05. Representação e Raciocínio Aplicações na Web Semântica

05. Representação e Raciocínio

Aplicações na Web Semântica

Luiz A M PalazzoUniversidade Católica de Pelotas

Centro Politécnico

Abril de 2010

Na Linha do Tempo

1970 - ARPANET

1980 - BITNET NSFNET INTERNET

1990 - World Wide Web

2000 - Web 2.0 - Web Social

2010 - Web 3.0 - Web Semântica

2020 - Web 4.0 - Web Ubíqua

Fontes: Hobbes Internet Timeline - http://www.zakon.org/robert/internet/timeline/ Radar Networks - http://www.radarnetworks.com/

05 - Representação e Raciocínio 2

A Evolução Tecnológica


Outra Visão a Longo Prazo


A Web Hoje

O tamanho da Web Indexada é estimado em mais de 57 bilhões de páginas (WorldWideWebSize.com, abril de 2010)

A maior parte é dirigida ao consumo humano:

Mesmo o conteúdo gerado automaticamente a partir de bases de dados é usualmente apresentado sem a estrutura original da base de dados.

Alguns usos típicos da Web hoje:

Pesquisar e utilizar informação,

Buscar e entrar em contato com outras pessoas,

Pesquisar recursos, produtos e lojas on-line,

Adquirir produtos e serviços.05 - Representação e Raciocínio 5

A Web 2.0

Uma Web social• Participativa• Exemplos:

• Google Apps• Wikipedia• Blogging• Second Life• Tags (folksonomias)


A Web Semântica

Uma Web de dados (descritos por metadados)

Capaz de ser entendida por humanos e máquinas simultaneamente

Gradualmente incorporada à Web Sintática

Permitindo a realização de inferências sobre o seu conteúdo

Oferecendo suporte a aplicações inteligentes e inovadoras


Uma Web de Dados!


A Proposta Original


Scientific American Magazine, maio de 2001

Uma Web em Camadas


Onde estamos agora?


Ainda... em construção

Novos modelos estão gradualmente sendo propostos, testados e aceitos

Baseia-se em conceitos fundamentais sobre o relacionamento semântico entre as linguagens de cada camada

As camadas mais baixas estão mais consolidadas

As últimas camadas (Lógica, Prova,Confiança) estão ainda em fase de pesquisa

O Nível Léxico: UNICODE


Padrão de codificação de caracteres

Em substituição ao ASCII (8 bits – 256 caracteres)

16 bits (65.536 caracteres)

Símbolos de linguagens internacionais

Símbolos matemáticos

Símbolos financeiros

Outros símbolos especiais

Cerca de 49.000 símbolos usados

16.000 combinações livres para uso customizado

URI / IRI


URI: Uniform Resource Identifier

IRI: Internationalized URI

Superconjunto de:

URL (Uniform Resource Location)

URN (Uniform Resource Name)

URC (Uniform Resource Classification)

Elemento básico da estrutura a partir do qual os demais componentes são construídos

XML: eXtensible Markup Language


É uma linguagem de marcação, como HTML

Ambas são baseadas em tags

<titulo> Minha Página </titulo>

Mas, HTML é voltada para a formatação, enquanto que XML tenta capturar a estrutura da informação

XML também permite a criação de novas tags para atender aplicaçõesespecíficas

Comparando HTML e XML

HTML

<h2>Context-Dependent Reasoning</h2>

<i>por <b>V. Marek</b> e <b>M. Truszczynski</b></i><br>

Springer 1993<br>ISBN 0387976892

XML

<livro><título>Context-Dependent Reasoning</título><autor>V. Marek</autor><autor>M. Truszczynski</autor><editora>Springer</editora><ano>1993</ano><ISBN>0387976892</ISBN>

</livro>

1505 - Representação e Raciocínio

Vocabulários XML

Aplicações para a Web devem concordar em um vocabulário comum (nomes de tags) para se comunicar e colaborar.

As comunidades e setores empresariais estão definindo seus vocabulários especializados: Matemática (MathML) Bioinformática (BSML) Recursos Humanos (HRML) Recursos na Web (Dublin Core) Pessoas (FOAF) …


Namespaces

Identificadores podem ter mais de um significado Os namespaces contextualizam identificadores Os identificadores são únicos dentro de um

namespace

<h:mesa xmlns:h="http://www.w3.org/TR/html4/"> <h:tr> <h:td>Maçãs</h:td> <h:td>Bananas</h:td> </h:tr> </h:mesa>

<f:mesa xmlns:f="http://www. ... /mobilia"> <f:nome>Mesa de Jantar</f:nome> <f:largura>160</f:largura> <f:comprimento>240</f: comprimento> </f:mesa>


RDF: Resource Description Framework


Representação de metadados

Acessível por máquinas

Significado codificado em triplas

Recurso (1) tem propriedade (2) que tem valor (3)

Recurso: qualquer objeto do mundo real descrito de forma única por um URI

Propriedade: aspectos específicos que caracterizam e descrevem um recurso

Declarações: associações entre um recurso específico, uma propriedade qualquer e o valor dessa propriedade, para esse recurso.

RDF: Com a Sintaxe do XML


<rdf:RDFxmlns:rdf="http://www.w3.org/1999/02/22-rdf-syntax-ns#"xmlns:mydomain="http://www.mydomain.org/my-rdf-ns">

<rdf:Descriptionrdf:about="http://www.cit.gu.edu.au/~db">

<mydomain:site-owner>

Homer Simpson

</mydomain:site-owner>

</rdf:Description>

</rdf:RDF>

RDF Schema


RDF Schema (RDFS) é um modelo de tipos de dados simples que permite a criação de classes e propriedades.

Principais conceitos: Recurso (rdfs:Resource) Classe (rdfs:Class) Propriedade (rdf:Property)

RDF Schema (RDFS)


O RDFS não fornece ainda todos os detalhes necessários para descrever recursos:

Não possui restrições de domínio ou escopos específicos. Não possui restrições de existência ou cardinalidade. Não possui propriedades transitivas, inversas ou

simétricas.

Mesmo assim:

Tornou-se um padrão de fato para a Web Semântica Possui suficiente potencial de expressividade Permite obter estruturas de informação sem

ambiguidades.

Ontologias


São especificações formais compartilhadas dos conceitos de um determinado domínio

Vem da filosofia (estudo do ser) e foram incorporadas pela Ciência da Computação, especialmente nas áreas de Inteligência Artificial e Representação do Conhecimento

Constituem o núcleo da Web Semântica, que não pode ser construída sem elas.

OWL: Web Ontology Language


Padrão desenvolvido pelo W3C para a representação de ontologias para a Web Semântica

Baseia-se no modelo da orientação a objetos com elevada expressividade semântica herdando a mesma sintaxe de XML/RDF

Apresenta-se em três versões, voltadas para diferentes aplicações:

Lite

DL (Description Logics)

Full

OWL: Web Ontology Language


SPARQL


É uma linguagem de consulta para os padrões de grafos RDF/RDFS

Está para a Web Semântica assim como SQL está para as bases de dados relacionais

Formada por:

Padrões de consulta

Protocolo para uso com HTTP

Formato XML para saída dos resultados

É um padrão W3C desde janeiro de 2008

SPARQL


RIF: Rule Interchange Format


GIF, KIF... RIF

Proposta de um formato padronizado para o compartilhamento de regras entre diferentes comunidades: empresariais, acadêmicas etc.

Tecnologia em desenvolvimento por um grupo de trabalho no W3C

http://www.w3.org/2005/rules/wiki/RIF_Working_Group

Lógica Unificadora


Representação unificada de expressões SPARQL, RIF e ontologias (descritas em OWL)

O objetivo é oferecer um framework único para possibilitar a combinação dos elementos das camadas inferiores

Abordagens ainda em estudo incluem lógica modal para a caracterização de ações, lógicas auto-epistêmicas, lógicas de descrição, entre outras

Prova


Mecanismos de inferência devem ser especificados para o uso das regras previamente definidas

Validação de informações com uso de agentes:

Software executado sem controle humano direto ou supervisáo constante para cumprir objetivos definidos por um usuário

Coletam, filtram e processam informações na Web, eventualmente com o auxílio de outros agentes

Criptografia


Transversalmente às diversas camadas da Web Semântica, muitas vezes é necessário garantir a segurança e privacidade das informações.

Com esta finalidade, mecanismos de criptografia são integrados às camadas, especialmente em aplicações mais sensíveis.

Por exemplo, com o emprego de dupla chave (pública/privada).

Confiança


Após a informação desejada ser obtida, é necessário determinar a suaautenticidade

Entidades confiáveis podem ser definidas (p.ex: bibliotecas virtuais, agências de autentificação, etc.)

Declarações de confiabilidade podem ser verificadas se houver confirmação de outra entidade (também confiável)

Por exemplo, pode-se acreditar que alguém é funcionário de uma loja se a loja também afirma que a pessoa é um funcionário e a loja pertence a uma lista de entidades confiáveis

Interface do Usuário


Uma das metas da Web Semântica é a personalização da interface do usuário em suas aplicações.

Para isso é necessário modelar as preferências, necessidades e interesses de cada usuário

Contribuem para essa meta o desenvolvimento (semi-)automatizado de ontologias pessoais com o uso de vocabulários controlados como o Dublin Core e o FOAF

Aplicações


Gerenciamento de Conteúdo

Business Intelligence

Interfaces Colaborativos

Comunicação entre Comunidades Virtuais

Gerenciamento de Dados Multi e Hipermídia

Educação formal e continuada

etc.

Em resumo...


A Web Semântica é hoje uma realidade Grande progresso realizado desde a proposta original de 2001 Muitas aplicações já estão disponíveis e o número continua

aumentando Crescente suporte oferecido pela iniciativa privada e o setor

governamental

O desenvolvimento continua É fácil participar: muitas ferramentas livres estão disponíveis Novas linguagens e técnicas começam a atingir uma massa crítica

Os próximos passos são instigantes: O “efeito rede”: conexão dos recursos da WS com os demais

As oportunidades de pesquisa e desenvolvimento continuam em

alta

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