ONTOLOGIAS E ONTOLOGIAS DIFUSAS

Transcrição

1 Universidade Federal de São Carlos - UFSCar Programa de Pós-Graduação em Ciência da Computação PPGCC Departamento de Computação - DC ONTOLOGIAS E ONTOLOGIAS DIFUSAS

2 SUMARIO Introdução Ontologias OWL Regras de Inferência Ferramentas de Desenvolvimento de Ontologias Ontologias Difusas Referencias Bibliográficas

3 INTRODUÇÃO Heterogeneidade Semântica Especificar are de conhecimento

4 ONTOLOGIAS Segundo Gruber (1993), uma ontologia é uma especificação formal e explícita de uma conceitualização compartilhada. Conceitualização refere-se a um modelo abstrato que especifica uma hierarquia de conceitos relevantes para algum domínio de conhecimento. Explícita significa que os conceitos usados e as restrições aplicadas a esses conceitos estão definidos explicitamente. Formal refere-se ao fato de que a ontologia deve ser processável por máquinas. Compartilhada diz respeito a conhecimento consensual, aceito universalmente.

5 ONTOLOGIAS Uma ontologia é uma especificação formal e explícita de uma conceitualização compartilhada. Conceitos: Titulo, Duração, Data, Autor.. Alguém não concorda que Palestra tem Título? <palestra> <titulo>web Semântica</titulo> <autor> Fernando Gauthier</autor> </palestra> Palestra, Curso, Apresentações de Trabalhos..

6 ONTOLOGIAS Ontologias são utilizadas para promover a interoperabilidade entre sistemas, ao representarem os dados compartilhados por diversas aplicações [Uschold & Grüninger 2004]. Os componentes das Ontologias são: Classes, Propriedades (atributos), Relacionamentos, Axiomas (inferência de conhecimento), e Instâncias.

7 ONTOLOGIAS Classe Propriedade Relacionamento Instância Axioma

8 ONTOLOGIAS Segundo Guarino (1998) as ontologias podem ser classificadas como:

9 ONTOLOGIAS Os linguagens de representação mais conhecidos são: RDF, RDF-Schema (2003), simples e flexível, permite interpretação semântica com utilização de conectivos lógicos. OIL (2003), mecanismo de inferência, OIL DAML+OIL OWL DAML-OIL (2003), extensão XML e RDF, DAML RDF XOL (2003), especifica taxonomias e relações binarias, OML (2005), baseada em logica descritiva e grafos conceituais, OWL (2005), entre outros.

10 ONTOLOGY WEB LANGUAGE (OWL) OWL é um linguagem para definir e criar instancias de ontologias web. Esta baseado em XML, RDF e RDF Schema. OWL é uma linguagem recomendada pelo consórcio World Wide Web Consortium (W3C), que conta com diversas máquinas de inferência e Application Programming Interfaces (API) disponíveis para a implementação de aplicações baseadas em ontologias.

11 ONTOLOGY WEB LANGUAGE (OWL) Podem ser classificadas em três espécies, de acordo com a sub linguagem utilizada: OWL Lite: é a sub linguagem sintaticamente mais simples. Destina-se a situações em que apenas são necessárias restrições e uma hierarquia de classe simples. OWL DL: é mais expressiva que a OWL-Lite e baseia-se em lógica descritiva, um fragmento de Lógica de Primeira Ordem, passível portanto de raciocínio automático. OWL Full: é a sub linguagem OWL mais expressiva. Destina-se a situações onde alta expressividade é mais importante do garantir a decidabilidade ou completeza da linguagem. Não é possível efetuar inferências em ontologias OWL-Full.

12 ONTOLOGY WEB LANGUAGE (OWL) Construções OWL Lite, DL e FULL:

13 ONTOLOGY WEB LANGUAGE (OWL) owl:class: é utilizado para definir conceitos da ontologia. <owl: Class rdf: ID= Pessoa /> <owl: Class rdf: ID= Universidade /> rdfs:subclassof: permite definir conceitos especializados. Exemplo definir o conceito estudante como uma pessoa especial. <owl: Class rdf: ID= Estudante /> <rdfs: subclassof rdf: resource #Pessoa / > < / owl:class rdf:id>

14 ONTOLOGY WEB LANGUAGE (OWL) owl:datatypeproperty: Toda propriedade definida entre uma instância de uma classe, um literal expresso em RDF e um tipo de dado do XSD é uma instância da classe owl:datatypeproperty. <owl: DatatypeProperty rdf: ID= nome > <rdfs: domain rdf:resource= #Pessoa / > <rdfs: range rdf:resource= http: / / /2001 /XMLSchema#string / > < / owl:datatypeproperty>

15 ONTOLOGY WEB LANGUAGE (OWL) owl:objecttypeproperty : toda propriedade definida entre duas classes em um documento OWL é uma instância da classe owl:objectproperty. <owl:objectproperty rdf:id="hasbankaccount"> <rdfs:domain> <owl:class> <owl:unionof rdf:parsetype="collection"> <owl:class rdf:about="#person"/> <owl:class rdf:about="#corporation"/> </owl:unionof> </owl:class> </rdfs:domain> </owl:objectproperty>

16 ONTOLOGY WEB LANGUAGE (OWL) owl:functionalproperty: único valor. <owl:objectproperty rdf:id="husband"> <rdfs:domain rdf:resource="#woman" /> <rdfs:range rdf:resource="#man" /> </owl:objectproperty> <owl:functionalproperty rdf:about="#husband" /> owl:inverseof: relação inversa. <owl:objectproperty rdf:id="haschild"> <owl:inverseof rdf:resource="#hasparent"/> </owl:objectproperty>

17 ONTOLOGY WEB LANGUAGE (OWL) owl:transitiveproperty: <owl:transitiveproperty rdf:id="subregionof"> <rdfs:domain rdf:resource="#region"/> <rdfs:range rdf:resource="#region"/> </owl:transitiveproperty> SubRegionOf SubRegionOf Itália Toscana Chianti SubRegionOf

18 ONTOLOGY WEB LANGUAGE (OWL) owl:symetricproperty: <owl:symmetricproperty rdf:id="friendof"> <rdfs:domain rdf:resource="#human"/> <rdfs:range rdf:resource="#human"/> </owl:symmetricproperty> friendof Humano Humano friendof

19 REGRAS E INFERÊNCIA EM ONTOLOGIAS Estendem o conjunto de axiomas presentes em ontologias. Os linguagens de representação de regras mais utilizados são: Rule Markup Language (RuleML). Semantic Web Rule Language (SWRL). Jena Rule Language.

20 REGRAS E INFERÊNCIA EM ONTOLOGIAS Motores de inferência (Reasoners). Os motores de inferência para OWL mais utilizados são: Racer, Pellet, Jess, Bossan, Jena, entre outros.

21 EDITORES DE ONTOLOGIAS Algumas ferramentas para o trabalho com Ontologias são: OilEd, OntoEdit, KAON, OntoBuilder, Protegé.

22 PROTÉGÉ Editor de código aberto que serve para construir ontologias e é utilizado como um marco general para construir conhecimento. Trabalha com vários linguagens incluindo o OWL.

23 PROTÉGÉ Entorno Protégé Classe principal, Thing.

24 PROTÉGÉ ObjectProperties no Protégé. Ranges e Domains.

25 PROTÉGÉ Reasoner no Protégé.

26 PROTÉGÉ Classes definidas no Protégé. (inferência)

27 PROTÉGÉ OWLViz Asserted View

28 PROTÉGÉ OWLViz Infered View

29 PROTÉGÉ OWL/XML gerado

30 ONTOLOGIAS DIFUSAS O formalismo conceitual suportado por as ontologias (crisp) no é suficiente para representar informação imprecisa. Por exemplo, uma pesquisa sobre um vinho muito forte ou motocicleta rápida, etc. Para tentar resolver esses problemas, existem abordagens que baseados na teoria difusa dos conjuntos introduzem valores difusos ao diferentes objetos e relações dentro das ontologias.

31 ONTOLOGIAS DIFUSAS Taxonomias Difusas: consideram conceitos relacionados por generalização/ especialização, em que um conceito pode ser mais genérico ou mais específico que outro com um determinado grau de pertinência (u).

32 ONTOLOGIAS DIFUSAS Ontologias Contendo Classes e Relacionamentos Difusos: nesta abordagem, o conceito de classe foi redefinido para classe difusa, correspondente ao conjunto difuso da teoria dos conjuntos difusos, e o de relacionamento para relacionamento difuso. Desta forma, uma instância x da ontologia pode pertencer a uma classe A com um determinado grau de pertinência A(x) dentro do intervalo [0,1], assim como pode estar relacionada por R a outra instância y por um determinado grau R(x; y) que expressa a intensidade desse relacionamento.

33 ONTOLOGIAS DIFUSAS Ontologias Contendo Classes e Relacionamentos Difusos:

34 ONTOLOGIAS DIFUSAS Representação de uma Classe Difusa Yaguinuma, (2007)

35 ONTOLOGIAS DIFUSAS Representação de uma instância de uma classe Difusa em RDF/XML: Yaguinuma, (2007)

36 ONTOLOGIAS DIFUSAS Representação de um Relacionamento Difuso Yaguinuma, (2007)

37 ONTOLOGIAS DIFUSAS Representação do Relacionamento Difuso em RDF/XML: Yaguinuma, (2007)

38 ONTOLOGIAS DIFUSAS Aplicações das Ontologias Difusas: Mineração de Regras, Expansão de Consultas, Aplicações Inteligentes, entre outros.

39 REFERENCIAS BIBLIOGRÁFICAS [Gruber, 1993] [Guarino, 1998] [OWL, 2004]