DAMLONT An Ontology Language for the Semantic Web

DAML-ONT An Ontology Language for the Semantic Web Deborah Mc. Guinness, Richard Fikes, Lynn Andrea Stein, James Hendler Web y Base de Datos 2002 Web y Base de Datos - 2002 Grupo 15

Agenda Introducción a Ontologías n Presentación de DAML-ONT n Otros lenguajes n Trabajos futuros n Crítica n Web y Base de Datos - 2002

Introducción Definiciones n En filosofía: Teoría Ontológica “Estudio de lo que existe en el mundo” n Gruber[1993] “Una ontología es una especificación explícita de una conceptualización” n R. Neches[1991] “Una ontología define los conceptos y las relaciones básicas para la comprensión de un área, así como las reglas para combinar los conceptos para definir extensiones del vocabulario” Web y Base de Datos - 2002

Introducción Tipos de Ontologías n Genéricas: n De Dominio: Expresan conceptualizaciones de dominios particulares (Medicina, Bioquímica, Turismo, . . . ) n De Tareas: Expresan conceptualizaciones sobre la resolución de problemas (diagnóstico, ventas, . . . ) n De Aplicación: Describen conceptos bastante generales (espacio, tiempo, objeto, . . . ) Describen conceptos que dependen tanto de un dominio específico como de una tarea específica. Web y Base de Datos - 2002

Introducción Tipos de Ontologías + Ontología Genérica Ontología de Dominio - - Ontología de Tarea Ontología de Aplicación Reusabilidad + Usabilidad Web y Base de Datos - 2002

Introducción Beneficios y Problemas en el uso de Ontologías n n Beneficios: q Difusión del conocimiento y ayuda a la comunicación q Formalización (Especificación formal no ambigua) q Reutilización del conocimiento Problemas: q La construcción de una ontología es un proceso político q Las ontologías no son estacionarias, necesitan evolucionar q Dificultad de integración (visiones contradictorias) q Ausencia de actividades formales para el diseño de ontologías Web y Base de Datos - 2002

DAML-ONT n n Concebido para brindar soporte al desarrollo de la Web semántica Inspirado e influenciado por tres grandes fuentes q q q n Lenguajes Web (XML, RDF) Lenguajes de representacion del conocimiento (Ontolingua, KEE) Lógica descriptiva Dos líneas de desarrollo q Lenguaje de ontologías q Formalización del lenguaje Web y Base de Datos - 2002

DAML-ONT Catálogo n n Thesaurus Nivel mas bajo de definición Se asocia a cada concepto un id. n n Definición del concepto Cada concepto tiene un significado <Class ID = “Animal”> <label>Animal</label> <comment> Esta clase representa a todos las especies pertenecientes al Reino Animal. </comment> </Class> Web y Base de Datos - 2002

DAML-ONT Relaciones, Propiedades y Restricciones entre conceptos Define estos conceptos a través de diferentes tags n Permite expresar los niveles de definición más altos para una ontología n Algunos ejemplos : n <Class l. D = “Masculino”> <sub. Class. Of resource = “#Animal”/> </Class> El concepto ‘Masculino’ es una subclase del concepto ‘Animal’ Web y Base de Datos - 2002

DAML-ONT Relaciones, Propiedades y Restricciones entre conceptos (2) <Class l. D = “Femenino”> <sub. Class. Of resource = “#Animal”/> <disjoint. From resource = “#Masculino/”> </Class> Al definir el concepto ‘Femenino’ con el tag ‘disjoint. From’, se establece que nadie puede ser simultaneamente ‘Masculino’ y ‘Femenino’ <restricted. By> <Restriction> <on. Property resource = “#Hermano”/> <to. Class resource = “#Persona”/> </Restriction> </restricted. By> Restricción de valor. El ‘Hermano’ de una ‘Persona’ es también una ‘Persona’ Web y Base de Datos - 2002

DAML-ONT Relaciones, Propiedades y Restricciones entre conceptos (3) <Property l. D = “Padres”> <cardinality>2</cardinality> <domain resource = “#Animal/”> </Property> ‘Padres’ es una propiedad (relacion) que se aplica solo a elemntos del tipo ‘Animal’, y que ademas los elementos que tienen ‘Padres’ tienen exactamente 2. <Property l. D = “Hijo”> <inverse. Of resource = “#Padres/”> </Property> Relación inversa. Si A son padres de B, entonces B es hijo de A. Web y Base de Datos - 2002

DAML-ONT Definición de un Lenguaje n Sintaxis: Especifica cuales son las cadenas de caracteres legales (válidas) del lenguaje. n Semántica: Significado de cada cadena legal. Pude ser especificada de diferentes maneras. Web y Base de Datos - 2002

DAML-ONT Semántica Axiomática DAML - ONT (traducción) Teoría lógica expresada en cálculo de predicados de primer orden (lógicamente equivalente) Web y Base de Datos - 2002

DAML-ONT Semántica Axiomática ¿Cómo realizamos esta traducción? Regla de traducir una frase o cadena RDF en una ración relacional de primer orden n Incluyendo en la traducción una serie de axiomas de cálculos de predicados de primer orden que restringen las interpretaciones permitidas en las propiedades y clases que están incluidas en DAML-ONT n Web y Base de Datos - 2002

DAML-ONT Semántica Axiomática ¿Qué obtenemos con esta traducción? n Representación de la ontología Serie de oraciones de primer orden que incluye los términos específicos de la ontología con una serie de axiomas predefinidos que restringen las interpretaciones n Modelo de cálculo de predicados de primer orden que tiene un modelo semántico teórico bien aceptado n Web y Base de Datos - 2002

DAML-ONT Semántica Axiomática ¿Para qué? Realizar inferencias automáticamente usando demostraciones de teoremas tradicionales n Estos axiomas y reglas para generar la traducción de frases RDF en oraciones de primer orden es lo que nos interesa aquí Web y Base de Datos - 2002

DAML-ONT El Lenguaje Axiomático n n n Se describe en formato de intercambio de conocimiento KIF (Knowledge Interchange Format) Utilizan constructores de primer orden sumados a relaciones y funciones específicas KIF, soportando listas y enteros como objetos en el dominio del texto Listas y enteros son necesarios para axiomatizar los contenedores RDF y las propiedades DAMLONT Web y Base de Datos - 2002

DAML-ONT El Lenguaje Axiomático n n n Cada sentencia RDF “Property P of resource R has value V” es trasladada en una sentencia KIF “(Property. Value P R V)” Ax 1: (<=>(Type ? r ? v) (Property. Value Type ? r ? v)) Ax 2: (=>(Type ? r ? v) (and(Type ? r ? v Resource) (Type ? c Class))) Web y Base de Datos - 2002

DAML-ONT Axiomas para RDF n n n Nombres de recursos declarados del tipo “Property” o “Class” Recursos declarados tienen una clase y un tipo dado Inicializa una propiedad de un recurso dado con un valor dado Web y Base de Datos - 2002

DAML-ONT Ejemplo de Traducción e Interfase DAML-ONT (clase “Persona”, persona “Chengue”) <Class ID=“Persona” > <sub. Class. Ofresource=“#Animal” /> <restricted. By> <Restriction> <on. Property resource=“#padre” /> <to. Class resource=“#Persona” /> </Restriction> </restricted. By> </Class> <Persona ID=“Chengue” <padre resource=“#Juan” /> </Persona> Web y Base de Datos - 2002

DAML-ONT Ejemplo de Traducción e Interfase Traducción a sentencias RDF Traducción por nuestra semántica (type Persona Class) (sub. Class. Of Persona Animal) (type Restriction R) (restricted. By Persona R) (on. Property R padre) (to. Class R Persona) (type Chengue Persona) (padre Chengue Juan) axiomática a sentencias KIF (type Persona Class) (sub. Class. Of Persona Animal) (type Restriction R) (restricted. By Persona R) (on. Property R padre) (to. Class R Persona) (type Chengue Persona) (padre Chengue Juan) Web y Base de Datos - 2002

DAML-ONT Clases de DAML-ONT n n Ax 3: Every object is type Thing Ax 4: Every object is not type “Noghing” Ax 5: An object of type “List” is also of type “Sequence” Ax 6: Saying that an object is type “Disjoint” is equivalent to saying that the object is type “List”, that every item in the list is type “Class”, and that the classes in the list are pairwise disjoint Web y Base de Datos - 2002

DAML-ONT Clases de DAML-ONT n n Ax 7: “Empty” and “Nothing” is the same class Ax 8: Saying that an object P is type “Transitive. Property” is equivalent to saying that P is type “Property”, and that if object Y is a value of P for object X and object Z is a value of P for Y, then Z is also a value of P for X Ax 9: Saying than object P is type “Unique. Property” is equivalent to saying that property and that if objects Y and Z are both values of P for object X, then Y and Z are the same object Ax 10: Saying that an object P is type “Unambiguous. Property” is equivalent to saying than P is type property, and that if object V is a value of P for both objects X and Y, then X and Y are the same object Web y Base de Datos - 2002

DAML-ONT Conclusiones n n Expresar elementos como clases, propiedades, restricciones y objetos en el dominio Al traducirlo a un modelo lógicomatemático obtenemos un modelo poderoso para describir el contenido en el Web y Base de Datos - 2002

Otros Lenguajes Existencia de múltiples lenguajes: CKML, CLIPS, Conceptual-Graphs, Cyc. L, DAML+OIL, eb. XML, F-Logic, GRAIL, FIPA, KIF, OCML, Ontolingua, RDF-RDFS, Thesauri, UML, UPML, XMLS, XOL, . . . SHOE (Simple HTML Ontology Extension) Provee una extensión de HTML con el objetivo de incorporar conocimiento semántico (legible por máquinas) en HTML u otros documentos Web. Permite definir clases, relaciones y reglas de inferencia. OIL (Ontology Inference Layer) Unifica tres aspectos importantes que proveen diferentes comunidades: Lógica descriptiva, sistemas basados en frame y lenguajes Web. Permite definir clases, slots y axiomas. Web y Base de Datos - 2002

Otros Lenguajes Comparación (con respecto al poder de definición) Conceptos DAMLONT Jerarquía Conceptos Propiedades Restricciones + <Class Id=. . . Subclase_de, Intersección, Unión o Complemento + Disjoint, Inversa, Dominio, rangos, <sub. Property. . cardinalidad, default + OIL clas-def. . . SHOE Subclase_de, Intersección, Unión o Complemento XML Rica def. axiomática <subslot-of. . Disjoint, Inversa, Dominio, rangos, cardinalidad RDF XML/XMLS ? ? ? RDF/RDFS HTML <def-category Solo Subclase_de name =. . . Axiomas Compatible ? ? ? No tiene disjoint No cardinalidad Web y Base de Datos - 2002 Reglas de inferencia XML

Trabajos Futuros Estandarización Para que las ontologías cumplan completamente su rol en la integración semántica en la Web, es necesario la estandarización de los diversos lenguajes. W 3 C Web Ontology Group (Web. Ont) esta trabajando en el desarrollo de n Web ontology language (OWL) q q q Basado en los lenguajes existentes con una extensión de los constructores Permita interoperabilidad de ontologías Permita evolución de ontologías (versionamiento) Permita detección de inconsistencias Máxima compatibilidad con XML y RDF Internacionalización (Diferentes vistas sobre una ontología) Web y Base de Datos - 2002

Crítica n n n Artículo técnico que hace una introducción al lenguaje mediante un sencillo ejemplo. No presenta todas las cualidades del lenguaje Da por sabidos muchos conocimientos técnicos que hay que dominar para comprender bien el artículo No compara virtudes/contras con otros lenguajes Al introducir el lenguaje mediante un ejemplo sencillo se entienden rápidamente los conceptos que quiere trasmitir Web y Base de Datos - 2002