Tesi di Laurea in Ingegneria Informatica

1. Progettazione e sviluppo di un sistema deduttivo di navigazione ed interrogazione di ontologie nel Web Semantico Tesi di Laurea in Ingegneria Informatica Correlatore:Prof. Michele MissikoffLEKS – IASI/CNR Relatore: Prof. Maurizio LenzeriniUniversità “LaSapienza” Candidato: Gabriele BarchiesiUniversità “LaSapienza” - Roma

2. Il Web Semantico • Evoluzione del Web tradizionale che mira a rendere il significato dei contenuti del Web comprensibile ai computer (machine-understandable) e non solo agli esseri umani (human-understandable). • In questo modo si: • aumenta la raffinatezza delle ricerche, • agevolano i compiti di agentisoftware, • supporta la composizione di servizi Web.

3. L’architettura del Web Semantico

4. Le principali tecnologie del Web Semantico / 1 • “Un’ontologia è una specifica esplicita e formale di una concettualizzazione condivisa” (Gruber/Borst) • Resource Description Framework (RDF): Introduce il concetto di tripla, o asserzione:Un insieme di triple definisce un grafo orientato ed etichettato. RDF è esteso da RDF Schema, un semplice linguaggio di rappresentazione ontologica. • Ontology Web Language (OWL): • Maggiore potere espressivo per la rappresentazione di ontologie:introduce ed estende i costrutti per dichiarare e costruire classi e proprietà, fornendo operatori insiemistici, cardinalità, … I documenti espressi secondo questi (ed altri) linguaggi vengono detti Basi di conoscenza (Knowledge Base o KB). soggetto predicato oggetto

5. Le principali tecnologie del Web Semantico / 2 • SW Reasoner: • applicano le regole specifiche della semantica dei linguaggi di rappresentazione della conoscenza, dette regole d’inferenza, per derivare le informazioni implicitamente asserite in una KB; • sono basati prevalentemente su tecniche sviluppate per DL/FOL, poiché OWL (DL) e DAML+OIL hanno un’espressività pari alle DL SHOIN(Dn) e SHOIQ(Dn); • offrono supporto per la costruzione, l’analisi e l’interrogazione di KB. • Linguaggi di interrogazione di KB: • Rispetto alle tradizionali interrogazioni su basi di dati, possono richiedere l’utilizzo di tecniche di reasoning.

6. Il sistema SemNav(Semantic Navigator) • SERVIZI: • navigazione di ontologie (esplorazione del grafo e delle asserzioni implicitamente derivabili) • interrogazione e analisi di ontologie • ARCHITETTURA: • Modulare • Scalabile • Linguaggi di query (RDQL, SPARQL, OWL-QL) • Reasoner • Integrati • DIG (Description Logic Interface) • Codice Java, protocollo SOAP (tecnologia Web Service)

7. Classificazione dei servizi di SemNav.

8. Servizi di navigazione • Servizi basati su tassonomie: • parents, ancestors, ancestorsN, children, descendants, descendantsN • Servizi di «instance checking»: • instances • Servizi di visita del grafo: • pathedistance • describe • Servizi di esplorazione delle proprietà: • properties,myProperties • propertiesRange,myPropertiesRange • domainClasses, myDomainClasses

9. Componenti utilizzati da SemNav • Motori di query: • ARQ (Hewlett-Packard): RDQL, SPARQL • KSL OWL-QL Server (Stanford University) • Framework di sviluppo: • Jena2 (Hewlett-Packard): definisce API per ontologie, reasoner, DIG. • Reasoner: • Racer, Pellet, FaCT++ (basati su DL). • JTP (basato su FOL) per OWL-QL. • Reasoner integrati in Jena: Transitive, RDFS, Micro OWL, Personal.

10. Utilizzo di SemNav: il client Quethos. • CLIENT: • Quethos, per navigare ontologie di dominio OPAL. Ambiente di esecuzione: Zope, Athos (Ontology Management System sviluppato nel LEKS, IASI-CNR). Linguaggio: Python. • SERVER: • SemNav.Ambiente di esecuzione: Apache Tomcat, Axis. Linguaggio: Java Altro Client SOAP Zope Tomcat Athos Axis Quethos SemNav SOAP/HTTP Pellet DIG/HTTP DIG Reasoner

11. Architettura del sistema Client/Server INTERFACCIA UTENTE Costruzione delle richieste e visualizzazione dei risultati Client (ad es. Quethos) COMUNICAZIONE Web Service Server (SemNav) SERVIZI DI ESECUZIONE Decisione ed esecuzione, reasoning, formattazione risultati INFRASTRUTTURA Classi ed interfacce per KB, richieste, reasoner, DIG

12. Infrastruttura • Modello (grafo) per le KB:gestione indipendente dal linguaggio di rappresentazione. • Modello per le richieste di servizi:gestione dei servizi e dei linguaggi di query. • Interfaccia per i reasoner: utilizzo dei reasoner, integrati e DIG, in modo simile.

13. Implementazione dei servizi di SemNav • Generic Query:libera interrogazione utilizzando uno dei linguaggi di query. • Navigation Service:operazioni definite sulla struttura di un’ontologia. • Composite Service:composizione di servizi di navigazione. • Reasoning Task:analisi di una KB.

14. Soddisfacimento di una richiesta di un client • 1° STADIO: decisione • 2° STADIO: Servizi di esecuzione • 3° STADIO:formattazione risultati

15. Quethos: Un sistema di navigazione di ontologie OPAL Tipo di servizio Selezione Reasoner Lista di concetti

16. Un possibile client: Quethos

17. Conclusioni • SemNav è uno strumento di supporto per la navigazione, interrogazione e l’analisi di ontologie. • Tali servizi possono essere usati nella fase di costruzione, aggiornamento e utilizzo di un’ontologia. • Le primitive di navigazione si basano sulle più frequenti operazioni di “consultazione” di un’ontologia. • L’architettura del sistema è flessibile ed estendibile permettendo la facile integrazione di nuovi motori di query e reasoner.