web semântica e ontologias

 Bem  vindos  à  disciplina    

Web  Semân)ca  e  Ontologias  

Universidade  Federal  de  Pelotas  Disciplina  Opta7va:  1110202  

 Professores:  

Daniela  Brauner  –  dani@inf.ufpel.edu.br    Ana  Marilza  Pernas  Roger  Machado  

O  problema    

O  volume  de  dados  disponíveis  na  Web  aumentou  (e  vem  aumentando)…  

Redes Sociais Páginas Web

Bases de dados científicas

BIG DATA

Sensores Dispositivos

móveis

Cidades Inteligentes

O  problema    

…e  como  encontramos  a  informação    que  buscamos?  

!  ?  

Em  busca  de  imagens  de…  

Procurando  por  imagens  com  a  palavra  “cano”  

Ahhhhh,  mas  o  buscador  está  configurado  para  a  língua  inglesa…  

Opa…  quase…  mas  é  necessário  desambiguar.    

Pronto…  configurei  o  buscador  para  língua  portuguesa.  

Em  busca  de  imagens  de…  

O  problema    

E  as  máquinas?  Como  os  computadores  desambiguam  o  resultado  de  uma  busca  

automaAcamente?    

Uma  ideia  

•  A  Web  Semân7ca  é  uma  área  de  pesquisa  voltada  a  permi7r  que  usuários  e  máquinas  consigam  facilmente  encontrar,  compar7lhar  e  combinar  informações  na  Web;  

•  A  ideia  é  embu7r  semân7ca  nos  dados;  •  Descrever  os  dados  com  informações  semân7cas;  

Minha  página  pessoal  

•  Eu  sou  Daniela  Brauner    •  Trabalho  na  •  Moro  em  •  Escuto      •  Assisto  •  Sou  amiga  da  •  Fui  ao  •  Adoro    

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Como  o  computador  entende    a  minha  página  

É  AMIGA    DE  

CURTE  

ASSISTE  

ESCUTA  

MORA  EM  ESTEVE  EM  

TRABALHA    PARA  

Incluindo  semân7ca  

TRABALHA    PARA  

MORA  EM  

Conceitos  importantes  

•  A  Web  de  documentos  •  A  Web  de  dados  •  Tecnologias  •  Ferramentas  •  API  •  Armazenamento  

Web  de  documentos  •  Hoje,  a  maior  parte  das  

páginas  Web  são  documentos  HTML  conectados  uns  aos  outros  através  de  hyperlinks.  

Web  de  documentos  •  Em  1989  –  Tim  Berners-­‐Lee  inventou  a  Web  •  Em  1990  –  Ele  escreveu  seu  primeiro  cliente/servidor  Web  •  Em  1994  –  Foi  criado  o  W3C  (World  Wide  Web  Consor7um)            …    

Referências:  Linha  do  tempo  da  evolução  das  tecnologias  para  Web  (intera7va):    

hip://www.evolu7onokheweb.com    Mais  sobre  Tim  Berners-­‐Lee:    

hip://www.w3.org/People/Berners-­‐Lee/    

Web  de  documentos  •  O  World  Wide  Web  ConsorAum  (W3C)  é  um  consórcio  

internacional  formado  por  organizações,  uma  equipe  em  tempo  integral  e  o  público,  que  trabalha  para  desenvolver  padrões  para  a  Web.  Foi  fundado  em  1994.  

•  Liderado  pelo  inventor  da  web  Tim  Berners-­‐Lee  e  Jeffrey  Jaffe,  o  W3C  tem  como  missão  conduzir  a  World  Wide  Web  para  que  a)nja  todo  seu  potencial,  desenvolvendo  protocolos  e  diretrizes  que  garantam  seu  crescimento  de  longo  prazo.    

Referências:  Site  oficial:  hip://www.w3.org    

Escritório  brasileiro:  hip://www.w3c.br      

Web  de  documentos  •  Máquinas  conseguem  ler  esses  documentos  mas  têm  muita  

dificuldade  de  extrair  algum  significado  deles…  

Web  de  dados  

Como  viabilizar  que  os  computadores    “entendam”  o  conteúdo  da  Web?  

 •  Web  semân)ca:  é  a  visão  do  W3C  sobre  dados  conectados  na  

Web.  As  tecnologias  para  Web  Semân7ca  viabilizam  que  as  pessoas  criem  repositórios  de  dados  na  Web,  vocabulários  e  que  escrevam  regras  para  que  os  computadores  possam  manipular  os  dados.  

•  O  W3C  mantém  esforços  colabora7vos  com  a  par7cipação  de  um  grande  número  de  pesquisadores  e  parceiros  industriais.    

Web  de  dados  

•  Na  web  de  dados  também  usamos  links…    •  Tudo  é  iden7ficado  por  URIs  (Uniform  Resource  Iden7fiers)  

Imagine  uma  página  com  informações  sobre  Albert  Einstein:    

Name  Albert  Einstein  Albert  was  born  on  March  14,  1879.  Albert  was  born  in  the  German  Empire.  Albert  has  a  picture  at      hip://en.wikipedia.org/wiki/Image:Albert_Einstein_Head.jpg  

Web  de  dados  

•  Na  web  de  dados  teríamos  os  dados    anotados,  mais  ou  menos  assim:  

<hip://dbpedia.org/resource/Albert_Einstein>                <hip://xmlns.com/foaf/0.1/name>    "Albert  Einstein".  <hip://dbpedia.org/resource/Albert_Einstein>                <hip://dbpedia.org/property/dateOfBirth>  "March  14,  1879".  <hip://dbpedia.org/resource/Albert_Einstein>                <hip://dbpedia.org/property/birthPlace>                <hip://dbpedia.org/resource/German_Empire>.  <hip://dbpedia.org/resource/Albert_Einstein>                <hip://xmlns.com/foaf/0.1/depic7on>                <hip://en.wikipedia.org/wiki/Image:Albert_Einstein_Head.jpg>.  

URI  

Web  de  dados  

•  Pra  facilitar…criamos  referências  para  os  “vocabulários”  u7lizados:  

@prefix  dbp:  <hip://dbpedia.org/property/>  .  @prefix  dbr:  <hip://dbpedia.org/resource/>  .  @prefix  foaf:  <hip://xmlns.com/foaf/0.1/>  .  @prefix  rdfs:  <hip://www.w3.org/2000/01/rdf-­‐schema#>  .  @prefix  xsd:  <hip://www.w3.org/2001/XMLSchema#>  .    dbr:Albert_Einstein      foaf:name  "Albert  Einstein";      dbp:birthPlace  dbr:German_Empire;      dbp:dateOfBirth  "1879-­‐03-­‐14"^^xsd:date;      foaf:depic7on  <hip://en.wikipedia.org/wiki/Image:Albert_Einstein_Head.jpg>  .  

Tecnologias  •  Ontologias  

•  XML  (eXtensible  Markup  Language):    para  definir  a  estrutura  de  documentos.    

•  RDF  (Resource  Descrip3on  Framework):    para  descrever  os  recursos  na  Web.  

•  SPARQL  (SPARQL  Protocol  and  RDF  Query  Language):  linguagem  de  consulta.  

•  OWL  (Ontology  Web  Language):  baseado  em  RDF,    permite  descrever  recursos  e  suas  relações.    

Tecnologias  

Fonte:  hip://www.dblab.ntua.gr/~bikakis/XMLSeman7cWebW3CTimeline.png      

Tecnologias  As  ontologias  permitem  descrever  a  semân7ca  das  classes  e  propriedades  usadas  em  documentos  na  Web.    

•  Tecnologias  relacionadas:  RDF,  SPARQL,  OWL    

Tecnologias  •  XML  (eXtensible  Markup  Language):  É  uma  linguagem  de  

marcação  que  define  um  conjunto  de  regras  para  codificar  um  documento  em  um  formato  tanto  lido  por  humanos  quanto  por  máquinas.  Foi  definida  pelo  W3C  (World  Wide  Web  Consor7um)  em  1996.  

Referências:  hip://www.w3.org/XML/  

hip://www.w3schools.com/xml/    

Tecnologias  •  RDF  (Resource  

Descrip3on  Framework):  framework  para  expressar  informação  na  Web  sobre  recursos  (documentos,  pessoas,  objetos  e  conceitos  abstratos)  para  que  possa  ser  entendido  por  máquina.  

Referências:  hip://www.w3.org/TR/rdf-­‐primer/    

Tecnologias  •  RDFa  (Resource  Descrip3on  Framework  in  a>ributes):  fornece  

um  conjunto  de  atributos  de  marcação  para  enriquecer  o  dado  que  está  em  HTML  com  informações  que  podem  ser  entendidas  por  máquinas.  

Referências:  hip://www.w3.org/TR/rdfa-­‐primer/    

Tecnologias  

Para  ver  exemplos  de  código  RDFa  em  grafo:  hip://rdfa.info/play/    (Beta  service)  

Tecnologias  •  SPARQL  (SPARQL  Protocol  

And  RDF  Query  Language)  é  a  linguagem  de  consulta  para  a  Web  Semân7ca.    

Referência:    hip://www.w3.org/TR/rdf-­‐sparql-­‐query/    

PREFIX  foaf:  <hip://xmlns.com/foaf/0.1/>  SELECT  ?name  FROM  <hip://example.com/dataset.rdf>  WHERE  {      ?x  foaf:name  ?name  .  }  ORDER  BY  ?name  

Tecnologias  •  OWL  (Web  

Ontology  Language):  é  uma  linguagem  para  representação  de  ontologias.  Baseada  em  RDF.  

Referência:  hip://www.w3.org/TR/owl-­‐guide/    

Ferramentas  •  Protégé:  ferramenta  gratuita  e  open-­‐source  para  construção  

de  modelos  baseados  em  conhecimento  usando  ontologias.    

Referência:  hip://protege.stanford.edu    

API  •  Jena  é  uma  API  Java  para  criação  de  aplicações  para  Web  

Semân7ca  e  Linked  Data  (essencialmente  para  manipulação  de  ontologias)    

•  Desenvolvida  pela  Hewlei-­‐Packard  (HP)    

Referência:    hip://jena.apache.org    

Armazenamento    BD  Relacional  X  Dados  RDF  

•  As  tabelas  armazenam  apenas  aquilo  que  foram  projetadas  para  armazenar  

•  O  significado  deve  ser  interpretado  pelo  usuário  ou  construído  no  sokware    

•  Pode  acomodar  novos  esquemas  de  dados,  sem  custo  

•  É  entendido  por  humanos  e  por  máquinas  

Fonte:  Feigenbaum,  L.  Evolu7on  Towards  Web  3.0:  The  Seman7c  Web.  Experiences  and  Challenges  on  the  Web  and  Inside  Enterprises.  2011.  hip://pt.slideshare.net/LeeFeigenbaum/evolu7on-­‐towards-­‐web-­‐30-­‐the-­‐seman7c-­‐web    

Armazenamento    BD  Relacional  X  Dados  RDF  

•  Como  seriam  armazenados  os  dados    sobre  Einstein:  

Sujeito   Predicado   Objeto  <hip://dbpedia.org/resource/Albert_Einstein>  

<hip://xmlns.com/foaf/0.1/name>    "Albert  Einstein".  

<hip://dbpedia.org/resource/Albert_Einstein>  

<hip://dbpedia.org/property/dateOfBirth>    "March  14,  1879".  

<hip://dbpedia.org/resource/Albert_Einstein>  

<hip://dbpedia.org/property/birthPlace>  

<hip://dbpedia.org/resource/German_Empire>  

<hip://dbpedia.org/resource/Albert_Einstein>  

<hip://xmlns.com/foaf/0.1/depic7on>  

<hip://en.wikipedia.org/wiki/Image:Albert_Einstein_Head.jpg>  

 Referência:    

hip://www.ted.com/talks/7m_berners_lee_on_the_next_web    

Linked  Data  •  A  Web  Semân7ca  não  é  apenas  colocar  os  dados  na  Web,  mas  

sim  conectá-­‐los  para  que  uma  pessoa  ou  máquina  possa  explorar  a  Web  de  Dados.    

•  Com  dados  vinculados  (Linked  Data)  você  pode  achar  muito  mais  dados  e  extrair  mais  informação.  

•  Ao  invés  de  usar  hyperlinks  para  explicitar  o  relacionamento  entre  documentos  na  Web,  na  Web  de  dados  usamos  relacionamentos  descritos  em  RDF.    

•  As  URIs  iden7ficam  qualquer  7po  de  objeto  ou  conceito.  

Referência:  hip://www.w3.org/DesignIssues/LinkedData.html    

Dados  vinculados  em  2007  

FONTE:  Linking  Open  Data  cloud  diagram  2014,  by  Max  Schmachtenberg,  Chris7an  Bizer,  Anja  Jentzsch  and  Richard  Cyganiak.  hip://lod-­‐cloud.net/    

Dados  vinculados  em  2014  

FONTE:  Linking  Open  Data  cloud  diagram  2014,  by  Max  Schmachtenberg,  Chris7an  Bizer,  Anja  Jentzsch  and  Richard  Cyganiak.  hip://lod-­‐cloud.net/    

Ferramentas  •  CKAN  é  uma  ferramenta  para  gerenciar  e  publicar  coleções  de  

dados.  

•  Permite  a  busca,  construção    de  mapas,  grafos  e  tabelas.  

•  Open-­‐source.  

•  Desenvolvido  pela  Open  Knowledge  Founda7on  (2006).  

•  Suporte  a  linked  data.  

Referência:  hip://ckan.org    

Ferramentas  •  Datahub  é  um  catálogo  gratuito  de  coleções  de  dados  abertos  

•  Permite  a  busca  de  dados,  registro  de  coleções  de  dados,  criação  e  gerenciamento  de  grupos  de  bases  de  dados,  além  de  permi7r  que  o  usuário  receba  atualizações  sobre  as  coleções  de  interesse;  

•  API  de  acesso:  CKAN  API  

•  Criado  pela  Open  Knowledge  Founda7on  

Referência:  hip://datahub.io      

Referências  

•  hip://www.w3.org    •  hip://www.w3.org/standards/seman7cweb/    •  Xexéo,  G.  Big  Data:  Computação  para  uma  sociedade  conectada  e  digitalizada.  Ar7go  publicado  na  revista  Ciência  Hoje  (CH  306  -­‐  Agosto/2013):  hip://cienciahoje.uol.com.br/revista-­‐ch/2013/306/pdf_aberto/bigdata306.pdf    

Este  obra  de  Ana  Marilza  Pernas  e  Daniela  Brauner  está  licenciado  com  uma  Licença  Crea7ve  Commons  Atribuição-­‐NãoComercial-­‐Compar7lhaIgual  4.0  Internacional.