Minicurso: Introdução ao RDF e SPARQL
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- Irene Sacramento Franco
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1 Minicurso: Introdução ao RDF e SPARQL Rafael de Moura Speroni rafaelsperoni@ifc-araquari.edu.br Professor do IFC-Araquari Aluno de Doutorado do EGC/UFSC
2 Apresentação Linked Data Web de Documentos X Web de Dados RDF SPARQL RDF Query Language LOD Brasil a 21 de novembro Florianópolis 2
3 Web Semântica A Web Semântica é uma Web de Dados de datas e títulos e números e propriedades químicas e quaisquer outros tipos de dados que se possa imaginar. A coleção de tecnologias da Web Semântica (RDF, OWL, SKOS, SPARQL, etc.) provê um ambiente onde aplicações podem buscar estes dados, realizar inferências utilizando vocabulários, etc. LOD Brasil a 21 de novembro Florianópolis 3
4 As camadas da Web Semântica Fonte: w3c LOD Brasil a 21 de novembro Florianópolis 4
5 Linked Data Linked Data provê um paradigma de publicação no qual não apenas documentos, mas também dados, podem ser cidadãos de primeira classe da Web, possibilitando a extensão da Web com um espaço global de dados baseado em padrões abertos a Web de Dados. Tom Heath & Chris Bizer. Linked Data: Evolving the Web into a Global Data Space, LOD Brasil a 21 de novembro Florianópolis 5
6 Linked Data - Os 4 Princípios 1. Use URIs como nomes paras as coisas 2. Use HTTP URIs, de forma que as pessoas possam procurar por estes nomes 3. Quando alguém procurar por uma URI, forneça informações úteis, usando os padrões (RDF*, SPARQL) 4. Inclua links para outras URIs, para que as pessoas possam descobrir mais coisas Tim Berners-Lee. Linked Data - Design Issues LOD Brasil a 21 de novembro Florianópolis 6
7 Web de Documentos Uma teia global de documentos interligados Um local onde qualquer um pode dizer o que quiser sobre qualquer coisa Uma vasta coleção de conhecimentos legíveis para humanos Documentos são ligados, mas os links não são qualificados LOD Brasil a 21 de novembro Florianópolis 7
8 Web de Documentos LOD Brasil a 21 de novembro Florianópolis 8
9 Web de Documentos Endereço Título Evento Localização Data LOD Brasil a 21 de novembro Florianópolis 9
10 Web de Documentos Endereço Título Evento Localização Data LOD Brasil a 21 de novembro Florianópolis 10
11 Web de Dados Uma rede global de declarações (statements) interligadas Um local onde qualquer um pode dizer o que quiser sobre qualquer coisa Uma vasta coleção de conhecimentos legíveis para máquinas Os links entre as Declarações são qualificados LOD Brasil a 21 de novembro Florianópolis 11
12 Web de Dados LOD Brasil a 21 de novembro Florianópolis 12
13 O Projeto Linking Open Data LOD Brasil a 21 de novembro Florianópolis 13
14 Linking Open Data Cloud LOD Brasil a 21 de novembro Florianópolis 14
15 RDF - Resource Description Framework Um modelo de dados simples e poderoso Expressa relacionamentos entre as coisas Projetado para funcionar na arquitetura da Web O modelo de dados da Web de Dados Documentação: LOD Brasil a 21 de novembro Florianópolis 15
16 RDF Resource Description Framework RDF é um modelo de dados de grafos baseado em triplas de sujeito, predicado e objeto: SUJEITO Predicado OBJETO Um grafo pode ser considerado uma coleção de caminhos da forma: nó arco de predicado nó arco de predicado -... nó LOD Brasil a 21 de novembro Florianópolis 16
17 RDF LOD Brasil a 21 de novembro Florianópolis 17
18 RDF Resource Description Framework sobre urce/lodbrasil2014 titulo publicado a Apresentação 01/08/2014 Página Web inicio 19/11/2014 fim 21/11/2014 nome LOD Brasil 2014 a Evento LOD Brasil a 21 de novembro Florianópolis 18
19 RDF Resource Description Framework sobre localização urce/lodbrasil2014 unicipio inicio 19/11/2014 fim 21/11/2014 nome LOD Brasil 2014 a Evento nome apelido a Florianópolis Ilha da Magia Município LOD Brasil a 21 de novembro Florianópolis 19
20 RDF Resource Description Framework sobre rce/lodbrasil2014 localização municipio titulo publicado Apresentação 01/08/2014 inicio fim 19/11/ /11/2014 nome apelido Florianópolis a nome LOD Brasil 2014 a a Ilha da Magia Página Web Evento Município LOD Brasil a 21 de novembro Florianópolis 20
21 RDF - Recursos (Resources) Representam coisas na Web (ex. páginas) Representam coisas que não estão na Web (ex. pessoas, locais) Podem representar qualquer coisa São nomeados por meio de URIs (normalmente) LOD Brasil a 21 de novembro Florianópolis 21
22 RDF - Valores (Values) Valores podem ser literais ou outros recursos Valores literais podem ter tipos específicos (números, datas, strings) Outros recursos são URIs para que sejam seguidas e se encontre outros recursos LOD Brasil a 21 de novembro Florianópolis 22
23 RDF - Propriedades (Properties) As relações entre os Recursos São nomeadas por URIs Descritas em Schemas, Vocabulários ou Ontologias LOD Brasil a 21 de novembro Florianópolis 23
24 RDF - Triplas Descritas em termos de: Sujeito; Predicado; Objeto LOD Brasil 2014 localização nicipio apelido Ilha da Magia LOD Brasil a 21 de novembro Florianópolis 24
25 RDF - Triplas LOD Brasil 2014 localização nicipio apelido Ilha da Magia LOD Brasil a 21 de novembro Florianópolis 25
26 RDF - Triplas Sujeito Predicado Objeto LOD Brasil 2014 localização nicipio apelido Ilha da Magia LOD Brasil a 21 de novembro Florianópolis 26
27 RDF - Triplas Sujeito Predicado Objeto LOD Brasil 2014 localização nicipio apelido Ilha da Magia Sujeito Predicado Objeto LOD Brasil a 21 de novembro Florianópolis 27
28 RDF - Triplas Declaração de Tripla Sujeito Predicado Objeto LOD Brasil 2014 localização nicipio apelido Ilha da Magia Sujeito Predicado Objeto LOD Brasil a 21 de novembro Florianópolis 28
29 RDF - Triplas Declaração de Tripla Sujeito Predicado Objeto LOD Brasil 2014 localização nicipio apelido Ilha da Magia Sujeito Predicado Objeto Declaração de Tripla
30 RDF - Merging Os recursos descritos são nomeados por URIs Duas pessoas usando um mesmo URI estão descrevendo a mesma coisa Uma mesma URI em dois datasets pe, na verdade uma URI única com todas as propriedades dos dois datasets Dados RDF podem usar URIs de diferentes websites LOD Brasil a 21 de novembro Florianópolis 30
31 RDF - Merging Recursos com a mesma URI utilizada em diferentes grafos RDF nicipio nome Florianópolis nicipio apelido Ilha da Magia populacao LOD Brasil a 21 de novembro Florianópolis 31
32 RDF - Merging Na verdade, trata-se de um único recurso nicipio nome Florianópolis apelido Ilha da Magia populacao LOD Brasil a 21 de novembro Florianópolis 32
33 RDF - Serializações Turtle - Terse Triple Language (TTL) N-Triples o sub-conjunto do TTL o RDF/JSON (ainda um draft W3C) RDFa o Para aplicações com suporte a JSON (ex.: AJAX) o o RDF em documentos HTML, tornando-os machine-readable o RDF/XML o Recomendação W3C o Transferência entre máquinas LOD Brasil a 21 de novembro Florianópolis 33
34 RDF - Serialização com Turtle É uma notação human-readable É a sintaxe base para os padrões em SPARQL LOD Brasil a 21 de novembro Florianópolis 34
35 RDF - Serialização com Turtle A tripla: a Representada em Turtle: < a < Sujeito Predicado Objeto LOD Brasil a 21 de novembro Florianópolis 35
36 RDF - Serialização com Turtle geopolitica: < nome apelido Florianópolis Ilha da Magia < a geopolitica:municipio ; geopolitica:temnome Florianópolis ; geopolitica:temapelido Ilha da Magia. a LOD Brasil a 21 de novembro Florianópolis 36
37 RDF - Serialização com Turtle pertenceestado a temnome temnome Florianópolis Santa Catarina temapelido a Ilha da Magia geopolitica: < < a geopolitica:municipio ; geopolitica:temnome Florianópolis ; geopolitica:temapelido Ilha da Magia. < a geopolitica:estado ; geopolitica:temnome Santa Catarina. LOD Brasil a 21 de novembro Florianópolis 37
38 RDF - Serialização com N-Triples Sub-conjunto do TTL Não contém diretivas de parsing As triplas n-triple também são triplas Turtle LOD Brasil a 21 de novembro Florianópolis 38
39 RDF - Serialização com N-Triple As triplas geopolitica: < < a geopolitica:municipio ; geopolitica:temnome Florianópolis ; geopolitica:temapelido Ilha da Magia. São representadas em N-Triples < < < < < Florianópolis. < < Ilha da Magia. LOD Brasil a 21 de novembro Florianópolis 39
40 RDF Serialização RDF/XML O grafo RDF é representado na sintaxe XML; Os nós e arcos de predicados são representados por sequências de elementos; nome Florianópolis apelido Ilha da Magia a LOD Brasil a 21 de novembro Florianópolis 40
41 RDF Schema - RDFS É uma extensão semântica do RDF. Provê mecanismos para a descrição de grupos de recursos relacionados e as relações entre eles. Usado para determinar as características de outros recursos, tais como domain e range das propriedades. Conjunto de classes com propriedades, provendo os elementos básicos para a descrição de vocabulários RDF, ou ontologias, por exemplo: rdfs:resource rdfs:class rdfs:type rdfs:subclassof rdfs:literal rdfs:datatype rdfs:property rdfs:domain rdfs:range rdfs:subpropertyof rdfs:label rdfs:comment LOD BRASIL, Linked Open Data 19 a 21 de novembro de 2014 Florianópolis 41
42 RDF Schema RDFS rdfs:class rdfs:property rdf:type rdf:type rdf:type rdfs:subclassof rdfs:range rdfs:literal LOD BRASIL, Linked Open Data 19 a 21 de novembro de 2014 Florianópolis 42
43 Como Publicar Linked Data Grafo RDF TripleStore rdfs:class rdfs:propert y Sujeito Predicado Objeto rdf:type rdfs:class rdf:ty pe rdf:ty pe ea rdfs:subcl assof rdf:ty pe omemun rdfs:subclassof rdf:type rdfs:class rdfs:range unicipio rdfs:literal mapeamento BD Exposição (Quando dados não RDF-nativo) LOD Brasil a 21 de novembro Florianópolis 43
44 Como Publicar Linked Data Expondo Bancos de Dados Relacionais ou outros formatos em Linked Data D2R Triplify R2O NOR2O Virtuoso Usando Triple Stores nativos Sesame Jena Owlim Talis Incorporando na forma de RDFa em CMSs Drupal Joomla Wordpress LOD Brasil a 21 de novembro Florianópolis 44
45 RDF no Virtuoso Servidor que permite armazenamento de dados em RDF Versão Open-Source Interface Web Conta com um Quad-Store LOD Brasil a 21 de novembro Florianópolis 45
46 Como Consumir Linked Data Grafo RDF TripleStore rdfs:class rdfs:propert y Sujeito Predicado Objeto rdf:type rdfs:class rdf:ty pe rdf:ty pe rdfs:subclassof rdf:type rdfs:subclassof omemun rdf:type rdfs:class unicipio rdfs:range rdfs:literal SPARQL mapeamento Exposição (Quando dados não RDF-nativo) Aplicações BD LOD Brasil a 21 de novembro Florianópolis 46
47 Como consumir Linked Data Linked Data Browsers Tabulator Browser Marbles OpenLink RDF Browser Zitgist RDF Browser Disco Hyperdata Browser Fenfire Linked Data mashups sites que combinam linked data DBPedia.org Revyu.com LODKEM - EGC - UFSC Motores de Busca Falcons Sindice Microsearch SWSE Swoogle Watson LOD Brasil a 21 de novembro Florianópolis 47
48 RDF Virtuoso SPARQL EndPoint Interface para consultas SPARQL REST based SPARQL Web Services Suporta requisições GET e POST Diferentes formatos de resposta LOD BRASIL, Linked Open Data 19 a 21 de novembro de 2014 Florianópolis 48
49 SPARQL Query SPARQL (Simple Protocol and RDF Query Language) é a linguagem de consulta da web semântica. Ele nos permite: Recuperar valores de dados estruturados e semiestruturados; Explorar dados ao consultar relações desconhecidas; Realizar uniões complexas de conjuntos de dados diferentes em uma única e simples consultas. SPARQL 1.1 Query Language W3C Recommendation 21 March LOD Brasil a 21 de novembro Florianópolis 49
50 Consultas SPARQL São 4 formas de consulta SELECT Retorna todos ou um subconjunto das variáveis de um padrão de consulta; CONSTRUCT Retorna um grafo RDF construído pela substituição de variáveis em um conjunto de modelos de triplas; ASK Retorna um indicador booleano indicando se um padrão de consulta é encontrado ou não; DESCRIBE Retorna um grafo RDF que descreve os recursos encontrados. Ver Concise Bounded Descriptions LOD BRASIL, Linked Open Data 19 a 21 de novembro de 2014 Florianópolis 50
51 Consultas SPARQL Uma consulta SPARQL SELECT é composta, em ordem, por: # declarações de prefixo PREFIX foo: < # cláusula de resultado SELECT... # definição de conjunto de dados FROM... # padrão de consulta WHERE {... } # modificadores de consulta ORDER BY... Declarações de prefixos, para abreviar URIs Que informação deve ser retornada Quais grafos RDF estão sendo consultados O que consultar no conjunto de dados limites, ordenação, e outros que podem modificar o resultado final LOD BRASIL, Linked Open Data 19 a 21 de novembro de 2014 Florianópolis 51
52 Consultas SPARQL A maioria das consultas SPARQL contêm um conjunto de padrões de triplas. Padrões de triplas são como triplas RDF, com a diferença de que sujeito, predicado e objeto podem ser variáveis, representadas por um caractere?. LOD BRASIL, Linked Open Data 19 a 21 de novembro de 2014 Florianópolis 52
53 Consultas SPARQL Considerando as triplas (sujeito, predicado, objeto): < < < < < < Consultar todos os eventos da ontologia: SELECT?evento WHERE{?evento < < }?evento rdf:type inicurso#evento LOD BRASIL, Linked Open Data 19 a 21 de novembro de 2014 Florianópolis 53
54 Consultas SPARQL Considerando as triplas (sujeito, predicado, objeto): < < < < < < Consultar todos os eventos da ontologia: SELECT?evento WHERE{?evento < < }?evento rdf:type inicurso#evento LOD BRASIL, Linked Open Data 19 a 21 de novembro de 2014 Florianópolis 54
55 Consultas SPARQL Considerando as triplas (sujeito, predicado, objeto): < < < < < < Consultar todas as Páginas Web: SELECT?pagina WHERE{?pagina < < }?pagina rdf:type inicurso#paginaweb LOD BRASIL, Linked Open Data 19 a 21 de novembro de 2014 Florianópolis 55
56 Consultas SPARQL Considerando as triplas (sujeito, predicado, objeto): < < < < < < Consultar todas as Páginas Web: SELECT?pagina WHERE{?pagina < < }?pagina rdf:type inicurso#paginaweb LOD BRASIL, Linked Open Data 19 a 21 de novembro de 2014 Florianópolis 56
57 Consultas SPARQL A mesma consulta utilizando prefixos PREFIX minicurso: < PREFIX rdf: < SELECT?pagina WHERE{?pagina rdf:type minicurso:paginaweb } *Alguns prefixos já são previamente definidos no SPARQL Endpoint LOD BRASIL, Linked Open Data 19 a 21 de novembro de 2014 Florianópolis 57
58 Consultas SPARQL Consultar todos os Eventos e suas respectivas Páginas Web: prefix minicurso: < select?nomeevento,?pagina WHERE {?pagina rdf: type minicurso:paginaweb.?pagina minicurso:sobreevento?evento.?evento minicurso:temnomeevento?nomeevento}?pagina rdf:type inicurso#paginaweb?evento minicurso:temnomeevento?nomeevento LOD BRASIL, Linked Open Data 19 a 21 de novembro de 2014 Florianópolis 58
59 Consultas RDF Consultar todos os Eventos e suas respectivas Páginas Web: prefix minicurso: < select?nomeevento,?pagina WHERE {?pagina rdf: type minicurso:paginaweb.?pagina minicurso:sobreevento?evento.?evento minicurso:temnomeevento?nomeevento}?pagina rdf:type inicurso#paginaweb?evento minicurso:temnomeevento?nomeevento LOD BRASIL, Linked Open Data 19 a 21 de novembro de 2014 Florianópolis 59
60 Consultas SPARQL Comparação de Literais SELECT?v WHERE {?v?p "cat" } Comparação de Tipos Numéricos SELECT?v WHERE {?v?p 42 } LOD BRASIL, Linked Open Data 19 a 21 de novembro de 2014 Florianópolis 60
61 Consultas SPARQL Optional É possível especificar partes opcionais nos padrões de busca: Nos dados de exemplo: O evento LOD Brasil tem como local de realização o município Florianópolis, para o qual está definido o estado Santa Catarina. o evento CIKI 2014 tem como local de realização o município Loja, no Equador, para o qual não consta, nos dados, um estado. LOD BRASIL, Linked Open Data 19 a 21 de novembro de 2014 Florianópolis 61
62 Consultas SPARQL - Optional Minicurso:Evento minicurso:temnomeevento minicurso:temlocalizacao minicurso:temlocalizacao minicurso:temnomeevento CIKI municipioloja municipio LOD Brasil 2014 geopolitica:temnomemun geopolitica:temnomemun geopolitica:pertenceestado Loja Florianópolis estado42 geopolitica:temnomeest *Observe que o município Loja não tem Estado Santa Catarina LOD BRASIL, Linked Open Data 19 a 21 de novembro de 2014 Florianópolis 62
63 Consultas SPARQL Optional Sem OPTIONAL: PREFIX minicurso: < PREFIX geopolitica: < SELECT?evento,?nomeMunicipio,?nomeEstado WHERE{?evento rdf:type minicurso:evento.?evento minicurso:temlocalizacao?municipio.?municipio geopolitica:temnomemun?nomemunicipio.?municipio geopolitica:pertenceestado?estado.?estado geopolitica:temnomeest?nomeestado } LOD BRASIL, Linked Open Data 19 a 21 de novembro de 2014 Florianópolis 63
64 Consultas SPARQL Optional Sem OPTIONAL: PREFIX minicurso: < PREFIX geopolitica: < SELECT?evento,?nomeMunicipio,?nomeEstado WHERE{?evento rdf:type minicurso:evento.?evento minicurso:temlocalizacao?municipio.?municipio geopolitica:temnomemun?nomemunicipio.?municipio geopolitica:pertenceestado?estado.?estado geopolitica:temnomeest?nomeestado } LOD BRASIL, Linked Open Data 19 a 21 de novembro de 2014 Florianópolis 64
65 Consultas SPARQL Optional Com OPTIONAL: PREFIX minicurso: < PREFIX geopolitica: < SELECT?evento,?nomeMunicipio,?nomeEstado WHERE{?evento rdf:type minicurso:evento.?evento minicurso:temlocalizacao?municipio.?municipio geopolitica:temnomemun?nomemunicipio. OPTIONAL {?municipio geopolitica:pertenceestado?estado.?estado geopolitica:temnomeest?nomeestado } } LOD BRASIL, Linked Open Data 19 a 21 de novembro de 2014 Florianópolis 65
66 Consultas SPARQL Optional Com OPTIONAL: PREFIX minicurso: < PREFIX geopolitica: < SELECT?evento,?nomeMunicipio,?nomeEstado WHERE{?evento rdf:type minicurso:evento.?evento minicurso:temlocalizacao?municipio.?municipio geopolitica:temnomemun?nomemunicipio. OPTIONAL {?municipio geopolitica:pertenceestado?estado.?estado geopolitica:temnomeest?nomeestado } } LOD BRASIL, Linked Open Data 19 a 21 de novembro de 2014 Florianópolis 66
67 Consultas SPARQL Filter Filtragem por expressões regulares (REGEX): Expressões reguares (REGEX) PREFIX minicurso: < PREFIX geopolitica: < SELECT?evento,?nomeMunicipio,?nomeEstado WHERE{ }?evento rdf:type minicurso:evento.?evento minicurso:temlocalizacao?municipio.?municipio geopolitica:temnomemun?nomemunicipio. OPTIONAL {?municipio geopolitica:pertenceestado?estado.?estado geopolitica:temnomeest?nomeestado } FILTER regex (?nomemunicipio, "loja", "i") LOD BRASIL, Linked Open Data 19 a 21 de novembro de 2014 Florianópolis 67
68 Consultas SPARQL Filter Filtragem por expressões regulares (REGEX): Expressões reguares (REGEX) PREFIX minicurso: < PREFIX geopolitica: < SELECT?evento,?nomeMunicipio,?nomeEstado WHERE{ }?evento rdf:type minicurso:evento.?evento minicurso:temlocalizacao?municipio.?municipio geopolitica:temnomemun?nomemunicipio. OPTIONAL {?municipio geopolitica:pertenceestado?estado.?estado geopolitica:temnomeest?nomeestado } FILTER regex (?nomemunicipio, "loja", "i") LOD BRASIL, Linked Open Data 19 a 21 de novembro de 2014 Florianópolis 68
69 Consultas SPARQL - Filter Exemplos FILTER (?preco < 30.5) FILTER (?idade >=18) FILTER (?date > " T00:00:00Z"^^xsd:dateTime ) FILTER ( xsd:datetime(?date) < xsd:datetime(" t00:00:00z") ) FILTER isblank(?c) FILTER isiri(?mbox) FILTER isliteral(?mbox) FILTER regex(str(?mbox), "@work.example") FILTER ( lang(?name) = "ES" ) FILTER ( datatype(?shoesize) = xsd:integer ) FILTER (?mbox1 =?mbox2 &&?name1!=?name2) LOD BRASIL, Linked Open Data 19 a 21 de novembro de 2014 Florianópolis 69
70 Consultas SPARQL - Modificadores SPARQL conta, ainda, com modificadores de sequência de soluções, como por exemplo: Order by ordena os resultados Projeção Escolhe algumas variáveis Distinct garante que os resultados sejam únicos Offset controla o início dos resultados Limit restringe o número de registros em um resultado de consulta LOD BRASIL, Linked Open Data 19 a 21 de novembro de 2014 Florianópolis 70
71 Consultas SPARQL Modificadores PREFIX minicurso: < PREFIX geopolitica: < SELECT?evento,?nomeMunicipio,?nomeEstado WHERE{?evento rdf:type minicurso:evento.?evento minicurso:temlocalizacao?municipio.?municipio geopolitica:temnomemun?nomemunicipio. OPTIONAL {?municipio geopolitica:pertenceestado?estado.?estado geopolitica:temnomeest?nomeestado } } ORDER BY?nomeMunicipio LOD BRASIL, Linked Open Data 19 a 21 de novembro de 2014 Florianópolis 71
72 Consultas SPARQL Modificadores PREFIX minicurso: < PREFIX geopolitica: < SELECT?evento,?nomeMunicipio,?nomeEstado WHERE{?evento rdf:type minicurso:evento.?evento minicurso:temlocalizacao?municipio.?municipio geopolitica:temnomemun?nomemunicipio. OPTIONAL {?municipio geopolitica:pertenceestado?estado.?estado geopolitica:temnomeest?nomeestado } } ORDER BY DESC(?nomeMunicipio) LOD BRASIL, Linked Open Data 19 a 21 de novembro de 2014 Florianópolis 72
73 Referências Tim Berners-Lee. Linked Data - Design Issues Linked Data community - Tom Heath & Chris Bizer. Linked Data: Evolving the Web into a Global Data Space, W3C LOD BRASIL, Linked Open Data 19 a 21 de novembro de 2014 Florianópolis 73
74 Realização Apoio
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