Ontologie concept applications

Les ontologies : concept de base et
application
Faculté des Sciences et Techniques Fès Université Sidi Mohamed Ben Abdellah
Réalisé par :
Rachid BENOUINI
Adnane EDDARIOUACHE
Encadré par :
A. ZAHI
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FST Fès 2013 - 2014
Ontologie
Applications d’ontologie
Logique de description
Langages pour les ontologies
Ontologie Arabe
Conclusion
MSIR FST Fès 2013-2014

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Ontologie
Ontologie Arabe
Conclusion
Le Plan
Définitions Ontologie
Vue sur l’ontologie arabe
Conclusion

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Ontologie
Ontologie Arabe
Conclusion
Introduction
Définitions dans la littérature
Les composants d’ontologie
Type ontologie
Méthodes de construction d’ontologie
Exemple ontologie
Introduction
La théorie d’existence tente d’expliquer les concepts qui existent dans le monde
et comment ces concepts sont imbriquées et organisées pour donner du sens.
Les concepts chez un être humaine sont des connaissances exprimables c’est ce
qu’il peut exprimer c’est l’univers du discours qui sont complétées par des
connaissances non exprimables (sensations, perceptions, sentiments non
verbalisables, connaissances inconscientes, connaissances tacites, etc.).
L'objectif premier d'une ontologie est de modéliser un ensemble de
connaissances dans un domaine donné, qui peut être réel ou imaginaire en langage
interprétable, pour qu’il soit utilisable par un ordinateur.

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Ontologie
Ontologie Arabe
Conclusion
Introduction
Type ontologie
Exemple ontologie
Le mot « Ontologie » vient du grec : ontos pour être, logie pour l’etude et logos pour
univers. C'est un terme philosophique introduit au XIXème siècle qui caractérise
l'étude des êtres dans son univers.
En informatique, plusieurs définitions ont été données à l'ontologie parmi eux de
[Gruber, 93]:« Une ontologie est une spécification explicite d’une conceptualisation »
Ca veux dire une ontologie est une description formelle d’une vue abstraite et
simplifiée du monde que l'on veut représenter.
Ontologie
La question qui se pose :
Comment décrire ou représenter un domaine avec des ontologies ?

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Ontologie
Ontologie Arabe
Conclusion
Introduction
Type ontologie
Exemple ontologie
Concepts : sont des classes, ensembles, collections ou types d'objets.
Relations : relations et interactions entre les concepts.
Axiomes : sont utilisés pour décrire les assertions de l'ontologie qui seront considérés
après comme vrais, pour but de définir les significations des composants d'ontologie.
Fonctions : cas particuliers de relation, dans laquelle un élément de la relation, par
exemple le nième élément est défini en fonction des n-1 éléments précédents.
Instances : C'est une définition extensionnelle de l'ontologie, par exemple les
individus « Karim » et « Amina » sont des instances du concept «personne».
Pour décrire un domaine avec les ontologie on représente les connaissances de ce
domaine par les cinq composants suivant :

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Ontologie
Ontologie Arabe
Conclusion
Introduction
Type ontologie
Exemple ontologie
Type ontologie
Par rapport à l'objet de la conceptualisation de l'ontologie, trois catégories au moins
peuvent être identifiées :
Les ontologies de haut niveau (top-level ontologies) :
décrivent des concepts très généraux comme l'espace, le temps, la matière, les objets,
les événements, les actions, etc., qui sont indépendants d'un problème ou d'un
domaine d’application particulier.
Les ontologies de domaine (domaine ontologies) :
décrivent le vocabulaire lié à un domaine générique (comme la médecine, ou les
automobiles) ou une tâche ou une activité générique (comme le diagnostic ou la
vente).
Les ontologies d'application (application ontologies) :
décrivent des concepts dépendant à la fois d'un domaine et d’une tâche particulière
dans ce domaine. Ces concepts correspondent souvent aux rôles joués par des entités.
Mais existe d’autre type d’ontologie.

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Ontologie
Ontologie Arabe
Conclusion
Introduction
Type ontologie
Exemple ontologie
Pour construire une ontologie on nous faut suivre un processus est un ensemble de
règles, Il existe plusieurs méthodes pour cela parmi eux :
Méthode de Bernaras et al [1996] Elle repose sur trois points :
Spécifier l'application basée sur l'ontologie en particulier les termes à collecter et
les tâches à effectuer en utilisant cette ontologie.
Organiser les termes en utilisant les méta catégories : concepts, relations,
attributs, etc.
Affiner l'ontologie et la structurer selon des principes de modularisation et
d'organisation hiérarchiques.

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Ontologie
Ontologie Arabe
Conclusion
Introduction
Type ontologie
Exemple ontologie
Exemple ontologie
Un Animal est une classe.
Une Plante est une classe, mais disjointe d'Animal.
Un Arbre est une sous-classe de Plante.
Une Branche est une partie d'un Arbre.
Une Feuille est une partie d'une Branche
Un Herbivore est un Animal qui ne mange qu'une
Plante ou une partie d'une Plante.
Un Carnivore est un Animal qui mange aussi un
Animal.
Une Girafe est un Herbivore qui ne mange que des
Feuilles.
Un Lion est un Carnivore qui ne mange que des
Herbivores.
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Ontologie
Ontologie Arabe
Conclusion
Commerce électronique : le but et de formaliser des connaissances pour l'échange de
données dans le domaine du Commerce Électronique.
Ingénierie des Systèmes : par exemple exploite une ontologie couvrant tous les aspects
liés à la modélisation mathématique en ingénierie. pour assister des ingénieurs dans le
développement d’applications concernant l’ingénierie de systèmes physiques
dynamiques.
Recherche d’information : d'enrichir les requêtes et améliorer la qualité des résultats, à
savoir la recherche de sens plutôt que la chaîne de recherche de correspondance.
Web sémantique : comme une référence sémantique pour lever l'ambiguïté des
significations utilisés dans les sites Web.
Traduction (interlingua) : La traduction automatique et clarification des termes, en
trouvant la cartographie exacte des concepts à travers les langues.
Il existe d’autres application d’ontologie.
Les ontologie a beaucoup d’utilisation :

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Ontologie
Ontologie Arabe
Conclusion
Définition
Composants de logique de description
Exemple logique de description
Décidabilité et complexité
Raisonnement
Logique de description DL
La logique de description pas un langage, mais une famille de langage a deux buts :
représenter les connaissances => ‘description’
raisonner à partir de ces connaissances => ‘logic’
La logique de description et composé de :
Abox : Assertion box permet d’instancie des individus et les relations entre eux.
Tbox : Terminological box pour la définition des concepts et des rôles
base de connaissances de DL = Tbox  ABox
Définition
L’univers du discours est constitué d’individus, appartenant à des concepts (ou classes),
et reliés entre eux par des rôles (ou propriété).
Exemple :
Individu minos, socrate, ab123cd
Concept Menteur, Homme, Voiture
Rôle connaît, conduit

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Ontologie
Ontologie Arabe
Conclusion
Définition
Raisonnement
Composants de logique de description :
DL Explication
⊤ concept universel (top)
⊥ concept absurde (bottom)
¬ C complément
C ⊔ D union
C ⊓ D intersection
{a} extension
∃ r C qualificateur existentiel
∀ r C qualificateur universel
= n r C quantificateur
≤ n r C quantificateur (max)
≥ n r C quantificateur (min)
r⁻ rôle inverse
r∘s rôle composé
¬r complément
C ⊑ D subsomption de concepts
r ⊑ s subsomption de rôles
Exemples :
¬ Menteur
Homme ⊔ Voiture
Crétois ⊓ Menteur
Voiture ⊓ (Rouge ⊔ ¬Ferrari)
{john, paul, george, ringo}
∃ enfant
∀ conduit Ferrari
(∃ conduit) ⊓ (∀ conduit Ferrari)
= 2 conduit Ferrari
≥ 2 connait (Crétois ⊓ Menteur)
conduit⁻
connait ∘ conduit
connait ∘ connait
Personne ⊑ Adulte ⊔ Enfant
ami ⊑ connait
Concepts complexes
de restrictions
Concepts complexes
constructeurs
ensemblistes
Rôles
Axiomes

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Ontologie
Ontologie Arabe
Conclusion
Définition
Raisonnement
En peut le représenté les connaissance soit graphiquement soit en logique simplifiée :
Animal
Mammifère
Fourrure
Ours
Eau
Baleine
Poisson
Chat
est-un
vit-dans
a
a
est-un
est-un
est-un
est-un
vit-dans

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Ontologie
Ontologie Arabe
Conclusion
Définition
Raisonnement
Selon le niveaux d’expressivité du description qu’on veux atteint on doit utilisé un type de
constructeurs, axiomes et rôles.
une meilleur expressivité => grand complexité => temps du résonnement plus grand
Et afin de garantir que les mécanismes de raisonnement seront décidables
=> on impose au DL des contraintes sur les axiomes et les constructeurs autorisés et la
manière de les combiner.
Expressivité (Famille-Syntaxe) ⊨ C ⊑ D ⊨ C(a)
FLE C ⊓ D
∀ r C
∃ r
P
(Polynomial)
P
AL ¬ C P P
ALE ∃ r C NP PSPACE
ALCO Avec {a1,…} PSPACE
SHOIN Avec r⁻ EXPTIME
SHIQ Avec ≥ n r C EXPTIME

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Ontologie
Ontologie Arabe
Conclusion
Définition
Raisonnement
Raisonnement
Problème des modèles infinis :
Exemple : Entier ⊑ (= 1 suivant Entier) ⊓ (≤ 1 suivant⁻)
{zero} ⊑ Entier ⊓ (= 0 suivant⁻)
Enjeux :
Comme la logique de prédicats la logique de description a aussi des technique
d’inférence. Une qui se base sur l’algorithme normalisation-comparaison (forme
normal puis comparaison), autre sur une méthode qui s’appelle méthode des
tableaux sémantique.
Il existe plusieurs implémentations de raisonneurs sur la logique de description :
Hermit, Pellet, Racer, FaCT …
Raisonnement

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Ontologie
Ontologie Arabe
Conclusion
Web sémantique
Langage XML et RDF
Langage OWL
Outils pour travailler avec les ontologies
Exemple Ontologie
Web sémantique
Le Web sémantique a pour objectif le partage de connaissances contenues dans
des silos d'informations, appelés aussi bases de données. Baé sur la technologie XML.
XML (eXtensible Markup Language) a été recommandé par le W3C en 1998.
L’objectif était de pallier la sémantique « faible » de HTML.
Web sémantique et XML

<Perssone homepage="http://ahmadi.net/">
<nom>karim</nom>
<prenom>El-ahmadi</prenom>
<profession>Avocat</profession>
</Perssone>

<a href="http://ahmadi.net/">
karim <strong>El-ahmadi</strong>
(<em>Avocat</em>)
</a>
Exemple :

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Ontologie
Ontologie Arabe
Conclusion
Web sémantique
Langage XML et RDF
Langage OWL
Exemple Ontologie
Langage XML et RDF
Resource Description Framework (RDF) dérivé de XML recommandé par le W3C
en 1999, vise à munir le Web d’un modèle de données plus adapté, ayant une
structure de graphe.
L’objectif est de construire le "Semantic Web" dans lequel les machines ont accès
à la sémantique des données.
Toute information en RDF est représentée par un triplet : sujet, prédicat et objet.
RDF
sujet : FST
prédicat : à-pour-master
objet : MSIR
Exemple :

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Ontologie
Ontologie Arabe
Conclusion
Web sémantique
Langage XML et RDF
Langage OWL
Exemple Ontologie
Langage OWL
Web Ontology Language (OWL) devenues une recommandation du W3C fin 2012, est
un langage de représentation des connaissances construit sur le modèle de données
de RDF. Basé sur les recherches effectuées dans le domaine de la logique de
description.
Définition
OWL-Lite : le plus simple, il est destiné à représenter des hiérarchies de concepts
simples, Sa simplicité lui permet d’avoir une complexité faible, et le calcule de réponse
est en temps raisonnable.
OWL-DL : plus complexe fondé sur la logique descriptive, Il est adapté pour faire des
raisonnements.
OWL-Full : plus complexe du OWL utilisé pour avoir un haut niveau de capacité de
description, quitte à ne pas pouvoir garantir la complétude et la décidabilité des
calculs liés à l'ontologie.
Les niveaux d'OWL

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Ontologie
Ontologie Arabe
Conclusion
Web sémantique
Langage XML et RDF
Langage OWL
Exemple Ontologie
Composantes OWL
OWL offre des axiomes « de haut niveau » qui visent à : améliorer la lisibilité et
optimiser le raisonnement .
Axiomes sur les concepts
DL OWL
C ⊑ D rdfs:subClassOf
C(a) rdf:type
C ⊑ D et D ⊑ C owl:equivalentClass
C ⊑ ¬D owl:disjointWith
owl:AllDisjointClasses
Axiomes sur les Rôles
DL OWL DL OWL
⊤ ⊑ (≤ 1 r) owl:FunctionalProperty ∃ r ⊑ C rdfs:domain
⊤ ⊑ (≤ 1 r⁻) owl:InverseFunctionalProperty ∃ r⁻ ⊑ C rdfs:range
r ∘ r ⊑ r owl:TransitiveProperty r ⊑ p rdfs:subPropertyOf
r ⊑ r⁻ owl:SymetricProperty r ⊑ p et p ⊑ r owl:equivalentProperty
r ⊑ ¬(r⁻) owl:AsymmetricProperty r ⊑ p⁻ et p⁻ ⊑ r owl:inverseOf
r ⊑ ¬p owl:propertyDisjointWith ⊤ ⊑ ¬(∃ r self) owl:IreflexiveProperty
owl:AllDisjointProperties ⊤ ⊑ (∃ r self) owl:ReflexiveProperty
p ∘ q ∘ ... ⊑ r owl:propertyChainAxiom

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Ontologie
Ontologie Arabe
Conclusion
Web sémantique
Langage XML et RDF
Langage OWL
Exemple Ontologie
Requêtes sur OWL
SPARQL Protocol and RDF Query Language, est un langage de requête et un protocole
qui permet de rechercher, d'ajouter, de modifier ou de supprimer des données RDF
donc va nous permettre de construire des requêtes sur le graphe de l’ontologie en
OWL.
Requêtes SPARQL
PREFIX rdf: <http://www.w3.org/1999/02/22-rdf-syntax-ns#>
PREFIX foaf: <http://xmlns.com/foaf/0.1/>
PREFIX dc: <http://purl.org/dc/elements/1.1/>
SELECT DISTINCT ?nom ?image ?description
WHERE {
?personne rdf:type foaf:Person.
?personne foaf:name ?nom.
?image rdf:type foaf:Image.
?personne foaf:img ?image.
?image dc:description ?description
} LIMIT 1000
Exemple de requête :

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Ontologie
Ontologie Arabe
Conclusion
Web sémantique
Langage XML et RDF
Langage OWL
Exemple Ontologie
Protégé est le plus connu des éditeurs d'ontologie. Open-source, développé par
l'université Stanford, il a intégrer à partir de 2003 les standards du Web sémantique
et notamment OWL. Il offre de nombreux composants optionnels : raisonneurs,
interfaces graphiques.
Pour l‘edition des ontologie il utilise un syntaxe simplifier avec les axiomes en pseudo-
anglais ce permet un bon lisibilité.
Protégé
Il existe plusieurs outils pour éditer des ontologies pour différents type d’application
en particulier pour le web sémantique parmi eux :
Protégé
TopBraidComposer
OntoStudio
SWOOP
Editeur d’ontologie

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Ontologie
Ontologie Arabe
Conclusion
Web sémantique
Langage XML et RDF
Langage OWL
Exemple Ontologie
Syntaxe de Protégé
Protégé offre un syntaxe plus lisible qui viennent en fait du langage OWL :
Concepts complexes constructeurs
ensemblistes
DL Protégé
⊤ Thing
⊥ Nothing
¬ C not C
C ⊔ D C and D
C ⊓ D C or D
{a} {a}
Concepts complexes de restrictions
∃ r C r some C
∀ r C r only C
= n r C r exactly n C
≤ n r C r max n C
≥ n r C r min n C
Rôles
r⁻ inverse(r)
r∘s r o s
Axiomes sur les concepts
DL Protégé
C ⊑ D Super class(C,D)
C(a) Member(C,a)
C ⊑ D et D ⊑ C Equivalent class(C,D)
C ⊑ ¬D Disjoint class(C,D)
Axiomes sur les Rôles
DL Protégé DL Protégé
⊤ ⊑ (≤ 1 r) Functional(r) ∃ r ⊑ C Domain(r,C)
⊤ ⊑ (≤ 1 r⁻) Inverse functional(r) ∃ r⁻ ⊑ C Range(r,C)
r ∘ r ⊑ r Transitive(r) r ⊑ p Super property(r,p)
r ⊑ r⁻ Symmetric(r) r ⊑ p et p ⊑ r Equivalent property(r,p)
r ⊑ ¬(r⁻) Asymmetric(r) r ⊑ p⁻ et p⁻ ⊑ r Inverse property(r,p)
⊤ ⊑ (∃ r self) Reflexive(r)
⊤ ⊑ ¬(∃ r self) Irreflexive(r)
r ⊑ ¬p Disjoint property(r,p)

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Ontologie
Ontologie Arabe
Conclusion
Web sémantique
Langage XML et RDF
Langage OWL
Exemple Ontologie
Exemple Ontologie
Un Herbivore est un Animal qui ne mange qu'une Plante
ou une partie d'une Plante.
Un Carnivore est un Animal qui mange aussi un Animal.
Feuilles.
Herbivores.
Un AnimalPlant est un Plant et est un Animal.
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Le processus résonnement sur cet ontologie donne a la fin une contradiction sur la dernière assertion car Plant
et Animal sont disjoint donc impossible que créer un sous concept qui hérite de ces deux.

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Ontologie
Ontologie Arabe
Conclusion
Web sémantique
Langage XML et RDF
Langage OWL
Exemple Ontologie
Exemple Ontologie
Un Herbivore est un Animal qui ne mange qu'une Plante
ou une partie d'une Plante.
Un Carnivore est un Animal qui mange aussi un Animal.
Feuilles.
Herbivores.
Un AnimalPlant est un Plant et est un Animal.
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2
7
9
8
Le système d’inférence donne des explication pour
quoi cet assertion est considéré comme absurde

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Ontologie
Ontologie Arabe
Conclusion
Ontologie Arabe
L’ontologie arabe est une représentation formelle des concepts que les termes arabes
véhiculent, Pour chaque terme dans la langue arabe, un ensemble de sens et de relations
sémantiques sont identifiés, pour créer un arbre de significations des termes arabes.
Exemple :

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Ontologie
Ontologie Arabe
Conclusion
Conclusion
Le terme ontologie vient de la philosophie qui signifie l’étude de l’être dans son univers
et était appliquée aux systèmes d'information a fin de représenter ou décrire des
connaissance d’un domaine.
Et pour avoir d’un moyenne de résonnement dans sa définition a était basé sur la
logique de description a fin d’avoir un cohérence sémantique.
Et par ce que les connaissances d’un domaine doit être partagées il n’y a pas de
meilleurs que le web pour le partagé. Pour cela de nouvelles spécifications sont
indispensables. Le langage OWL dérivé de XML et basé sur DL pour créer des Ontologie.
Donc la notion d’ontologie a subie plusieurs transformations a fin d’introduire la notion
sémantique au machines.

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Ontologie
Ontologie Arabe
Conclusion
Questions
Questions ?

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