Le ontologie nell integrazione dei dati

Transcript

1 Le ontologie nell integrazione dei dati Prof. Letizia Tanca 1 Ontologie Definizione formale e condivisa di un vocabolario di termini e delle relazioni tra essi Relazioni possibili: sinonimia omonimia iponimia Relazioni più complesse, con semantica dipendente dal dominio (es. iscritto(studente,corso) ) 2 1

2 Concetto filosofico risale ad Aristotele Scienza dell'essere, cioè scienza di ciò che esiste L'ontologia come disciplina filosofica tenta di rispondere alle domande Che cosa è l'esistenza? o Quali caratteristiche sono comuni a tutti gli esseri? 3 Definizioni Ontologia = una specifica formale esplicita di una concettualizzazione condivisa Fornisce una comprensione comune su un dominio allo scopo di scambiare conoscenza Fornisce interoperabilità semantica 4 2

3 Scopo rappresentare in maniera formale i concetti ascrivibili al dominio applicativo (cioè la porzione di realtà) in esame specificare la concettualizzazione vuol dire attribuire un significato non ambiguo ai termini che definiscono la conoscenza in un preciso dominio condivisa: l ontologia cattura la conoscenza consensuale, ovvero accettata da un gruppo (non necessariamente oggettiva). 5 Tipi di ontologie Tassonomiche Definizione di concetti attraverso termini, la loro organizzazione gerarchica (es. Classificazione zoologica, botanica etc.) e altri tipi di relazione sinonimia, omonimia, iponimia, composizione etc. Forniscono un vocabolario di riferimento Descrittive Definizione di concetti mediante strutture dati e relazioni tra queste Forniscono informazione per allineare strutture dati esistenti oppure per definire nuove ontologie specializzate (di dominio) Più vicine alle tecniche dell area delle basi di dati 6 3

4 Una voce di un ontologia 7 OpenCyc Ontologia pubblica sviluppata nell ambito del progetto Cyc. Cyc è un sistema alquanto complesso, che include sia una parte di rappresentazione della conoscenza, sia un motore inferenziale molto sofisticato. Il progetto Cyc (da encyclopedia) nasce nel 1984 ed è ancora in corso (si veda il sito In tali ontologie è stata codificata la conoscenza di senso comune; Cyc include oltre un milione di concetti, mentre la versione pubblica OpenCyc comprende circa concetti e relazioni tra di essi. 8 4

5 I concetti del top-level di Cyc 9 Livello più alto dell ontologia generale di Russel e Norvig 10 5

6 Un frammento di documento RDF (XML) per descrivere una ontologia. Il linguaggio è OWL /owl-ref/ <?xml version="1.0"?> <rdf:rdf xmlns:rdf=" xmlns:rdfs=" xmlns:owl=" xmlns:daml=" xmlns=" xmlns:dc=" xml:base=" <owl:ontology rdf:about=""/> <owl:class rdf:id="church"> <rdfs:comment rdf:datatype=" >Definition: Edificio sacro in cui si svolgono pubblicamente gli atti di culto delle religioni cristiane.</rdfs:comment> <rdfs:subclassof> <owl:class rdf:about="#placeofworship"/> </rdfs:subclassof> </owl:class> <owl:class rdf:id="theatre"> <rdfs:comment rdf:datatype=" >Definition: a building where theatrical performances or motion-picture shows can be presented.</rdfs:comment> <rdfs:subclassof> <owl:class rdf:about="#socialattraction"/> </rdfs:subclassof> </owl:class> <owl:class rdf:id="dailycitytransportationticket"> <rdfs:subclassof> <owl:class rdf:about="#citytransportationticket"/> </rdfs:subclassof> <rdfs:comment rdf:datatype=" >Definition: Biglietto che consente di usufruire di un numero illimitato di viaggi sui mezzi pubblici (autobus e metropolitana) all interno del centro urbano (o della regione, con un costo 11 maggiore) per un periodo di 24 ore.</rdfs:comment> </owl:class> Invece che uno schema globale Entità e relazioni di E-R corrispondono a concetti o a classi nelle ontologie Attributi e relazioni in E-R corrispondono a relazioni o proprietà nei linguaggi per la definizione di ontologie Dizionario dei dati linea di commento Differenze attribuibili a motivi storici di origine e uso dei due modelli 12 6

7 Un ontologia consiste di Concetti: Concetti generici, esprimono le categorie principali in cui è organizzato il mondo, Concetti particolari, descrivono un dominio di applicazione specifico (ontologie di dominio) Definizioni dei concetti attraverso un linguaggio formale attraverso un linguaggio naturale Relazioni tra i concetti: Tassonomie (IS_A) Meronimie (PART_OF) Associazioni, Sinonimie, omonimie, Definizioni O = <C, R, I, A) O ontologia, C concetti, R relazioni, A assiomi Tutti spec. in qualche linguaggio basato sulla logica Organizzati in una gerarchia isa Instance base collezione di istanze, memorizzate in sorgente informativa Composte di una parte logica (machineprocessable) e una parte extralogica (human readable) 14 7

8 Ontologie e problemi di integrazione semantica Scoperta delle corrispondenze (mapping) Come facciamo a scoprire le similitudini tra due ontologie Come facciamo corrispondere concetti e proprietà simili Rappresentazione formale delle corrispondenze Come rappresentiamo i mapping tra due ontologie in modo da poterci ragionare sopra Ragionamento con le corrispondenze Come utilizziamo le corrispondenze identificate e descritte 15 Mediazione Riconciliazione di diverse ontologie per permettere interoperabilità tra dati Ontology mapping M : OS OT Iniettivo: si esprimono concetti di OT attraverso concetti di OS (~ GAV) Biettivo: si esprime una trasformazione per ognuno dei due versi Linguaggio di mapping: usato per esprimere questa trasformazione 16 8

9 Mediazione Ontology matching: il processo di scoprire similarità tra elementi delle due ontologie operatore di matching Serve come input ai processi di mapping e merging Dà luogo a indicatori che misurano la similarità tra i elementi (es. in un intervallo [0,1] fuzzy) La mediazione può essere effettuata senza integrare le ontologie, ma usando il mapping per trasformare elementi dell una in quelli dell altra e viceversa 17 Ontology merging Ontology merging: creare una nuova ontologia dalle ontologie date. Questa rimpiazza le ontologie originarie Varie tecniche Unione: tutti gli elementi Intersezione: solo gli elementi comuni In questo caso le ontologie vengono modificate per poter essere effettivamente integrate 18 9

10 Ontology mismatches (differenze tra le ontologie) A livello del linguaggio di definizione (o di metamodello) Sintassi Disponibilità di costrutti diversi Semantica delle primitive linguistiche (p.e.unione o intersezione per gli intervalli multipli) Paradigmi di modellazione (p.e logiche temporali a intervalli o a punti) Normalizzazione traducendole tutte nello stesso linguaggio A livello dell ontologia stessa Omonimie Sinonimie Livello di granularità Copertura del dominio 19 Vari livelli di integrazione Mapping a livello di schema (T-box) Mapping anche a livello di istanza (T-box + A-box) Proviamo ad applicare questi concetti alle due ontologie di esempio 20 10

11 I concetti del top-level di Cyc 21 Livello più alto dell ontologia generale di Russel e Norvig 22 11

12 Conclusioni La situazione diventa sempre più complicata Ci si accontenta di una minore precisione 23 12