Relazione Pinakes3 Analisi modello di business (BOZZA) di Valeriano Sandrucci 08/09/07

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1 Relazione Pinakes3 Analisi modello di business (BOZZA) di Valeriano Sandrucci 08/09/07

2 1. Introduzione Application vs Tool Componenti logiche di un modello Ontologie e Semantic Web Contesto applicativo Domain Expert Ontology Expert Stakeholder IT Expert Casi d'uso Attori Risorse Ontologie Dati semantici Casi d'uso generali Prossimi passi... 17

3 1. Introduzione L'uso di ontologie e tecnologie di modellazione e ragionamento semantico prospetta un nuovo paradigma che può contribuire alla organizzazione di architetture SW con elevate capacità di interoperabilità, cooperazione, adattamento ed capacità di evolvere. In questa prospettiva l'approccio ontologico porta un numero di promesse tra le quali alcune appaiono più rilevanti: per nativa vocazione le ontologie permettono la rappresentazione esplicita di modelli semantici che combinano la non-ambiguità necessaria alla specifica tecnica con la comprensibilità capace di colmare la distanza tra tecnici e stakeholders; questi abilitano la applicazione di tecniche e strumenti on-the-shelf capaci di ragionamento finalizzato ad una varietà di obiettivi tra cui ricerca di informazione, inferenza e deduzione di nuova conoscenza, validazione di modelli; il modello ontologico si adatta bene ad un contesto distribuito, permettendo la creazione di modelli per riuso, composizione e riconciliazione di frammenti sviluppati in modo concorrente e distribuito; in ultimo, non per importanza, le ontologie hanno la capacità di modellare domini che evolvono nel tempo, superando molte complessità che invece discendono dall'uso esclusivo di tecnologie di rappresentazione convenzionale. Questo a sua volta favorisce un approccio incrementale allo sviluppo capace di accompagnare processi di evoluzione verso modelli condivisi Application vs Tool Le specifiche per l'applicazione sono abbastanza generiche, gli obiettivi sono infatti: Condividere informazioni Archiviare in modo ragionevole l'esperienza Semplificare le collaborazioni interdisciplinari Per soddisfare tali requisiti sono stati individuati i seguenti strumenti: Internet e web Ontologie Dovendo procedere alla realizzazione dell'applicazione occorre trasformare gli obiettivi specificati in precise funzionalità che il software deve possedere. A tal fine sembra utile riflettere sul tipo di risultato atteso: quando si tratta di programmi che gestiscono dati persistenti si può considerare il seguente modello semplificato.

4 Supponiamo di operare con basi di dati relazionali: esistono vari tipi di programmi che si possono realizzare, di seguito ne vengono presentati due piuttosto interessanti e diversi tra di loro. Nella figura che segue viene mostrata la struttura di un'applicazione che gestisce una base di dati specifica. In questo caso lo schema della base di dati è fissato e l'interfaccia utente serve solo alla gestione dei record. Le applicazioni di questo tipo sono solitamente caratterizzate dai seguenti aspetti: gestiscono grandi moli di dati esiste un elevato numero di utenti e importanti problemi di concorrenza gli utenti conoscono il dominio dell'applicazione agli utenti non è richiesta alcuna conoscenza informatica precisa Nella figura seguente viene mostrata la struttura tipica di uno strumento per la gestione e configurazione di una base di dati In questo caso la struttura del modello per il programma è costituita dal meta-modello che descrive un generico database relazionale (tabelle, campi, indici,...) mentre i singoli db (struttura + dati) costituiscono le informazioni manipolate. I programmi di questo tipo hanno di solito le seguenti caratteristiche: il numero di utenti è basso o comunque bassa è la concorrenza la mole di dati gestita è inferiore rispetto al caso precedente sono adoperati da utenti esperti che conoscono il meta-modello sono adoperati per costruire applicazioni specifiche Nel caso dell'applicazione che si sta tentando di realizzare ci troviamo in una situazione che è intermedia tra quelle descritte: la struttura del modello deve poter cambiare il numero di utenti è alto

5 il livello di concorrenza è basso: si immagina cioè che l'operazione di consultazione sia prevalente su quella di modifica delle informazioni la contribuzione di nuovi dati semantici e/o ontologie richiede notevoli conoscenze all'utente Trovandosi il lavoro presente a metà tra un'applicazione specifica ed un tool occorre in ogni momento mediare tra le due posizioni e ricordare gli elementi critici di ciascuna di esse.

6 2. Componenti logiche di un modello In una scomposizione logica, vedi Fig. 1, il modello ontologico è articolato in tre parti: classi, proprietà ed istanze. Figura 1: Componenti logiche Le classi sono lo strumento per mezzo del quale si riescono a descrivere i concetti di un modello ontologico: esse rappresentano la parte strutturale del modello ed in questo senso possono essere paragonate al tracciato delle tabelle di una base di dati. A differenza di queste ultime, le ontologie mettono a disposizione un insieme di costrutti molto potenti quali ad esempio l ereditarietà. Le proprietà sono lo strumento per mezzo del quale si possono descrivere relazioni tra classi e quindi aggiungere alle classi un insieme di attributi. Le istanze sono invece realizzazioni dei concetti descritti dalle classi. Se si immagina una classe come un insieme allora un istanza rappresenta un punto dell insieme. Le istanze possono essere paragonate quindi ai record di una base di dati.

7 3. Ontologie e Semantic Web Col termine Semantic Web si intende un'evoluzione del web attuale in cui le informazioni abbiano una precisa caratterizzazione semantica. Tale evoluzione renderà possibili elaborazioni automatiche attualmente impensabili. Considerando le dimensioni del web attuale viene da chiedersi in che modo sarà possibile attribuire alle risorse esistenti una precisa connotazione semantica: si pone cioè un problema di conversione. Poiché non è possibile rigenerare ogni risorsa in modo ciascuna di esse contenga le proprie informazioni semantiche, sono stati realizzati meccanismi per mezzo dei quali i dati semantici possono essere contenuti da un modello ontologico esterno alla risorsa cui si riferiscono, vedi Fig. 2. Figura 2: Relazione tra risorse e modelli ontologici Resource: generica risorsa del web attuale. Sono esempi di risorse: testi, immagini, filmati ecc... Ontology Models: modelli ontologici che contengono informazioni semantiche. Client: fruitore del semantic web. Egli può accedere sia alle risorse che ai dati ontologici.

8 4. Contesto applicativo Il software che si intende realizzare servirà alla costruzione di una base di conoscenza distribuita e condivisa basata su ontologie. Tale modello ontologico si immagina debba essere il frutto di una molteplicità di contributori nonché il risultato di affinamenti e revisioni operate dagli utenti stessi dell'applicazione. Nel contesto preso in esame possono essere individuati quattro attori principali, vedi Fig. 3: Figura 3: Attori per lo sviluppo dell'applicazione Domain Expert: l'esperto di dominio è colui il quale conosce approfonditamente l'argomento oggetto di studio. Egli è dotato di propri strumenti di analisi ed è solito fornire i risultati delle sue ricerche sotto forma di documenti, immagini o altro. L'esperto di dominio molto probabilmente non conosce il formalismo delle ontologie ed in alcuni casi potrebbe non essere in condizione (mancanza di tempo) di poterlo imparare. Ontology Expert: l'esperto di ontologie è colui il quale conoscendo bene il formalismo delle ontologie (lo strumento informatico quindi, non la disciplina filosofica) ha la possibilità di rendere omogeneo e confrontabile il materiale fornito dall'esperto di dominio. Le ontologie possono infatti essere adoperate inizialmente per catalogare ed ordinare il materiale fornito da quest'ultimo e successivamente per costruire modelli concettuali corrispondenti al contenuto informativo del materiale stesso. Stakeholder: è una persona interessata al dominio oggetto di studio. Gli attori di questo tipo traggono grande beneficio dall'esistenza di modelli ontologici perché questi ultimi facilitano la comprensione del dominio e rendono più semplice la fruizione del materiale fornito dagli esperti. IT Expert: il tecnico informatico è colui il quale deve fornire gli strumenti software necessari agli altri attori affinché le operazioni di fruizione e contribuzione sia di risorse primarie (testi, immagini, ecc...) che di modelli ontologici possano effettivamente avvenire.

9 4.2. Domain Expert Figura 4: Obiettivi principali dell'esperto di dominio L'esperto di dominio ha per scopo principale della sua attività, vedi Fig. 4, quello di approfondire gli studi sugli argomenti di interesse. Il duro lavoro di analisi ha bisogno di momenti di confronto e verifica con altri studiosi e per questo produce documenti che riassumono di volta in volta i risultati raggiunti. Per ogni dominio di studio esistono strumenti di indagine, terminologie e formalismi specifici molto spesso addirittura standardizzati Ontology Expert Figura 5: Obiettivi principali dell'esperto di ontologie L'esperto di modellazione ontologica ha per obiettivo principale, vedi Fig. 5, quello di costruire modelli utili a semplificare la fruizione del materiale e dei concetti contribuiti dagli esperti di dominio. Il compito degli ontologi è molto delicato ed il processo che porta alla costruzione di un modello è spesso di tipo iterativo: è molto difficile definire un modello ontologico che unisca il rigore formale all'espressività ed al rispetto delle convenzioni proprie del dominio rappresentato.

10 4.4. Stakeholder Figura 6: Obiettivi principali degli operatori interessati Sono molteplici gli individui interessati alla consultazione del materiale contribuito dagli esperti e dei modelli prodotti dagli ontologi. Si possono distinguere diversi tipi di utenti fruitori: dal semplice curioso al professionista. Si distinguono inoltre due tipi di accesso alle informazioni, vedi Fig. 6 : un accesso ordinato (ad esempio la lettura di un testo dall'inizio alla fine) ed un accesso casuale (ad esempio la ricerca di una formula in un manuale). Il potere espressivo delle ontologie ed i linguaggi di interrogazione ed inferenza ad esse applicabili possono semplificare di molto le operazioni di ricerca e navigazione tra informazioni IT Expert Figura 7: Obiettivi principali dell'esperto informatico Il tecnico informatico deve riuscire a costruire quel software necessario agli altri attori, vedi Fig. 7,

11 per svolgere le loro attività. Poiché le ontologie sono uno strumento relativamente giovane nell'ambito della Computer Scienze manca un elenco preciso di best-practies. L'esperto informatico deve quindi esplorare percorsi di risoluzione diversi al fine di soddisfare realmente gli altri attori.

12 5. Casi d'uso 5.2. Attori Dal diagramma del dominio applicativo, vedi Fig. 2, si vede che le entità fondamentali del dominio sono tre: risorse, ontology schema e ontology data. Poiché per ognuna di tali entità si possono immaginare operazioni di accesso-lettura ed operazioni di aggiunta-modifica-cancellazione si deve supporre che esisteranno almeno sei tipi di attori diversi.

13 5.3. Risorse Il fruitore di risorse si può immaginare come un utente del web attuale. E' importante notare che esistono due metodi per passare da una risorsa all'altra: utilizzando un link appositamente predisposto oppure eseguendo un'operazione di ricerca. Il meccanismo per mezzo del quale un contributore può fornire una risorsa può essere considerato come una estensione delle operazioni di inserimento, modifica e cancellazione di record in una base di dati.

14 5.4. Ontologie Anche nel caso dell'ontologia si può immaginare che il fruitore acceda ad essa attraverso due meccanismi: una navigazione ordinata oppure ricerche mirate. Il contributore di ontologie deve sicuramente poter inserire, modificare o cancellare un'ontologia. Operazioni particolarmente interessanti sono la specializzazione di un'ontologia esistente ed in generale le modifiche ad un'ontologia, si devono infatti rilevare almeno due tipi di variazioni: le correzioni e l'evoluzione in una nuova versione (nel diagramma indicata come sostituzione di una ontologia con un'altra)

15 5.5. Dati semantici I dati semantici rappresentano la vera novità rispetto al web attuale. E' nel trovare un modo realmente utile di adoperare quest'ultimi la chiave per determinare l'affermarsi del web semantico. Alcuni possibili utilizzi sono mostrati in figura precedente. Vale la pena ricordare alcuni vincoli che intercorrono tra risorse, ontologie e dati semantici e che devono essere rispettati durante le fasi di aggiornamento 1. se vario una risorsa occorre aggiornare anche le informazioni semantiche ad essa associate 2. se cancello una risorsa occorre cancellare anche le informazioni semantiche 3. se cancello un'ontologia occorre cancellare le informazioni semantiche che da essa sono originate 4. se specializzo un'ontologia le vecchie informazioni semantiche rimangono valide 5. se sostituisco un'ontologia con un'altra occorre definire una mappa che consenta di conservare le informazioni semantiche ancora valide 5.6. Casi d'uso generali Poiché ogni informazione può essere letta o scritta esistono almeno sei ruoli principali, vedi figura successiva.

16 Di seguito sono mostrate le operazioni tipicamente svolte da Reader e Writer. Nel diagramma che segue viene definito il significato di CRUD.

17 6. Prossimi passi Raffinare il modello di business, determinare l'architettura del sistema e specificare i requisiti di ogni sottosistema.

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