Motivação de linguagens de ontologias na WEB* Evolução da distribuição da informação na WEB (para ser processados por software e não apenas lidos por

Motivação de linguagens de ontologias na WEB*

Evolução da distribuição da informação na WEB (para ser processados por software e não apenas lidos por humanos)

Softwares de busca e mineração de dados;

Necessidade de agregar representação semântica aos dados, ao invés de apenas sintaxe;

Prover comunicação entre agentes de softwares;

Linguagens padrão para representação de ontologias na web

Elementos de uma ontologia: Hierarquia de conceitos (ou taxonomia) Restrições sobre os valores dos atributos dos conceitos (parte

dos axiomas) Regras dedutivas sobre os conceitos (outra parte dos axiomas) Instâncias dos conceitos

Linguagem ideal para representação de ontologias: Contemple todos os elementos de uma ontologia (taxonomia,

axiomas e instâncias) Ainda não existe Atualmente:

De um lado DAML-OIL para taxonomia, instâncias e restrições Do outro lado RuleML para regras dedutivas Ainda não propriamente integrado No entanto, ambos camadas em cima de XML F-Logic, por exemplo, contempla todos os elementos, mas não

possui em si facilidade para distribuição na web

DAML-OIL: definição e características

Junção de duas linguagens de representação de conhecimento: DAML - DARPA Markup Language:

inicialmente desenvolvida pelo DARPA e atualmente apoiada pela W3C;

Camada em cima de XML e RDF; Extensão de RDFS para codificar classes de maneira mais

sofisticada

OIL - Ontology Inference Layer: desenvolvimento financiado pela União Européia; linguagem baseada em Frames; semântica formal e serviços de raciocínio provido por lógica

descritiva; extensão de RDF Schema

Estrutura de um documento DAML-OIL

<?xml version=“1.0” enconding=”UTF-8”?>  <rdf:RDF xmlns:rdf=“http://www.w3.org/1999/....” xmlns:daml=”http://www.w3.org/2001/....”>

 <daml:Ontology rdf:about=“”> <daml:versionInfo>1.0</daml:versionInfo> <daml:comment>Example Ontology</daml:comment> <daml:imports rdf:resource=“http://www.....”> </daml>



Como DAML-OIL estende RDFS

Definindo e implementado conceitos não suportados em RDFS: Tipos de Dados:

Literais RDF são essencialmente strings; DAML-OIL permite tipos definidos em XSDL ou pelo usuário;

<rdfs:Class rdf:ID=“Publication”> <rdfs:label>Person`s Publications</rdfs:label> <rdfs:comment>Students or Professors...</rdfs:comment></rdfs:Class><daml: DatatypeProperty rdf:ID=“idPublication”> <rdfs:label>Publication Identifier</rdfs:label> <rdfs:domain rdf:resource=“#Publication”/> <rdfs:range

<rdf:resource=“http://www.w3.org/.../XMLSchema#nonNegativeInteger”/> </daml:DatatypeProperty>


Restrições de Unicidade

<daml: DatatypeProperty rdf:ID=“idPublication”> <rdfs:label>Publication Identifier</rdfs:label> <rdfs:domain rdf:resource=“#Publication”/> <rdfs:range

rdf:resource=“http://www.w3.org/.../XMLSchema#nonNegativeInteger”/><rdfs:type rdf:resource=“http://www.w3.org/.../daml+oil#UniqueProperty”/>

</daml:DatatypeProperty>


Classes de Enumeração (tipo definido pelo usuário):

<daml:Class rdf:ID=“publicationType”> <daml:oneOf parseType=“daml:collection”>

<daml:Thing rdf:ID=“JournalArticle”> <rdfs:label>Journal Article</rdfs:label> </daml:Thing> <daml:Thing rdf:ID=“TechnicalReport”> <rdfs:label>Technical Report</rdfs:label>

</daml:Thing> </daml:oneOf> </daml:Class>


Expressões em classes Disjunção

<daml:Class rdf:ID=“ArticleInBook”> <rdfs:label>Articles in Books</rdfs:label> <rdfs:comment>Articles published

in...</rdfs:comment> </daml:Class> <daml:Class rdf:ID=“JournalArticle”>

<rdfs:label>Journal Article</rdfs:label> <rdfs:comment>Articles published

in...</rdfs:comment> <daml:disjointWith rdf:resource=“ArticleInBook”>

</daml:Class>


Disjunção / Subclasses <daml:Class rdf:ID=“Article”>

<rdf:comment>Published Articles...</rdfs:comment>

<daml:disjointUnionOf parseType=“daml:collection”>

<daml:Class rdf:ID=“ArticleInBook”> <rdfs:label>Articles in Books</rdfs:label> <rdfs:comment>Articles published

in...</rdfs:comment> </daml:Class> <daml:Class rdf:ID=“JournalArticle”>

<rdfs:label>Journal Article</rdfs:label> <rdfs:comment>Articles published

in...</rdfs:comment> </daml:Class>

</daml:disjointUnionOf>

</daml:Class>


União<daml:Class rdf:ID=“Event”>

<rdf:comment>Events...</rdfs:comment>

<daml:unionOf parseType=“daml:collection”>

<daml:Class rdf:ID=“Meeting”> <rdfs:label>Meetings</rdfs:label> <rdfs:comment>Meetings...</rdfs:comment>

</daml:Class> <daml:Class rdf:ID=“Conference”>

<rdfs:label>Conference</rdfs:label> <rdfs:comment>Conferences...</rdfs:comment>

</daml:Class>

</daml:unionOf>

</daml:Class>


Inferência de Propriedades Propriedades Inversas

<daml:ObjectProperty rdf:ID=“supervisor”> <rdfs:label>Supervisor</rdfs:label> <daml:domain rdf:resource=“#Student”/>

<daml:range rdf:resource=“#Researcher”/> </daml:Class> <daml:Class rdf:ID=“supervises”> <rdfs:label>Supervises</rdfs:label> <daml:inverseOf rdf:resource=“#supervisor”/> <daml:domain rdf:resource=“#Researcher”/>

<daml:range rdf:resource=“#Student”/> </daml:Class>


Propriedades Transitivas (definição de classes)

<daml:TransitiveProperty rdf:ID=“member”>

<rdfs:label>Member</rdfs:label> <rdfs:comment>Member of a Research

Organization</rdfs:comment>

</daml:TransitiveProperty >

<daml:Class rdf:ID=“ResearchOrganization”>

<rdfs:label>Research Organization</rdfs:label>

</daml:Class>

<daml:Class rdf:ID=“Researcher”>

<rdfs:label>Researchers</rdfs:label>

</daml:Class>


Propriedades Transitivas (instanciação) <ResearchOrganization rdf:ID=“AmericanInstitute”> <rdfs:label>American Resarch Institute</rdfs:label> </ResearchOrganization> <ResearchOrganization rdf:ID=“BrazilianInstitute”> <rdfs:label>Brazilian Resarch Institute</rdfs:label> <member rdf:resource=“AmericanInstitute”> </ResearchOrganization> <Researcher rdf:ID=“jr”> <rdfs:label>Jacques Robin</rdfs:label>

<member rdf:resource=“BrazilianInstitute”> </ Researcher>


Outros conceitos: Restrição por propriedades por valor (hasValue):

classificar uma instância pelo valor de seu atributos. Ex: se um produto tem uma propriedade “sexo destino” preenchida como “masculino”, poderia classificá-lo como produto masculino.

Restrição por propriedades por tipo (hasClass): classificar uma instância pelo tipo de seu atributos. Ex: se um esporte tem uma propriedade “apetrecho envolvido” preenchido como “bola de meia” poderei classificá-lo na categoria de esportes que precisam de uma bola para ser jogado.

Equivalência de classes (equivalentTo): permite raciocínio entre ontologias diferentes. Ex: podemos declarar que numa ontologia A a classe Estudante eqüivale à classe Aluno na ontologia B.


Outros conceitos: Extensibilidade da linguagem: Permite que novas

linguagens possam ser criadas a partir das definições herdadas de DAML-OIL (na realidade esse conceito é compartilhado com RDFS). Ex: Criação de DAML-Logic.

Restrições de cardinalidade e cardinalidade qualificada: permite construções do tipo: um aluno deve possuir cinco artigos ao final do mestrado (cardinalidade). Desses cinco, três devem ser em Publicações OnLine(cardinalidade qualificada)

Semântica formal de DAML-OIL

Existem duas propostas: Baseada na lógica

Traduz sentenças DAML-OIL para sentenças KIF (outra linguagem padrão para ontologia na web ) que por suas vezes possuem tradução direta para sentenças da lógica dos predicados na primeira ordem aumentada com listas de elementos

Baseada na teoria do conjuntos Representa sentenças DAML-OIL em sentenças da teoria

de conjuntos. Ex: Sentença DAML-OIL: <sameClassAs,?C,?D> Sentença em conjuntos: IC(?C) = IC(?D) onde, IC = função que mapeia classes em uma coleção de

objetos DAML-OIL

Ferramentas de desenvolvimento e uso de ontologias em DAML-OIL

http://www.daml.org/tools/

Limitações de DAML-OIL

Construtores limitados de propriedades composição, produto, ...

Apenas relações unárias e binárias entre entidades

Sem comparação ou agregação de valores

Sem valores default

RuleML: definição e motivação

- Necessidade de representar regras na Web Semântica- Regras reativas: especificar comportamento em resposta a

determinados eventos;- Regras dedutivas: inferir conclusões a partir da conjunção de

determinados dados; - Regras de definição de restrições de integridade: dado um

conjunto de dados, os mesmos satisfazem certas restrições?

- Construção de uma linguagem independente de padrões proprietários => provimento de interoperabilidade;

- Unificação das linguagens previamente propostas para representação de regras na WEB.- RuleML = RFML + URML + AORML + ....- Manter compatibilidade com versões anteriores

RuleML: estágio atual

- Rule Markup Iniative: participantes da academia e indústria líderes em representação de conhecimento e Markup Languages- Tentar construir uma linguagem em conformidade com os

padrões da WEB e que atenda às necessidades dos participantes.

- Rule Markup Language: representação de regras em XML.- Representação de regras reativas, derivativas, restrições

de integridade e fatos.- Representação de sua sintaxe em DTD (versão atual 0.8)

Revisão das várias linguagens de regras usadas em IA

Regras de reação ou produção: P1 ... Pn do A, onde A é uma ação a executar quando a

conjunção de premissas é verificada Regras de derivação e regras Prolog:

P1 ... Pn do assert C Caso particular de regra de produção na qual a ação é

acrescentar conclusão C na base de conhecimento Equivalente a regra Prolog C :- P1, ..., Pn.

Fatos: regras de derivação sem premissas Regras Datalog:

Restrição de regras Prolog sem funções aninhadas dentro de predicados

Ex, p(g(X,b),f(a)) :- q(X), r(f(b)), OK em Prolog, mas não em Datalog

Restrições adicionais de Datalog: Apenas predicados binários, ex, excluindo vende(V,C,P) Lógica proposicional, sem variáveis, apenas constantes

Revisão das várias linguagens de regras usadas em IA

EqualLog: extensão de Prolog

Com igualdade entre constantes Ex: f(b,c) :- g(b), t(c), c=d

Restrições de integridade P1 ... Pn do signal inconsistency

RuleML extende esses formalismos com URL e URI como constantes

Subconjuntos de RuleML

Estrutura de regras em RuleML

Regras Reativas

/ \

1. / \ 2.

/ \

Restrições de Integridade Regras de Derivação

|

3. |

|

fatos

Sintaxe RuleML para vários tipos de regras

- Regras Reativas:

<rule> <_body> <and> prem1 ... premN </and> </_body> <_head>

action </_head></rule>


- Restrições de Integridade: <ic>

<_body> <and> prem1 ... premN </and> </_body> </ic> implementado por <rule> <_body> <and> prem1 ... premN </and> </_body> <_head> <signal> inconsistency </signal> </_head>

</rule>


- Regras Derivativas: <imp> <_head> conc </_head> <_body>

<and> prem1 ... premN </and> </_body>

</imp> implementado por <rule>

<_body> <and> prem1 ... premN </and>

</_body> <_head>

<assert> conc </assert> </_head>

</rule>

Sintaxe RuleML para vários tipos de regras (identar)

- Fatos: <fact> <_head> conc </_head> </fact>

implementado por <imp> <_head> conc </_head> <_body>

<and> </and> </_body> </imp>

Tipologia das regras RuleML

- Valores atômicos- <atom> elem1 </atom>

- Conjunção:- <and> elem1 elem2 ... elemN </and>

- Disjunção- <or> elem1 elem2 ... elemN </or>

- Funções- <_opr> elem1 </opr>

- Relação- <rel> elem1 </rel>


<fact> <_head> <atom> <_opr><rel>vendeu</rel></_opr> <ind>Lucas</ind>

<ind>Maria</ind> <ind>livro</ind> </atom> </_head></fact>


- Negação- fraca (não verdade): eu não conheço RuleML

- a não verdade não implica falsidade- <not> elem1 </not>

- forte (falsidade): eu desconheço RuleML- a não verdade implica falsidade- <neg> elem1 </neg>

- Variáveis- <var> elem1 </var>

- Constantes- <ind> elem1 </ind>


<imp>

<_head>

<atom>

<_opr><rel>EhAlunoMestrado</rel></_opr>

<var>pessoa</var>

</atom>

</_head>

<_body>

<and>

<or>

<atom>

<_opr><rel>Selecionado</rel></_opr>

<var>pessoa</var>

</atom>


<atom>

<_opr><rel>Especial</rel></_opr>

<var>pessoa</var>

</atom>

</or>

<not>

<atom>

<_opr><rel>AssassinadoNoEstacionamento</rel></_opr>

<var>pessoa</var>

</atom>

</not>

<and>

</_body>

</imp>


- Prioridades- Usada para resolução de conflitos entre regras

- <_spriority> elem1 <spriority>

Complemento da ontologia acadêmica abaixo da ontologia geral

do AIMA com regras RuleML

Exemplo de regras RuleML e F-Logic

- F-Logic X:pessoa[idade -> I] :- I >= 0, I <= 130.

- RuleML <imp> <_head>

<atom> <_opr><rel>Pessoa</rel><_opr> <var>X</var>

</atom> </_head>


<_body> <and>

<atom> <_opr><rel>MaiorIgual</rel><_opr>

<var>idadeX</var> <ind>0</ind>

</atom> <atom>

<_opr><rel>MenorIgual</rel><_opr> <var>idadeX</var> <ind>130</ind>

</atom> </and> </_body> </imp>


- F-Logic meiaIdade(P) :- P:prof.

- RuleML<imp>

<_head> <atom> <_opr><rel>MeiaIdade</rel><_opr> <var>P</var>

</atom> </_head>

<_body> <atom> <_opr><rel>Professor</rel><_opr>

<var>P</var> </atom> </_body> </imp>

Ferramentas de desenvolvimento e uso de base de regras RuleML

http://www.dfki.uni-kl.de/ruleml/#Engines

Limitações de RuleML

- Base de regras não referencia um modelo de informação onde possa atuar:- RuleML deveria prover formas de incluir modelos de

informação como DAML-OIL em sua base. Ex: um atributo da base.

- Variáveis da base poderiam ser linkadas a modelos externos onde estas poderiam ser definidas. Ex: UML class.

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Motivação de linguagens de ontologias na WEB* Evolução da distribuição da informação na WEB (para ser processados por software e não apenas lidos por