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los Recursos Naturales No Renovables de la Universi...
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Jorge Mejía,Vanessa Erraez Tutor: Ing Henry Paz
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Las ontologías son acuerdos, en un contexto social, par...
Jorge Mejía,Vanessa Erraez Tutor: Ing Henry Paz
• Un motor de razonamiento basado en reglas
• Un motor de consultas SPARQ
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Jorge Mejía,Vanessa Erraez Tutor: Ing Henry Paz
Figura 9. Relación dicta e inversa
• La figura 10 representa la creación de...
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Web semantica y ontologias

  1. 1. Creación de una Ontología para el Área de la Energía, las Industrias y los Recursos Naturales No Renovables de la Universidad Nacional de Loja utllizando Protége Jorge Mejía Universidad Nacional de Loja Vanessa Erraez Universidad Nacional de Loja Resúmen En el presente artículo se abordará los temas de Web Semántica y Ontologías. La Web está a punto de sufrir un nuevo cambio: la información que aparece en Internet va a poder inter- pretarse por los ordenadores sin necesidad de intervención humana, es la denominada Web Semántica. Para que esto ocurra, es necesario que la información de las páginas web se codifi- que mediante ontologías. Las ontologías representarán el conocimiento de Internet, definiendo formalmente los conceptos de los diferentes dominios y sus relaciones, con capacidad para realizar deducciones con este conocimiento Introducción Actualmente, la Web es un espacio preparado para el intercambio de información diseñado para el consumo humano. Las páginas web son creadas por personas para ser entendidas por personas. No existe un formato común para mostrar la información, por lo cual, los desarrolladores de páginas web crean sus páginas dependiendo de los potenciales usuarios que van a visitarlas. Los actuales browsers de web realizan la búsqueda de información, con más o menos fortuna, mediante palabras clave que aparecerán en el código HTML de las páginas web dispersas en Internet. En los últimos años, algunas empresas están realizando anotaciones de datos introducidas dentro de este código HTML, siguiendo algún esquema de anotación común, normalmente basado en XML. Otra carencia de la situación actual es que, con los estándares web del momento, no se puede diferenciar entre información personal, académica, comercial, etc. Es decir, cuando un buscador web realiza una consulta con algunas palabras clave, normalmente aparece información que no es útil porque no corresponde a lo que estamos buscando. Además no todas las páginas proporcionan igual cantidad de información, debido precisamente a que no existe un formato o convenio que nos diga qué contenido debemos añadir a las páginas web. Es indudable que las ventajas que ofrece Internet son enor- mes a la hora de buscar información, pero adolece de una manera de encontrar información de forma precisa y de po- der realizar deducciones con la información existente. Web Semántica Definición La web semántica es un área pujante en la confluencia de la Inteligencia Artificial y las tecnologías web, que propone nuevas técnicas y paradigmas para la representación del conocimento que faciliten la localización, compartición e integración de recursos a través de la WWW. La web semántica mantiene los principios que han hecho un éxito de la web actual, como son los principios de des- centralización, compartición, compatibilidad, o la apertura al crecimiento y uso no previstos de antemano. En este contex- to un problema clave es alcanzar un entendimiento entre las partes: usuarios, desarrolladores y programas de muy diver- so perfil. La web semántica rescata la noción de ontología del campo de la Inteligencia Artificial como vehículo para cumplir este objetivo (Castells, s.f.). Infraestructura de la Web Semántica (Lluís Codina, s.f.). Unicode + URI Unicode es un sistema internacional estándar que pro- porciona un número único para cada carácter, sin im- portar la plataforma ni el programa. Esto permite re- presentar caracteres de cualquier idioma con una codi- ficación unificada. Uniform Resource Identifier (URI) es un sistema de direccionamiento e identificación de recursos. El sistema que usamos actualmente para ac- ceder a los recursos de la Web (URL) es una parte de URI.
  2. 2. Jorge Mejía,Vanessa Erraez Tutor: Ing Henry Paz XML+NS+XML SCHEMA eXtended Markup Language (XML) es un sistema que permite definir lenguajes de marcas para usos especí- ficos. Name Spaces (NS) permite combinar diversos lenguajes de marcado creados con XML en un mismo documento. XML Schema sirve para definir tipos de documentos complejos en los que se pueden especifi- car tipos de datos, listas de componentes y restriccio- nes similares a las del diccionario de datos típico de una base de datos. RDF + rdfschema Resource Description Framework (RDF) es un modelo de representación de metadatos que, entre otras cosas, permite representar recursos digitales tales como sitios o páginas web. RDF está concebido para representar cualquier clase de recursos (no solamente páginas pu- blicadas en la web). RDF Schema, por su parte, es una extensión de RDF que aporta un lenguaje con mayor capacidad para representar relaciones semánticas com- plejas. Ontology vocabulary Una ontología es una especificación formal de un do- minio del conocimiento que, en su expresión más sim- ple, se identifica con una taxonomía. Una taxonomía consiste en una jerarquía de conceptos y sus relacio- nes del tipo clase-subclase. Una ontología formaliza la relación de clase, añade otras relaciones y especi- fica propiedades para individuos y clases. Ontology- vocabulary se refiere a una ontología concreta sobre un dominio concreto del conocimiento. Logic En este contexto, logic se refiere al estudio de las re- glas formales que permiten determinar si un razona- miento se sigue de sus premisas. La lógica estudia, por tanto, la estructura de los razonamientos válidos. Se espera que los ordenadores del futuro puedan efectuar razonamientos sobre los recursos y servicios de la Web combinando los conocimientos expresados en las on- tologías, los hechos declarados en los metadatos y la aplicación de reglas lógicas. Proof En este contexto, Proof (prueba) significa demostra- ción [matemática]. Se considera que un ordenador al- canza la máxima fiabilidad en sus razonamientos cuan- do es capaz de realizar demostraciones o, lo que es lo mismo a efectos prácticos, cuando es capaz de justifi- car el motivo por el cual tomó (o aconsejó tomar) una decisión. Trust (+ Digital Signature) La última capa, Trust (confianza) debe servir para otor- gar confianza a las transacciones en la Web a través que se llevarán a cabo no solamente entre usuarios y sitios web sino también entre programas de software; y todo ello tanto en el plano C2B (consumer to business) como en el B2B (business to business). La Digital Sig- nature (firma digital) proporcionará soporte específico a esta capa, tal como muestra el diagrama. Representación gráfica de la infraestructura de la Web Se- mántica. Figura 1. Infraestructura de la Web Semántica Campos de Aplicación de la Web Semántica Entre los campos de aplicación donde las nuevas ideas de la web semántica pueden tener utilidad podemos citar: (Castells, s.f.) Comercio electrónico. Gestión del conocimiento corporativo Búsqueda de información en la web Procesamiento del lenguaje natural Enseñanza Turismo Patrimonio cultural Ontologias Definición Una ontología es una taxonomía de conceptos con atribu- tos y relaciones, que proporciona un vocabulario consensua- do para definir redes semánticas de unidades de información. UNIVERSIDAD NACIONAL DE LOJA jlmejiam@unl.edu.ec, mverraeaze@unl.edu.ec 2
  3. 3. Jorge Mejía,Vanessa Erraez Tutor: Ing Henry Paz interrelacionadas. Las ontologías son acuerdos, en un contexto social, para cu- brir una serie de objetivos. Se crean, entre otras cosas, para: Permitir el intercambio de datos entre programas. Simplificar la unificación (o traducción) de distintas representaciones. Facilitar la comunicación entre personas.(Alvarez, s.f.) Componentes de una Ontología (1, s.f.) Las ontologías tienen los siguientes componentes que servirán para representar el conocimiento de algún do- minio. Conceptos Son las ideas básicas que se intentan formalizar. Los conceptos pueden ser clases de objetos, métodos, pla- nes, estrategias, procesos de razonamiento, etc Relaciones representan la interacción y enlace entre losconceptos del dominio. Suelen formar la taxonomía del dominio. Por ejemplo: subclase-de, parte-de, parte-exhaustiva- de, conectado-a, etc Funciones Son un tipo concreto de relación donde se identifi- ca un elemento mediante el cálculo de una función que considera varios elementos de la ontología. Por ejemplo, pueden aparecer funciones como categorizar- clase, asignar-fecha, etc Instancias Se utilizan para representar objetos determinados de un concepto. Protegé Protege es un programa de ciencias de la compu- tación que proporciona las herramientas necesarias pa- ra construir modelos de dominio y las aplicaciones ba- sadas en el conocimiento de la tecnología basada en ontologías . Ontología , a los efectos de la informática , define las primitivas de representación que ayuden a los dominios de modelado de acuerdo a clases, propie- dades y relaciones entre las clases dentro del dominio. Protege - OWL permite a los usuarios crear dominios ontológicos para la web semántica con referencia a la Web Ontología Language (OWL ) . Hay varias herra- mientas con las que podrás interactuar durante el uso Protege. (TanianaRodríguez, s.f.) • Es gratis, open source. • Está basado en Java, es extendible. • Es un editor de ontologías y marco de trabajo de bases de conocimiento. • Define la estructura de una ontología. • Define y administra instancias Owl propiedades Propiedades OWL representan las relaciones entre los dos objetos. Hay dos propiedades principales: • Propiedades del objeto: link objeto a objeto . • Propiedades de tipo de datos: vínculo de objeto de tipo de datos de esquema XML o RDF: literal. OWL tiene otra propiedad - propiedades de anotación, para ser utilizado para agregar información de anota- ción a las clases, los individuos, y las propiedades. Restricciones de propiedad En OWL, las propiedades se utilizan para crear restric- ciones. Las restricciones se utilizan para restringir los individuos que pertenecen a una clase La ventana principal de Protege es la siguiente: Figura 2. Ventana principal de Protege Jena Jena es una libreria java para trabajar con la web se- mántica. Permite hacer consultas SPARQL (lenguaje sql para rdf). Rdf se estructura en tripletas de infor- mación (formato turtle) de la siguiente forma: "sujeto predicadoobjeto", donde sujeto es el recurso (una uri); predicado es una propiedad y objeto el valor de di- cha propiedad (la propiedad normalmente es un enla- ce también , ya que la web semántica es información "muy repartida"por distintos recursos. Es un marco de código abierto para la Web Semántica escrito en Ja- va.Jena está compuesto de: • API de procesamiento de RDF. • API de procesamiento de OWL. UNIVERSIDAD NACIONAL DE LOJA jlmejiam@unl.edu.ec, mverraeaze@unl.edu.ec 3
  4. 4. Jorge Mejía,Vanessa Erraez Tutor: Ing Henry Paz • Un motor de razonamiento basado en reglas • Un motor de consultas SPARQ Creación de la Ontología del Área de la Energía, las Industrias y los Recursos Naturales no Renovables del Universidad Nacional de Loja de con Protege • En Classes podemos crear las clases y subclases como se muestra en la Figura 3. Figura 3. Clases y subclases de la Ontologia • En Data Properties creamos los atributos, do- minio y rango de las clases y subclases. La Figura 4 representa a los atributos de las cla- ses y subclases. Figura 4. Atributos La Figura 5 representa el dominio de las clases y subclases. Figura 5. Dominio La Figura 6 representa el rango de las clases y subclases. Figura 6. Rango • Seleccionando Object Properties podemos crear las diferentes relaciones. Figura 7. Creacion de las relaciones • La Figura 8 representa la creación de la Relación cursan e inversa son_estudiadas_por. Estudiantes_Mod_I cursan Materias_Mod_I. Materias_Mod_I son_estudiadas_por los Estudiantes_Mod_I. Figura 8. Relación cursan e inversa • La figura 9 representa la creación de la Relación dicta e inversa es_dictada. Docentes dicta Materias_Mod_X. Materias_Mod_X es_dictada por Docentes. UNIVERSIDAD NACIONAL DE LOJA jlmejiam@unl.edu.ec, mverraeaze@unl.edu.ec 4
  5. 5. Jorge Mejía,Vanessa Erraez Tutor: Ing Henry Paz Figura 9. Relación dicta e inversa • La figura 10 representa la creación de la Relación pueden_recibir e inversa son_impartidas_a. Estudiantes_Mod_II pueden_recibir Mate- rias_Mod_I y Materias_Mod_II. Materias_Mod_I y Materias_Mod_II son_impartidas_a Estudiantes_Mod_II. Figura 10. Relación pueden_recibir e inversa • La figura 11 representa la creación de la Relación recibe e inversa son_recibidas . Estudiantes_Mod_X recibe Materias_Mod_X Materias_Mod_X son_recibidas por Estudiantes_ModX Figura 11. Relación recibe e inversa • Seleccionando OntoGraf se visualiza la estruc- tura jerárquica de la Ontología . Figura 12. Estructura jerárquica de la Ontología Código En la figura 13 se muestra el códido que nos permite mostrar la lista de clases y subclases, lista de realcio- nes y lista de individuos. Figura 13. Código La figura 14 representa la ventana principal en donde podemos visualizar las relaciones, individuos, clases y subclases. Figura 14. Ventana Principal UNIVERSIDAD NACIONAL DE LOJA jlmejiam@unl.edu.ec, mverraeaze@unl.edu.ec 5
  6. 6. Jorge Mejía,Vanessa Erraez Tutor: Ing Henry Paz Al pulsar el botón Clases se visualiza la lista de las clases y subclases como se muestra en la figura 15. Figura 15. Ventana Principal Al pulsar el botón Individuos se visualiza la lista de los individuos como se muestra en la figura 16. Figura 16. Ventana Principal Al pulsar el botón Relaciones se visualiza la lista de todas las relacionescomo se muestra en la figura 17. Figura 17. Ventana Principal Código disponible en: https://github.com/Sjlmejia/Examen4 /tree/master/Web %20Semantica Conclusiones • La Web Semántica se basa en dos conceptos fun- damentales como son descripción y manipula- ción. • Las ontologías permiten trabajar con conceptos, en lugar de palabras clave, en los sistemas de re- cuperación de información. • Una ontología es una taxonomía de conceptos con atributos y relaciones, que proporciona un vocabulario consensuado para definir redes se- mánticas de unidades de información interrela- cionadas. Referencias 1, A. L. T. (s.f.). Ontologías en la web semántica. Descargado de http://www.anobium.es/docs/gcf ichas/doc/68ERfhjkmv.pd f Alvarez, C. (s.f.). OntologÍas. Descargado de http://www.infor.uva.es/ sblanco/Tesis/Ontolog C3 ADas.pdf Castells, P. (s.f.). Aplicación de técni- cas de la web semántica. Descargado de http://arantxa.ii.uam.es/ castells/publications /coline02.pdf Lluís Codina, C. R. (s.f.). La web semántica. Descargado de http://eprints.rclis.org/8899/1/websemantica.pd f TanianaRodríguez, J. A. (s.f.). Protege. Descargado de http://www.ing.ula.ve/ aguilar/actividad-docente/IA/ UNIVERSIDAD NACIONAL DE LOJA jlmejiam@unl.edu.ec, mverraeaze@unl.edu.ec 6

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