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Langages du Web de données et moteurs de recherche sémantique
Université Côte d’Azur
Inria, I3S, CNRSWimmics
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Agenda
1. Introduction
2. RDF
3. RDFS
4. SPARQL
5. Tools
6. Conclusion
Semantic Web of Data 2
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W3C Web of Data
1. Semantic Web
2. Web of Data
3. Linked Data
Semantic Web of Data 3
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Semantic Web of Data 4
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Semantic Web of Data 5
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6
Web
HTTP
URL
HTML
reference address
communication
WEB
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7
Web of Data
HTTP
URI
RDF
reference address
communication
WEB
universal nodes and types
identification
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Web of Data
• Web: Hypertext on top of the Internet (HTML)
• Web of Data: Semantic network on top of the Internet (RDF)
Semantic Web of Data 8
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"Linking Open Data cloud diagram 2017, by Andrejs Abele, John P. McCrae, Paul Buitelaar, Anja Jentzsch and Richard Cyganiak. http://lod-cloud.net/"
Semantic Web of Data 9
LOD Cloud
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W3C Core Web of Data
• RDF: Resource Description Framework
• RDFS: RDF Schema
• SPARQL: RDF Query Language
• OWL: Web Ontology Language
Semantic Web of Data 10
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Agenda
1. Introduction
2. RDF
3. RDFS
4. SPARQL
5. Tools
6. Conclusion
Semantic Web of Data 11
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RDF : Labeled Oriented Graph
Sophia_Antipolistype
Location
12Semantic Web of Data
Antibes
settlement
"Antibes"label
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RDF Identifier : URI
<http://fr.dbpedia.org/resource/Sophia_Antipolis><http://www.w3.org/1999/02/22-rdf-syntax-ns#type><http://dbpedia.org/ontology/Location>
<http://fr.dbpedia.org/resource/Sophia_Antipolis><http://dbpedia.org/ontology/settlement> <http://fr.dbpedia.org/resource/Antibes>
<http://fr.dbpedia.org/resource/Antibes><http://www.w3.org/2000/01/rdf-schema#label>"Antibes"@fr
13Semantic Web of Data
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RDF Identifier : URI
db:Sophia_Antipolis rdf:type onto:Location
db:Sophia_Antipolis onto:settlement db:Antibes
db:Antibes rdfs:label "Antibes"@fr
14Semantic Web of Data
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RDF Identifier : URI
URL dereferencing
Execute HTTP request
Get an RDF graph
15Semantic Web of Data
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RDF
• Triple– subject property object
• Binary relation– property(subject, object)
• Object oriented flavour– subject.property = object
• Type system– us:John rdf:type foaf:Person
– Multi instantiation
Semantic Web of Data 16
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RDF term
• URI
• Blank Node
• Literal
• XSD datatype
– xs:int, xs:double, xs:boolean, xs:string , xs:date, etc.
Semantic Web of Data 17
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RDF Syntax
• Turtle
• JSON LD
• RDF/XML
• Trig
• N3
• RDFa
Semantic Web of Data 18
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graph ex:g1 { ex:James a ex:Lecturer ;
foaf:name "James" .}
graph ex:g2 { ex:James a ex:Musician ;
foaf:name "Jimmy" .}
Named Graph
19
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Annotate Named Graph
graph ex:g1 { ex:James a ex:Lecturer ;
foaf:name "James" .}
ex:g1 ex:date "1930-01-29"^^xsd:date ;
ex:author ex:John .
20
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Agenda
1. Introduction
2. RDF
3. RDFS
4. SPARQL
5. Tools
6. Conclusion
Semantic Web of Data 21
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RDF Schema
• Define vocabulary for RDF
• RDF based
• Entailment oriented (not prescriptive)
• Class hierarchy: rdfs:subClassOf
• Multiple inheritance
• Property hierarchy: rdfs:subPropertyOf
• Property signature: rdfs:domain rdfs:range
Semantic Web of Data 22
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rdfs:subClassOf
Entity
Person
Organization
University
Institute
RDF Schema
Semantic Web of Data 23
RDFS
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rdfs:subClassOf
Entity
Person
Organization
University
Institute
member
rdfs:domain
rdfs:range
RDF Schema
Semantic Web of Data 24
signature
RDFS
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rdfs:subClassOf
relation
Entity
Person
Organization
University
Institute
John CNRSmember
member
rdfs:domain
rdfs:range
RDF Schema
RDF
Semantic Web of Data 25
signature
RDF & RDFS
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rdfs:subClassOf
rdf:type
relation
Entity
Person
Organization
University
Institute
John CNRSmember
member
rdfs:domain
rdfs:range
RDF Schema
RDF
Semantic Web of Data 26
signature
RDF & RDFS
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rdf:type
relation
Person
Institute
John CNRSmember
RDF
Semantic Web of Data 27
RDF
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relationJohn CNRSmember
RDF
Semantic Web of Data 28
RDF
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Agenda
1. Introduction
2. RDF
3. RDFS
4. SPARQL
5. Tools
6. Conclusion
Semantic Web of Data 29
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SPARQL
• RDF Query Language
• Query & Update
• Graph Pattern Matching
Semantic Web of Data 30
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BGP: Basic Graph Pattern
?x a foaf:Person ;foaf:name ?name ;
foaf:knows ?y .
Semantic Web of Data 31
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BGP: Basic Graph Pattern
?x a foaf:Person ;foaf:name ?name ;
foaf:knows ?y .
Semantic Web of Data 32
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BGP: Basic Graph Pattern
?x a foaf:Person ;foaf:name ?name ;
foaf:knows ?y .
(1) ?x = ex:John ; ?name = "John" ; ?y = ex:Jack
(2) ?x = ex:Jack ; ?name = "Jack" ; ?y = ex:James
Semantic Web of Data 33
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Filter
?x a foaf:Person ;foaf:name ?name ;
foaf:knows ?yfilter regex(?name, "John")
Semantic Web of Data 34
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Select Query
select * where {?x a foaf:Person ;
foaf:name ?name ;
foaf:knows ?y .}
Semantic Web of Data 35
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SPARQL Query Form
1. select where { BGP }
2. construct { BGP } where { BGP }
3. ask { BGP }
4. describe
Semantic Web of Data 36
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Statement
• Basic Graph Pattern
• Named Graph Pattern
• Property Path
• Union
• Optional
• Minus
Semantic Web of Data 37
• Service
• Nested Query
• Bind
• Values
• Filter
• Having
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Modifier
1. Select distinct, select expression
2. From, from named
3. Aggregate
4. Order by
5. Group by
6. Limit
7. Offset
Semantic Web of Data 38
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Property Path
select * where {
?x rdf:type/rdfs:subClassOf* ?y
}
Semantic Web of Data 39
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Service
select * where {
service <http://fr.dbpedia.org/sparql> {
?x rdfs:label "Antibes"@fr ; geo:lat ?lat ; geo:lon ?lon
}
}
Semantic Web of Data 40
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SPARQL Update
• insert data { Graph }
• delete data { Graph }
• insert { BGP } where { BGP }
• delete { BGP } where { BGP }
• delete { BGP } insert { BGP } where { BGP }
• Load, Copy, Move, etc.
Semantic Web of Data 41
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Web of Data W3C Ecosystem
RDF
RDFS
OWLSPARQL Query
SPARQLUpdate
SKOS
SHACL
42Semantic Web of Data
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OWL
• Web Ontology Language
• Description Logics for RDF
• Define classes, properties and their logicalrelations
• Intersection, union, complement, restriction
• Transitivity, Symmetry, etc.
Semantic Web of Data 43
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SKOS
• Simple Knowledge Organization System
• Thesaurus
• Natural Language
• Define terms and their linguistic relations
Semantic Web of Data 44
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SHACL
• Shapes Constraint Language
• Define constraints for RDF graph
• Enables users to validate RDF graph
Semantic Web of Data 45
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Agenda
1. Introduction
2. RDF
3. RDFS
4. SPARQL
5. Tools
6. Conclusion
Semantic Web of Data 46
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Tools
• Virtuoso
• Jena
• Corese
• Sparklis
Semantic Web of Data 47
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Virtuoso
• Openlink• Data Base generic platform (relational, XML, RDF) • SPARQL endpoint• Linked Data• Scale the Web of Data• DBpedia
– fr dbpedia: 185 404 501 triples– en dbpedia: 438 336 517 triples
• Manages billions of triples
http://virtuoso.openlinksw.com/rdf/
Semantic Web of Data 48
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Semantic Web of Data 49
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Semantic Web of Data 50
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Semantic Web of Data 51
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Jena
• « Academic » reference implementation
• Apache
• Open Source
• Java
• Fuseki: SPARQL Endpoint
• TDB: persistent triple store
• Java API for RDF and OWL
https://jena.apache.org/
Semantic Web of Data 52
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Jena
• Transitive reasoner
• RDFS rule reasoner
• OWL rule reasoners (subsets of OWL)
• Possibility to use Pellet, Racer or FaCT
• Consistency checking
• Rule based reasoner: forward, backward chaining
• Generate SPARQL algebra
https://jena.apache.org/
Semantic Web of Data 53
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Jena Rules
Semantic Web of Data 54
(?p rdfs:subPropertyOf ?q), notEqual(?p,?q)
->
[ (?a ?q ?b) <- (?a ?p ?b) ] .
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Corese
• Wimmics, Inria
• Inference Rule Language
• STTL: SPARQL Template Transformation Language
• LDScript: Linked Data Script Language
• SPARQL approximate search
• Web server with transformations
– Hypertext on Linked Data
Semantic Web of Data 55
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Inference Rule Language
• SPARQL based
• construct { BGP } where { BGP }
• Forward chaining inference engine
• OWL RL
Semantic Web of Data 56
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STTL
• Transformation Language for RDF à la XSLT
• SPARQL based
1. template { Text Pattern } where { BGP }
2. transformation = set of templates
3. st:apply-templates, st:call-template
Semantic Web of Data 57
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LDScript
• Linked Data Script Language
• Define SPARQL extension functions
function us:fac(?n) { if (?n = 0, 1, ?n * us:fac(?n – 1))
}
Semantic Web of Data 58
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LDScript
• Query in function
• Second order functions: map, funcall, reduce
• Lambda expression
• Pattern matching
• Statements: let, for, return
• Extension datatypes:
– dt:graph, dt:triple, dt:mapping, dt:list
Semantic Web of Data 59
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LDScript
function us:type(?x) {let ( select * where { ?x a ?t } ) { ?t }
}
Semantic Web of Data 60
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Development environment
SPARQL Template Transformation Language 61
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SPARQL Template Transformation Language 62
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SPARQL Template Transformation Language 63
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64
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Sparklis
• Inria Nancy, SemLIS, Sébastien Ferré
• http://www.irisa.fr/LIS/ferre/sparklis/
• SPARQL query structured editor
• Select a SPARQL endpoint
– http://fr.dbpedia.org/sparql
• Formalized «Natural» Language
Semantic Web of Data 65
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Sparklis
• Faceted search
• Browse the triple store
• Propose relevant types and properties
• Propose suggestions to refine query at givenfocus
• Display the SPARQL query
Semantic Web of Data 66
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Semantic Web of Data 67
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Semantic Web of Data 68
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Semantic Web of Data 69
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Semantic Web of Data 70
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Semantic Web of Data 71
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Other tools
• Oracle Spatial and RDF Semantic Graph
• AllegroGraph, FranzInc
• RDF4J (ex Sesame), Eclipse
• SWI-Prolog for the (semantic) web
– http://www.swi-prolog.org/web/
Semantic Web of Data 72
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SPARQL Endpoint
• http://fr.dbpedia.org/sparql• http://dbpedia.org/sparql• http://data.archives-ouvertes.fr/sparql• http://data.insee.fr/sparql• http://data.bnf.fr/sparql• http://semantic.eea.europa.eu/sparql• http://data.linkedmdb.org/sparql?query=...• http://geosparql.org/
http://www.w3.org/wiki/SparqlEndpoints
Semantic Web of Data 73
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Web of Data vs KRR and AI
• W3C provides Knowledge Representation and Reasoning with standards
• An external actor succeeded to unify a « scattered » research domain
• Contributes to « industrialize » and scale KRR
• Interoperable Knowledge Bases on the Web
Semantic Web of Data 74
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Web of Data vs KRR and AI
New research problems
• Ontology design and sharing for world widecommunities
• Ontology matching
• Scaling KR and entailment
• Federated query processing
• Data quality
Semantic Web of Data 75
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Conclusion
• Semantic Web of Linked Data
• W3C standards
• Semantic Network at the scale of the Internet
• Distributed Knowledge Base
• Interoperable implementations
Towards the Web of Knowledge
Semantic Web of Data 76