Dezvoltarea aplicațiilor Web (4/12): Aspecte privind modelarea cunoştinţelor

Dr. Sabin Buragawww.purl.org/net/busaco

Dezvoltarea aplicațiilor Web

aspecte privind modelarea cunoștințelor

Sapir-Whorf Hypothesis


“If you haven’t got a word for a concept,
you can’t think about it; if you don’t think about it,
you won’t invent a word for it.”


DIKW (Data, Information, Knowledge, Wisdom)
adaptare după S. Carpenter, 2008 și J. Liebowitz, 2012


La ce mijloace intelectuale putem recurge
pentru a explica lumea în care trăim?

<section>
<p><a href="cv.html">CV-ul meu</a></p>
</section>
Eu, autorul
acestui marcaj!


exemplu:

…privitoare la structură:
<a> este parte obligatorie din <p>? Ori altceva?

cv.html este (identifică) o resursă?
un obiect?
o clasă de obiecte?
un atribut?
o relație?
orice altceva?


întrebări

…referitoare la vocabular/meta-date:
<a> e similar cu <a> din HTML?
autorul marcajului este cel care l-a și publicat?
dacă da, când?
sub ce termeni privind copyright-ul?
ce proprietăți specifice pot fi definite?
formalizat,
eventual


întrebări

Existența unor instrumente intelectuale
facilitând înțelegerea lumii (cunoașterea umană)
via descrieri abstracte


necesități

Existența unor instrumente intelectuale
facilitând înțelegerea lumii (cunoașterea umană)
via descrieri abstracte

modele

(Allemang & Hendler, 2008) și (Daum & Merten, 2003)


necesități

Modelele utilizate facilitează comunicarea
între (grupuri de) persoane


model

un model poate descrie un context specific
într-o manieră ce poate fi înțeleasă de anumite persoane

jargon – e.g., un vocabular de termeni specifici


model

colaborare mediată de înțelegerea similară
a unui fenomenpartajarea cunoașterii umane
unul dintre scopurile
primare ale Web-ului


model


factual
 set of examples
o clasificare a
 set of traces
modelelor de cunoștințe
 set of statements
(knowledge models)
conceptual
 taxonomies & typologies
Gilbert Paquette, 2010
 component systems
 hybrid conceptual systems
procedural
 series procedures
 parallel procedures
 interactive procedures
prescriptive
 definitions, norms & constraints
 laws & theories
 decision trees
 control rules
processes & methods
 processes
 methods
 collaborative systems

Modelele explică un anumit concept
și pot realiza predicții


model


punând în relație un fenomen cu altele (similare)


model


punând în relație un fenomen cu altele (similare)
premisa realizării de interpretări specifice


model

Modelele mediază puncte de vedere diferite


model


un model poate oferi mijloacele necesare explorării
diferențelor dintre conceptualizările unor fapte


model


un model poate oferi mijloacele necesare explorării
diferențelor dintre conceptualizările unor fapte
facilitează înțelegerea unui anumit web


model

Modelele pot reprezenta generalizări convenabile
ale universului pe care-l modelează


model

Modelele pot reprezenta generalizări convenabile
ale universului pe care-l modelează
exemple:
modelul utilizatorului în interacțiunea om-calculator
modelul relațional al bazelor de date
modelul de comunicare în rețele de calculatoare
modelul computațional al unui sistem software
…


model

tezaur
taxonomie
(clasificare)

vocabular
(nomenclatură)

folksonomie
gradul de generalitate a modelării cunoștințelor domeniului

modelele facilitează structurarea unor „lucruri”
de interes dintr-un domeniu (web) complex

Dr. Sabin Buragawww.purl.org/net/busacoWeller, 2010)
după (Katrin

complexitate (privind structura)

ontologie

tezaur
taxonomie

sisteme tradiționale de
organizare a cunoștințelor

(clasificare)

vocabular
(nomenclatură)

folksonomie

Web
social

gradul de generalitate a modelării cunoștințelor domeniului

modelele facilitează structurarea unor „lucruri”
de interes dintr-un domeniu (web) complex

Dr. Sabin Buragawww.purl.org/net/busacoWeller, 2010)
după (Katrin

complexitate (privind structura)

ontologie

Web
semantic

Semantica = atașarea un formalism
– ce explică “semnificația” unui concept –
la o construcție sintactică


model


exemplu: semantica limbajelor de programare
e.g., specificată via axiome logice ori algebre


model



model

în cazul limbajului natural, se referă la modalitatea de a
înțelege o apariție a unei construcții (litere și/sau sunete)

Oamenii/mașinile trebuie să utilizeze
în același mod cunoștințele
partajarea aceleași conceptualizări a informației
în cadrul unei comunități ori a unui web


model

Necesitatea exprimarii (in)formale
a semanticii – meaning
relația (relation) dintre concepte
“pătrat” în relație cu “dreptunghi”
constrângerea/restricția (constraint)
“dreptunghi” constrâns la “pătrat”


model

Necesitatea existenței
unui vocabular comun

elementele sintactice – cuvintele, marcatorii etc. –
au același înțeles atât pentru transmițător,
cât și pentru destinatar


model

unui set comun de constrângeri

eventual, exprimate formal


model


model
unui cadru conceptual comun
ce poate specifica relații între (clase de) informații

înțelegerea nu va fi influențată de
cunoștințele inițiale nespecificate
(unspecified background knowledge)

Implicitul nu poate fi citit/procesat
de către software

“moartea  proces biologic”
(via Encyclopaedia Britannica)


model


model
Informațiile de background – deseori, implicit
cunoscute de scriitorul/cititorul uman –
nu sunt accesibile pentru mașină (Brewster, 2003)

exemple: articolele științifice, beletristica


model
Modelele utilizate pentru comunicații inter-umane
prezinta avantaje față de modelele create
spre a fi folosite de calculatoare


model

modelele comunicative la care recurg oamenii
se bazează pe limba (maternă) și pe imagistică


model
Modelele utilizate pentru comunicații inter-umane
prezinta avantaje față de modelele create
spre a fi folosite de calculatoare

lăsând oamenii să interpreteze semnificația unui model,
putem asista la proliferarea confuziei – vezi legislația

Modelele comune folosite de oameni
au – în general – un caracter informal


model


semnificația termenilor utilizați nu poate fi unic definită


model


semnificația termenilor utilizați nu poate fi unic definită

exemplu: “explicarea” unor resurse recurgând exclusiv
la termeni de conținut (tag-uri) stabiliți de utilizator


model

Abordări diferite în modelarea resurselor Web

www.readwriteweb.com/archives/semantic-web/


model


Cum pot fi adnotate manual resursele Web?

Tag-urile definite de utilizator reprezintă
clasificări ad-hoc realizate de oameni,
partajate în cadrul unei comunități

context: social bookmarking


model: tagging

Bookmark
referință creată manual
ce vizează o resursă de interes

e.g., imagine, film, documentație,…


model: tagging – definiții

Tag
(meta)dată simplă – termen arbitrar ales –
asociată extern unui obiect (unei resurse)

cu scopul de a identifica, sorta, agrega etc. acea resursă



Aplicație de bookmarking
aplicație Web facilitând descoperirea de
conținuturi & persoane de interes

pe baza tag-urilor partajate + bookmark-urilor existente

S. Braun, Social Semantic Bookmarking (2008)
www.slideshare.net/vzach/social-semantic-bookmarking-pakm-presentation



Folksonomy = folk + taxonomy
“…is the result of personal free tagging of pages
and objects for one’s own retrieval”
Thomas Vander Wal, 2007


model: tagging

Uzual, tagging-ul are loc într-un mediu social
legat de procesele cognitive


model: tagging

Asocieri
mentale
multiple
(concepte)

Obiect
de
interes
t

t

t

tagging

t


model: tagging

tagging-ul reprezintă o modalitate particulară de adnotare
a resurselor electronice – digital content annotation

reprezentare

interpretare

reprezentare
interpretare

reprezentare
(în limba maternă)

reprezentare
simbolică (grafică)

„măr” (?)

interpretare

reprezentare

reprezentare
(în altă limbă)
“Apple”
adaptare după (Gilbert Paquette, 2010)


model
mental

Tagging-ul are un caracter subiectiv

bazat pe limitele tag-urilor lingvistice


model: tagging

Feedback-ul propriu + feedback-ul social

Rashmi Sinha, 2006


model: tagging

Tag-urile personale sunt mai memorabile
decât cele (strict) semantice


model: tagging


model: tagging
Fiecare persoana este expertă
în propriul vocabular (set de termeni de conținut)

RT @ontoligent Folksonomy is metadata.

Tagging-ul poate depinde și de context
(comunitatea de utilizatori)

design = “visual design”
versus
design = “software design”


model: tagging

Problema lipsei preciziei – după (Happel et al., 2008)
jargon

plural – “inițiativă” versus “initiative”
abrevieri – “SAX” versus “saxofon”
cuvinte compuse – “opensource” versus “open-source”
erori de redactare – “elephant” versus “elefant”


model: tagging

polisemie

semnificații multiple ale aceluiași tag
exemplu: “pasta” – as dish, “pasta” – as ingredient


model: tagging

omonimie

tag-uri care au înțelesuri multiple neînrudite
exemplu: “toc”


model: tagging

multilingvism

tag-uri cu semnificații diferite, în funcție de limbă
exemplu: “paste” (în română) versus “paste” (în engleză)


model: tagging

sinonimie

același concept este referit prin termeni diferiți
exemplu: “design” versus “proiectare”


model: tagging

nepotriviri la nivel abstract

lipsa relațiilor (semantice) dintre tag-uri
la diverse niveluri de abstractizare
datorată intențiilor sau expertizei utilizatorilor
exemplu: “băutură” versus “vin” versus “Merlot”


model: tagging


model: tagging
Setul de tag-uri asociate resurselor Web de interes
are caracter dinamic

modelul de clasificare bazat pe tagging nu este static

Sistemele bazate pe tagging oferă suport pentru
organizarea informală a unui volum semnificativ
de informații eterogene existente pe Web


model: tagging

Sistemele bazate pe tagging oferă suport pentru
organizarea informală a unui volum semnificativ
de informații eterogene existente pe Web

organizarea este informală,
deoarece interpretarea tag-urilor necesită
aportul utilizatorilor într-un context dat


model: tagging

Problema asigurării interoperabilității
“interoperability with tagging systems”
(Peter Mika, 2006)

consistență
identificare viabilă
partajarea încrederii


model: tagging

Problema privind tag spam-ul

rezolvări actuale:
manuale (bazate pe factorul uman), algoritmice, mixte


model: tagging

Problema privind tag spam-ul

detection-based methods
prevention-based methods
demotion-based methods
http://heymann.stanford.edu/tagspam.html


model: tagging

Scalabilitatea tagging-ului (Vander Wal, 2007)


model: tagging

Interacțiuni într-un sistem de social tagging:
salvare & tagging
re-detectare (refinding)

clicking, pivoting, exploring
căutare – a propriilor tag-uri ori a altora
(în cadrul grupului de interes sau în general)
interacțiune în cadrul grupului social


model: tagging

Determinarea importanței

cine determină „tăria” semnificației tag-urilor:
aplicația, proprietarul sitului sau utilizatorul?


model: tagging

Determinarea “zgomotului”

detecția & eliminarea “zgomotului”:
dezambiguizare, facilități de căutare, spelling etc.


model: tagging

cele mai populare tag-uri folosite
de utilizatorii aplicației Instagram
(20 octombrie 2013)


model: tagging

#iphonesia
#photooftheday
#jj #iphoneography
#instagood #instagram
#instagramhub
#iphoneonly #igers
#instamood #gang_family
#sky #bestoftheday
#webstagram #ig
#iphone #iphone4 #gmy
#jj_forum #all_shots


tagging în contextul microblog-urilorhashtag analytics
a se vizita hashtags.org și tagdef.com

Problema vizualizării tag-urilor

adoptarea diverselor tehnici de vizualizare
e.g., tag clouds, clustering, semantic zoom


model: tagging

Problema vizualizării tag-urilor

O. Kaser, D. Lemire, “Tag-Cloud Drawing: Algorithms for Cloud
Visualization”, WWW2007 Workshop on Tagging and Metadata
for Social Information Organization, 2007 – http://slidesha.re/cpkPLi


model: tagging


model: tagging

vizualizarea tag-urilor – o implementare JavaScript
www.jasondavies.com/wordcloud/

Problema monitorizării dinamicii &
analizei evoluției tag-urilor

o serie de detalii în articolul
J. Lehmann et al., “Dynamical Classes of Collective Attention
in Twitter”, WWW2012 Conference, ACM Press, 2012
www2012.wwwconference.org/proceedings/proceedings/p251.pdf


model: tagging

Problema clasificării resurselor (Sinha, 2006)

exemplificare:
clasificarea religiilor
Flickr (folksonomie)
vs.
Dewey (sistem de clasificare realizat de experți)


model: tagging


exemplificare:
clasificarea religiilor
Flickr
Hinduism: 6512 imagini + Christianity: 5207 imagini


model: tagging

Dewey – http://dewey.info/class/200/
200 Religion
201 Religious mythology & social theology
202 Doctrines
203 Public worship & other practices
204 Religious experience, life & practice
205 Religious ethics
206 Leaders & organization
...


model: tagging

Sistemele de tagging reprezintă oamenii
care participă în cadrul acestora

puncte de vedere & perspective posibil limitate


model: tagging

Pot apărea conflicte:
tag-urile folosite de experți diferă de cele ale novicilor


model: tagging

grupurile de interes sunt mai focalizate
în ceea ce privește clasificarea mai bună a resurselor


model: tagging

dificultăți în detectarea unui punct de vedere minoritar


model: tagging

social bookmarking: Diigo, Evernote, Instapaper, Skloog

multimedia: 500px, Flickr, Last.fm, Scribd, Viddler
știri: Digg, Reddit
e-business: Amazon, Lulu
știință: CiteULike, Connotea, myExperiment
sisteme de operare (fișiere): Mac OS X, Windows 7/8


model: tagging – exemple de utilizare

Remarci:
“In essence tag systems mirror the pagerank structure of
Google’s system, but make the internal structures
browsable and viewable directly.”
Lee Iverson
FolkRank (A. Hotho et al., 2006)


model: tagging

Necesitatea existenței adnotărilor semantice
(semantic annotation) a resurselor Web


model: tagging

Necesitatea existenței adnotărilor semantice
(semantic annotation) a resurselor Web

utilizarea unui termen descris
pe baza unui model de specificare a cunoștințelor


model: tagging

e.g., relația sa cu alți termeni, indiferent de limba utilizată

Remarci:
“Large number of individual tagging actions
result in the emergence of the semantics of tags.”
lightweight, dynamic ontologies (Peter Mika, 2005)
vezi inițiativa TagCommons


model: tagging


studiu de caz: mash-up-uri Web de agregare a datelor
pe baza tagging-ului de resurse

X. Liu et al., “Composing Data-Driven Service Mashups with
Tag-based Semantic Annotations”, ICWS 2011, IEEE Press, 2011


Putem recurge la modele formale?

Explicarea & prezicerea unui fenomen necesită
modele având un grad mai mare de formalism
decât comunicarea umană


model: formalizare


explicarea unui fenomen îl pune în legătură
cu anumite “principii de bază” (first principles)


model: formalizare


aceste principii (axiome, reguli) nu depind de o anumită
interpretare particulară umanăobiectivitate


model: formalizare

Formalismele – uzual, exprimate matematic –
oferă suport pentru realizarea predicțiilor


model: formalizare


utile în diverse contexte
precum e-business-ul


model: formalizare

exemplu (în cazul unui joc electronic):
explicarea – și prezicerea – traiectoriei unui obiect
via un model formal implicând concepte
ca forță, gravitație, viteză, masă descrise matematic


model: formalizare

Formalismul ne ajută să evaluăm
când un anumit model e aplicabil

formalismul (matematic) permite ca evaluarea
să fie independentă de factorii umani


model: formalizare

Formalismul ne ajută să evaluăm
când un anumit model e aplicabil

putem explica anumite aspecte ale Web-ului,
recurgând la diferite modele formale


model: formalizare

Modelul diagramelor entitate-relație
Entity-Relation Model – ERM (Chen, 1976)
Semantic Object Modeling – SOM (Kroenke, 1995)
Unified Modeling Language – UML (OMG, 1997)
Higher Order Entity Relationship Model (Thalheim, 2000)
Asset-Oriented Model – AOM (Daum & Merten, 2003)
utilizare tipică: specificarea schemelor de baze de date


model: exemple

Yahoo! Query Language
abstractizează accesul la surse de date eterogene
ce pot fi obținute via servicii Web

http://developer.yahoo.com/yql/


model de acces la date: yql


Permite – pe baza unui limbaj similar SQL –
interogarea, filtrarea, combinarea datelor la nivel de Web
(suport pentru realizarea de mash-up-uri)
facilitează atașarea la aplicația Web dezvoltată
a surselor de date de interes:
fluxuri de știri, informații cartografice,
resurse multimedia etc.

Adoptă o sintaxă SQL
show, desc, select, use, insert, update, delete

răspunsul la o interogare = rânduri (rows) de date



Sursele – modelate ca tabele – de date disponibile
sunt precizate de http://datatables.org/
built-in tables – oferite de Yahoo!
+
community tables – e.g., Amazon, Apple, arXiv, BBC,
Deviant Art, Diigo, Facebook, GitHub, Klout, Mendeley,
Mozilla Labs, PayPal, Slideshare, Spotify, Vimeo,…



cele mai recente fotografii stocate de Flickr
select * from flickr.photos.recent limit 7;
informații meteo despre localitatea Iași
select * from weather.bylocation where location='Iasi';
cele mai recente evenimente ce vor avea loc în Europa
select start_date, description from upcoming.events
where woeid in (select woeid from geo.places
where text="Europe") | sort (field="start_date")




creații muzicale oferite de iTunes
select * from apple.itunes where
term='Brain Damage' and media='music';

URL-ul serviciului Web REST aferent

Ofertant
de servicii de
telefonie mobilă

Servicii Web
model de calcul
YQL

model de acces
la date

mash-up-uri la nivel
de dispozitiv mobil
model de implementare
model de interacțiune
adaptare după twitter.com/sh1mmer


model de acces la date – studiu de caz

model de comunicare

Web-ul având un caracter multidisciplinar,
modelele utilizate pot fi diferite

reprezentarea unei varietăți de opinii
(posibil, contradictorii)
care nu pot fi reconciliate la nivel global


model: puncte de vedere

Necesitate:
o infrastructură oferind suport atât pentru
AAA (Anyone can say Anything about Any topic),
cât și pentru a media puncte de vedere diferite


model

Necesitate:
o infrastructură oferind suport atât pentru
AAA (Anyone can say Anything about Any topic),
cât și pentru a media puncte de vedere diferite

partajarea + concilierea modelelor (in)formale utilizate


model

Fiecare model oferă un anumit nivel de expresivitate
exemplu: expresivități diferite ale modelelor
de specificare a unei molecule de apă


model: expresivitate

Modele cu niveluri de expresivitate și sintaxe diferite

rețea
semantică

adaptare după Sean Bechhofer




asocieri de
subiecte
(topic map)





diagrame
UML





grafuri
conceptuale





grafuri
RDF



Every programmer likes the Sun.
(Ax) programmer (x) => likes (x, Sun)

You can fool some of the people all of the time.
(Ex) (At) (person (x) ^ time (t)) => canFool (x, t)

Tux is not human.
~human (Tux)


logica de
ordin I



Limbajele de modelare conceptuală a resurselor
în contextul Web-ului semantic
au grade diferite de expresivitate

RDFRDFS (RDF Schema)SKOSOWL
detalii în
cursurile viitoare



În contextul Web-ului, scopul principal este
modelarea unei arii (domeniu) de cunoaștere
concepte primare – entități, “lucruri” ale domeniului
relații între concepte
atribute/proprietăți (nume & valori) ale conceptelor
reguli de asociere privind concepte, relații, atribute


“noul” Web


“noul” Web – componente de bază

Faze privind evoluția:
1. infrastructura de bază (HTTP, RDF, OWL)
finalizată

www.w3.org/2001/sw/


“noul” Web

Faze privind evoluția:
2. formularea necesităților de promovare &
de implementare
identificarea grupurilor de lucru relevante
atragerea comunităților de interes
(științe ale vieții, GIS – Geographical Information Systems,
ofertanți de bunuri digitale, guverne etc.)
+ intersecția Web-ului semantic cu alte tehnologii


“noul” Web


viziunea stratificată privitoare la Semantic Web
(Tim Berners-Lee)

Semantic Web (Web of Data)
actualele “cărămizi” ale Web-ului semantic oferă
modalități de modelare conceptuală a resurselor
pentru a permite efectuarea de raționamente automate


“noul” Web

Constituirea unei științe a Web-ului
(Science of the Web) – Berners-Lee et al., 2006
Web science = combinație între științe analitice
(e.g., biologia) și cele sintetice (computer science)
caracter inerent inter-disciplinar
webscience.org


“noul” Web

“Web science is about more than modeling
the current Web. It is about engineering
new infrastructure protocols and understanding
the society that uses them, and it is about
the creation of beneficial new systems.”
Tim Berners-Lee et al., Science, 313, august 2006


“noul” Web

It’s not the wires – it’s the computers

It’s not the computers – it’s the documents

It’s not the documents – it’s the things


“concluzii”


“concluzii”
“The last level of abstraction is
the Web of real things,
built on top of the Web of documents,
which is in turn built on the network of computers.”
Tim Berners-Lee


rezumat

modelarea cunoștințelor: de la tagging la Web science

Sabin

Firefox
areStatut

produsDe

este

Persoană

produce

Deschis

Mozilla
este

Organizație

areStatut
este

Apache
produce

Hadoop

Lucene

episodul viitor: modelul de date RDF


Firebug

extinde

utilizează

Dezvoltarea aplicațiilor Web (4/12): Aspecte privind modelarea cunoştinţelor

Recomendados

Recomendados

Más contenido relacionado

Destacado

Destacado (16)

Similar a Dezvoltarea aplicațiilor Web (4/12): Aspecte privind modelarea cunoştinţelor

Similar a Dezvoltarea aplicațiilor Web (4/12): Aspecte privind modelarea cunoştinţelor (20)

Más de Sabin Buraga

Más de Sabin Buraga (20)

Dezvoltarea aplicațiilor Web (4/12): Aspecte privind modelarea cunoştinţelor