Semantic Web. Semantic Web. Il Semantic Web: una semplice estensione. Il Web oggi. Il Semantic Web. Semantic Web

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1 Semantic Web L. Farinetti - Politecnico di Torino Semantic Web Laura Farinetti Dip. Automatica e Informatica Politecnico di Torino farinetti@polito.it 1 z Seconda generazione del Web z conceptual structuring of the Web in an explicit machine-readable way (Tim Berners-Lee) z In altre parole lasciamo fare più lavoro alle macchine!!! L. Farinetti - Politecnico di Torino 2 Il Web oggi z Il Web è un insieme di risorse e link z Le risorse sono identificate dalle URI: Uniform Resource Identifiers z Un mondo eccitante per l utente z D altro lato, pochissima informazione è leggibile dalle macchine z Il significato dei documenti è chiaro a chi conosce l inglese (o l italiano...) z Il significato dei link è rivelato solo dal contesto in cui si trova l ancora L. Farinetti - Politecnico di Torino 3 Il Semantic Web: una semplice estensione z Il Web è un insieme di risorse e link z Risorse e link sono identificati dalle URI: Uniform Resource Identifiers z Le risorse possono essere tipizzate z Un mondo ancora più eccitante per l utente z Le macchine saranno in grado di accedere ad informazione machine-readable z lavoro più agevole sia per le macchine sia per gli utenti z conivisione di conoscenze più semplice L. Farinetti - Politecnico di Torino 4 Il Semantic Web z Documenti che si auto-descrivono z Contenuto fortemente strutturato z Estende il Web dalla presentazione alla semantica z L attività del W3C è stata lanciata nel 2001 z Un cenno alla storia: è la proposta originale del Web!!! L. Farinetti - Politecnico di Torino : proposta originale del WWW L. Farinetti - Politecnico di Torino 6 Laura Farinetti - DAUIN Politecnico di Torino pag. 1

2 Obiettivi del Semantic Web z Realizzare appieno le potenzialità del Web z Rendere efficiente e conveniente la memorizzazione della conoscenza z Focalizzato sull utilizzo delle macchine The Semantic Web is an extension of the current web in which information is given well-defined meaning, better enabling computers and people to work in cooperation. Tim Berners-Lee, James Hendler, Ora Lassila, Tim Berners-Lee, James Hendler, Ora Lassila, The Semantic Web L. Farinetti - Politecnico di Torino 7 Obiettivi del Semantic Web The bane of my existence is doing things that I know the computer could do for me. Dan Connolly, The XML Revolution z Obiettivo finale : il progetto di tecnologie che supportino lo scambio globale di informazione facilitato dall uso delle macchine L. Farinetti - Politecnico di Torino 8 Obiettivi del Semantic Web Il Semantic Web consentirà alle macchine di COMPRENDERE dati e documenti che hanno una semantica associata, NON il linguaggio naturale z W3C: risorse su Semantic web: L. Farinetti - Politecnico di Torino 9 I metadati z Dati strutturati sui dati z Un livello più alto di informazione che descrive z contenuto z qualità z struttura z accessibilità z di uno specifico insieme di dati L. Farinetti - Politecnico di Torino 10 metadati I metadati I metadati titolo autore parole chiave documento data creazione contenuto z Obiettivo: z migliorare la ricerca e l accessibilità alle informazioni distribuite z facilitare l elaborazione, l analisi e la modellazione dei dati z L uso efficace dei metadati richiede convenzioni comuni su struttura, sintassi e semantica L. Farinetti - Politecnico di Torino 11 L. Farinetti - Politecnico di Torino 12 Laura Farinetti - DAUIN Politecnico di Torino pag. 2

3 Applicazione: scoperta di risorse z I motori di ricerca sono in grado di comprendere meglio il contenuto di una data pagina z Ricerche più accurate z L informazione aggiuntiva aumenta la precisione z Rende le ricerche automatizzate possibili, perché è richiesto meno lavoro manuale per processare i risultati delle ricerche L. Farinetti - Politecnico di Torino 13 Esempio: pianificare un viaggio a Parigi z Con il Web di oggi: z usare un motore di ricerca per avere l elenco delle linee aeree z cercare i voli di ciascuna linea aerea, per scegliere la migliore z usare un motore di ricerca per avere l elenco delle agenzie di viaggio z controllare tutte le agenzie di viaggio, per scegliere la più conveniente e fare la prenotazione L. Farinetti - Politecnico di Torino 14 Esempio: pianificare un viaggio a Parigi z Con il Web di oggi: z usare un motore di ricerca per avere l elenco degli hotel di Parigi z controllare gli hotel, sceglierne uno e fare la prenotazione z stampare le informazioni su volo e hotel L. Farinetti - Politecnico di Torino 15 Esempio: pianificare un viaggio a Parigi z Con il Semantic Web: z chiedere la lista di tutti voli disponibili per Parigi, di qualunque linea aerea, al prezzo minore z sceglierne uno: la prenotazione è effettuata in modo automatico z la ricerca di un hotel a Parigi parte anche in modo automatico z scegliere uno degli hotel proposti: la prenotazione è fatta in modo automatico L. Farinetti - Politecnico di Torino 16 Esempio: pianificare un viaggio a Parigi z Con il Semantic Web: z tutte le informazioni sono copiate sul computer palmare z nel computer palmare sono memorizzati anche nome e numero di telefono di una lista di ristoranti di Parigi e tutte le altre informazioni utili (numeri di soccorso, consolato, ) Rappresentazione della conoscenza z Insieme di informazioni strutturate z Insieme di regole di inferenza z Ragionamento automatico z Campo: intelligenza artificiale z Stato dell arte: chiaramente è un ottima idea, ci sono alcune belle demo, ma non ha ancora cambiato il mondo... L. Farinetti - Politecnico di Torino 17 L. Farinetti - Politecnico di Torino 18 Laura Farinetti - DAUIN Politecnico di Torino pag. 3

4 I sistemi tradizionali di rappresentazione della conoscenza z Centralizzati: tutti devono condividere la stessa definizione dei concetti comuni z Limite alle domande che possono essere poste, in modo che il sistema possa rispondere in modo affidabile (o persino possa rispondere...) z Qualunque sistema sufficientemente complesso da essere utile comprende anche domande senza risposta (es: questa frase è falsa) L. Farinetti - Politecnico di Torino 19 Il Semantic Web z Accetta i paradossi e le domande senza risposta a fronte di maggiore versatilità z Le regole sono sufficientemente espressive da consentire al Web di ragionare in modo esteso z La sfida: fornire un linguaggio in grado di esprimere sia i dati sia le regole per ragionare sui dati, e che consenta di esportare sul Web le regole di qualunque sistema di rappresentazione della conoscenza esistente L. Farinetti - Politecnico di Torino 20 z z z z Le componenti fondamentali del Semantic web Collezioni di informazioni strutturate Regole per ragionare sulle informazioni Ontologie Agenti L. Farinetti - Politecnico di Torino 21 Gli agenti z Programmi che collezionano i contenuti dal Web a partire da sorgenti diverse, elaborano le informazioni e scambiano i risultati con altri programmi z Punto fondamentale: i contenuti del Web devono essere machine-readable z Scambio di prove : traduzione del ragionamento interno dell agente nel linguaggio proprio del Semantic Web L. Farinetti - Politecnico di Torino 22 Le ontologie z Un ontologia è la descrizione esplicita di un dato dominio z concetti z proprietà ed attributi dei concetti z vincoli su proprietà ed attributi z istanze (spesso, non sempre) z Un ontologia definisce z un vocabolario comune z una comprensione condivisa L. Farinetti - Politecnico di Torino 23 Ontology Engineering z Consiste nel definire i termini propri di un dominio e le relazioni fra di essi z definire i concetti del dominio (classi) z strutturare i concetti in una gerarchia dei concetti (sotto-classi e super-classi) z definire quali attributi e proprietà (slot) possono avere le classi, e quali sono i vincoli sul valore z definire le istanze e riempire gli slot con i valori L. Farinetti - Politecnico di Torino 24 Laura Farinetti - DAUIN Politecnico di Torino pag. 4

5 Perché definire un ontologia? L architettura del Semantic Web z Per condividere una comprensione comune sulla struttura delle informazioni z fra le persone z fra gli agenti software z Per consentire il riuso della conoscenza relativa al dominio z evitare di re-inventare la ruota z introdurre standard per l interoperabilità L. Farinetti - Politecnico di Torino 25 L. Farinetti - Politecnico di Torino 26 L. Farinetti - Politecnico di Torino XML Laura Farinetti Dip. Automatica e Informatica Politecnico di Torino farinetti@polito.it 27 Introduzione z XML: extensible Markup Language z Linguaggio estensibile realizzato per elaborare i documenti strutturati z Pensato per il Web e per superare i limiti dell HTML z Sottoinsieme di SGML: Standard Generalized Markup Language z Sviluppato dal W3C, World Wide Web Consortium L. Farinetti - Politecnico di Torino 28 Le specifiche z La prima bozza di XML risale al 1996 z Attuale specifica: 1.0 (10 febbraio 1998) z Traduzione in italiano: z World Wide Web Consortium: L. Farinetti - Politecnico di Torino 29 XML, HTML e SGML z HTML è un linguaggio predefinito z XML è un metalinguaggio z non ha tag predefiniti z consente di definire nuovi metalinguaggi z Anche SGML è un metalinguaggio z molto complesso z XML è un sottoinsieme di SGML z un documento XML valido è conforme allo standard SGML L. Farinetti - Politecnico di Torino 30 Laura Farinetti - DAUIN Politecnico di Torino pag. 5

6 Perché utilizzare XML? z Chi scrive in XML può focalizzarsi solo sul contenuto del documento z Si possono scrivere linguaggi "ad hoc" per specifiche comunità di utenti (matematici, chimici, musicisti, ) z È facile passare dall SGML all XML, e quindi al Web z XML facilita lo scambio di dati fra applicazioni di tipo diverso L. Farinetti - Politecnico di Torino 31 Le componenti di XML Contenuto Struttura Stile L. Farinetti - Politecnico di Torino 32 Le componenti di XML z Tre parti fondamentali di un documento che dovrebbero essere gestite separatamente z Il contenuto (XML) z Le specifiche relative agli elementi: la struttura (DTD: Document Type Definition o XML Schema) z Le specifiche relative alla visualizzazione: lo stile (XSL) L. Farinetti - Politecnico di Torino 33 L. Farinetti - Politecnico di Torino 34 Esempio di contenuto: XML Esempio di struttura <?xml version="1.0"?> <biblioteca> <libro> <titolo>2001: Odissea nello spazio</titolo> <autore>arthur Charles Clarke</autore> <data>1969</data> <ISBN> </ISBN> <editore>longanesi</editore> </libro> </biblioteca> titolo libro autore biblioteca libro data ISBN libro editore L. Farinetti - Politecnico di Torino 35 L. Farinetti - Politecnico di Torino 36 Laura Farinetti - DAUIN Politecnico di Torino pag. 6

7 DTD: Document Type Definition z Contiene le regole di definizione dei tag z Indica gli elementi ed il loro ordine all'interno del documento XML z Non è obbligatorio, ma consigliato z documento XML valido vs documento XML ben formato z Può essere interno o esterno al documento XML L. Farinetti - Politecnico di Torino 37 Esempio di struttura: DTD <!DOCTYPE biblioteca [ <!ELEMENT biblioteca (libro+)> <!ELEMENT libro (titolo, autore+, data, ISBN, editore)> <!ELEMENT titolo (#PCDATA)> <!ELEMENT autore (#PCDATA)> <!ELEMENT data (#PCDATA)> <!ELEMENT ISBN (#PCDATA)> <!ELEMENT editore (#PCDATA)> ]> L. Farinetti - Politecnico di Torino 38 XML Schema z Inizialmente proposto da Microsoft, e poi adottato dal W3C z Alternativo ai DTD per specificare la struttura di un documento (grammatica) z Proposed Recommendation del 30 marzo 2001, in tre parti z primer (Part 0): descrizione generale z structure (Part 1): linguaggio di descrizione degli schema z datatypes (Part 2): definizione dei tipi di dato L. Farinetti - Politecnico di Torino 39 Vantaggi di XML Schema z... rispetto ai DTD z più facili da utilizzare z estensibili z più ricchi z usano la sintassi XML z supportano diversi tipi di dato: stringhe, numeri reali, interi, decimali, boolean, data e ora, URI,... L. Farinetti - Politecnico di Torino 40 Esempio di struttura: XML Schema <?xml version="1.0"?> <xsd:schema xmlns:xsd=" <xsd:element name="biblioteca"> <xsd:complextype> <xsd:sequence> <xsd:element ref="libro" minoccurs="1" maxoccurs="unbounded"/> </xsd:sequence> </xsd:complextype> </xsd:element> L. Farinetti - Politecnico di Torino 41 Esempio di struttura: XML Schema <xsd:element name="libro"> <xsd:complextype> <xsd:sequence> <xsd:element ref="titolo" minoccurs="1" <xsd:element ref="autore" minoccurs="1" <xsd:element ref="data" minoccurs="1" <xsd:element ref="isbn" minoccurs="1" <xsd:element ref="editore" minoccurs="1" </xsd:sequence> </xsd:complextype> </xsd:element> L. Farinetti - Politecnico di Torino 42 Laura Farinetti - DAUIN Politecnico di Torino pag. 7

8 Esempio di struttura: XML Schema <xsd:element name="titolo" type="xsd:string"/> <xsd:element name="autore" type="xsd:string"/> <xsd:element name="data" type="xsd:string"/> <xsd:element name="isbn" type="xsd:string"/> <xsd:element name="editore" type="xsd:string"/> </xsd:schema> Esempio di stile: XSL <xsl:stylesheet xmlns:xsl=" <xsl:template match="/"> <HTML> <HEAD> <TITLE> Esempio di XML/XSL in IE 5.0 </TITLE> </HEAD> L. Farinetti - Politecnico di Torino 43 L. Farinetti - Politecnico di Torino 44 Esempio di stile: XSL <BODY> <H2 ALIGN="CENTER">La mia biblioteca</h2> <P><TABLE BORDER="1"> <TR><TH>Titolo</TH> <TH>Autore</TH> <TH>Editore</TH> <TH>ISBN</TH> </TR> <xsl:for-each select="biblioteca/libro"> <TR> <TD><xsl:value-of select="titolo"/></td> <TD><xsl:value-of select="autore"/></td> <TD><xsl:value-of select="editore"/></td> <TD><xsl:value-of select="isbn"/></td> </TR> </xsl:for-each> </TABLE></P> </BODY> </HTML> </xsl:template> </xsl:stylesheet> Esempio di stile: XSL L. Farinetti - Politecnico di Torino 45 L. Farinetti - Politecnico di Torino 46 Esempio di stile: XSL L. Farinetti - Politecnico di Torino 47 Laura Farinetti - DAUIN Politecnico di Torino pag. 8