dezvoltarea aplicațiilor web - profs.info.uaic.robusaco/teach/courses/wade/... · (hidrologie,...

Dr.

Sab

in B

ura

ga

pro

fs.in

fo.u

aic.

ro/~

bu

saco

Dezvoltarea aplicațiilor Web

ꐪinginerie ontologică (II)

alinierea ontologiilor, utilizări pragmatice

Dr.

Sab

in B

ura

ga

pro

fs.in

fo.u

aic.

ro/~

bu

saco

“Este dificil să vezi un tablouatunci când ești în interiorul ramei.”

/usr/games/fortune

Dr.

Sab

in B

ura

ga

pro

fs.in

fo.u

aic.

ro/~

bu

saco

Cum integrăm diferite ontologiidescriind aceleași cunoștințe,

dar prezentând definiții,puncte de vedere și noțiuni diferite?

Dr.

Sab

in B

ura

ga

pro

fs.in

fo.u

aic.

ro/~

bu

saco

realitate

existența unor ontologii diverse,modelând puncte de vedere diferite

Dr.

Sab

in B

ura

ga

pro

fs.in

fo.u

aic.

ro/~

bu

saco

preliminarii

Expresivitatea limbajului ontologii folositversus

complexitatea inferențelor ce pot fi efectuate

Dr.

Sab

in B

ura

ga

pro

fs.in

fo.u

aic.

ro/~

bu

saco

preliminarii

Aspecte de interes(Calvanese, Giacomo & Rodriguez-Muro, 2008):

utilizarea construcțiilor ontologice oferite de OWLefectuarea de inferențe

Dr.

Sab

in B

ura

ga

pro

fs.in

fo.u

aic.

ro/~

bu

saco

preliminarii


recurgerea la volum mare de date (indivizi)(re)utilizare a unor baze de date

Dr.

Sab

in B

ura

ga

pro

fs.in

fo.u

aic.

ro/~

bu

saco

preliminarii


flexibilitate privind realizarea interogărilorlimbaje de interogare – specifice (SPARQL)

Dr.

Sab

in B

ura

ga

pro

fs.in

fo.u

aic.

ro/~

bu

saco

preliminarii


realizarea de asocieri între date,păstrând sursele originare

asocieri (mappings) – e.g., baze de date↔triplestores

Dr.

Sab

in B

ura

ga

pro

fs.in

fo.u

aic.

ro/~

bu

saco

preliminarii

Context: integrarea datelor – data integration

data integration is the problem of providing unifiedand transparent access to a set of autonomous and

heterogeneous sourcesBernstein & Haas, Communications of the ACM, 2008

Dr.

Sab

in B

ura

ga

pro

fs.in

fo.u

aic.

ro/~

bu

saco

necesități

Crearea corespondențelor dintre ontologii

O1 O2

Om

O1 O2

mappingmerging

articulation

Dr.

Sab

in B

ura

ga

pro

fs.in

fo.u

aic.

ro/~

bu

saco

potrivirea ontologiilor

Context:

integrarea datelor

scheme de baze de date (relaționale)

specificații provenite din inteligența artificială

Web (semantic) – RDF, JSON(-LD), OWL,…

Dr.

Sab

in B

ura

ga

pro

fs.in

fo.u

aic.

ro/~

bu

saco


Motive ale existenței nepotrivirilor – mismatchesconform (Noy, 2005)

reprezentarea subiectivă a unui domeniu (lume, web)

exemplu:carte pentru copii despre animale vs. compendiu zoologic

Dr.

Sab

in B

ura

ga

pro

fs.in

fo.u

aic.

ro/~

bu

saco



existența diferitelor cerințe și workflow-uriprivitoare la (tipuri de) aplicații software

exemplificări:e-business vs. e-learning vs. e-entertainment,

maniere diverse de interacțiune cu utilizatorul

Dr.

Sab

in B

ura

ga

pro

fs.in

fo.u

aic.

ro/~

bu

saco



folosirea altor convenții de reprezentare a cunoștințelor

a se (re)vedea și cursul anterior

Dr.

Sab

in B

ura

ga

pro

fs.in

fo.u

aic.

ro/~

bu

saco


Tipuri de nepotrivirila nivel…

de limbaj

ontologic

Dr.

Sab

in B

ura

ga

pro

fs.in

fo.u

aic.

ro/~

bu

saco


Nepotriviri la nivel de limbaj

diferențe de sintaxă, expresivitate sau semanticăa limbajelor ontologice actuale

Dr.

Sab

in B

ura

ga

pro

fs.in

fo.u

aic.

ro/~

bu

saco


Nepotriviri la nivel ontologic

diferențe vizând structura semantică

exemple: termeni diferiți definind același concept,același termen descriind mai multe concepte, convenții/paradigme de modelare eterogene,

puncte de vedere diferite etc.

Dr.

Sab

in B

ura

ga

pro

fs.in

fo.u

aic.

ro/~

bu

saco

potrivirea ontologiilor – exemplu

www.aktors.org/ontology/ vs. ebiquity.umbc.edu/ontology/

scop:modelare de cunoștințe din domeniul academic

periodice, publicații compuse vs. absolvenți, invitați

Dr.

Sab

in B

ura

ga

pro

fs.in

fo.u

aic.

ro/~

bu

saco



nume diferite pentru același concept:

PhD-Student versus PhDStudent

Dr.

Sab

in B

ura

ga

pro

fs.in

fo.u

aic.

ro/~

bu

saco



specificare diferită a conceptelor:

Publication – restricții privitoare la citări, referințe biblio.versus

Publication – restricții referitoare la rezumat

Dr.

Sab

in B

ura

ga

pro

fs.in

fo.u

aic.

ro/~

bu

saco



convenții de modelare diferite:

Journal (clasă) vs. journal (proprietate)

Dr.

Sab

in B

ura

ga

pro

fs.in

fo.u

aic.

ro/~

bu

saco



granularitate:

Professor-In-Academia vs. adjunct, affiliated, associate,…

Dr.

Sab

in B

ura

ga

pro

fs.in

fo.u

aic.

ro/~

bu

saco



convenții de modelare și nivel de detaliere:

proprietatea address compusădin alte fragmente de informație

versusproprietatea address de tip șir de caractere (nestructurat)

Dr.

Sab

in B

ura

ga

pro

fs.in

fo.u

aic.

ro/~

bu

saco


Problemă: date la intrare ontologii – exprimate prin entități

discrete (tabele, XML, JSON, clase, proprietăți,…) –, trebuie determinate relațiile (e.g., echivalență, subsumare,…) care au loc între aceste entități

Dr.

Sab

in B

ura

ga

pro

fs.in

fo.u

aic.

ro/~

bu

saco


Problemă: ontology matching

www.ontologymatching.org

Dr.

Sab

in B

ura

ga

pro

fs.in

fo.u

aic.

ro/~

bu

saco

Pavel Shvaiko & Jérôme Euzenat (2014)

Dr.

Sab

in B

ura

ga

pro

fs.in

fo.u

aic.

ro/~

bu

saco


Reducerea eterogenitățiipoate fi realizată în 2 pași

Dr.

Sab

in B

ura

ga

pro

fs.in

fo.u

aic.

ro/~

bu

saco

1. potrivire (match) – determinarea alinierii

la momentul proiectării sau (re)utilizării ontologiei

Dr.

Sab

in B

ura

ga

pro

fs.in

fo.u

aic.

ro/~

bu

saco

2. procesarea alinierii

procese: fuzionare (merging), transformare etc.

Dr.

Sab

in B

ura

ga

pro

fs.in

fo.u

aic.

ro/~

bu

saco


Corespondența între O1 și O2

⟨ id, e1, e2, r ⟩

id = identificator unic al corespondenței

ei entitate din ontologia Oi (e.g., clasă,…), i=1,2

r = relație între e1 și e2

echivalență (≡), disjuncție (⊥) etc.

Dr.

Sab

in B

ura

ga

pro

fs.in

fo.u

aic.

ro/~

bu

saco


Alinierea (alignment) A între O1 și O2 esteo mulțime de corespondențe peste O1 și O2

prezintă o anumită cardinalitate: 1 la 1, 1 la N etc.

Dr.

Sab

in B

ura

ga

pro

fs.in

fo.u

aic.

ro/~

bu

saco


Alinierea (alignment) A între O1 și O2 esteo mulțime de corespondențe peste O1 și O2

prezintă o anumită cardinalitate: 1 la 1, 1 la N etc.

pot fi atașate meta-date adiționale:metoda de aliniere, data alinierii, proprietăți specifice,…

Dr.

Sab

in B

ura

ga

pro

fs.in

fo.u

aic.

ro/~

bu

saco


Alinierile pot fi descrise semanticpe baza logicilor descrierii (Zimmermann, 2006)

conform François Scharffe (2008)

Dr.

Sab

in B

ura

ga

pro

fs.in

fo.u

aic.

ro/~

bu

saco


Alinierea (alignment)

Dr.

Sab

in B

ura

ga

pro

fs.in

fo.u

aic.

ro/~

bu

saco

potrivirea ontologiilor: utilizare

conform (Jérôme Euzenat & Pavel Shvaiko, 2007, 2013)

Dr.

Sab

in B

ura

ga

pro

fs.in

fo.u

aic.

ro/~

bu

saco


aspect de interes: facilitarea interconectării datelor RDFlinked data interlinking

(Jérôme Euzenat & Pavel Shvaiko, 2014)

Dr.

Sab

in B

ura

ga

pro

fs.in

fo.u

aic.

ro/~

bu

saco


aspect de interes: compunerea serviciilor WebWeb service composition

(Jérôme Euzenat & Pavel Shvaiko, 2014)

Dr.

Sab

in B

ura

ga

pro

fs.in

fo.u

aic.

ro/~

bu

saco


Patrimoniul cultural (cultural heritage)

alinieri realizate în faza de proiectare a aplicațiilor de integrare a capodoperelor descrise via lexicoane

precum Iconclass și Aria

alinierile rezultate pot fi folosite și pentru a facilita căutările multicriteriale (faceted search)

Dr.

Sab

in B

ura

ga

pro

fs.in

fo.u

aic.

ro/~

bu

saco


Geografie computațională (geo-information)

exemplu: planificarea urbană

bazată pe terminologii din arii diverse (hidrologie, topografie) utilizate pentru a oferi

rezultate de interes conform cererilor utilizatorului

alinierile sunt (re)folosite la expandarea interogărilor

Dr.

Sab

in B

ura

ga

pro

fs.in

fo.u

aic.

ro/~

bu

saco


Alinierea – ciclul de viață

Dr.

Sab

in B

ura

ga

pro

fs.in

fo.u

aic.

ro/~

bu

saco

potrivirea ontologiilorAlinierea

etape

Dr.

Sab

in B

ura

ga

pro

fs.in

fo.u

aic.

ro/~

bu

saco


clasificarea tehnicilor de potrivire(Euzenat & Shvaiko, 2014)

Dr.

Sab

in B

ura

ga

pro

fs.in

fo.u

aic.

ro/~

bu

saco


Tehnici de potrivire la nivel de termenipe baza șirurilor de caractere

prefixul: net ≡ network, pen ≡ penguin (?)

sufixul: ID ≡ PID, nail ≡ snail (?)

distanța editării (numărul de operații de inserare,ștergere, substituție a caracterelor pentru transformarea

unui termen în altul): EditDistance (NKN, Nikon) = 4

Dr.

Sab

in B

ura

ga

pro

fs.in

fo.u

aic.

ro/~

bu

saco


Tehnici de potrivire la nivel de termenibazate pe limbaj

procesarea entităților (tokenization)Hands-Free Kits → ⟨ hands, free, kits ⟩

analiza morfologică pentru găsireatuturor formelor de bază (lemmalization): Kits → Kit

utilizarea N-gram-elor

eliminarea cuvintelor nerelevante: “a”, “the”, “by” etc.

Dr.

Sab

in B

ura

ga

pro

fs.in

fo.u

aic.

ro/~

bu

saco


Tehnici de potrivire la nivel de termenipe baza sensurilor – cazul WordNet

hiponimie, meronimie: Brand ⊑ Name

hipernimie, holonimie: Software ⊒ WebFramework

sinonimie: Quantity ≡ Amount

antonimie sau relații de siblings: Microprocessors ⊥ PC Board

Dr.

Sab

in B

ura

ga

pro

fs.in

fo.u

aic.

ro/~

bu

saco


Tehnici de potrivire la nivel de termenipe baza glossei – se folosește WordNet

numărul acelorași cuvinte prezenteîn ambele glosse (texte) de intrare

conduce la creșterea valorii de similaritate a termenilor

Dr.

Sab

in B

ura

ga

pro

fs.in

fo.u

aic.

ro/~

bu

saco



exemplu: Maltese dog is a breed of toy dogs having

a long straight silky white coat

Afghan hound is a tall graceful breed of hound with a long silky coat

Dr.

Sab

in B

ura

ga

pro

fs.in

fo.u

aic.

ro/~

bu

saco



pot fi adoptate API-uri/biblioteci/servicii specializate precum AlchemiAPI, Diffbot, Stemmer, Textalytics și altele

Dr.

Sab

in B

ura

ga

pro

fs.in

fo.u

aic.

ro/~

bu

saco


Tehnici de potrivire multilingvămultilingual matching

potrivire pe baza etichetelor (e.g., via rdfs:label) – disponibile în mai multe limbi – asociate conceptelor

Dr.

Sab

in B

ura

ga

pro

fs.in

fo.u

aic.

ro/~

bu

saco


Extensional techniquesfolosind o mulțime de instanțe ce recurg la un concept,se aplică metode statistice și/sau de învățare automată

Dr.

Sab

in B

ura

ga

pro

fs.in

fo.u

aic.

ro/~

bu

saco


Tehnici de potrivire la nivel structuralpe baza taxonomiei (tree-based)

reguli privitoare la super/sub-concepte

e.g., dacă super-conceptele sunt similare,conceptele – copii ale acestora – sunt și ele similare

Dr.

Sab

in B

ura

ga

pro

fs.in

fo.u

aic.

ro/~

bu

saco


Tehnici de potrivire la nivel structuralpe baza taxonomiei

potriviri ale drumurilor mărginite în graful ontologiilor(bounded path matching)

Dr.

Sab

in B

ura

ga

pro

fs.in

fo.u

aic.

ro/~

bu

saco


Potrivire probabilistică

recurgerea la rețele Bayesiene ori Markov pentru a evidenția posibilii candidați la potrivire

Dr.

Sab

in B

ura

ga

pro

fs.in

fo.u

aic.

ro/~

bu

saco


Tehnici de potrivire la nivel structuralbazate pe modele

verificarea satisfiabilității (SAT) pe baza axiomelor:

Axioms → rel (context1, context2)

Dr.

Sab

in B

ura

ga

pro

fs.in

fo.u

aic.

ro/~

bu

saco


Dr.

Sab

in B

ura

ga

pro

fs.in

fo.u

aic.

ro/~

bu

saco


Tehnici de potrivire la nivel structuralbazate pe modele – utilizarea logicilor descrierii

Dr.

Sab

in B

ura

ga

pro

fs.in

fo.u

aic.

ro/~

bu

saco


Procesele de potrivire pot avea loc secvențial

Dr.

Sab

in B

ura

ga

pro

fs.in

fo.u

aic.

ro/~

bu

saco


Procesele de potrivire se pot desfășura în paralel

Dr.

Sab

in B

ura

ga

pro

fs.in

fo.u

aic.

ro/~

bu

saco


Remarcă: “Matching, however, requires explanations

because mappings between terms are not alwaysintuitively obvious to human users.”

Pavel Shvaiko, 2005

Dr.

Sab

in B

ura

ga

pro

fs.in

fo.u

aic.

ro/~

bu

saco

inter-preta-

tion

simila-rity

aggre-gation

simila-rity

compu-tation

searchstep

selec-tion

featureengi-

neering

alinierea ontologiilor

Procesul general: metodologie pentru creareaasocierilor – mappings (M. Ehrig, 2006)

iteration

Dr.

Sab

in B

ura

ga

pro

fs.in

fo.u

aic.

ro/~

bu

saco


Date de intrare:două ontologii O1 și O2

eventual, pot fi puse la dispoziție asocieri cunoscute

(realizate manual, semi-automat ori automat)

Dr.

Sab

in B

ura

ga

pro

fs.in

fo.u

aic.

ro/~

bu

saco


Date de ieșire:o reprezentare a alinierilortabel indicând relația alignO1,O2

suplimentar, se pot oferi și valori de încredere

Dr.

Sab

in B

ura

ga

pro

fs.in

fo.u

aic.

ro/~

bu

saco


Pasul 1: feature engineeringsunt selectate fragmente mici descriind entități

de interes – reprezentând anumite semantici

ulterior, aceste trăsături vor fi folositepentru compararea ontologiilor

Dr.

Sab

in B

ura

ga

pro

fs.in

fo.u

aic.

ro/~

bu

saco


Pasul 2: search step selectionse caută candidați pentru aliniere

se calculează similaritatea unor perechide concepte (c1, c2), cu c1 O1, c2 O2

Dr.

Sab

in B

ura

ga

pro

fs.in

fo.u

aic.

ro/~

bu

saco



unele construcții pot fi ignorate

de exemplu,se poate compara o1:car cu o2:automobile,

dar nu cu o2:hasMotor

Dr.

Sab

in B

ura

ga

pro

fs.in

fo.u

aic.

ro/~

bu

saco



suplimentar, se pot adopta strategii (euristici) de reducere a spațiului comparațiilor pentru ontologii largi

Dr.

Sab

in B

ura

ga

pro

fs.in

fo.u

aic.

ro/~

bu

saco


Pasul 3: similarity computationpentru descrierile date ale 2 entități din spațiulde candidați ai alinierii, se indică o similaritate

Dr.

Sab

in B

ura

ga

pro

fs.in

fo.u

aic.

ro/~

bu

saco


Pasul 3: similarity computationpentru descrierile date ale 2 entități din spațiulde candidați ai alinierii, se indică o similaritate

măsura similarității poate fi dată de

una sau mai multe caracteristici (trăsături, features)

Dr.

Sab

in B

ura

ga

pro

fs.in

fo.u

aic.

ro/~

bu

saco


Pasul 3: similarity computation

exemplu:

simlabel(o1:car, o2:automobile) = simsynonym(“car”, “automobile”) = 1

Dr.

Sab

in B

ura

ga

pro

fs.in

fo.u

aic.

ro/~

bu

saco


Pasul 4: similarity aggregationpentru 2 entități, pot exista mai multe similarități,

conform criteriilor considerate

e.g., privind etichetele conceptelor saurelațiile cu alte entități

Dr.

Sab

in B

ura

ga

pro

fs.in

fo.u

aic.

ro/~

bu

saco


Pasul 4: similarity aggregationpentru 2 entități, pot exista mai multe similarități,

conform criteriilor considerate

aceste valori se agregăîntr-o unică valoare de similaritate

Dr.

Sab

in B

ura

ga

pro

fs.in

fo.u

aic.

ro/~

bu

saco


Pasul 4: similarity aggregation

exemplu:

(simlabel(o1:car, o2:automobile) +

simsubconcepts(o1:car, o2:automobile) +

siminstances(o1:car, o2:automobile)) / 3 = 0.5

combinarea acestor valori se realizeazăprin mai multe strategii

Dr.

Sab

in B

ura

ga

pro

fs.in

fo.u

aic.

ro/~

bu

saco


Pasul 5: interpretationvalorile de similaritate individuale și agregate

sunt utilizate pentru alinierea entităților

Dr.

Sab

in B

ura

ga

pro

fs.in

fo.u

aic.

ro/~

bu

saco


Pasul 5: interpretationvalorile de similaritate individuale și agregate

sunt utilizate pentru alinierea entităților

aceste similarități vor fi interpretate(se aleg diverse criterii: prag limită, structură etc.)

Dr.

Sab

in B

ura

ga

pro

fs.in

fo.u

aic.

ro/~

bu

saco


Pasul 5: interpretation

la final, se oferă sau nu o schemă de alinierea entităților considerate

exemplu: align(o1:car) =‘⊥’

nu s-a putut determina nicio aliniere convenabilă

Dr.

Sab

in B

ura

ga

pro

fs.in

fo.u

aic.

ro/~

bu

saco


Pasul 6: iterationsimilaritatea e propagată în ontologii

pe baza relațiilor între entități

Dr.

Sab

in B

ura

ga

pro

fs.in

fo.u

aic.

ro/~

bu

saco


Pasul 6: iterationsimilaritatea e propagată în ontologii

pe baza relațiilor între entități

la fiecare interație, va fi recalculată similaritateaunei alinieri candidate

pe baza similarității perechilor entităților vecine

Dr.

Sab

in B

ura

ga

pro

fs.in

fo.u

aic.

ro/~

bu

saco


Pasul 6: iterationdupă realizarea unei interații,

pot rezulta alte similarități

Dr.

Sab

in B

ura

ga

pro

fs.in

fo.u

aic.

ro/~

bu

saco


Pasul 6: iterationprocesul se termină când nu se propun noi alinieri

Dr.

Sab

in B

ura

ga

pro

fs.in

fo.u

aic.

ro/~

bu

saco


Abordările avansate de aliniere utilizează:

potrivire contextuală (CBM – context-based matching)

potrivire bazată pe învățare (matching learning)

metode bazate pe reguli

tehnici de analiză structurală a grafurilor

Dr.

Sab

in B

ura

ga

pro

fs.in

fo.u

aic.

ro/~

bu

saco


Abordările avansate de aliniere utilizează:

tehnici de raționament – e.g., theorem proving

ajustare optimală (tuning)

îmbunătățirea alinierii: quality measures, debugging

algoritmi combinați, cu implicarea expertului uman(user-driven composition, collective matching)

Dr.

Sab

in B

ura

ga

pro

fs.in

fo.u

aic.

ro/~

bu

saco


Există mai mulți algoritmi propuși

competiția anuală OAC – Ontology Alignment Contest(2004—2017)

oaei.ontologymatching.org

detalii în P. Shvaiko, J. Euzenat, “Ontology Matching: State of the Art and Future Challenges”,

IEEE Transactions on Knowledge and Data Engineering (2013)disi.unitn.it/~p2p/RelatedWork/Matching/SurveyOMtkde_SE.pdf

Dr.

Sab

in B

ura

ga

pro

fs.in

fo.u

aic.

ro/~

bu

saco


De asemenea, se pot folosi cunoștințe anterioare(background knowledge)

WordNetontologii de referință ale domeniului

ontologii de nivel superior – e.g., DOLCE, SUMO, UMBELresurse textuale on-line (Wikipedia – DBpedia, Wikidata)

vocabulare/ontologii disponibile on-line

Dr.

Sab

in B

ura

ga

pro

fs.in

fo.u

aic.

ro/~

bu

saco

pentru două entități provenind din vocabularele AGROVOC și NAL (National Agricultural Library) se deduce automat

că termenul Food este mai general decât Beef

sistemul de efectuare a potrivirilor (matcher) a recurs la cunoștințe anterioare (background knowledge) disponibile pe Web

Dr.

Sab

in B

ura

ga

pro

fs.in

fo.u

aic.

ro/~

bu

saco

implementări

Dr.

Sab

in B

ura

ga

pro

fs.in

fo.u

aic.

ro/~

bu

saco

procese de bază vizând alinierea (Lambrix & Tan, 2005)

Dr.

Sab

in B

ura

ga

pro

fs.in

fo.u

aic.

ro/~

bu

saco

implementări: S-Match

Utilizează scheme (e.g., specificații XML Schema, OWL,…)

calculează relații de similaritate: echivalență (≡), mai general (⊒), mai puțin general (⊑), disjuncție (⊥)

transformă fiecare ontologie într-o teorie propoziționalăfolosind definiții WordNet + structura ontologică

procesele sunt rulate secvențial

Dr.

Sab

in B

ura

ga

pro

fs.in

fo.u

aic.

ro/~

bu

saco

implementări: S-Match

github.com/opendatatrentino/s-match

Dr.

Sab

in B

ura

ga

pro

fs.in

fo.u

aic.

ro/~

bu

saco

implementări: LogMap

Acceptă scheme (TBox) + instanțe (ABox)

aplică partiționarea ontologiilor de mari dimensiuniși eliminarea fragmentelor (pruning) incomparabile

„repararea asocierilor” (mapping repair) via algoritmi de verificare a satisfiabilității

oferit și la nivel de Web, incluzând acces și la diverse sisteme de reasoning

Dr.

Sab

in B

ura

ga

pro

fs.in

fo.u

aic.

ro/~

bu

saco

implementări: LogMap

Ernesto Jiménez Ruiz‚ Bernardo Cuenca Grau‚ Ian Horrockshttp://www.cs.ox.ac.uk/isg/projects/LogMap/

Dr.

Sab

in B

ura

ga

pro

fs.in

fo.u

aic.

ro/~

bu

saco

implementari (actuale)

arhitectura generală a framework-ului COMA++ 3.0(S. Massmann et al., 2011; P. Arnold & E. Rahm, 2014)

dbs.uni-leipzig.de/Research/coma.html

Dr.

Sab

in B

ura

ga

pro

fs.in

fo.u

aic.

ro/~

bu

saco

implementări: Alignment

Platformă Web open-source colaborativă

alinierile generate sunt disponibile via SPARQL sau un API tradițional

implementare PHP + Java

detalii în S. Karampatakis et al., Alignment: A Collaborative, System Aided, Interactive Ontology Matching Platform, OM 2017

disi.unitn.it/~pavel/om2017/papers/om2017_poster3.pdf

Dr.

Sab

in B

ura

ga

pro

fs.in

fo.u

aic.

ro/~

bu

saco

implementări: Alignmentgithub.com/okgreece/Alignment

Dr.

Sab

in B

ura

ga

pro

fs.in

fo.u

aic.

ro/~

bu

saco

implementări

AgreementMaker – include o multitudine de sistemeautomate de potrivire, cu suport pentru extensii

ASMOV – integrarea informațiilor din aria bioinformaticii

CogZ – investighează interacțiunea cu utilizatorul în cadrul proceselor de aliniere ontologică

eTuner – metamatcher, capabil să ajusteze automat diverși parametri de control

Falcon – utilizează divide-et-impera și algoritmi de clustering pentru alinieri de ontologii largi

SAMBO – focalizat asupra potrivirii și fuziunii de ontologii biomedicale

RiMOM – framework ce folosește strategii multipleconform unor algoritmi de decizie bayesiană

Dr.

Sab

in B

ura

ga

pro

fs.in

fo.u

aic.

ro/~

bu

saco

utilizarea alinierilor

După efectuarea alinierilor, pot avea loc procese precum:

fuziune – Merge (o, o’, A) = o’’

traducere – Translate (d, A) = d’

interconectare – Interlink (d, d’, A) = L

rescriere de interogări – TransformQuery (q, A) = q’

Dr.

Sab

in B

ura

ga

pro

fs.in

fo.u

aic.

ro/~

bu

saco

fuziunea ontologiilor

Merging ontology – algoritmul general:

Dr.

Sab

in B

ura

ga

pro

fs.in

fo.u

aic.

ro/~

bu

saco

fuziunea ontologiilor

Merging ontology – în cazul ontologiilor OWL:

Dr.

Sab

in B

ura

ga

pro

fs.in

fo.u

aic.

ro/~

bu

saco

Câteva exemple de utilizări pragmaticeale ontologiilor?

Dr.

Sab

in B

ura

ga

pro

fs.in

fo.u

aic.

ro/~

bu

saco

Dezvoltarea unei/unor ontologiitrebuie să reprezinte doar primul pas

un model conceptual nu are sensdacă nu e utilizat în practică

James Handler, Wither OWL, ESWC 2016www.slideshare.net/jahendler/wither-owl

Dr.

Sab

in B

ura

ga

pro

fs.in

fo.u

aic.

ro/~

bu

saco

baze de dateaplicațiinative

serviciiWeb

problem-solving methods

baze de cunoștințe

recomandare, filtrare, analiză,

vizualizări,…

adaptare după Alan Rector et al., 2005

declară o manierăde structurare

oferă o descrierea unui domeniu (web)

ontologii

Dr.

Sab

in B

ura

ga

pro

fs.in

fo.u

aic.

ro/~

bu

saco

baze de dateaplicațiinative

serviciiWeb

problem-solving methods

baze de cunoștințe

recomandare, filtrare, analiză,

vizualizări,…

adaptare după Alan Rector et al., 2005

declară o manierăde structurare

oferă o descrierea unui domeniu (web)

ontologii

eventual, aplicând alte tehnici din

inteligența artificială

Dr.

Sab

in B

ura

ga

pro

fs.in

fo.u

aic.

ro/~

bu

saco

utilizare practică a ontologiilor

Domenii având cunoștințe modelate via ontologii

agriculturaAGROVOC (multilingual agricultural vocabulary),

Fisheries ontology, Geopolitical ontology, OpenAGRIS etc.

aims.fao.org/AIMS_semantics

Dr.

Sab

in B

ura

ga

pro

fs.in

fo.u

aic.

ro/~

bu

saco



biologieGO (Gene Ontology)

BioPAX (Biological Pathways Exchange ontology)

www.biopax.org

Dr.

Sab

in B

ura

ga

pro

fs.in

fo.u

aic.

ro/~

bu

saco



biomedicinăOBO – Open Biological and Biomedical Ontologies

e.g., PRO (PRotein Ontology), Anatomical Entity Ontology,Common Anatomy Reference Ontology etc.

www.bioontology.org

Dr.

Sab

in B

ura

ga

pro

fs.in

fo.u

aic.

ro/~

bu

saco


www.obofoundry.org

Dr.

Sab

in B

ura

ga

pro

fs.in

fo.u

aic.

ro/~

bu

saco



comerț electronicGoodRelations, FAB (Food and Beverage Ontology),

PTO (Product Types Ontology), TIO (Tickets Ontology),…

purl.org/goodrelations/

www.productontology.org

Dr.

Sab

in B

ura

ga

pro

fs.in

fo.u

aic.

ro/~

bu

saco



legislațieLKIF (Legal Knowledge Interchange Format),

OPJK (Ontology of Professional Judicial Knowledge), IPROnto (Intellectual Property Rights Ontology) etc.

github.com/RinkeHoekstra/lkif-core

Dr.

Sab

in B

ura

ga

pro

fs.in

fo.u

aic.

ro/~

bu

saco


modelarea conceptelor din legislația spaniolă(Oscar Corcho et al.)

Dr.

Sab

in B

ura

ga

pro

fs.in

fo.u

aic.

ro/~

bu

saco



mass-mediaBusiness News Ontology, Food Ontology, JournalismOntology, Politics Ontology, Programmes Ontology,

Wildlife Ontology,… create și folosite de BBC

www.bbc.co.uk/ontologies

Dr.

Sab

in B

ura

ga

pro

fs.in

fo.u

aic.

ro/~

bu

saco



cercetări ale spațiului cosmicSWEET (Semantic Web for Earth and Environmental

Terminology) – github.com/nasa/dictionaries

Orbital Space Ontology & Terminology/Taxonomy Projectrrovetto.github.io/Orbital-Space-Ontology-Project/

Dr.

Sab

in B

ura

ga

pro

fs.in

fo.u

aic.

ro/~

bu

saco



preluarea datelor de la senzoriconstituirea așa-numitelor semantic sensor networks ce recurg la modele conceptuale – e.g., OntoSensor

www.slideshare.net/joshsh/semantics-and-sensors

www.slideshare.net/ocorcho/semantic-social-sensor-networks

Dr.

Sab

in B

ura

ga

pro

fs.in

fo.u

aic.

ro/~

bu

saco



Web of Thingsmodelare + interconectare a dispozitivelor

în contextul IoT (Internet of Things)

www.w3.org/TR/wot-architecture/

webofthings.org/category/research/

Dr.

Sab

in B

ura

ga

pro

fs.in

fo.u

aic.

ro/~

bu

saco


TD (Thing Description) se exprimă în RDF și descrie meta-datele, plus interfețele unei entități

(sensor, servient, alt dispozitiv)conform Web of Things (WoT) Thing Description

(în lucru la W3C, 19 decembrie 2017)w3c.github.io/wot-thing-description/

Dr.

Sab

in B

ura

ga

pro

fs.in

fo.u

aic.

ro/~

bu

saco



descrierea utilizatorilorFriend Of A Friend – www.foaf-project.org

PersonasOnto – blankdots.com/open/personasonto.html

Dr.

Sab

in B

ura

ga

pro

fs.in

fo.u

aic.

ro/~

bu

saco



ontology-based semantic searchse bazează pe structura/înțelesul datelor șipe cunoștințe anterioare modelate explicit

schema.org – schema.org

dbonto.cs.ox.ac.uk/workshop16.html

Dr.

Sab

in B

ura

ga

pro

fs.in

fo.u

aic.

ro/~

bu

saco


ontology-based semantic searchdiverse exemplificări:

S. Polavaram, G.A. Ascoli, An Ontology-based Search Engine for DigitalReconstructions of Neuronal Morphology, Brain Informatics,

4 (2), 2017 – link.springer.com/article/10.1007/s40708-017-0062-x

M. Paredes-Valverde et al., ONLI: An Ontology-based Systemfor Querying DBpedia Using Natural Language Paradigm,

Expert Systems with Applications, 42 (12), 2015www.sciencedirect.com/science/article/pii/S0957417415001414

K. Lee et al., Location-based Service Using Ontology-based SemanticQueries: A Study with a Focus on Indoor Activities in a University

Context, Computers, Environment & Urban Systems, Vol. 62, 2017www.sciencedirect.com/science/article/pii/S0198971516301259

A. Soylu et al., Ontology-based End-user Visual Query Formulation: Why, what, who, how, and which?,

Universal Access in the Information Society, 16 (2), 2017 www.cs.ox.ac.uk/files/8116/Soylu_et_al_UAIS_2016.pdf

Dr.

Sab

in B

ura

ga

pro

fs.in

fo.u

aic.

ro/~

bu

saco



ingineria modelării cunoștințelorprovenance of a resource = a record that describes entities

and processes involved in producing and delivering or otherwise influencing that resource

www.w3.org/2001/sw/wiki/ESWC2013ProvTutorial

Dr.

Sab

in B

ura

ga

pro

fs.in

fo.u

aic.

ro/~

bu

saco


contribuții autohtone: S. Buraga, C. Gheorghiu,An Ontological Approach for Specifying Provenance

into SPARQL Service Descriptions, KSEM 2014link.springer.com/chapter/10.1007%2F978-3-319-12096-6_28

PROV Provenance Ontology

recomandare W3C (2013)

Dr.

Sab

in B

ura

ga

pro

fs.in

fo.u

aic.

ro/~

bu

saco



question answeringutilizarea tehnologiilor Web-ului semantic pentru a obține răspunsuri (exacte) la întrebări formulate în limbaj natural

instrumente open source: LODQA, YodaQAproiect de cercetare recent: WDAqua – wdaqua.eu

www.slideshare.net/JensLehmann/question-answering-application-and-challenges

Dr.

Sab

in B

ura

ga

pro

fs.in

fo.u

aic.

ro/~

bu

saco

utilizare practică a ontologiilorDomenii având

cunoștințe modelatevia ontologii

inginerie industrialăintegrarea cunoștințelor,

detecția defectelor, verificarea

constrângerilor, automatizare,…

sssw.org/2016/?page_id=384

Software Eng.Mechanical Eng. Electrical Eng.

Dr.

Sab

in B

ura

ga

pro

fs.in

fo.u

aic.

ro/~

bu

saco

Totuși, ce este Web-ul semantic?

Dr.

Sab

in B

ura

ga

pro

fs.in

fo.u

aic.

ro/~

bu

saco

ce este web-ul semantic

Data interoperability across applicationsand organizations (for IT)

conform Tim Berners-Lee

Dr.

Sab

in B

ura

ga

pro

fs.in

fo.u

aic.

ro/~

bu

saco


A set of interoperable standardsfor knowledge exchange


Dr.

Sab

in B

ura

ga

pro

fs.in

fo.u

aic.

ro/~

bu

saco


An architecture for interconnected communities and vocabularies


Dr.

Sab

in B

ura

ga

pro

fs.in

fo.u

aic.

ro/~

bu

saco

meta-date și relații descrise semanticîn cadrul și între documentele Web

Dr.

Sab

in B

ura

ga

pro

fs.in

fo.u

aic.

ro/~

bu

saco

Web-ul semantic oferă un punct de vedere abstract „ascunde” documentele

Dr.

Sab

in B

ura

ga

pro

fs.in

fo.u

aic.

ro/~

bu

saco

se oferă premisele modelării conceptuale a resurselor

Dr.

Sab

in B

ura

ga

pro

fs.in

fo.u

aic.

ro/~

bu

saco

se oferă premisele modelării conceptuale a resurselor(date, informații, cunoștințe)

relație atomică

modelulRDF

Dr.

Sab

in B

ura

ga

pro

fs.in

fo.u

aic.

ro/~

bu

saco

viziunea stratificată privitoare la Semantic Web(Tim Berners-Lee)

Dr.

Sab

in B

ura

ga

pro

fs.in

fo.u

aic.

ro/~

bu

saco


Mit:

the semantic Web technology is Description Logic

OWL este doar un limbaj al Web-ului semantic

aplicațiile (dezvoltatorii) care doresc să exprimediverse expresivități îl pot utiliza

Dr.

Sab

in B

ura

ga

pro

fs.in

fo.u

aic.

ro/~

bu

saco

Asigurarea interoperabilitățiio abordare pragmaticăfolosirea și altor limbaje via URI

exemplu notabil:JSON-LD – linked data via JSON

json-ld.org


Dr.

Sab

in B

ura

ga

pro

fs.in

fo.u

aic.

ro/~

bu

saco

antecedent consecvent

Având un model ontologic (consistent), pot fiexprimate reguli referitoare la entitățile modelate

if condition then conclusion


Dr.

Sab

in B

ura

ga

pro

fs.in

fo.u

aic.

ro/~

bu

saco

Via reguli, pot fi deduse noi aspecte de interes

e.g., dacă un membru al unei echipe e interesat de un limbaj de programare, atunci echipa în ansamblu

e interesată de acel limbaj

?person interestedBy ?lang

?person member ?team


?team interestedBy ?lang

Dr.

Sab

in B

ura

ga

pro

fs.in

fo.u

aic.

ro/~

bu

saco

reguli

de la formule logice la reguli (Subrata Das, 2008)

Dr.

Sab

in B

ura

ga

pro

fs.in

fo.u

aic.

ro/~

bu

saco

RIF (Rule Interchange Format)

suită de specificații W3C standardizate (2010, 2013)

www.w3.org/2005/rules/

www.w3.org/TR/rif-overview/

ruleml.org


Dr.

Sab

in B

ura

ga

pro

fs.in

fo.u

aic.

ro/~

bu

saco


scop:asigurarea interoperabilității vizând specificarea regulilor

și transferul între sisteme de reguli existente


Dr.

Sab

in B

ura

ga

pro

fs.in

fo.u

aic.

ro/~

bu

saco


limitarea raționamentelor (ipoteza lumilor deschise)

prin reguli, se poate impune NAF – negation as failure

“If Cristina isn’t known to have a brother,then assert she is brother-less.”


Dr.

Sab

in B

ura

ga

pro

fs.in

fo.u

aic.

ro/~

bu

saco


regulile pot fi utilizare și în cadrul medierilor ontologice

la nivel de TBox și/sau ABox

“If Ana knows Bogdan and Bogdan knows Carmen

and Carmen hasFamilyMember Dana,then assert Dana canTrust Ana.”


Dr.

Sab

in B

ura

ga

pro

fs.in

fo.u

aic.

ro/~

bu

saco

reguli – rif

trăsături de bază (Core) și extensii:BLD (Basic Logic Dialect) + PRD (Production Rule Dialect)

Dr.

Sab

in B

ura

ga

pro

fs.in

fo.u

aic.

ro/~

bu

saco


RIF BLD – Basic Logic Dialect

aserțiunile privind condițiile + concluziile sunt monotone

valoarea de adevăr a predicatelor nu poate fi schimbată


Dr.

Sab

in B

ura

ga

pro

fs.in

fo.u

aic.

ro/~

bu

saco


RIF BLD – Basic Logic Dialect

if Ana rel:childOf Bogdan

and Bogdan rel:brotherOf Cosmin

then Cosmin rel:uncleOf Ana


Dr.

Sab

in B

ura

ga

pro

fs.in

fo.u

aic.

ro/~

bu

saco


RIF PRD – Production Rule Dialect

aserțiunile despre condiții + concluzii nu sunt monotone

valoarea de adevăr a predicatelor poate fi modificată(similar situației de la limbajele de programare)


Dr.

Sab

in B

ura

ga

pro

fs.in

fo.u

aic.

ro/~

bu

saco


RIF PRD – Production Rule Dialect

if customer.level = "premium"

then customer.discount = 0.25

inițial: customer.discount = 0


Dr.

Sab

in B

ura

ga

pro

fs.in

fo.u

aic.

ro/~

bu

saco

Studiu de caz (Amit Sheth)utilizarea ontologiilor și regulilorîn contextul aplicațiilor financiare

scop:automatizarea detectării inconsistențelor

și neregulilor financiare


Dr.

Sab

in B

ura

ga

pro

fs.in

fo.u

aic.

ro/~

bu

saco

Studiu de caz (Amit Sheth)

specificarea riguroasă a terminologieidin sistemul financiar

integrarea datelor din surse multiple (semi)structurate

managementul și evaluarea formulelor analiticeasupra datelor financiare


Dr.

Sab

in B

ura

ga

pro

fs.in

fo.u

aic.

ro/~

bu

saco

Studiu de caz (Amit Sheth, 2006)

pasul I:crearea ontologiei – financial domain ontology –,

populată pe baza unor surse de încredere


Dr.

Sab

in B

ura

ga

pro

fs.in

fo.u

aic.

ro/~

bu

saco


pasul II:implementarea unor extractori software

pentru eliminarea ambiguităților privind datele+ deducerea relațiilor relevante dintre acestea


Dr.

Sab

in B

ura

ga

pro

fs.in

fo.u

aic.

ro/~

bu

saco


pasul III:dezvoltarea unui cadru de lucru

pentru specificarea formulelor/regulilorși pentru interogarea cunoștințelor modelate ontologic


Dr.

Sab

in B

ura

ga

pro

fs.in

fo.u

aic.

ro/~

bu

saco

Dr.

Sab

in B

ura

ga

pro

fs.in

fo.u

aic.

ro/~

bu

saco

Studiu de caz (Q. Zhu et al., 2010)recurgerea la reguli pentru descoperireainformațiilor privitoare la medicamente

scop:detectarea relațiilor între componentele medicamentelor

și efecte biologice, în contextul diverselor afecțiuni


Dr.

Sab

in B

ura

ga

pro

fs.in

fo.u

aic.

ro/~

bu

saco

Studiu de caz (Q. Zhu et al., 2010)

date preluate via servicii Web:PubChem Compound, Pubchem BioAssay, Drug Bank

agregarea informațiilor se realizează folosindWENDI (Web Engine for Non-obvious Drug Information)

procesare – inclusiv a regulilor – folosind Apache Jena


Dr.

Sab

in B

ura

ga

pro

fs.in

fo.u

aic.

ro/~

bu

saco

Scenariu de recomandare de produse (S. Hawke, 2009)utilizatorul se află într-un magazin și

dorește să cumpere un obiect

folosind telefonul mobil scanează produsul și poate obținevia sistem(e) de reguli descrise semantic

prețul în alte magazine din vecinătate, caracteristici deinteres – e.g., proveniență, componente, păreri,

pericole/maniere de utilizare,… –, oferte ale producătorului, dacă prietenii îl dețin deja etc.


Dr.

Sab

in B

ura

ga

pro

fs.in

fo.u

aic.

ro/~

bu

saco

Mit:

semantic Web is about public data

tehnologiile Web-ului semantic se pot aplicași în cazul datelor la nivel personal, de grup,

organizațional – inclusiv vizând mediile enterprise


Dr.

Sab

in B

ura

ga

pro

fs.in

fo.u

aic.

ro/~

bu

saco

Mit:

semantic Web is about public data

…dar nu trebuie ignorate așteptările utilizatorilor

acces public la informații/cunoștințe procesabile automatopen knowledge

open government, open culture, open science etc.


Dr.

Sab

in B

ura

ga

pro

fs.in

fo.u

aic.

ro/~

bu

saco

Diverse aspecte avute în vedere de Web-ul semanticpot fi aplicații pe scară largă

(e.g., în cadrul cloud computing, în contextul big data)

căutare, regăsire, reutilizare de date/cunoștințedata/relation/knowledge mining

sisteme de recomandare (socială) „inteligentă”etc.

problematici avute în vedere de Web science

ce va fi web-ul semantic

Dr.

Sab

in B

ura

ga

pro

fs.in

fo.u

aic.

ro/~

bu

saco

ce va fi web-ul semantic

Open Source Algorithms for Distributed Data Processing for Large-scale RDF Knowledge Graphs

SANSA (Scalable Semantic Analytics Stack) – sansa-stack.net

Dr.

Sab

in B

ura

ga

pro

fs.in

fo.u

aic.

ro/~

bu

saco

Extragerea și înțelegerea informațiilor (textuale, multimedia) disponibile în cadrul resurselor Web

Actualizarea automată și permanentă a cunoștințelor (keep knowledge up-to-date)

Managementul cunoștințelor complexee.g., Most of the global warming in the last 50 years was

caused by human beings, to a high degree of certainty

context mai larg: deep understanding

ce va fi web-ul semantic: direcții majore

Xin Luna Dong, How Far Are We from Collecting the Knowledge in the World? (ICWE 2016)

Dr.

Sab

in B

ura

ga

pro

fs.in

fo.u

aic.

ro/~

bu

saco

rezumat

ꐪknowledge engineering

de la alinieri la utilizări pragmatice ale ontologiilorstudii de caz + perspective

Dr.

Sab

in B

ura

ga

pro

fs.in

fo.u

aic.

ro/~

bu

saco

episodul viitor: evaluarea proiectului (P)

Dr.

Sab

in B

ura

ga

pro

fs.in

fo.u

aic.

ro/~

bu

saco

Mult succes!

dezvoltarea aplicațiilor web - profs.info.uaic.robusaco/teach/courses/wade/... · (hidrologie,...

Documents