Présentation du G-OWL Graphical web ontology language, un langage graphique pour la modélisation d'ontologie OWL nécessaire au développement d'applications pour le web sémantique. G-OWL vise à réduire l'espace cognitif entre la connaissance d'un expert et sa formalisation dans une ontologie en offrant une représentation graphique de la connaissance.

1. G-OWL
Graphical-Web Ontology Language
Vers une syntaxe graphique de l’OWL-2
humainement lisible « Human
readable »
Michel Héon PhD
Professeur associé à la TELUQ
Chercheur postdoctoral au GDAC de l’UQAM et au LICEF de la TELUQ
Président fondateur de Cotechnoe: www.cotechnoe.com

2. Mise en contexte
2
Michel Héon PhD
19 Juin 2014
Graphical web ontology language (G-OWL)

3. Besoins
• Cotechnoe (Gestion et transfert des connaissances)
Minimiser l’espace entre la connaissance tacite de l’expert
de contenu et son explicitation en ontologie formelle
• GDAC-UQAM (Gestion, Diffusion et Acquisition de
connaissances)
Représenter le contenu d’une ontologie dans la perspective
de l’enseignement de la logique et des processus de
raisonnement
• TELUQ (Télé-Université du Québec)
Langage de représentation de contenu qui s’assimile au
processus d’ingénierie pédagogique pour représenter la
connaissance d’une discipline scientifique
Graphical web ontology language (G-OWL)
3
Michel Héon PhD
19 Juin 2014

4. Vision de G-OWL
• Concevoir un langage ontologique qui :
– soit graphique
– plus simple d’usage que les syntaxes xml de
l’OWL
– est de degré formel
– compatible avec le web ontology language
version 2(OWL 2)
4
Michel Héon PhD
19 Juin 2014
Graphical web ontology language (G-OWL)

5. Postulats:
• Un langage graphique de représentation
des connaissances :
– Facilite la conception d’un modèle de
connaissances
– Facilite l’interprétation du modèle
– Fait appel au processus de la cognition visuelle
– Permet une lecture globale et non simplement
linéaire du modèle
• L’utilisation d’un nombre restreint de symbole
simplifie l’utilisation d’un langage
5
Michel Héon PhD
19 Juin 2014
Graphical web ontology language (G-OWL)

6. Structure de la présentation
1. Introduction
2. Analyse de la structure de l’OWL 2
3. Le G-OWL
3.1 Syntaxe du G-OWL
3.2 Grammaire du G-OWL
3.2.1 Typologie et polymorphisme des liens
3.2.2 Typologie du conteneur
3.2.3 Polymorphisme des axiomes et typologie des
caractéristiques d’une propriété
4. Test de lisibilité
5. Conclusion
6
Michel Héon PhD
19 Juin 2014
Graphical web ontology language (G-OWL)

7. 1. Introduction
7
Michel Héon PhD
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Graphical web ontology language (G-OWL)

8. Ontologie du web sémantique
Définition admise:
8
Michel Héon PhD
19 Juin 2014
Graphical web ontology language (G-OWL)
Gruber, T. (2008). Ontology. In L. Liu & M. T. Özsu (Eds.),
Encyclopedia of Database Systems: Springer-Verlag.
Concept
symbolise se rapporte
Signe Chosereprésente
Le triangle sémiotique
Conceptualisation
définit est modélisé par
Ontologie décrit
Définition d’ontologie selon
le modèle sémiotique
Phénomène du
domaine du discours
formal, explicit specification
An ontology is a formal, explicit specification of a shared conceptualization
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9. Structure de l’OWL 2 Ontology selon le
W3C
9
Michel Héon PhD
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Graphical web ontology language (G-OWL)
Extrait de :OWL 2 Web Ontology Language Document Overview (Second Edition)
http://www.w3.org/TR/owl2-overview/
Conceptualisation
Signe
… importe des
ontologies
Une ontologie …
… est un graph
… se rapporte à une
sémantique selon la
logique des descriptions
… est symbolisée par une syntaxe
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10. Quantum de lisibilité des syntaxes de
l’OWL 2
10
Michel Héon PhD
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Graphical web ontology language (G-OWL)
Machine readable Human readableOntologie OWL 2
Syntaxe XML/RDF
Syntaxe OWL/XML
Syntaxe Turtle
Syntaxe Fonctionnelle
Syntaxe Manchester
<owl:Class rdf:about="Woman">
<rdfs:subClassOf rdf:resource="Person"/>
</owl:Class>
Phénomène: « Woman » est une sorte de « Person »
<SubClassOf>
<Class IRI="Woman"/>
<Class IRI="Person"/>
</SubClassOf>
:Woman rdfs:subClassOf :Person .
SubClassOf( :Woman :Person )
Class: Woman SubClassOf: Person
RDF graphConceptualisation: Woman ⊂ Person
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11. Quelques langages graphiques semi-formels
de représentation des connaissances
11
Modèle par
objets typés
Connaissances
Liens
Application
A
« s'applique à »
Intrant-produit
I/P
« est-intrant-à ou
produit »
Précédence
P
« précède »
Instanciation
I
« a-pour-instance »
Spécialisation
S
« est-sorte-de »
Régulation
R
« régit »
Composition
C
« est-composé-de »
Origine
Destination
Relations
S
S
C
C
C
CC
Faits Habiletés
Connaissances
abstraites
Exemple
Trace
Énoncé Principe
Procédure
Concept
Règles quant à
l'origine et à
la destination
des liens
Règles quant
aux cycles et à
la multiplicité
des liens
R R
S
S
S
S
S
S
S
S
S
S
S
S
S
S
S
Expression
Symbole
Nom
C
C
C
Figure
Nom C
C
S
MindMap Tony Buzan. (Tirée de Okada et al, 2008, p. xi)
Concept map - Joseph Novak .
(Tirée d'Okada et al, 2008, p.xi)
Thinking Maps.
(Tirée de Hyerle 2008, p. 50)
Modélisation par Objets Typés
(Tirée de Paquette 2002, p. 73)
Michel Héon PhD
19 Juin 2014
Graphical web ontology language (G-OWL)
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12. Proposition de représentation graphique
d’une ontologie (langage formel)
12
Graphe conceptuel de Sowa
(Tirée de Rhem 2006, p. 181)
Ontology Definition Metamodel (ODM)
(Tirée de OMG-ODM standard)
EODM, Eclipse-ODM
Projet Eclipse de transformation de modèle EMF en ontologie OWL
et son implémentation IODT par IBM
(Projet fermé depuis 2009)
NeOn project http://www.neon-project.org
F-logic modeling
Graphe
Protégé – Topbraid composer
Michel Héon PhD
19 Juin 2014
Graphical web ontology language (G-OWL)
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13. Observations et constats
• Un nombre élevé de symboles complexifie la
conception et l’interprétation de l’ontologie
• Un grammaire trop floue ou trop stricte limite
l’expression de la conceptualisation
• Un langage non-formel ne permet pas un
traitement automatique (par un agent logiciel
intelligent) du modèle
13
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19 Juin 2014
Graphical web ontology language (G-OWL)
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14. Hypothèse
• Considération
– Les langages graphiques sont employés pour leur simplicité d’usage
– Il existe une relation directe entre la simplicité d’usage et le nombre de
symboles qu’il contient
– Il existe une relation directe entre la créativité suscitée par un langage et
sa simplicité d’usage
– La polysémie (la surcharge sémantique) est employée pour minimiser le
nombre de symboles, mais elle augmente l’ambiguïté d’interprétation
– Un langage est dit de degré formel, si le processus de désambiguïsation
du modèle est exécuté indépendamment de la sémantique du domaine
• Énoncé
Il est possible de construire un langage ontologique qui soit:
• Graphique
• Dont la résultante est un document OWL 2
• Polysémique
• De degré formel
14
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15. Stratégie employée
15
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Graphical web ontology language (G-OWL)
• La polysémie permet de diminuer le nombre
de symboles
• Le polymorphisme permet de
désambiguïser une polysémie en fonction de
la topologie d’utilisation des symboles
• La typologie permet de désambiguïser une
polysémie en pré-assignant un type au
symbole
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16. Hypothèse sur le quantum de lisibilité
16
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Graphical web ontology language (G-OWL)
Machine readable Human readableOntologie OWL 2
Syntaxe XML/RDF
Syntaxe OWL/XML
Syntaxe Turtle
Syntaxe Fonctionnelle
Syntaxe Manchester
Syntaxe G-OWL
<owl:Class rdf:about="Woman">
<rdfs:subClassOf rdf:resource="Person"/>
</owl:Class>
Phénomène: « Woman » est une sorte de « Person »
<SubClassOf>
<Class IRI="Woman"/>
<Class IRI="Person"/>
</SubClassOf>
:Woman rdfs:subClassOf :Person .
SubClassOf( :Woman :Person )
Class: Woman SubClassOf: Person
Conceptualisation: Woman ⊂ Person
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17. 2. Analyse de la structure de l’OWL 2
17
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18. Métamodèle de l’OWL 2 Ontology
18
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Graphical web ontology language (G-OWL)
• Entité: est un bloc du langage qui permet de
construire une ontologie
• Expression: est un ensemble d'individus spécifié
par des conditions sur la propriété des individus
• Axiome OWL: est un terme qui met en relation des
entités afin de déclarer des énoncés vrais
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19. Sorte d’entités OWL 2
19
Michel Héon PhD
19 Juin 2014
Graphical web ontology language (G-OWL)
Les blocs du langage qui permettent de construire une
ontologie
family:Woman rdf:type owl:Class .
family:MARY rdf:type family:Woman .
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20. Sorte d’axiomes OWL 2
• L’axiome OWL est un terme qui met en relation
des entités afin de déclarer des énoncés vrais
20
Michel Héon PhD
19 Juin 2014
Graphical web ontology language (G-OWL)
family:Woman rdfs:subClassOf family:Person .
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21. Sorte d’expressions OWL 2
21
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Graphical web ontology language (G-OWL)
• L’expression représente un ensemble d'individus en spécifiant
formellement les conditions sur les propriétés des individus
• L’individu répondant à ces conditions est dit instance de
l’expression
family:Mother owl:equivalentClass [
owl:intersectionOf (
family:Woman
family:Parent ) ; ] ; .
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22. 3. Le G-OWL
22
Michel Héon PhD
19 Juin 2014
Graphical web ontology language (G-OWL)

23. 3.1 Syntaxe du G-OWL
23
Michel Héon PhD
19 Juin 2014
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24. Sémantique des entités du G-OWL
24
Michel Héon PhD
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Graphical web ontology language (G-OWL)
Schème Représentation
graphique
Signification
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Le rectangle
owl:entity:class
Le rectangle est employé pour désigner un concept dans le domaine
du discours et pour définir la classe dans une ontologie.
Le rectangle est aussi employé pour désigner un type de donnée
(DataType).
Le conteneur
owl:expression
Le conteneur est employé pour désigner un regroupement de faits
dans un domaine et pour définir les expressions ou les axiomes dans
l’ontologie
L’hexagone
owl:entity:objectProperty
L’hexagone est utilisé pour désigner une caractéristique, un attribut
dans le domaine et il définit une propriété dans l’ontologie
Le rectangle hachuré
owl:entity:individual
owl:entity:literal
Le rectangle hachuré désigne un fait dans le domaine du discours et il
définit l’individu dans l’ontologie.
Le rectangle hachuré est aussi employé pour désigner la valeur d’une
donnée
L’hexagone hachuré
owl:entity:dataProperty
L’hexagone hachuré désigne un attribut de donnée dans le domaine et
il décrit la propriété de donnée dans l’ontologie

25. Sémantique des relations du G-OWL
25
Michel Héon PhD
19 Juin 2014
Graphical web ontology language (G-OWL)
Exemple de représentation
graphique
Signification
Introduction| Analyse de l’OWL2 | G-OWL | Test de lisibilité | Conclusion
LienS
gowl:lienS
Lien double S
gowl:lienDS
Lien I
gowl:lienI
Lien A
gowl:lienA
Prédicat
gowl:lienNT
Le lien S (sorte de) est employé entre deux rectangles pour représenter la relation
de hiérarchisation entre deux concepts. On dira que: Femme est une sorte de
Personne
Le lien double S (synonyme de) est employé entre deux rectangles pour
représenter la relation d’équivalence entre deux concepts. On dira que: Personne et
Humain sont synonymes
Le lien I (est instance de) est employé entre un rectangle et un rectangle hachuré
pour représenter la relation d’instanciation entre deux classes. On dira que: Marie
est une instance de Personne
Le lien A est notamment employé entre un hexagone et un rectangle ou vice-versa
afin d’axiomatiser une propriété. On dira que La Femme a le rôle d’être l’épouse de
l’Homme
Le lien non typé ( prédicat ) est employé entre deux rectangles hachurés. Il sert à
unir un individu (le sujet) à un autre individu (l’objet) par un prédicat déclaré par
une propriété.

26. 3.2 Grammaire du G-OWL
26
Michel Héon PhD
19 Juin 2014
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27. 3.2.1 Typologie et polymorphisme de liens
27
Michel Héon PhD
19 Juin 2014
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28. Axiomes d’assertions
28
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Graphical web ontology language (G-OWL)
Assertion de propriété
:John :hasWife :Mary . :Mary rdf:type :Person .
Assertion de classe
Assertion de propriété de données
:John :hasAge 51 .
Différence entre individus
Assertion d’exclusion de données
:John owl:differentFrom :Bill .
Propriété d’exclusion
[] rdf:type owl:NegativePropertyAssertion ;
owl:sourceIndividual :Bill ;
owl:assertionProperty :hasWife ;
owl:targetIndividual :Mary .
[] rdf:type owl:NegativePropertyAssertion ;
owl:sourceIndividual :Jack ;
owl:assertionProperty :hasAge ;
owl:targetValue 53 .
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29. Polymorphisme du lien S pour l’axiomes
de classes et d’individus
29
Michel Héon PhD
19 Juin 2014
Graphical web ontology language (G-OWL)
Hiérarchie de classes Équivalence de classes
Hiérarchie de propriétésSimilitude d’individus
Le lien S et double S s’emploi entre deux classes, entre deux propriétés ou deux individus
:Woman rdfs:subClassOf :Person . :Person owl:equivalentClass :Human .
:hasWife rdfs:subPropertyOf :hasSpouse .:James owl:sameAs :Jim.
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30. 3.2.2 Typologie du conteneur
30
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19 Juin 2014
Graphical web ontology language (G-OWL)

31. Expression logique
31
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Graphical web ontology language (G-OWL)
Disjonction
Intersection d’objetsUnion d’objets
Complément d’objets
[] rdf:type owl:AllDisjointClasses ;
owl:members ( :Woman :Man ) .
:Parent owl:equivalentClass [
rdf:type owl:Class ;
owl:unionOf ( :Mother :Father ) ] .
:ChildlessPerson owl:equivalentClass [
rdf:type owl:Class ;
owl:intersectionOf ( :Person
[ rdf:type owl:Class ;
owl:complementOf :Parent ] ) ] .
:Mother owl:equivalentClass [
rdf:type owl:Class ;
owl:intersectionOf ( :Woman :Parent ) ] .
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32. Expression logique et énumération
32
Michel Héon PhD
19 Juin 2014
Graphical web ontology language (G-OWL)
Assertion de classes en conjonction
avec le complément d’objets
Intersection et sous-classes d’objets
Énumération d’individus
:Grandfather rdfs:subClassOf [
rdf:type owl:Class ;
owl:intersectionOf ( :Man :Parent ) ] .
:Jack rdf:type [
rdf:type owl:Class ;
owl:intersectionOf ( :Person
[ rdf:type owl:Class ;
owl:complementOf :Parent ] ) ] .
:MyBirthdayGuests owl:equivalentClass [
rdf:type owl:Class ;
owl:oneOf ( :Bill :John :Mary ) ] .
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33. Expression d’une restriction
33
Michel Héon PhD
19 Juin 2014
Graphical web ontology language (G-OWL)
Restriction existentielle sur la propriété d’objets
Restriction universelle sur la propriété d’objets
Restriction de la valeur associée à un objet
Restriction sur soi-même
:Parent owl:equivalentClass [
rdf:type owl:Restriction ;
owl:onProperty :hasChild ;
owl:someValuesFrom :Person ] .
:HappyParent rdf:type owl:Class ;
owl:equivalentClass [ rdf:type owl:Restriction ;
owl:onProperty :hasChild ;
owl:allValuesFrom :HappyChildren ] .
:JohnsChildren owl:equivalentClass [
rdf:type owl:Restriction ;
owl:onProperty :hasParent ;
owl:hasValue :John ] .
:NarcisticPerson owl:equivalentClass [
rdf:type owl:Restriction ;
owl:onProperty :loves ;
owl:hasSelf "true"^^xsd:boolean . ] .
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34. Expression d’une restriction de
cardinalité
34
Michel Héon PhD
19 Juin 2014
Graphical web ontology language (G-OWL)
Cardinalité maximale Cardinalité minimale Cardinalité exacte
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35. 3.2.3 Polymorphisme des axiomes et typologie
des caractéristiques d’une propriété
35
Michel Héon PhD
19 Juin 2014
Graphical web ontology language (G-OWL)

36. Polymorphisme du lien A pour définir le
domaine et le co-domaine
36
Michel Héon PhD
19 Juin 2014
Graphical web ontology language (G-OWL)
Axiome de domaine et de codomaine sur une propriété
Axiome de domaine et codomaine d’une propriété de type données
:hasWife rdfs:domain :Man ;
rdfs:range :Woman .
:hasAge rdfs:domain :Person ;
rdfs:range xsd:nonNegativeInteger .
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37. Typologie des caractéristique d’une
propriété
37
Michel Héon PhD
19 Juin 2014
Graphical web ontology language (G-OWL)
Propriété inverse
Réciprocité et symétrie Antisymétrique
Disjonction de propriétésPropriété inverse anonyme
Déclaration de la
caractéristique
Exemple d’utilisation
Conséquence à l’inférence
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38. Typologie des caractéristiques d’une
propriété (suite)
38
Michel Héon PhD
19 Juin 2014
Graphical web ontology language (G-OWL)
Propriété réflexive
Propriété antiréflexive
Propriété fonctionnelle
Propriété de fonctionnalité inverse
Transitivité de propriété
Enchaînement de propriétés
Association par Clé
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39. 4. Test de lisibilité
39
Michel Héon PhD
19 Juin 2014
Graphical web ontology language (G-OWL)

40. Un axe de graph RDF transformé en
entité graphique
40
Michel Héon PhD
19 Juin 2014
Graphical web ontology language (G-OWL)
Modèle de la scène Mary est une Woman, John est un Man et Jim est une Person
Syntaxe G-OWL Syntaxe graph RDF
La disjonction est mise en évidence par l’utilisation du conteneur
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41. Mise en évidence d’expressions
41
Michel Héon PhD
19 Juin 2014
Graphical web ontology language (G-OWL)
- Les expressions logiques sont mises en
évidence
- Les relations entre les individus et les
classes correspondantes apparaissent
clairement
Ontologie de la famille de John

42. Propriété d’objets et propriété de type de
données
42
Michel Héon PhD
19 Juin 2014
Graphical web ontology language (G-OWL)
Modèle de la scène: John hasWife Mary et Bill not hasWife Mary;
John hasAge 51 et Jack not hasAge 53
- Polymorphisme du lien A
- Distinction entre les liens associées
au domaine de connaissances
versus les liens typés du langage
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43. Ontologie complexe
43
Michel Héon PhD
19 Juin 2014
Graphical web ontology language (G-OWL)
Aiguiller le choix du taux d’imposition:
• Si quelqu'un aLaChargeDe 0 ou 1 alors le taux est à
cinquante
• Si quelqu'un aLaChargeDe entre 2 et 4 alors le taux est à
trente
• Si quelqu'un aLaChargeDe 5 alors le taux est à dix
• Si quelqu'un aLaChargeDe 6 alors le taux est à 0
• Paul, Sophie, John et Bill sont des individus distinctes
• John aLaChargeDe Paul et Bill de façon nécessaire et
suffisante
• Sophie à aucune personne à charge de façon nécessaire et
suffisante
Conclusion:
• John est à un taux d’imposition de trente %
• Sophie est à un taux d’imposition de cinquante %
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44. Structure d’un élément
d’expressivité d’OWL 2
En didactique
44
Michel Héon PhD
19 Juin 2014
Graphical web ontology language (G-OWL)
Représentation
graphique
Description du
phénomène
Représentation dans la
syntaxe fonctionnelle,
Turtle et Java
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45. 5. Conclusion
45
Michel Héon PhD
19 Juin 2014
Graphical web ontology language (G-OWL)

46. Bilan
• Le G-OWL est un langage graphique qui
supporte l’ensemble de l’expressivité de l’OWL 2
• Le conteneur met en évidence les expressions
logiques et les restrictions
• Le polymorphisme d’un lien (Ex.: le lien S) et la
typologie diminuent le nombre de symboles du
langage
• Le polymorphisme est désambiguïsé par le
contexte d’utilisation du symbole
• L’alphabet de base de G-OWL se compose de 6
schèmes graphiques et de 8 liens typés
46
Michel Héon PhD
19 Juin 2014
Graphical web ontology language (G-OWL)
Introduction| Analyse de l’OWL2 | G-OWL | Test de lisibilité | Conclusion

47. Pour l’avenir
• Implanter le langage dans un éditeur
• Réaliser une validation de mise en production
à grande échelle
• Employer G-OWL dans un projet d’envergure
47
Michel Héon PhD
19 Juin 2014
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48. Questions ?
G-OWL: Vers une syntaxe graphique de
l’OWL-2 humainement lisible « Human
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Professeur associé à la TELUQ
Chercheur postdoctoral au GDAC de l’UQAM et au LICEF de la TELUQ
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