Ontologia Categorias de Arist³teles rvore de Porf­rio Ontologia x

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    Departamento de Informtica PUC- Rio R. Marqus de So Vicente 22522453-900 - Rio de Janeiro, Brasilwww.inf.puc-rio.br/~julio

    Ontologias: como e porqu criOntologias: como e porqu cri--laslas

    Julio Julio CesarCesar Sampaio do Prado LeiteSampaio do Prado LeiteKarinKarin KooganKoogan BreitmanBreitman

    JAI 1 2

    Ontologia

    Estudo do que existe being Plato metafsica Aristteles - 10 categorias Ontologia: sculo XVII

    Onto (o que existe) + Logos (conhecimento sobre)

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    Categorias de Aristteles

    O gato quer leite. SentimentoO gato est correndoAoO gato tem um ratoPossuirO gato est sentadoPosioO gato saiu ontemQuandoO gato est em casaOndeO gato tem metade do tamanho de um....RelaoO gato tem 50cm de comprimentoQuantidadeO gato pretoQualidadeUm gatoSubstncia

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    rvore de Porfrio

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    Ontologia x ontologia [Guarino98]

    Filosofia Disciplina Ontologia

    Cincia da Computao Artefato ontologia

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    Web Semntica

    A Web Semntica uma EXTENSO da web atual na qual dado a informao um SIGNIFICADO bem definido, permitindo com que computadores e pessoas trabalhem em cooperao. Berners-Lee, Hendler e Lassila

    "The Semantic Web is an extension of the current web in which information is given well-defined meaning, better enabling computers and people to work in cooperation."

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    Web Semntica

    A maior parte dos recursos primrios esto em linguagem natural, compreensveis para humanos.

    Metadados. Combinar recursos primrios com recursos

    de metadados. Metadados em formato padronizado podem

    ser entendidos por software e pessoas.

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    Web Semntica - Objetivos

    enriquecer a informao disponvel com semntica que pode ser entendida por mquinas

    fornecer acesso inteligente a informao heterognea e distribuda, permitindo que produtos de software possam fazer uma intermediao entre as necessidades do usurio e as fontes de informao disponveis.

    ontologia

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    Definio [Berners-Lee]an ontology is a document or file that formally

    defines the relationship among terms

    ontologia um documento ou arquivo que formalmente define os relacionamento entre termos

    Ontologia = taxonomia + regras de inferncia

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    Definio [Gruber93]

    Uma ontologia uma especificao formal explcita de uma conceitualizaocompartilhada.

    Conceitualizao modelo abstrato de como as pessoal pensam

    Especificao explcita os conceitos e relacionamentos utilizados neste modelo abstrato so fornecidos atravs de termos explcitos e bem definidos [Gruninger02]

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    Definio [Maedche02]O : = {C, R, HC, rel, AO} que consiste de:

    Dois conjuntos disjuntos, C (conceitos/classes) and R(relacionamentos)

    Uma hierarquia de conceitos, HC: HC um relacionamento direto HC C x C chamado hierarquia de conceitos ou taxonomia. HC (C1,C2) significa C1 um sub-conceito de of C2

    Uma funo rel : R C x C que relaciona os conceitos de modo no taxonmico

    Um conjunto de axiomas AO, expressos em uma linguagem lgica apropriada. 12

    Para que serve uma ontologia?Noy & McGuiness:

    Compartilhar entendimento comum de uma estrutura de informao por pessoas ou agentes de software

    Permitir o reuso de conhecimento de domnio Explicitar hipteses sobre um domnio Separar conhecimento de domnio de

    conhecimento operacional Anlise

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    Porque construir uma ontologia?

    Explicitar significado Integrar recursos na Web

    interoperabilidade

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    Conceitos importantes

    Objetos que possuem um conjunto de caractersticas que nos permitem classific-los como sendo membros deste grupo.

    Conceito/Classe/Entidade

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    Conceitos importantes

    Caracterstica

    Propriedade/Atributo/Role/Slot

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    Conceitos importantes

    Modo pelo qual duas ou mais classes esto relacionadas

    Relacionamento/Restriction

    17

    Conceitos importantes

    Ortogonalidade: Generalizao = Tipo de (is a) Composio = Parte de (part of)

    Generalizao X Composio

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    Generalizao

    tipo de

    Veculo

    Terrestre Aqutico

    Carro Anfbio Barco

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    Composio

    parte de

    Lmpada

    Base Cobertura FiaoInterruptor1 1 1 1

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    Contra exemplo [Welty02]

    Carro & Motor Carro propriedade acomoda pessoas Motor propriedade gera fora rotacional

    Motor no acomoda pessoas.... no um tipo de carro.

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    Exemplo

    Ser vivoEspcie

    humanosIdade

    Sexo

    homens mulheres

    crianas

    X uma subcategoria de y

    Taxonomia dos seres vivos

    adultos

    22

    Estrutura de ontologias

    Artefatos com diversos graus de estruturao Taxonomia Yahoo Metadata Schemes Dublin core Lgica

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    Tipos de ontologia

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    Enfoques

    Inteligncia artificial Engenharia do conhecimento Esforos voltados ao mapeamento de domnios, criao

    de grandes bases de conhecimento para mapear o conhecimento humano

    Construdas por experts

    Web semntica Ontologias voltadas para aplicaes especficas Construdas por engenheiros de software

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    IA

    Enfoque top down Tempos antigos divide et impera Sistema e sub-sistema [von Bertalanffy] Dijkstra (programming considered a human activity) Especifica as partes individualmente Satisfeito? O problema est resolvido? Constri as partes individualmente

    se uma das partes ainda complexa: subdividir26

    Dividir para Conquistar Enfoque top down Desvantagens (Jackson)

    escolha mais arriscada possvel a maior deciso qual diviso fazer tomada muito cedo pouco conhecimento baixa compreenso do problema

    o mundo real no organizado de modo hierrquico estruturas paralelas e concorrentes

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    Ontologias enfoque Top-down

    Cyc upper ontology Base de conhecimento com 3000 termos

    (termos mais gerais da realidade consensual dos humanos)

    WordNet Banco de dados lxico para a lngua inglesa

    com mais de 42.000 termos

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    CYC

    29

    Exemplo WordNetWordNet 1.7.1 Search Search word:

    Results for "Synonyms, ordered by estimated frequency" search of noun "dessert"

    1 sense of dessert

    Sense 1dessert -- (a dish served as the last course of a meal)

    => course --(part of a meal served at one time; "she prepared a three course meal")

    Return to overview for dessertReturn to WordNet home

    30

    Web Semntica

    Grande nmero de pequenas ontologias interligadas

    Em alguns anos toda empresa, universidade, agncia governamental ter seu contedo conectado a uma ontologia

    James Hendler, Agents and the Semantic Web

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    Linguagens para Ontologia

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    Linguagens para ontologias na web semntica

    RDF(S) = RDF + RDF Schema- XOL (Ontology Exchange Language):

    http://www.ai.sri.com/pkarp/xol/ SHOE: Simple HTML Ontology Extensions http://www.cs.umd.edu/projects/plus/SHOE/ OIL (Ontology Inference Layer )

    http://www.ontoknowledge.org/oil/ DAML+OIL

    http://www.daml.org/2001/03/daml+oil-index OWL (Web Ontology Language)

    http://www.w3.org/TR/owl-features/

    33

    Evoluo XML sintaxe para estruturar documentos. No

    impem restries semnticas. XML Schema restringe a estrutura de

    documentos XML RDF modelo de dados para objetos e

    relacionamentos. Semntica simplificada RDF Schema vocabulrio para descrever

    propriedades e classes de RDF. Semntica para generalizao.

    DAML+OIL, OWL maior vocabulrio para descrever classes e propriedades (relacionamentos, e.g., disjuno, cardinalidade, igualdade) 34

    RDF

    RDF - Resource Framework Description modelo de dados formal e sintaxte

    Codifica metadados em formato processvel por mquinas.

    Interoperabilidade entre aplicaes RDF(S) primitivas para modelar ontologias

    simples No expressivo suficiente (no tem conectivos

    para negao, disjuno nem conjuno)

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    SHOE

    SHOE extenso de HTML para anotar pginas

    Desenvolvido na Universidade de MarylandInformao embebida nas pginasMenos expressivo do que RDF(S)Manuteno problemticaProjeto foi abandonado

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    OIL Ontology inference layer Patrocinado pela Comunidade Europia atravs do On-to-

    knowledge project. Surgiu da necessidade de uma linguagem mais expressiva

    do que RDF Oferece ferramental de edio O

    OntoEdit, developed at the University of Karslruhe Protg-2000, Stanford University OILed, Manchester University

    Oferece suporte a verificao (pode ser mapeada para lgica de descrio) FaCT

    Fornece uma extenso para RDF e RDF(S) ontologias em OIL so documentos vlidos em RDF.

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    DAML + OIL DARPA Agent Markup Language (DAML) Desenvolvido pelo Defense Advanced Research Projects

    Agency (DARPA) em conjunto com o W3C DAML-ONT em Outubro de 2000. DAML+OIL Em Dezembro de 2000 Pode ser mapeada para lgica de primeira ordem (escrita

    ANSI Knowledge Interchange Format (KIF) DARPA mantm uma enorme biblioteca digital de

    ontologias www.daml.org/ontologies Favorita em razo a grande base instalada.

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    DAML+OIL

    sobremesa

    base_biscoito

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    OWL

    OWL em Maro de 2003 Nova linguagem recomendada pelo W3C Reviso do DAML+OIL Possui trs sublinguagens:

    OWL Lite Owl DL (Description Logics) mapeamento para DAML+OIL Owl Full

    No existem ferramentas de edio.

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    Engenharia de ontologias Disciplina criada com o objetivo de sustentar o

    desenvolvimento de ontologias Engoba as atividades de:

    Projeto Construo Avaliao Validao Manuteno Integrao Compartilhamento Reutilizao

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    Desenvolvimento