57,5
20050802 Poecile palustris 45°38’N 13°46’ E
20050208 Cyanistes caeruleus 49,5
(…)
… ma questi dati sono spesso mal definiti:
Data Specie Località Ala
13 sett 2004 Parus major Sacro Monte 58.5
13 sett 2004 Parus palustris Sacro Monte 48
14 sett 2004 Parus caeruleus 10 km da TS 51
20050802 Parus major 45°38’N 13°46’ E 57,5
20050802 Poecile palustris 45°38’N 13°46’ E
20050208 Cyanistes caeruleus 49,5
(…)
… ma questi dati sono spesso mal definiti:
Data Specie Località Ala
13 sett 2004 Parus major Sacro Monte 58.5
13 sett 2004 Parus palustris Sacro Monte 48
14 sett 2004 Parus caeruleus 10 km da TS 51
20050802 Parus major 45°38’N 13°46’ E 57,5
20050802 Poecile palustris 45°38’N 13°46’ E
20050208 Cyanistes caeruleus 49,5
(…)
… e sempre più frequentemente
senza una copia cartacea!
… conseguenze rilevanti sugli individui manipolati …
… esigono quantità consistente di
tempo, energia e denaro …
… garantire l’eternità dei dati raccolti!
… errori nell’applicazione di procedure …
… utilizzo improprio delle tecnologie …
… perdita dell’identità dei dati …
… esito pronosticato
Sinora la rappresentazione dei dati ecologici appare
“muta”…
superiore
… bisogna registrare una espressione superiore
dei dati ecologici
… l’approccio ecoinformatico
• raccoglie
• analizza
• visualizza
• archivia
• recupera
• gestisce con maggiore “fedeltà”
i dati ecologici
• Armonizzazione sintattica
• Formalizzazione semantica
• Ragionamento vago
gestione dati
ECOLOGICAL METADATA LANGUAGE
• Armonizzazione sintattica
• Formalizzazione semantica
• Ragionamento vagoanalisi
gestione dati
ECOLOGICAL METADATA LANGUAGE
LOGICA FUZZY
• Armonizzazione sintattica
• Formalizzazione semantica
• Ragionamento vagoanalisi
gestione dati
gestione dati + analisi
ECOLOGICAL METADATA LANGUAGE
LOGICA FUZZY
• Armonizzazione sintattica
• Formalizzazione semantica
• Ragionamento vagoanalisi
gestione dati
gestione dati + analisi
ECOLOGICAL METADATA LANGUAGE
LOGICA FUZZY
ONTOLOGIA OWL-DL
metadati promossi
a diventare dati
•Armonizzazione
sintattica
•Formalizzazione
semantica
•Ragionamento
vago
normalizzazione del
formato usando i metadati
•Armonizzazione
sintattica
•Formalizzazione
semantica
•Ragionamento
vago
i metadati dello studio B
diventano dati
•Armonizzazione
sintattica
•Formalizzazione
semantica
•Ragionamento
vago
le densità vengono
calcolate con i metadati
•Armonizzazione
sintattica
•Formalizzazione
semantica
•Ragionamento
vago
… dalla tabella in formato proprietario
a EML in formato testo …
•Armonizzazione
sintattica
•Formalizzazione
semantica
•Ragionamento
vago
geographicDescription westBounding
Coordinate
eastBounding
Coordinate
northBounding
Coordinate
southBounding
Coordinate
Pianura deltizia e aree lagunari
del Friuli Venezia-Giulia 13.0 13.55 45.5 45.34
(…)
Tabella geographicCoverage
… dalla tabella in formato proprietario
a EML in formato testo …
•Armonizzazione
sintattica
•Formalizzazione
semantica
•Ragionamento
vago
<coverage scope="document">
<geographicCoverage scope="document">
<geographicDescription>Pianura deltizia e aree lagunari
del Friuli Venezia-Giulia </geographicDescription>
<boundingCoordinates>
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geographicDescription westBounding
Coordinate
eastBounding
Coordinate
northBounding
Coordinate
southBounding
Coordinate
Pianura deltizia e aree lagunari
del Friuli Venezia-Giulia 13.0 13.55 45.5 45.34
(…)
Frammento EML geographicCoverage
Tabella geographicCoverage
Modelli attuali
•Armonizzazione
sintattica
•Formalizzazione
semantica
•Ragionamento
vago
Modello integrato
•Armonizzazione
sintattica
•Formalizzazione
semantica
•Ragionamento
vago
•Armonizzazione
sintattica
•Formalizzazione
semantica
•Ragionamento
vago
Dopo aver dato un nome,
diamo un senso alle cose…
realtà idea metadati
OWL
metadati
EML
dati
arancia
mela
agrume
non agrume
<C>
<desc>
ha gli spicchi?
</desc>
<val>sì</val>
<val>no</val>
</C>
x ha gli spicchi
y non ha gli spicchi
sì
no
agrume ha gli spicchi
non agrume non ha gli spicchi
x è un’arancia,
y è una mela
•Armonizzazione
sintattica
•Formalizzazione
semantica
•Ragionamento
vago
… l’ontologia classifica le specie
in gruppi funzionalmente simili …
• selezione dell’habitat
• comportamento alimentare
• dieta
… cioè in
GUILD
•Armonizzazione
sintattica
•Formalizzazione
semantica
•Ragionamento
vago
… specie ittiofaghe classificate per i diversi
habitat …
•Armonizzazione
sintattica
•Formalizzazione
semantica
•Ragionamento
vago
•Armonizzazione
sintattica
•Formalizzazione
semantica
•Ragionamento
vago
Ma la classificazione dell’ontologia ha
un riscontro nella realtà?
B
A E
F
C
D
insieme booleano insieme fuzzy
0
1
Altezza cm
D C F A B E
0
1
Altezza cm
D C F A B E
•Armonizzazione
sintattica
•Formalizzazione
semantica
•Ragionamento
vago
Sistema inferenziale fuzzy
arbusteti
boschi
barene
canali
canneti
dune
valli da pesca
velme
metodo
MAMDANI
presenza
Variabili input Variabile output
profondità
dislivello
•Armonizzazione
sintattica
•Formalizzazione
semantica
•Ragionamento
vago
Regole IF-THEN
REGOLA 1 1. If (Arbusti is lontano) and (Barene is lontano) and (Boschi is lontano) and
(Canali is vicino) and (Canneti is lontano) and (Dune is lontano) and (Valli is
vicino) and (AcquaProfonda is vicino) and (FondoScosceso is vicino) then
(presenza is alta) (1)
REGOLA 2 2. If (Arbusti is vicino) and (Barene is vicino) and (Boschi is vicino) and (Canali is
lontano) and (Canneti is vicino) and (Dune is vicino) and (Valli is lontano) and
(AcquaProfonda is lontano) and (FondoScosceso is lontano) then (presenza is
bassa) (1)
•Armonizzazione
sintattica
•Formalizzazione
semantica
•Ragionamento
vago
•Armonizzazione
sintattica
•Formalizzazione
semantica
•Ragionamento
vago
modello
sbagliato corretto totale
sbagliato A B A+B
corretto C D C+D
totale A+C B+D A+B+C+D
))(())(()(
))(())(())((
2
DBDCCABADCBA
DBDCCABADCBADA
K
++−++−+++
++−++−++++
=
Validazione del modello
Kappa di Cohen
•Armonizzazione
sintattica
•Formalizzazione
semantica
•Ragionamento
vago
Censimenti DTC + RC
•Armonizzazione
sintattica
•Formalizzazione
semantica
•Ragionamento
vago
Ittiofagi camminatori
prestazione moderata
•Armonizzazione
sintattica
•Formalizzazione
semantica
•Ragionamento
vago
Onnivori
prestazione sostanziale
•Armonizzazione
sintattica
•Formalizzazione
semantica
•Ragionamento
vago
Rapaci
prestazione sostanziale
Conclusioni:
1. eliminazione delle eterogeneità
2. compatibilità verso il basso
3. integrazione con il Web
4. incremento dell’espressività
5. autonomia di ragionamento
6. valutazione della robustezza
1. coinvolgimento altri tipi di dati
2. migliore definizione batimetrica
3. adattamento tramite algoritmo genetico
Sviluppi:

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