IA - Ontologias. Professor Paulo Gurgel Pinheiro. 09 de Novembro de 2010

Transcrição

1 IA - s Professor Paulo Gurgel Pinheiro MC906A - Inteligência Articial Instituto de Computação Universidade Estadual de Campinas - UNICAMP 09 de Novembro de / 49

2 pinheiro/ [MC906] 2 / 49

3 O que vamos aprender hoje? O que é ontologias? Pra quê? Construindo uma ontologia API do 3 / 49

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5 O que é? descreve conceitos básicos de um domínio e suas relações Basicamente descreve: Conceitos Propriedades de cada conceito restrições dessas propriedades Uma ontologia com um conjunto de instâncias de classes constituem uma base de conhecimento 5 / 49

6 O que é? Representação do vocabulário de um determinado domínio e suas conceituações. Precisamos conhecer os termos e seu signicado para emitir opiniões. Exemplo: de Análise orientada a objeto Classe Objeto Herança Instância 6 / 49

7 Pra quê? provê um vocabulário comum para pesquisadores de um mesmo domínio Algumas razões para se criar uma ontologia: compartilhar conhecimento comum com pesquisadores e agentes explicitar suposições de um domínio separar o conhecimento sobre o domínio das operações analisar o conhecimento 7 / 49

8 Denição Segundo Studer et al 98: Especicação explícita e formal de uma conceitualização compartilhada Explícita: denições de conceitos, instâncias, relações, restrições são explícitas Formal: declarativamente denida, portanto, compreensível para agentes e sistemas Conceitualização: Modelo abstrato de parte do conhecimento Compartilhada: Conhecimento consensual 8 / 49

9 Exemplo de uma palestra Especicação explícita - Conceitos: Título, duração, data, autor.. Formal: < palestra >< titulo > s < /titulo >< data > 09/11/2010 < /data >< /palestra > Conceitualização: palestra Compartilhada: conceito de palestra com todos os seus atributos é conhecida. 9 / 49

10 Elementos de uma Classes + Hierarquia Conceitos Slots/Atributos Propriedades dos conceitos Restrições sobre os slots/atributos tipo, cardinalidade Relaçõs entre conceitos igualdades, disjunções Instâncias de conceitos 10 / 49

11 é só o começo 11 / 49

12 Construindo uma ontologia 12 / 49

13 Construindo uma ontologia Não há uma única metodologia correta Desenvolver ontologia é um processo iterativo 13 / 49

14 Construindo uma ontologia Neste curso: Na prática: 14 / 49

15 Engenharia de ontologias versus modelagem OO 15 / 49

16 Construindo uma ontologia 1-Determinando o escopo Que domínio a ontologia vai cobrir? As informações da ontologia vão responder a quais perguntas? Bordeaux é um vinho branco ou tinto? Cabernet Sauvignon combina com pescado? O sabor ou a cor de um vinho muda conforme a safra? 16 / 49

17 Construindo uma ontologia 2-Considerando o reuso Pra que re-utilizar ontologias: poupar esforços para interagir com outras ferramentas que utilizam ontologias para utilizar ontologias já validadas. 17 / 49

18 2-Considerando o reuso Onde buscar ontologias existentes? Bibliotecas de ontologias DAML ontology library ( Ontolingua ontology library ( ontology library (protege.stanford.edu/plugins.html) Upper ontologies IEEE Standard Upper Ontology (suo.ieee.org) Cyc ( 18 / 49

19 Construindo uma ontologia 3-Enumerando termos importantes Quais são os termos que estamos tratando? Quais suas propriedades? O que queremos dizer sobre estes termos? 19 / 49

20 3-Enumerando termos importantes The Wine Ontology vinho, uva, vinícola, localização, cor do vinho, corpo do vinho, sabor do vinho, açucar, vinho branco, vinho tinto, comida, pescado, carne, vegetais, queijo / 49

21 Construindo uma ontologia 4-Denindo as classes e hierarquias Uma classe é um conceito de um domínio Uma classe de vinho Uma classe de produtor Uma classe de vinho tinto Hierarquias - subclasses Herança múltipla! Cuidado! 21 / 49

22 Construindo uma ontologia 4-Denindo as classes e hierarquias Níveis de hierarquia 22 / 49

23 Construindo uma ontologia 4-Denindo as classes e hierarquias "O tamanho perfeito" Se uma classe tem apenas um lho, pode haver um problema de modelagem. Se uma classe tem dezenas de lhos, subcategorias podem ser necessárias. Se não houver uma classicação natural, tudo bem. Nomes no plura e no singular: Um Wine não é um tipo de Wines. Um Wine é uma instância de Wines. Os nomes deve ser todos no plural ou todos no singular. 23 / 49

24 Construindo uma ontologia 4-Denindo as classes e hierarquias Nomes das classes Classes representam conceitos do domínio, não seus nomes. O nome da classe pode mudar, mas o conceito será o mesmo. 24 / 49

25 Construindo uma ontologia 4-Denindo as classes e hierarquias Modos de desenvolvimento: top-down bottom-up combination (conceitos mais salientes) 25 / 49

26 Construindo uma ontologia 5-Denindo as propriedades das classes - slots Slots são os atributos das classes cada vinho tem cor, produtor, acidez, nível de açúcar... slots devem ser documentados assim como código fonte! slots podem simples ou complexos (formado por outros slots) 26 / 49

27 Construindo uma ontologia 6-Denindo as restrições das propriedades Restrições das propriedades - Facetas: descrevem ou limitam um conjunto de valores Facetas comuns: o nome de um vinho é uma string uma vinícola possui apenas um endereço Cardinalidade Tipo de dado Valor mínimo e máximo Valor padrão 27 / 49

28 Construindo uma ontologia 7-Criando instâncias Ao criar a instância de uma classe A classe se torna um tipo direto da instância Herda propriedades das superclasses Atribuindo valores Os valores devem ser conforme com as facetas de aquisição de conhecimento vericam os valores. 28 / 49

29 editor gráco de ontologias suporta modelo de conhecimento É código livre Outras ferramentas Ontolingua and Chimaera OntoEdit OilEd 29 / 49

30 (Web Ontology Language) 30 / 49

31 (Web Ontology Language) Linguagem recomendada pela W3C para representar conhecimento Utilizada para expressar signicado dos termos e suas relações Mais dispositivos que RDF e XML. 31 / 49

32 (Web Ontology Language) é uma revisão da linguagem DAML+OIL DAML- DARPA Agent Markup Language. OIL - Ontology Inference Layer 32 / 49

33 (Web Ontology Language) Três sub-linguagens com capacidade expressiva crescente Lite Permite uso de restrições simples (cardinalidade 0 e 1) DL Máxima expressividade sem perder poder computacional Full Máxima expressividade Restrições sem garantias: uma classe pode representar um conjunto de indivíduos ou apenas um. 33 / 49

34 Exemplo API do The Ontology Editor and Knowledge Acquisition System 34 / 49

35 Exemplo API do Ferramenta para criar e gerencia ontologias Trabalha com várias linguagens, inclusive Stanford - Stanford University School of Medicine / 49

36 Exemplo API do Exemplo Desenvolver uma ontologia para um domínio extendido do Poupador x Ladrão em que existam vários bancos e cada poupador possua uma conta bancária individual. Extensão para um futuro trabalho onde o ladrão poderá "sequestrar"o poupador e roubar seu dinheiro em conta. 36 / 49

37 Exemplo API do Exemplo Tipos de Banco Público Financeira Corretora BMF Poupador Nome Código Informações sobre o banco Conta Endereço Número Saldo Última movimentação 37 / 49

38 Exemplo API do 38 / 49

39 Exemplo API do Passos para construir a ontologia 1 - Enumerar os termos importantes: Já zemos isso. 2 - Denir classes Banco Agente Poupador Conta 3 - Denir hierarquias Poupador é um agente Financeira, corretora, público são especializações de banco. 39 / 49

40 Exemplo API do Passos para construir a ontologia 4- Denir atributos e relações Conta: saldo, última movimentação, número, dono, gerente. Poupador: código, nome, lista_contas Banco: endereço 5 - Denir restrições numero_conta - String - 1 endereco_banco - String - 1 conta - Objeto conta - Múltipla / 49

41 Exemplo API do no Criação de classes 41 / 49

42 Exemplo API do no Denição dos slots 42 / 49

43 Exemplo API do no Criação dos forms 43 / 49

44 Exemplo API do no Criação de instâncias 44 / 49

45 Exemplo API do no Realizando consultas 45 / 49

46 Exemplo API do API do 46 / 49

47 Exemplo API do API do disponibiliza uma API (Application Program Interface) para que os modelos denidos no possam ser acessados por aplicações Java Utiliza o pacote protege.jar, que encontra-se no diretório de instalação do programa, no classpath da aplicação. Documentação: Javadoc: http : //protege.stanford.edu/doc/dev.html http : //protege.stanford.edu/doc/pdk/api/index.html Ver documento com trechos de código disponibilizado na página da disciplina. 47 / 49

48 Exemplo API do Outras ferramentas Outras ferramentas OilEd OntoEdit KAON OntoBuilder 48 / 49

49 Exemplo API do Paulo Pinheiro 49 / 49