Description Logics & Semantic Web HY-566 ΔΙΑΧΕΙΡΙΣΗ ΓΝΩΣΗΣ ΣΕ ΕΝΔΟΕΠΙΧΕΙΡΗΣΙΑΚΑ ΔΙΚΤΥΑ ΚΑΙ ΤΟ ΔΙΑΔΙΚΤΥΟ Από τους φοιτητές: Ξανθόπουλο Νίκο Αρβελάκη Αδάμ

Τι είναι τα Description Logics Λογικοί φορμαλισμοί για την αναπαράσταση γνώσης. Απόγονοι των σημασιολογικών δικτύων και των συστημάτων πλαισίων. Διαφέρουν στο ότι παρέχουν formal logic-based semantics. Description -> Περιγράφουν το πεδίο εφαρμογής. Περιγραφή των domains με concepts (κλάσεις), roles(σχέσεις). Terminological & Assertional φορμαλισμοί.

Γιατί χρησιμοποιούμε DLs 1/2 Δημιουργήθηκαν για την αναπαράσταση γνώσης Βασίζονται σε τυπική σημασιολογία Πιθανότατα το καλύτερα κατανοητό σύνολο φορμαλισμών σε όλο τον τομέα του knowledge representation

Γιατί χρησιμοποιούμε DLs 2/2 Υπάρχουν έτοιμα αρκετά προγράμματα Λίγα όμως είναι υψηλής απόδοσης Έχουν αναπτυχθεί πολλές DLs Από πολύ απλές μέχρι πολύ πολύπλοκες (DAML+OIL) Στενή επαφή θεωρίας και πράξης

Η Εξέλιξη Των Description Logics Προσπάθεια για εξισορόπηση μεταξύ εκφραστικότητας και ευχρηστίας (reasoning, inference). Τέσσερα μεταβατικά στάδια από το 1980 έως σήμερα.

1 ο Στάδιο Υλοποίηση των συστημάτων KL-ONE, K-REP, BACK και LOOM. Εφάρμοζαν structural subsumption algorithms για την εύρεση υποκλάσεων. Κανονικοποίηση των περιγραφών των εννοιών και ακόλουθη αναδρομική σύγκριση των συντακτικών δομών. Αποτελεσματικοί με DLs χαμηλής εκφραστικότητας. Οι περισσότερες DLs έχουν χειρότερη πολυπλοκότητα από την πολυωνιμική για inference (εξαγωγή γνώσης με βάση την ήδη υπάρχουσα). Περιορισμός στην εκφραστικότητα της DL του Classic.

2 ο Στάδιο Εισαγωγή των tableau algorithms για το reasoning. Κατασκευή του μοντέλου των εννοιών στο tableau. Χρήση με DLs που διέθεταν όλους τους Boolean τελεστές. Συστήματα που αναπτύχθηκαν: KRIS CRACK

3 ο Στάδιο Ανάπτυξη διαδικασιών εξαγωγής (inference) συμπερασμάτων για εκφραστικές DLs, με χρήση tableau. Συστήματα που αναπτύχθηκαν: FaCT RACE DLP

4 ο Στάδιο Ενδιαφέρον για την χρήση τους σε: Οντολογίες & Semantic Web Σχεδιασμός, υλοποίηση, συντήρηση και ενοποίηση οντολογιών. Επερωτήσεις. Περιγραφή και εύρεση υπηρεσιών. Βάσεις Δεδομένων.

Συμπεράσματα Εκφραστικές DLs σε συνδιασμό με κατάλληλους αλγόριθμους είναι ιδαίτερα αποτελεσματικές στην περιγραφή των domains. Δεν βρέθηκε ένας αποτελεσματικός τρόπος για την αποδοτική διαχείριση της μνήμης των συστημάτων και του χρόνου εκτέλεσης των αλγορίθμων. Χρήση τεχνικών βελτιστοποίησης.

Πεδία Εφαρμογών Software Engineering Configuration Medicine Digital Libraries & Web Based Information Systems

Υλοποιημένες Εφαρμογές GALEN - Clinical information system. Home - Entertainment configuration. ICE - Software configuration management system. IMACS - Support for data archeology. Information Manifold - System for browsing and querying of networked information sources. KIT-MIHMA - Information service in a medical domain. KIT-VM11 - FLEX - Part of the Verbmobil project. LaSSIE - Software information system. Object DataBase Tools Project - Tools to help in the design and use of Object- Oriented Databases. PROSE - Configurator for network systems. SIMS - Information mediator. STARCH - Structured Terminologies for Archives. TAMBIS - Transparent Access to Multiple Biological Information Source. T-REX - Plan recognition. Untangle - (server) - Intelligent web navigation. Verbmobil - Translation system.

Ένα τυπικό DL σύστημα

Η δομή της Description Logic Υπάρχουν κλάσεις ή concepts (σύνολα αντικειμένων) Υπάρχουν σχέσεις ή roles (δυαδικές σχέσεις μεταξύ αντικειμένων) Στην DL ALC ( A rchitectural L anguage C ommittee ) :

Η σημασιολογία της ALC Ατομική έννοια (κλάση): Human Ατομικός ρόλος (σχέση): likes Σύζευξη: Human ⊓ Male Διάζευξη: Nice ⊔ Rich Άρνηση: ¬Nice Υπαρξιακός περιορισμός: ∃ has-child.Human Καθολικός περιορισμός: ∀ has-child.Blond Αριθμητικός περιορισμός: (> 7 has-child) Αντίστροφη σχέση: has-child - Μεταβατική σχέση: has-child*

TBox, Terminological Box Το TBox περιέχει: Ορισμούς εννοιών (για την επέκταση της οντολογίας): Father = Man ⊓ ∃ has-child.Human Αξιώματα (για τον περιορισμό του μοντέλου): ∃ favourite.Brewery ⊑ ∃ drinks.Beer ( ⊑ : υπαγωγή)

ABox, Assertional Box Το ABox περιέχει: Ισχυρισμούς για έννοιες: John : Man ⊓ ∀ has-child.(Male ⊓ Happy) Ισχυρισμούς για ρόλους: 〈 John, Bill 〉 : has-child

Satisfiablity,ικανοποιησιμότητα 1/2 woman = female ⊓ person mother = female ⊓ parent Οι έννοιες woman, mother, parent είναι ικανοποιήσιμες Όμως η έννοια ¬woman ⊓ mother δεν είναι ικανοποιήσιμη

Satisfiablity, ικανοποιησιμότητα 2/2 ¬woman ⊓ mother = ¬(female ⊓ person) ⊓ female ⊓ parent = (¬female ⊔ ¬person) ⊓ female ⊓ parent = ¬person ⊓ female ⊓ parent = ¬person ⊓ female ⊓ person ⊓ ∃ has_child.person άτοπο

Subsumption, υπαγωγή Is a mother always a woman? Δηλαδή, η έννοια woman υπάγει την έννοια mother; Προγράμματα DL προσφέρουν την δυνατότητα δημιουργίας ιεραρχιών υπαγωγής (ταξονομιών) όλων των εννοιών

SHIQ Ιδιαίτερα εκφραστική γλώσσα. Στο reasoning έχει ως χειρότερη περίπτωση την εκθετική πολυπλοκότητα. FaCT: Ένας ιδιαίτερα βελτιστοποιημένος reasoner.

SHIQ Η εκφραστικότητα της SHIQ παρέχει: Πλήθος περιορισμών Δυνατότητα για σύνθετα terminological αξιώματα. Επιτρέπει: Inverse rules hasChild -> hasParent Transitive rules hasAncenstor Subrules hasParent -> hasAncestor

SHIQ – DAML + OIL Η DAML + OIL είναι syntactic variant of SHIQ: + nominals + datatypes Σχεδιαστικός στόχος για να αξιοποιηθούν τα εργαλεία που αναπτύχθηκαν για τη SHIQ.

FaCT Fast Classification of Terminologies Αποτέλεσμα ερευνητικής δουλειάς του Ian Horrocks, στη βελτιστοποίηση tableaux subsumption algorithms. Περιέχει reasoners για SHF SHIQ

FaCT Γραμμένο σε Common Lisp. Μπορεί να εκτελεστεί στις περισσότερες εμπορικές και δωρεάν Lisps, όπως Allegro, Liquid, Lispworks. Διαθέσιμος εκτελέσιμος κώδικας για Linux & Windows. Client – Server αρχιτεκτονική βασισμένη σε CORBA.

TourisT Τι είναι: Ένα πληροφορικό σύστημα προσβάσιμο μέσω WEB. Παίζει το ρόλο του τουριστικούω συμβούλου δίνοντας πληροφορίες για αξιοθέατα. Τα δεδομένα σχετικά με τον τύπο των ερωτήσεων έγιναν στο Manchester & Chester Tourist Information Centers.

TourisT Είδη ερωτήσεων: Απλές κατηγορίες αξιοθέατων. π.χ art galleries Αφηρημένες κατηγορίες. π.χ Ένα μέρος για τα παιδιά. Ασαφείς ερωτήσεις. π.χ Πείτε μου τα κυρίως αξιοθέατα. Σύνθετες περιγραφικές ερωτήσεις. π.χ Ένα μέρος που να είναι...

TourisT Ένας τουριστικός σύμβουλος θα: Έδινε άμεσα μια απάντηση εαν προσδιόριζε ακριβώς τι θέλει ο πελάτης. Μια γενική απάντηση που θα ειδικεύονταν με βάση τη συζήτηση. Πολλά www systems: Παρέχουν απλές αλφαβητικές λίστες. Λίγες κατηγορίες που δεν συνδιάζονται.

TourisT Σχεδιαστικοί στόχοι: Πολλαπλά entry points στην πληροφορία. Δυνατότητα επιλογής του βάθους της λεπτομέρειας. Γενικές απαντήσεις. Query με βάση παράδειγμα.

TourisT Χρησιμοποιήθηκε η DL GRAIL. Compositionality. Δημιουργία σύνθετων δομών από απλές. Classification. Αυτόματη ταξινόμηση των αξιοθέατων. Coherency. Διατήρηση της ορθότητας της οντολογίας μετά τις νέες εισόδους. Genericity. Διαφορετικά περιγραφόμενοι όροι που καταλήγουν να είναι ένας. Βασική διαφορά από άλλες DLs: Η δυνατότητα συσχε΄τισης εννοιών υπό όρους.

To Semantic Web σχηματικά

Τα κυριότερα εργαλεία του Semantic Web Τελευταία εξέλιξη: DAML+OIL Προέρχεται από τις γλώσσες DAML και OIL

OIL Δημοφιλής γλώσσα οντολογιών Σχετίζεται με την SHIQ DL Προέρχεται από: Description Logics Frame-based συστήματα XML, RDF σύνταξη Παρόμοια και η DAML

DAML+OIL Δεν έχει την ίδια βάση (frames) που έχει η OIL αλλά βασίζεται σε γενικά αξιώματα παρά σε κλάσεις Διατηρείται η σημασιολογία αν και αλλάζει η περιγραφή

Υπάρχει editor για DAML+OIL οντολογίες OilEd Περιέχει συστήματα εξαγωγής συμπερασμάτων (FaCT) Η οντολογία μετατρέπεται σε SHIQ DL Επικοινωνεί με το FaCT μέσω CORBA Αναφέρει ασυνέπειες και υπονοούμενες υπαγωγές

Μελλοντική Έρευνα Αυξημένη εκφραστική δυνατότητα. Απόδοση ιδιαίτερα με μεγάλες οντολογίες ή συλλογές οντολογιών. Εργαλεία για διαχείριση.

Τέλος Παρουσίασης Ευχαριστούμε