web semantica

´
La Web Semantica: Presente y Futuro XML RDF OWL

´ ´
Introduccion a la Web Semantica para
bibliotecarios y documentalistas

´
Jose R. Perez-Aguera
¨

Universidad Complutense de Madrid
Dpto. de Ingenier´a del Software e Inteligencia Artiﬁcial
ı

2 de diciembre de 2008

´

´ndice
I

´
La Web Semantica: Presente y Futuro
1

XML
2
Bases de XML
Los Documentos XML

RDF
3
´
Bases de la Web Semantica
Caracter´sticas de RDF
ı
Vocabularios

OWL
4

´

´ ´
La Web Semantica hoy: Sindicacion de Contenidos

Google Reader
Lector web de feeds http://reader.google.com

´

´ ´
La Web Semantica hoy: Sindicacion de Contenidos

Google Reader
Lector web de feeds http://reader.google.com

Technorati
El buscador de blogs http://www.technorati.com

´

´ ´ ´
La Web Semantica hoy: Publicacion electronica

OAI-PMH
Protocolo para el intercambio de metadatos
http://www.openarchives.org/

´

´ ´ ´
La Web Semantica hoy: Publicacion electronica

OAI-PMH
Protocolo para el intercambio de metadatos
http://www.openarchives.org/

Explorador de Repositorios
´ ´
Un ejemplo de la comunicacion entre maquinas
http://re.cs.uct.ac.za/

´

´ ´
La Web Semantica hoy: Descripcion de personas

FOAF
The Friend of a Friend (FOAF) es un proyecto para crear
descripciones de personas que puedan ser leidas e
´
interpretadas por maquinas.
http://www.foaf-project.org/index.html

´

´ ´
La Web Semantica hoy: Descripcion de personas

FOAF
The Friend of a Friend (FOAF) es un proyecto para crear
descripciones de personas que puedan ser leidas e
´
interpretadas por maquinas.
http://www.foaf-project.org/index.html

FOAF-a-Matic
´
FOAF-a-matic es una simple aplicacion de Javascript que le
permite crear un descripcion FOAF (”Friend-of-A-Friend.o
´
Amigo-de-un-Amigo) de si mismo.
http://www.ldodds.com/foaf/foaf-a-matic.es.html

´

´
La Web Semantica hoy: Tagging

Folksonom´as
ı
Dimension Social de las ontolog´as
ı
Actores
Conceptos
Instancias

´

´

´
Semantica emergente
Las interacciones entre un numero razonablemente alto de
´
individuos generan efectos globales que podrán ser
ı
´
entendidos como semantica.

´
Semantica implicita
´ ´
Pasamos de la semantica explicita (ontologás) a la semantica
ı
implćita (folksonomás)
ı ı

´

´

Folksonom´as
ı
Las ontolog´as somos nosotrosa
ı
a
Peter Mika

´

´ ˜
La Web Semanica manana: Buscadores inteligentes

Hakia
´
El buscador semantico: La busqueda por signiﬁcado
´
www.hakia.com

´

´ ˜

Hakia
´
´
www.hakia.com

Powerset
El buscador lingu´stico: La busqueda en Lenguaje Natural
¨ı ´
www.powerset.com

´

´ ˜

Hakia
´
´
www.hakia.com

Powerset
El buscador lingu´stico: La busqueda en Lenguaje Natural
¨ı ´
www.powerset.com

Ontolog´as del todo
ı
Cyc: http://www.cyc.com/
SUMO: http://www.ontologyportal.org/

´

Bases de XML

´
¿Que es XML?

XML
XML es un metalenguaje de marcado que sirve como base
´ ´
sintactica para la elaboracion de lenguajes de marcado
espec´ﬁcos.
ı

´

Bases de XML

Caracter´sticas de XML
ı

´

Bases de XML

ı
XML es un lenguaje que permite representar documentos
de forma que pueden ser leidos y entendidos tanto por
´
una maquina como por un ser humano.

´

Bases de XML

ı
´
XML es un lenguaje de marcado, por lo que
´
esta compuesto por marcas o etiquetas que permiten
deﬁnir los elementos y la estructura del documento que
queremos representar.

´

Bases de XML

ı
´
´
Los documentos XML se componen de una secuencia de
caracteres Unicode.

´

Bases de XML

ı
´
´
caracteres Unicode.
´
Los documentos XML son una representacion serializada
´
de un modelo logico.

´

Bases de XML

ı
´
´
caracteres Unicode.
´
´
XML es un formato que permite crear documentos
estructurados.

´

Bases de XML

ı
´
´
caracteres Unicode.
´
´
XML es un formato que permite crear documentos
estructurados.
XML es un lenguaje que permite el intercambio de datos
semi-estructurados.

´

Bases de XML

Un ejemplo

Un simple documento XML
<DocumentoSimple>
<Mensaje>Hola Mundo</Mensaje>
</DocumentoSimple>

´

Bases de XML

´
XML y Web Semantica

´
Web Semantica
´
Los lenguajes de la Web Semantica son lenguajes construidos
´
a partir de XML que usan sus reglas sintacticas para construir
un lenguaje espec´ﬁco.
ı

´

Bases de XML

´
XML y Web Semantica

´
Web Semantica
´
Los lenguajes de la Web Semantica son lenguajes construidos
´
a partir de XML que usan sus reglas sintacticas para construir
un lenguaje espec´ﬁco.
ı

Sintaxis
´
XML es la sintaxis de la Web Semantica

´

Bases de XML

Lenguajes de Marcado

XML y HTML
Tanto XML y HTML son lenguajes de marcado

´

Bases de XML


XML y HTML

Los documentos XML tienen un aspecto similar a los
´
documentos HTML, ya que ambos estan compuestos de
marcas o etiquetas que deﬁnen y caracterizan las distintas
partes de las que se compone un documento.

´

Bases de XML


XML y HTML

Los documentos XML tienen un aspecto similar a los
´
documentos HTML, ya que ambos estan compuestos de
marcas o etiquetas que deﬁnen y caracterizan las distintas
partes de las que se compone un documento.
XHTML
´
XHTML es la version XML de HTML

´

Los Documentos XML

´
Declaracion XML

´
La declaracion XML es opcional en XML 1.0 pero deber´a estar
ı
´ XML esta presente debe
´
siempre presente. Si la declaracion
ser siempre el primer elemento del documento por ningun
´
´
caracter simple, ni siquiera un espacio.
´
Ejemplo de declaracion
<?xml version=’’1.0’’?>

´

Los Documentos XML

Elementos XML

Todos los documentos XML deben tener, al menos, un
elemento, el cual se suele llamar elemento documento
´
o elemento raiz.
Ejemplo de elemento
<libro>

</libro>

´

Los Documentos XML

Elementos XML

Otros elementos
El resto de elementos deben estar siempre anidados dentro del
elemento documento o elemento raiz.

Elementos anidados
<libro>
<cap>

</cap>
</libro>

´

Los Documentos XML

Atributos XML

´
Los atributos XML proporcionan informacion adicional sobre
los elementos XML.
Ejemplo de atributo
<libro titulo=’’Dracula’’>
<cap num=’’6’’ titulo=’’Diario de Mina’’>

</cap>
</libro>

´

Los Documentos XML

Los espacios de Nombre

´
¿Que son?
´
Un espacio de nombres XML es una recomendacion W3C para
proporcionar elementos y atributos con nombre unico en una
´
instancia XML.

´

Los Documentos XML


´
¿Que son?
´
´
instancia XML.
Una instancia XML puede contener nombres de elementos o
atributos procedentes de mas de un vocabulario XML. Si a
cada uno de estos vocabularios se le da un espacio de
nombres, se resuelve la ambiguedad existente entre elementos
¨
o atributos que se llamen igual.

´

Los Documentos XML


´
¿Que son?
´
´
instancia XML.
Una instancia XML puede contener nombres de elementos o
atributos procedentes de mas de un vocabulario XML. Si a
cada uno de estos vocabularios se le da un espacio de
nombres, se resuelve la ambiguedad existente entre elementos
¨
o atributos que se llamen igual.
Importante
Los nombres de elementos dentro de un espacio de nombres
deben ser unicos.
´

´

Los Documentos XML

Uso de los espacios de nombre

<rdf:RDF
(...)
xmlns:rdfs=quot;http://www.w3.org/2000/01/rdf-schema#quot;
xmlns:dc=quot;http://purl.org/dc/elements/1.1/quot;
xmlns:dcterms=quot;http://purl.org/dc/terms/quot;>
<rdf:Description>
<dc:subject>
<dcterms:MESH>
<rdfs:label>
Formate Dehydrogenase
</rdfs:label>
</dcterms:MESH>
</dc:subject>
</rdf:Description>
</rdf:RDF>

´

´

RDF: Resource Description Framework

´
Una deﬁnicion de RDF
´
Modelo simple para la representacion de los metadatos

´

´

RDF: Resource Description Framework

´
Una deﬁnicion de RDF
´
Modelo simple para la representacion de los metadatos

URI
Un URI es una cadena corta de caracteres que identiﬁca
´
inequ´vocamente un recurso (servicio, pagina, documento,
ı
´ ´
direccion de correo electronico, enciclopedia, etc).
Normalmente estos recursos son accesibles en una red o
sistema.

´

´

Caracter´sticas de un URI
ı

Caracter´sticas
ı

´

´

ı

Caracter´sticas
ı
´
Esquema: nombre que se refiere a una especificacion
para asignar los identificadores, e.g. urn:, tag:, cid:. En
´
algunos casos tambien identifica el protocolo de acceso al
recurso, por ejemplo http:, mailto:, ftp:.

´

´

ı

Caracter´sticas
ı
´
´
´
Autoridad: elemento jerarquico que identiﬁca la autoridad
de nombres, por ejemplo //es.wikipedia.org.

´

´

ı

Caracter´sticas
ı
´
´
´
Autoridad: elemento jerarquico que identifica la autoridad
de nombres, por ejemplo //es.wikipedia.org.
´
Ruta: Informacion usualmente organizada en forma
´ ´
jerarquica, que identifica al recurso en el ambito del
esquema URI y la autoridad de nombres, e.g.
wikiUniform Resource Identifier.

´

´

ı

Caracter´sticas
ı
´ ´
Consulta: Informacion con estructura no jerarquica,
usualmente pares clave = valor , que identiﬁca al recurso
´
en el ambito del esquema URI y la autoridad de nombres.
El comienzo de este componente se indica mediante el
´
caracter ?.

´

´

ı

Caracter´sticas
ı
´ ´
Consulta: Informacion con estructura no jerarquica,
usualmente pares clave = valor , que identiﬁca al recurso
´
en el ambito del esquema URI y la autoridad de nombres.
El comienzo de este componente se indica mediante el
´
caracter ?.
Fragmento: Permite identiﬁcar una parte del recurso
´
principal, o vista de una representacion del mismo. El
comienzo de este componente se indica mediante el
´
caracter #.

´

ı

ı

´
Permite deﬁnir informacion sobre cualquier dominio
Todo lo que se describen son recursos (identiﬁcados por
URIs)
Es un grafo

´

ı

ı

´
Permite definir informacion sobre cualquier dominio
Todo lo que se describen son recursos (identificados por
URIs)
Es un grafo

Componentes de RDF
Definido como una tripla (s,p,o)
Sujeto - Recurso (http://www.w3c.es/Personal/Martin)
Predicado - Propiedad (creador)
ı´
Objeto - Literal (”Martń Alvarez”)

´

ı

Declaraciones RDF

´
Una declaracion
sujeto TIENE predicado CUYO VALOR ES objeto

´

ı

Declaraciones RDF

´
Una declaracion
sujeto TIENE predicado CUYO VALOR ES objeto

Estructura
http://www.w3c.es/Personal/Martin TIENE UN creator CUYO
ı´
VALOR ES Mart´n Alvarez

´

ı

Capacidades de RDF

Funcionalidades

´

ı

Capacidades de RDF

Funcionalidades
Extensibilidad incremental

´

ı

Capacidades de RDF

Funcionalidades
Relacionarse con otros recursos

´

ı

Capacidades de RDF

Funcionalidades
Mezclar deﬁniciones o Nodos sujeto y objeto con el mismo
URI

´

ı

Capacidades de RDF

Funcionalidades
Mezclar deﬁniciones o Nodos sujeto y objeto con el mismo
URI
Proporcionar multiples presentaciones aprovechando el
´
trabajo de otros

´

ı

Ejemplo de RDF

´

Vocabularios

´
Por que usar vocabularios

Capacidades
´
Necesitamos deﬁnir vocabularios (terminos) para usarlos
en estas sentencias
´
Descripcion formal de un dominio
´
Deﬁnicion de clases, propiedades y relaciones entre ellas

´

Vocabularios

´
Por que usar vocabularios

Capacidades
´
Interoperabilidad semantica
´
Integracion entre metadatos de distintos
vocabularios/esquemas
´
Facilita y ofrece mayor precision ante busquedas de
´
´
informacion
´
Portales (reglas de categorizacion para los recursos)
Colecciones multimedia (medios no textuales)
´ ´
Sitios web corporativos (organizacion taxonomica de
documentos)
Relaciona recursos, servicios, dispositivos, bases de datos
´ ´
a traves de la asociacion de las estructuras del
´
conocimiento y su combinacion.

´

Vocabularios

RDF Schema

Caracter´sticas
ı
´
RDF Schema es un Lenguaje de Descripcion de
Vocabularios
Modelo de datos para RDF
´
Permite enriquecer las descripciones semanticas
´
(procesables por las maquinas)
Clases / subclases
Relaciones entre las clases y propiedades
Descripciones para los humanos (etiquetas, descripciones,
etc.)

´

Vocabularios

RDF Schema

Caracter´sticas
ı
´
Facilita la combinacion
de sentencias RDF, a
´
traves de los URIs
Ofrece la base para
poder realizar
razonamientos o
deducciones sobre
´
nueva informacion
´
Basicamente permite
deﬁnir clases y
propiedades e indica
´
como se pueden usar en
conjunto

´

Vocabularios

Limitaciones de RDF Schema

Limitaciones principales
No indica la cardinalidad
´
Un libro: ¿Puede tener mas de un autor? ¿Puede no tener
ninguno?
Tipos de datos
Restricciones de rangos simples para las propiedades
´ ´
No se pueden derivar tipos por union o interseccion
´
Necesidad de relaciones de clases o propiedades mas
ricas
Caracter´sticas de las propiedades
ı
Surgen extensiones DAML+OIL

´

OWL

Ontologás para la Web
ı
´
Lenguaje de Ontologás Web (Recomendacion Febrero
ı
2004)
Se basa en RDF Schema
˜ ´
Anade mas vocabulario para describir las clases y las
propiedades
Los lenguajes anteriores estaban destinados a
comunidades espec´ficas
ı
´
Comercio Electronico
Entornos cient´ficos
ı

´

Ontolog´as para la Web
ı
OWL se adapta a la arquitectura de la WWW y a la Web
´
Semantica
´
Los sistemas que usan DAML, OIL, DAML+OIL estan
migrando a OWL
´´
Muchas herramientas que lo generan (Protege)

´

Necesidad de Ontolog´as en OWL
ı

Ventajas de OWL
RDF Schema es util pero no lo podemos utilizar para
´
resolver ciertas tareas
´
Aplicaciones complejas pueden necesitar mas
funcionalidad
´
¿Puede un programa razonar acerca de ciertos terminos?
p.e., ”si A es menor que B y B es menor que C, ¿es A menor
que C?”
´
Es obvio para los humanos pero no para las maquinas...
Los programas deber´an poder deducir estas sentencias
ı
Construir clases e instancias, no solo nombrarlas
Restringir el rango de las propiedades

´

´
¿Por que OWL?

El nombre
Algunas leyendas urbanas...
p.e., referencia a Owl de Winnie the Pooh, que deletreaba
mal su nombre como ”WOL”
Una referencia a un proyecto de IA de mediados de los 70
de Bill Martin llamado .One World Language”
´
Un intento de un lenguaje de Representacion del
Conocimiento y su ontologá asociada, que intentaba ser
ı
un lenguaje universal para codificar significados en las
´
maquinas
”Why not be inconsistent in at least one aspect of a
language which is all about consistency”(Guus Schreiber)

´

Componentes de una ontolog´a OWL
ı

Componentes
Clases
Propiedades
Individuos

´

ı

´

Clases en OWL

Propiedades
En RDF Schema ya pod´an deﬁnirse subclases, pero con
ı
OWL:
Pueden construirse clases de otras existentes
previamente
Enumerarlas en su contenido
´ ´ ´
A traves de interseccion, union, complementarios
´
A traves de restricciones apropiadas
OWL introduce Class y Thing para diferenciar las clases y
los individuos

´

ı

Grafo

´

Operadores de conjuntos sobre clases

Operadores
´
Union de conjuntos mediante unionOf
Otras posibilidades: intersectionOf y complementOf

Grafo

´

Clases disjuntas

Propiedades
owl:disjointWith
Una instancia de una clase no puede pertenecer
´
simultaneamente a otra clase
´
p.e., ontolog´a de comida: Deﬁnicion de Carne
ı

´

´
Deﬁnicion de una clase mediante disjunciones con
OWL
Grafo

´

Restricciones de Propiedades

Restricciones
´
Las clases pueden crearse mediante la restriccion del
comportamiento en esa clase
´
Limitacion espec´ﬁca del rango
ı
Las restricciones pueden ser:
De valores
todos los valores deben ser de cierta clase
al menos un valor debe ser de cierta clase
´
De cardinalidad (p.e., ¿cuantas veces puede usarse una
propiedad en una instancia?)
´
cardinalidad maxima
cardinalidad m´nima
ı
cardinalidad exacta

´

´
Ejemplo de restriccion de propiedades

´
Un Zumo es un L´quidoPotable que esta hecho al menos por
ı
1 pieza de fruta
Grafo

Otras restricciones: allValuesFrom, someValuesFrom y
hasValue

´

´
Caracterizacion de propiedades

Propiedades
En RDF Schema las propiedades se restringen mediante
rango (range) y dominio (domain)
En OWL, se puede caracterizar el comportamiento
´
Propiedad transitiva, simetrica, funcional, etc.
OWL distingue las propiedades de datos
DatatypeProperty se reﬁere a rangos sobre literales de
RDF o de tipos simples en XML Schema
Muy util para aplicaciones basadas en ontolog´as
ı
´

´

Necesidades adicionales

Necesidades
Las ontologás pueden llegar a ser muy grandes
ı
Necesitan cuidados especiales
´
Pueden componerse en varios modulos
Pueden provenir de varios lugares y deben ser integrados
´
Las ontologás estan en la web (Swoogle
ı
http://swoogle.umbc.edu/)
Las aplicaciones usan varias, diferentes ontologás
ı
Utilizar la misma ontologá pero en distintos idiomas
ı
´
Equivalencias y relaciones entre terminos

´

Equivalencias

Operadores
Entre clases y propiedades
equivalentClass y equivalentProperty
Entre individuos
sameAs
differentFrom, AllDifferent

Grafo

´

Control de versiones y anotaciones

Necesidades
La clase owl:Ontology permite ”documentar asociarla
2

con otras ontolog´as
ı
owl:imports
owl:versionInfo, owl:priorVersion
owl:backwardCompatibleWith, owl:incompatibleWith
rdfs:label, rdfs:comment
Control de versiones obsoletas
owl:DeprecatedClass y owl:DeprecatedProperty

´

Lenguajes OWL
OWL Lite
Para usuarios que necesitan principalmente una
´
clasificacion jerarquizada y restricciones sencillas
´
Solo permite expresar cardinalidad para valores 0 o 1
OWL DL
´
Maxima expresividad
´
Manteniendo la computacion completa (se garantiza la
´ para todas las conclusiones) y decidible
computacion
(tiempo finito)
Admite todas las construcciones del lenguaje OWL pero
con ciertas restricciones
OWL Full
´ ´
Maxima expresividad y libertad sintactica de RDF
´
No ofrece garantás de computacion
ı
Es improbable que un software pueda soportar el
razonamiento completo para cada caracter´stica de OWL
ı
Full

´

¿Usar ontologás OWL?
ı

Conclusiones
´
Una aplicacion basada completamente en ontologás es
ı
un sistema muy complejo
´
Muy tediosa la implementacion
Requiere muchos recursos el funcionamiento
No todas las aplicaciones necesitan ontologás con OWL
ı
Puede llegar a complicar demasiado el sistema

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