semantic web · semantic web - en introduksjon slide 3 19. okt. 2006 computas as the semantic web...

19. okt. 2006Slide 1 Computas AS

Semantic Web –En introduksjon

Roar Fjellheim, Computas ASRoar Fjellheim, Computas [email protected]@computas.no, 901 25 705, 901 25 705

Semantic Web - En introduksjon


Innhold

Hva er Semantic Web?

Teknologisk grunnlag

Anvendelsesområder

Oppsummering



The Semantic Web – ”Offisielle” beskrivelser

“The Semantic Web provides a common framework that allows data to be shared and reused across application, enterprise, and community boundaries. It is a collaborative effort led by W3C with participation from a large number of researchers and industrial partners. It is based on the Resource Description Framework (RDF), which integrates a variety of applications using XML for syntax and URIs for naming”(http://www.w3.org/2001/sw/)

"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



WWW – Offer for egen suksess?

Søk: “Viking”• Fotballklubben?

• Redningstjenesten?

• Reisebyrået?

• Gamle nordmenn?

• ……

3.5 mill. treff!



Web’en mangler semantikk

Websidene er utformet for fremvisning• Visuelle effekter, rask browsing og navigering• Meningsinnholdet er gjemt i teksten

Søking => information overload!• Nøkkelordsøk gir oss mange flere hits enn vi trenger• Finner irrelevant informasjon, overser relevant informasjon

Kan ikke bruke Weben til å få svar på spørsmål• Brukeren må tolke innholdet, løser tvetydigheter, og sette

sammen informasjon fra flere kilder for å få svaret

Ikke tilgjengelig for maskinell behandling• Må ty til adhoc mekanismer for å gjøre Web-innholdet

generelt tilgjengelig for prosessering



Struktur av Web’en i dag

Ressurser (web sider) med URI, alle av samme type

Linker også uten typeinformasjon

Brukeren legger alt meningsinnhold inn i strukturen

Datamaskinen ser bare en enkel graf



Hva er egentlig semantikk?

Semantikk er studiet av meningsinnhold, spesielt i språk, men også i logikk, matematikk og .. business

Den semiotiske triangel:

Noen semantiskekomplikasjoner• Synonymer: Flere uttrykk har

samme referent (”Oslo”, ”hovedstaden i Norge”)• Homonymer: Samme utrykk har flere referenter (”viking”)

Uttrykk: ”Hest”

Begrep: <Hest>

Referent: Hest i den virkelige verden



Flere begreper - Ontologier og metadata

Ontologi (filosofi)• Studiet av det som er (kan være)• Egenskaper av de “entitene” som kan være referenter i

semantisk forstand

Ontologi (semantisk web og AI)• ”Specification of a conceptualization”• Begrepsmodeller: klasser, egenskaper, relasjoner

Metadata• ”Data om data”• Data om innhold, opphav, kvalitet, kategori, osv. av andre

datamengder



”Tree of semantic technology”



WWW - Den opprinnelige ideen

Information Management: A Proposal, Tim Berners-Lee, CERN, March 1989

En rettet grafder noder oglinker bærer”mening”

Eksplisittsemantikk



Semantic Web

Ressurser• Begreper av spesifisert type

• Globalt unik identitet (URI)

Linker • Også av spesifisert type

• Globalt unik identitet (URI)

Rik semantisk modell som kan brukes som metadatafor ordinært Web-innhold



Semantic Web - Teknologi

Logikk og regler (SWRL)• Resonnering,

intelligente agenter

Ontologier (OWL)• Felles begrepsapparat,

presis betydning av termer

Explisitte metadata(RDF)• “Data om data”,

explisitt struktur



XML grunnlag – Fra presentasjon til struktur

<h2>Nonmonotonic Reasoning: Context-Dependent Reasoning</h2><i>by <b>V. Marek</b> and <b>M. Truszczynski </b>

</i><br>Springer 1993<br> ISBN 0387976892

<book><title>Nonmonotonic Reasoning: Context-Dependent Reasoning</title><author>V. Marek</author><author>M. Truszczynski</author><publisher>Springer</publisher><year>1993</year><ISBN>0387976892</ISBN>

</book>

<book><title>Nonmonotonic Reasoning: Context-Dependent Reasoning</title><author>V. Marek</author><author>M. Truszczynski</author><publisher>Springer</publisher><year>1993</year><ISBN>0387976892</ISBN>

</book>

HTML

XML



RDF – Resource Description Framework

Formell modell for metadata som beskriver ressurser på Web’en på maskinlesbar form

Grunnbegrepene i RDF er• Ressurs (URI)• Egenskap (URI)• Utsagn (statement)

En ressursbeskrivelse består av• Et eller flere utsagn, der hvert utsagn er et trippel:

<ressurs, attributt, verdi>• Verdi kan være en annen ressurs eller en literal

RDF utsagn uttrykkes i XML syntaks



En fleksibel og utvidbar formalisme

Fra enkelttripler:

.. kan vi bygge sammensatte ressurs-beskrivelser(her en meta-data annoteringav et dokument)



OWL – Web Ontology Language

RDF uttrykker metadata ”instanser”, men ikke begrepene instansene bruker => ontologier

OWL er et språk for å definere ontologier

Hovedbegrepene i OWL• Klasser/subklasser (taksonomier)

• Egenskaper (arving av egenskaper)

• Datatyper (lovlige verdier av egenskaper)

OWL er basert på logikk (DL - Description Logic) og åpner for resonnering over semantisk innhold



Ontologier – Basis for semantiske systemer

Horisontale ontologier• Generiske og gjenbrukbare

• Eks: Personer, Steder

Vertikale ontologier• Domenespesifikke,

fagorienterte

OWL tillater at ontologier kombineres i en applikasjon



Tekst, ontologi og metadataTekst

(HTML)

Ontologi (OWL)

Metadata(RDF)



SPARQL og SWRL – Hente ut informasjon

SPARQL • Spørrespråk – ”SQL for RDF”

• Finner RDF tripler (beskrivelser) som tilfredsstiller søkemønster

PREFIX foaf: <http://xmlns.com/foaf/0.1/> SELECT ?mboxWHERE (?x foaf:name "Johnny Lee")(?x foaf:mbox ?mbox )

SWRL – Semantic Web Rule Language• Regelspråk for OWL og RDF

• Kan uttrykke HVIS-SÅ regler for logisk resonneringIF x is an instance of a class C AND C is a subclass of D THEN x is an instance of D



Semantic Web - Anvendelsesområder

Semantisk interoperabilitet• Integrasjon gjennom felles begreper (ontologier)

Kunnskapsforvaltning• Eksplisitt mening, kategorisering, mer presise søk

Intelligente systemer• Beslutningsstøtte, automatisering, agenter



Integrasjon mellom datasystemer

EAI - Enterprise Application Integration• Kommunikasjon gjennom sentral bus/hub

SOA - Service Oriented Architecture• Applikasjoner komponeres av tjenester levert via standard

grensesnitt

WS - Web Services• SOA over Internet/Web (SOAP, WSDL, UDDI)

Men ingen av dem løser hovedproblemet: Forskjeller i semantikk mellom sender og mottaker



Semantisk mapping mellom applikasjoner

Etablere felles ontologi (OWL)

Utvikle mappingav applikasjons-data til felles ontologiformat

Kommunisere ved run-time mappingtil-fra fellesformat



Basic concepts of mathematic and logic

(e.g. set theory relationships and functions)

Basic concepts of engineering(e.g. physical object, activity, property, unit of

measure, composition and connection)Industry Independent

Ontologies for Oil and Gas(e.g. process, input, output, aggregation type)

Ontologies for standard products and services (sensors, well head equipment, etc.)

OWL

ISO 15926

Reservoir andSubserviceProduction Dictionary

DISKOS, W ITSML, ISO 13628 / 14224, SAS

Concept Representation for particular types of processesand products

Res

erv

o ir4D

sys

tem

Su

bse

ase

nso

rs

Va

lve

s

Sa

fetyS

ystem

s

etc.

IntegratedInformationPlatform

IIP - Integrated Information Platform

CAD window

P&ID windowData sheet

window

Reservoir window

ISO TC67ISO TC67

CAD window

P&ID windowData sheet

window

Reservoir window

ISO TC67ISO TC67ISO TC67

DISKOSNaviPro, SleggeSAS/ IEC61508

ISO 13628ISO 14224WITSML

“Include optimal set of real time data from reservoirs, wells, and subsea production facilities and vertically integrated to provide an open and standardised integrated information platform (semantic database).”



Knowledge Management (KM)

Prosesser for skape, registrere, kommunisere, anvende og fornye kunnskap for å bidra til bedre ytelse og høyere verdiskapning

“Deliver the right knowledgeto the right person, in the right place,at the right time, and in the right contextto support the work of that person”

“Deliver the right knowledgeto the right person, in the right place,at the right time, and in the right contextto support the work of that person”



Begrensninger på dagens KM teknologi

Søke informasjon• Søkemaskiner basert på nøkkelord

Ekstrahere informasjon• Menneske nødvendig for å browse, finne, tolke og kombinere

Vedlikeholde informasjon• Inkonsistens i terminologier, foreldet informasjon

Visualisere informasjon • Vanskelig å definere views over Web informasjon



KM – Forbedringer via semantikk

Kunnskap organisert i begrepsrom i henhold til innholdets mening

Automatiserte verktøy for å vedlikeholde og oppdage kunnskap

Semantisk besvarelse av spørsmål over mutiplekunnskapskilder

Holde greie på “hvem-vet-hva” i sosiale nettverk

Etc.



Automatisert annotering

Manuell annotering skalerer ikke – nøkkelen er automatisert generering av metadata



Hvor er kunnskapen?

Implisittkunnskap

Ustrukturertedata

Strukturertedata

Eksplisittkunnskap

Virksomhetenskunnskap

• Hvem vet hvordan (ekspertise og ferdigheter)• Skap ved erfaring og praksis• Vanskelig tilgjengelig• Kvalitativ

• Hvem vet hva• Formalisert og spesialisert• Tilgjengelig• Kvantitativ

• Databaser• Regneark

• Dokumenter, bilder, etc.• Audio, video, multimedia• eMail

100%

80%20%

20%80%



Semantiske sosiale nettverk?

Sosiale nettverk• Hvem kjenner/snakker med hvem• Formelle (eks.: fagnettverk) og

uformelle (eks. ”kompis”-nettverk)

”Social software” - Internet• Synkron/asynkron samarbeid• Personlige nettverk – LinkedIn, ..• Personlig publisering – Blogging, Wiki, ..• Feedback og omdømme – Amazon, ..

Konvergens mellom sosiale nettverk, sosial software og semantisk teknologi• Eks: FoaF (Friend-of-a-Friend) - maskinlesbar (RDF) informasjon

om personer som ønsker/kan kontaktes, basert på ontologi



Semantic Web visjon – Personlige agenter

Agenter er autonome og proaktive• I agentmodellen kombineres objektorientert teknologi og AI

En personlig agent i Semantic Web:• Mottar oppgaver og preferanser fra brukeren

• Søker informasjon fra Web ressurser, inkl. kommunikasjon med andre agenter

• Sammenligner innhentet informasjon med brukerens krav og preferanser, og fatter beslutninger

• Avleverer svar/løsning på oppgaven (innhenter først råd fra brukeren ved tvil)



WWW - Veikart videre?

Statisk URI, HTML, HTTPWWW

Dynamisk UDDI, WSDL, SOAPWeb Services Semantic Web

Services

Syntaks

RDF, RDF(S), OWLSemantic Web

Semantikk



OWL-S – Semantikk for Web Services

OWL-basert språk for å definere semantikken av web tjenester og arbeidsflyt

Oppgaver OWL-S skal støtte• Automatisk oppdagelse av Web tjenester med gitte egenskaper

• Automatisk utførelse av en Web tjeneste (program eller agent)

• Automatisk valg, sammensetning og samhandling mellom Web tjenester for å utføre en bestemt oppgave

• Automatisk overvåking og oppfølging av utførelse av tjeneste

OWL-S er ikke en godkjent W3C standard ennå



Markedsutsikt (Mills Davis, Project10X, US)

Nearly 200 firms have semantic products and solution development underway. Nearly 100 have products

SICoP research has reviewed more than 100 government and industry business cases

Early adopters document 2 to 10 X improvements in key measures of performance across solution lifecycle

Semantic solution, services & software markets will top $50B by 2010

Four semantic execution paradigms drive adoption: operational enterprise architecture, composite applications, smart content, & knowledge computing



Oppsummering

Semantikk er studiet av mening, en essentiellforutsetning for all kommunikasjon

Semantic Web er en W3C-ledet utvikling av teknologi for eksplisitt håndtering av semantikk på Web’en

Anvendelsesområder ligger i semantisk interoperabilitet, kunnskapsforvaltning/søk og i mer intelligente tjenester på nettet (agenter m.m.)

semantic web · semantic web - en introduksjon slide 3 19. okt. 2006 computas as the semantic web...

Documents