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  1. 1. Introducción Niveles de representación Representación conocimiento Ontologías Miguel Rebollo Pedruelo (@mrebollo) Dept. Sistemas Informáticos y Computación Univ. Politécnica de Valencia Agentes de Información y Web Semántica Master IARFID @mrebollo Ontologías
  2. 2. Introducción Niveles de representación Representación conocimiento Contenidos 1 Introducción a las ontologías 2 Niveles de representación Sintaxis Estructura Semántica Uso 3 Representación del conocimiento @mrebollo Ontologías
  3. 3. Introducción Niveles de representación Representación conocimiento Contenidos 1 Introducción a las ontologías 2 Niveles de representación Sintaxis Estructura Semántica Uso 3 Representación del conocimiento @mrebollo Ontologías
  4. 4. Introducción Niveles de representación Representación conocimiento Visión general de las ontologías Información vs. conocimiento en la web tenemos información: gran colección de hechos debemos traducir esos hechos a conceptos: verdades, creencias, perspectivas, juicios, metodologías, know-how. . . Problemas 1 ¿Cómo representamos el conocimiento para que lo pueda tratar una máquina? 2 ¿Cómo lo usamos en aplicaciones reales? @mrebollo Ontologías
  5. 5. Introducción Niveles de representación Representación conocimiento Visión general de las ontologías Información vs. conocimiento en la web tenemos información: gran colección de hechos debemos traducir esos hechos a conceptos: verdades, creencias, perspectivas, juicios, metodologías, know-how. . . Problemas 1 ¿Cómo representamos el conocimiento para que lo pueda tratar una máquina? 2 ¿Cómo lo usamos en aplicaciones reales? @mrebollo Ontologías
  6. 6. Introducción Niveles de representación Representación conocimiento Visión general de las ontologías Información vs. conocimiento en la web tenemos información: gran colección de hechos debemos traducir esos hechos a conceptos: verdades, creencias, perspectivas, juicios, metodologías, know-how. . . Problemas 1 ¿Cómo representamos el conocimiento para que lo pueda tratar una máquina? 2 ¿Cómo lo usamos en aplicaciones reales? @mrebollo Ontologías
  7. 7. Introducción Niveles de representación Representación conocimiento Definición de ontología Definition (Ontología) Una ontología define los términos y conceptos comunes empleados para describir y representar un área de conocimiento. Descripción mediante Representación clases frases que combinan la instancias terminología para expresar relaciones entre los relaciones términos propiedades estas frases aportan funciones/procesos significado. restricciones @mrebollo Ontologías
  8. 8. Introducción Niveles de representación Representación conocimiento Definición de ontología Definition (Ontología) Una ontología define los términos y conceptos comunes empleados para describir y representar un área de conocimiento. Descripción mediante Representación clases frases que combinan la instancias terminología para expresar relaciones entre los relaciones términos propiedades estas frases aportan funciones/procesos significado. restricciones @mrebollo Ontologías
  9. 9. Introducción Niveles de representación Representación conocimiento Definición de ontología Definition (Ontología) Una ontología define los términos y conceptos comunes empleados para describir y representar un área de conocimiento. Descripción mediante Representación clases frases que combinan la instancias terminología para expresar relaciones entre los relaciones términos propiedades estas frases aportan funciones/procesos significado. restricciones @mrebollo Ontologías
  10. 10. Introducción Niveles de representación Representación conocimiento Ciclo de vida del conocimiento El conocimiento no es algo estático @mrebollo Ontologías
  11. 11. Introducción Niveles de representación Representación conocimiento Espectro de ontologías @mrebollo Ontologías
  12. 12. Sintaxis Introducción Estructura Niveles de representación Semántica Representación conocimiento Uso Contenidos 1 Introducción a las ontologías 2 Niveles de representación Sintaxis Estructura Semántica Uso 3 Representación del conocimiento @mrebollo Ontologías
  13. 13. Sintaxis Introducción Estructura Niveles de representación Semántica Representación conocimiento Uso Niveles de representación Un lenguaje es un sistema formal formado por alfabeto, vocabulario o ambos reglas para combinar los elementos en sentencias semántica para dar significado a los elementos anteriores Son necesarios 4 niveles para construir modelos: 1 sintaxis 2 estructura 3 semántica 4 uso @mrebollo Ontologías
  14. 14. Sintaxis Introducción Estructura Niveles de representación Semántica Representación conocimiento Uso Niveles de representación Un lenguaje es un sistema formal formado por alfabeto, vocabulario o ambos reglas para combinar los elementos en sentencias semántica para dar significado a los elementos anteriores Son necesarios 4 niveles para construir modelos: 1 sintaxis 2 estructura 3 semántica 4 uso @mrebollo Ontologías
  15. 15. Sintaxis Introducción Estructura Niveles de representación Semántica Representación conocimiento Uso Sintaxis La sintaxis hace referencia al orden, al formato y a la estructura el análisis sintáctico es el primer paso de un compilador en la web se trabaja con documentos: cadenas de texto Example (Sintaxis de XML) cabecera orden y cierre de etiquetas atributos comentarios @mrebollo Ontologías
  16. 16. Sintaxis Introducción Estructura Niveles de representación Semántica Representación conocimiento Uso Sintaxis La sintaxis hace referencia al orden, al formato y a la estructura el análisis sintáctico es el primer paso de un compilador en la web se trabaja con documentos: cadenas de texto Example (Sintaxis de XML) cabecera orden y cierre de etiquetas atributos comentarios @mrebollo Ontologías
  17. 17. Sintaxis Introducción Estructura Niveles de representación Semántica Representación conocimiento Uso Sintaxis La sintaxis hace referencia al orden, al formato y a la estructura el análisis sintáctico es el primer paso de un compilador en la web se trabaja con documentos: cadenas de texto Example (Sintaxis de XML) cabecera orden y cierre de etiquetas atributos comentarios @mrebollo Ontologías
  18. 18. Sintaxis Introducción Estructura Niveles de representación Semántica Representación conocimiento Uso Sgeun un etsduio de una uivenrsdiad ignlsea, no ipmotra el odren en el que las ltears etsan ersciats, la uicna csoa ipormtnate es que la pmrirea y la utlima ltera esten ecsritas en la psiocion cocrrtea. El rsteo peuden estar ttaolmntee mal y aun pordas lerelo sin pobrleams. Etso es pquore no lemeos cada ltera por si msima preo la paalbra es un tdoo @mrebollo Ontologías
  19. 19. Sintaxis Introducción Estructura Niveles de representación Semántica Representación conocimiento Uso C13R70 D14 D3 V3R4N0 3574B4 3N L4 PL4Y4 0853RV4ND0 D05 CH1C45 8R1NC4ND0 3N 14 4R3N4, 357484N 7R484J4ND0 MUCH0 C0N57RUY3ND0 UN C4571LL0 D3 4R3N4 C0N 70RR35, P454D1Z05, 0CUL705 Y PU3N735. CU4ND0 357484N 4C484ND0 V1N0 UN4 0L4 9U3 D357RUY0 70D0 R3DUC13ND0 3L C4571LL0 4 UN M0N70N D3 4R3N4 Y 35PUM4. P3N53 9U3 D35PU35 DE 74N70 35FU3RZ0 L45 CH1C45 C0M3NZ4R14N 4 110R4R,P3R0 3N V3Z D3 350, C0RR13R0N P0R L4 P14Y4 R13ND0 Y JU64ND0 Y C0M3NZ4R0N 4 C0N57RU1R 07R0 C4571LLO. C0MPR3ND1 9U3 H4814 4PR3ND1D0 UN4 6R4N L3CC10N; 64574M05 MUCH0 713MP0 D3 NU357R4 V1D4 C0N57RUY3ND0 4L6UN4 C054 P3R0 CU4ND0 M45 74RD3 UN4 0L4 L1364 4 D357RU1R 70D0, S010 P3RM4N3C3 L4 4M1574D, 3L 4M0R Y 3L C4R1Ñ0, Y L45 M4N05 D3 49U3LL05 9U3 50N C4P4C35 D3 H4C3RN05 50NRR31R. S4LUD05 Y 83505 @mrebollo Ontologías
  20. 20. Sintaxis Introducción Estructura Niveles de representación Semántica Representación conocimiento Uso Estructura Define la forma de organizar los elementos del modelo organización de los elementos anidamiento/jerarquía jerarquía, herencia, parte-de La estructura se suele representar mediante un grafo dirigido acíclico Example (Estructuras) esquema de una base de datos diagramas de UML DTD, XML-Schema @mrebollo Ontologías
  21. 21. Sintaxis Introducción Estructura Niveles de representación Semántica Representación conocimiento Uso Estructura Define la forma de organizar los elementos del modelo organización de los elementos anidamiento/jerarquía jerarquía, herencia, parte-de La estructura se suele representar mediante un grafo dirigido acíclico Example (Estructuras) esquema de una base de datos diagramas de UML DTD, XML-Schema @mrebollo Ontologías
  22. 22. Sintaxis Introducción Estructura Niveles de representación Semántica Representación conocimiento Uso Estructura Define la forma de organizar los elementos del modelo organización de los elementos anidamiento/jerarquía jerarquía, herencia, parte-de La estructura se suele representar mediante un grafo dirigido acíclico Example (Estructuras) esquema de una base de datos diagramas de UML DTD, XML-Schema @mrebollo Ontologías
  23. 23. Sintaxis Introducción Estructura Niveles de representación Semántica Representación conocimiento Uso Semántica Definition (Semántica) Mapeo entre un conjunto de datos estructurados y un modelo de objetos de algún dominio que aporta significados, así como las relaciones entre estos objetos. el significado recae en la representación simbólica que los humanos hacemos del mundo si queremos que una máquina comprenda el contenido de un documento, necesitamos automatizar el proceso de interpretación semántica @mrebollo Ontologías
  24. 24. Sintaxis Introducción Estructura Niveles de representación Semántica Representación conocimiento Uso Semántica Definition (Semántica) Mapeo entre un conjunto de datos estructurados y un modelo de objetos de algún dominio que aporta significados, así como las relaciones entre estos objetos. el significado recae en la representación simbólica que los humanos hacemos del mundo si queremos que una máquina comprenda el contenido de un documento, necesitamos automatizar el proceso de interpretación semántica @mrebollo Ontologías
  25. 25. Sintaxis Introducción Estructura Niveles de representación Semántica Representación conocimiento Uso Semántica Definition (Semántica) Mapeo entre un conjunto de datos estructurados y un modelo de objetos de algún dominio que aporta significados, así como las relaciones entre estos objetos. el significado recae en la representación simbólica que los humanos hacemos del mundo si queremos que una máquina comprenda el contenido de un documento, necesitamos automatizar el proceso de interpretación semántica @mrebollo Ontologías
  26. 26. Sintaxis Introducción Estructura Niveles de representación Semántica Representación conocimiento Uso Interpretación Definition (Interpretación semántica) Estructurando los símbolos que usamos los humanos en un lenguaje lógico y axiomático, las máquinas podrían concluir aproximadamente, por un proceso de inferencia, lo que una persona haría en circunstancias parecidas Para eso necesitamos una ontología: expresiones en un lenguaje de representación del conocimiento (KR) para modelar el mundo sus entidades las relaciones existentes entre ellas y mapear las expresiones del lenguaje con la ontología. @mrebollo Ontologías
  27. 27. Sintaxis Introducción Estructura Niveles de representación Semántica Representación conocimiento Uso Interpretación Definition (Interpretación semántica) Estructurando los símbolos que usamos los humanos en un lenguaje lógico y axiomático, las máquinas podrían concluir aproximadamente, por un proceso de inferencia, lo que una persona haría en circunstancias parecidas Para eso necesitamos una ontología: expresiones en un lenguaje de representación del conocimiento (KR) para modelar el mundo sus entidades las relaciones existentes entre ellas y mapear las expresiones del lenguaje con la ontología. @mrebollo Ontologías
  28. 28. Sintaxis Introducción Estructura Niveles de representación Semántica Representación conocimiento Uso Mapeo entre sintaxis y semántica Sintaxis Semántica simple zDLKFL StringConstant 12323 IntegerConstant IcountForLoop IntegerType Varible 4+3 Addition(IntegerType Variable, IntegerType Variable) ¬(x ∨ y) Negation( InclusiveOr( BooleanType Variable, BooleanTypeVariable)) @mrebollo Ontologías
  29. 29. Sintaxis Introducción Estructura Niveles de representación Semántica Representación conocimiento Uso Mapeo entre semántica simple y compleja Semántica simple Semántica compleja StringConstant { zDLKFL ∈ {a, b, c, . . . , ∗s∗}} IntegerConstant {12323} ∈ {1, 2, 3, . . . , n} IntegerType Varible X |X ∈ {1, 2, 3, . . . , n} Addition( [[Addition(4 ∈ {1, 2, 3, . . . , n}, IntegerType Variable, 3 ∈ {1, 2, 3, . . . , n}]] IntegerType Variable ) Negation( [[¬(X |X ∈ {t, f } ∨ Y |Y ∈ {t, f })]] InclusiveOr( BooleanType Variable, BooleanTypeVariable)) Con [[X ]] se denota el valor de verdad de la expresión X @mrebollo Ontologías
  30. 30. Sintaxis Introducción Estructura Niveles de representación Semántica Representación conocimiento Uso Uso (pragmática) Indica cómo se debe usar la semántica poco usada en lenguajes de programación (ej #pragma en C) cada vez de más importancia en la web semántica Pragmática en agentes inteligentes teoría de los speech acts: describe el uso de los mensajes para conseguir ciertos objetivos (informar, solicitar) tipos de diálogo (D. Walton & E: Krabbe) @mrebollo Ontologías
  31. 31. Sintaxis Introducción Estructura Niveles de representación Semántica Representación conocimiento Uso Uso (pragmática) Indica cómo se debe usar la semántica poco usada en lenguajes de programación (ej #pragma en C) cada vez de más importancia en la web semántica Pragmática en agentes inteligentes teoría de los speech acts: describe el uso de los mensajes para conseguir ciertos objetivos (informar, solicitar) tipos de diálogo (D. Walton & E: Krabbe) @mrebollo Ontologías
  32. 32. Sintaxis Introducción Estructura Niveles de representación Semántica Representación conocimiento Uso Intercambio de mensajes entre agentes Nivel ej 1: solicita ejecución ej 2: acepta acción solic- acción itada 3) Uso Agente i solicita a agente Agente j acepta la ac- j una acción identificada ción order678 solicitada como order678 por agente i 2) Semán- Agente i solicita enviar el La acción solicitada se tica paquete package234 a la marca como de alta pri- localización 25 35 oridad 1) sintaxis (action ((action (agent-identifier (agent-identifier :name i) (deliver :name i) (deliver package234 (loc 25 package234 (loc 35))) 25 35)))(priority order678 high)) @mrebollo Ontologías
  33. 33. Introducción Niveles de representación Representación conocimiento Contenidos 1 Introducción a las ontologías 2 Niveles de representación Sintaxis Estructura Semántica Uso 3 Representación del conocimiento @mrebollo Ontologías
  34. 34. Introducción Niveles de representación Representación conocimiento Expresividad una ontología puede variar desde una taxonomía, un tesauro, un modelo conceptual hasta una teoría lógica la ingeniería de ontologías la caracteriza mediante un sistema axiomático. axiomas reglas de inferencia teoremas ⇒ teoría @mrebollo Ontologías
  35. 35. Introducción Niveles de representación Representación conocimiento Tesauros vs. Ontologías @mrebollo Ontologías
  36. 36. Introducción Niveles de representación Representación conocimiento Niveles de representación Nivel 1: Representación conocimiento Clase, relación, instancia, función, atributo, propiedad, restricción, axioma, regla. Nivel 2: Conceptos de la ontología Persona, localización, evento, padre, martillo, río, TransacciónFinanciera, coche, CompraDeCasa, etc. Nivel 3: Instancias de la ontología Harry X, Landsfor III, Persona62453, 1995-96 V-6, Citroën C4 Picasso, etc. @mrebollo Ontologías
  37. 37. Introducción Niveles de representación Representación conocimiento Niveles de representación Nivel 1: Representación conocimiento Clase, relación, instancia, función, atributo, propiedad, restricción, axioma, regla. Nivel 2: Conceptos de la ontología Persona, localización, evento, padre, martillo, río, TransacciónFinanciera, coche, CompraDeCasa, etc. Nivel 3: Instancias de la ontología Harry X, Landsfor III, Persona62453, 1995-96 V-6, Citroën C4 Picasso, etc. @mrebollo Ontologías
  38. 38. Introducción Niveles de representación Representación conocimiento Niveles de representación Nivel 1: Representación conocimiento Clase, relación, instancia, función, atributo, propiedad, restricción, axioma, regla. Nivel 2: Conceptos de la ontología Persona, localización, evento, padre, martillo, río, TransacciónFinanciera, coche, CompraDeCasa, etc. Nivel 3: Instancias de la ontología Harry X, Landsfor III, Persona62453, 1995-96 V-6, Citroën C4 Picasso, etc. @mrebollo Ontologías
  39. 39. Introducción Niveles de representación Representación conocimiento Para saber más. . . N.F. Noy, D.L. McGuinness Desarrollo de Ontologías: Guía para crear tu primera ontología Standford University, 2005. OntoWeb Consortium A Survey on Ontology Tools OntoWeb IST Project Deliverable 1.3 @mrebollo Ontologías
  40. 40. Introducción Niveles de representación Representación conocimiento Temas para posibles trabajos Revisión del estado del arte Estudiar las ontologías empleadas para la representación del conocimiento en agentes. Alineamiento ontológico Uno de las líneas de investigación abiertas consiste en el alineamiento ontológico: cómo dos entidades que emplean ontologías distintas pero compatibles son capaces de intercambiarlas y comunicarse entre sí. Revisión de herramientas Estudiar y comparar las herramientas disponibles para la construcción de ontologías. Algunas "históricas" como Ontolingua, Oiled y OntoEdit, y otras actuales como Protégé y Hozo. @mrebollo Ontologías

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