Ontologie: RDF e OWL UNIVERSITA’ DI CAMERINO Corso di laurea in Informatica Barbara Re barbara.re@unicam.it Anno Accademico 2006-07

RDF: scopo Barbara Re

RDF: Scopo Hanno bisogno di un linguaggio ontologico con cui definire il significato associato ai metadati Esempio parentela Un uomo è un essere umano ed è un maschio Una donna è un essere umano ed è femmina Una madre è una donna che ha figli almeno un essere umano Un genitore è un padre o una madre Un nonno è un uomo che ha_figlio almeno un genitore I termini sottolineati sono parte del linguaggio utilizzato per definire madre, padre, … , nonno Barbara Re

RDF: Scopo Il linguaggio ontologico deve però essere Formale Perché automaticamente decodificabile Il linguaggio italiano non è adatto Esplicito Perché bastato su strutture di immediata applicazione un, è un, che, almeno un, o sono abbastanza espliciti Perciò occorre definire esplicitamente e in modo formale il significato dei termini del linguaggio ontologico (un, è un, che, almeno un, o) Barbara Re

RDF Vocabulary Description Language RDFS: RDF Vocabulary Description Language o RDF Schema è un linguaggio ontologico adatto perché È formale Essendo costruito sopra RDF È esplicito Specifica un insieme predefinito di risorse e predicati RDF per Definire classi e predicati Controllare quali classi e predicati debbono essere utilizzati contemporaneamente Barbara Re

Iniziamo con la prima ontologia Creare una classe ex:Artista rdf:type rdfs:Class Creare sottoclasse Ex:Pittore rdf:subClassOf ex:Artista Ex:Scultore rdfs:subClassOf ex:Artista Creare un esemplare (instance) ex:Rodin rdf:type ex:scultore Barbara Re

… ed ancora Uso di “Multiple inheritance” Ex:ArtistaMultidisciplinare rdfs:subClassOf ex:Pittore Ex:ArtistaMultidisciplinare rdfs:subClassOf ex:Scultore Uso di “Multiple instantiation” Ex:Michelangelo rdf:type ex:Pittore Ex:Michelangelo rdf:type ex:Scultore Barbara Re

Proprietà Creare una proprietà Usare una proprietà ex:crea rdf:type rdf:Property Usare una proprietà ex:Rodin ex:crea ex:il bacio Creare sotto proprietà ex:dipinge rdfs:subPropertyOf ex:crea ex:scolpisce rdfs:subPropertyOf ex:crea Barbara Re

Gerarchie di proprietà Controllare quali classi e predicati devono essere utilizzati contemporaneamente ex:crea rdfs:domain ex:Artista ex:crea rdfs:range ex:opera ex:dipinge rdf:domain ex:pittore ex:dipinge rdf:range ex:opera ex:scolpisce rdfs:domain ex:scultore ex:scolpisce rdfs:range ex:scultore Barbara Re

Graficamente Barbara Re

Ereditarietà!!! Barbara Re

Barbara Re

Una singola tripla Barbara Re

Protegè

La piattaforma Protégé Esistono due modalità per creare le ontologie in Protégé: Il Protégé-Frames editor, consente di costruire e popolare le ontologie che sono basate su “frame”, secondo il protocollo OKBC (Open Knowledge Base Connectivity protocol [www.ai.sri.com/~okbc/]). In questo modello, un’ontologia è costituita da un’insieme di classi organizzate in gerarchia, rappresentanti un insieme di concetti. Le classi sono caratterizzate da slot e relazioni Il Protégé-OWL editor, consente di costruire ontologie per il Semantic Web, in particolare secondo il linguaggio OWL [www.w3.org/2004/OWL/]. Un’ontologia OWL può includere descrizioni di classi, di proprietà e le loro istanze. Barbara Re

Main Barbara Re

:THING Tutte le classi individuate come capostipiti di una gerarchia, saranno figlie di :THING (sarà la classe più generale della nostra ontologia). (Nota: la :SYSTEM_CLASS è utilizzata da Protégé per definire le strutture dei form) Barbara Re

Creazione di Classi Barbara Re

Role All’interno di Protégé Classes Tab si può definire il “role” di una classe: Astratta Concreta Una caratteristica importante è che Protégé supporta l’ereditarietà multipla. Inoltre si possono definire gli slot, i vincoli sui valori degli slot, le relazioni fra le classi e le proprietà. Barbara Re

Nel dettaglio Barbara Re

Le proprietà di una classe Definite le classi, si devono descrivere le proprietà di queste, che nell’ontologia saranno gli slot. Gli slot possono rappresentare: proprietà estrinseche (ad esempio il gusto di un vino) proprietà intrinseche (ad esempio il nome) parti di un oggetto, nel caso in cui questo sia strutturato (possono essere parti sia “astratte” sia “concrete”) le relazioni con altre classi Gli slot possono avere dei vincoli, ad esempio il tipo, il numero di valori (la cardinalità)… In Protégé i tipi previsti sono: boolean, float, integer, string, symbol (consente di enumerare i valori possibili), class, instance, any; inoltre la definizione dell’attributo può essere obbligatoria o meno (settando in maniera opportuna il flag “required”) e uno slot può avere una cardinalità singola o multipla. Barbara Re

Proprietà di una classe (1) Barbara Re

Proprietà di una classe (2) Barbara Re

Inverse slot Il valore di uno slot può dipendere dal valore di un altro slot. Ad esempio ad un Paziente si può fare un’Anamnesi e l’Anamnesi è relativa solo ad un paziente. Il Sistema è in grado di assicurare la consistenza della conoscenza di base in tal senso. Ad esempio cancellando un’istanza di Anamnesi, Protégé provvederà a rimuovere il corrispettivo riferimento dal paziente. Barbara Re

Classi e slot Barbara Re

Protegè slot Tab Nota: se dovete eliminare uno slot che avevate precedentemente creato, si consiglia vivamente di eliminarlo sempre da Protégé Slot Tab, in quanto se viene eliminato per mezzo dell’interfaccia Protégé Class Tab, lo slot non verrà definitivamente eliminato ma rimarrà presente nell’ontologia non legato a nessuna classe. Barbara Re

Protégé Instance Tab All’interno di Protégé Instance Tab si possono andare a definire le istanze per le varie classi. Definire un’istanza significa Scegliere una classe Creare un’istanza della classe Immettere i valori degli slot Barbara Re

Istanze Barbara Re

Plug in Proprietà dei Plug-in: Ontoviz: Estendono le funzionalità di Protégé per adempiere a molteplici necessità (Visualizzazione, Importazione/Esportazione ad altri formati, etc…) Ogni plug-in ha un suo tab associato attivabile attraverso il menù Project Configure Ontoviz: Plug-in per la visualizzazione grafica dell’ontologia Si basa su GraphViz, il quale deve essere correttamente installato Consente di specificare differenti livelli di dettaglio (Classi, Slots, SottoClassi, Istanze, Relazioni,etc…) Consente di specificare uno o più soggetti centrali della visualizzazione (Se si desidera visualizzare tutta l’ontologia si può specificare semplicemente THING) Barbara Re

Ontoviz Barbara Re

OWL

OWL: Sommario Origini di OWL Properties Symmetric, Transitive, Functional, Inverse Functional range, domain, subPropertyOf, inverseOf, equivalentProperty Class SubClassOf, intersectionOf, unionOf, complementOf, Enumeration, Equivalence, Disjoint Statements sulle istanze ground sameIndividualAs,DIfferentFrom,AllDifferent 3 facce di Owl Lite,DL,Full Barbara Re

Origini di OWL OWL DAML OIL RDF Tutti influenzati da RDF DAML = DARPA Agent Markup Language OIL = Ontology Inference Layer OIL OWL RDF Tutti influenzati da RDF Barbara Re

Le tre facce di OWL Non tutti hanno bisogno di tutta l’espressività di OWL OWL Full OWL DL OWL Lite Barbara Re

Confronti OWL Full OWL DL OWL Lite Tutto quello che è stato presentato è disponibile nella versione Full. E’ inoltre possibile miscelare le descrizioni OWL con RDF(S). Non è possibile usare owl:cardinality con TransitiveProperty. Non è possibile avere classi membro, ad esempio definire metaclassi. Non è possibile usare owl:minCardinality o owl:maxCardinality. I soli valori consentiti sono per owl:cardinality sono 0 e 1. Non sono disponibili owl:hasValue, owl:disjointWith, owl:one of, owl:complementOf, owl:unionOf. Barbara Re

Protégé-OWL editor Bundled in Protégé 2.1 (Full): 1 2 3 Barbara Re

OWL (in Protégé) Individuals (e.g., “FourSeasons”) Properties Classes (e.g., “Hotel”) Barbara Re

Individual Sydney SydneysOlympicBeach BondiBeach Represent objects in the domain Specific things Two names could represent the same “real-world” individual Individuals are also known as instances. Individuals can be referred to as being ‘instances of classes’. Sydney SydneysOlympicBeach BondiBeach Barbara Re

Proprità Properties are roughly equivalent to slots in Protege. They are also known as roles in description logics and relations in UML and other object oriented notions Sono relazioni binarie sugli individui Barbara Re

Classi The word concept is sometimes used in place of class Classes are a concrete representation of concepts Barbara Re

Range and Domain Accomodation Destination hasAccomodation BestWestern Property characteristics Domain: “left side of relation” (Destination) Range: “right side” (Accomodation) Accomodation Destination hasAccomodation BestWestern Sydney FourSeasons hasAccomodation Barbara Re

Superclass Relationships Classes can be organized in a hierarchy Direct instances of subclass are also (indirect) instances of superclasses Cairns Sydney Canberra Coonabarabran Barbara Re

Class Relationships RetireeDestination City Cairns BondiBeach Sydney Classes can overlap arbitrarily RetireeDestination City Cairns BondiBeach Sydney Barbara Re

Class Disjointness UrbanArea RuralArea Woomera Sydney Sydney CapeYork All classes could potentially overlap In many cases we want to make sure they don’t share instances disjointWith UrbanArea RuralArea Woomera Sydney Sydney CapeYork City Destination Barbara Re

(Create a new OWL project) Barbara Re

(Create simple classes) Barbara Re

(Create class hierarchy and set disjoints) Barbara Re

(Create Contact class with datatype properties) Barbara Re

(Edit details of datatype properties) Barbara Re

(Create an object property hasContact) Barbara Re

(Create an object property with inverse) Barbara Re

(Create the remaining classes and properties) Barbara Re

Ci sono domande? Barbara Re