Mini-Curso sobre OntologiasProfa. Gisele Dziekaniak
ICHI – FURGGrupo de Pesquisa EDUTEC/CNPq
Encontro Regional de Estudantes de Biblioteconomia e Documentação da Região Sul
EREBD Sul
FURG, 2009 Rio Grande – RS
Agenda
Cenário em que atuam as ontologiasOntologias: o que são? Para que servem?Ontologias: elementos e característicasTesauros e/ ou ontologiasVisitando alguns editores: Protégé, OntoKEMExercíciosConsiderações finais
Fonte: http://www.wordle.net
Representação do Exercício político Domínios
Conhecimento Consenso Continuidade
Especialistas do Visão de mundodomínio
Evolução
Tipologia ONTOLOGIA Relações entre
Hierarquias (Classes, subclasses, instâncias) conceitos
Estruturas lógicas e Linguagens programação axiomas Editores de ontologia
Principais autores Metodologias
Principais projetos Vocabulário controlado
Linguagem documentária
“Nós estamos nos afogando em
informações e com sede de
conhecimento”(Naisbitt, 2000)
Web 2.0
“Web 2.0 é a mudança para uma internet como plataforma, e um entendimento das regras para obter sucesso nesta nova plataforma. Entre outras, a regra mais importante é desenvolver aplicativos que aproveitem os efeitos de rede para se tornarem melhores quanto mais são usados pelas pessoas, aproveitando a inteligência coletiva"
(Tim O'Reilly, 2004)
Web Semântica
Que é semântica?
Padrões e ferramentas
SIGNIFICADO ao conteúdo!!!
Alta relevância nos resultados
Domínios do conhecimento
Folksonomia (Del.icio.us,
flickr,YouTube...)
...Web Semântica
Mundo HTML
Confusão semântica
Deep web
Principais autores Berners _Lee, Ora Lassila, James Hendler, O’Reilly
Camadas Web Semântica
A camada ontológica!
Representar conhecimento
Definir conceitos e relações
Aplicar regras de inferência
Linguagens: OWL (Web Ontology Language), SUO-KIF, DAML, OIL, Cycl
Editores: Protégé, OntoKEM, DocOnto, Chimaera
Ontologias: o que são?
Conceitos clássicos:“é um conjunto de termos ordenados
hierarquicamente para descrever um domínio que pode ser usado como esqueleto para uma base de conhecimentos”. (Gómez-Pérez, 1999)
...ontologias: o que são?
Fornecem suporte para a evolução de vocabulários e para processar e integrar a informação existente sem problemas de indefinição ou conflito de terminologia
(Ribeiro, 2009)
...ontologias: o que são?
“Especificação formal e explícita de uma
conceitualização compartilhada”
(Gruber, 1993)
Legível por máquina
Conceitos e restrições públicos
Modelo abstrato fenômenos do mundo
(conceitos)
Consenso do domínio
Componentes de uma ontologia
Os componentes básicos de uma ontologia são:Classes (organizadas em uma taxonomia)relações (representam o tipo de interação entre os conceitos de um domínio)axiomas (usados para modelar sentenças sempre verdadeiras)instâncias (utilizadas para representar elementos específicos, ou seja, os próprios dados) (Gruber, 1996; Noy & Guinness, 2001).
Construção de ontologias
Princípios (clareza, legibilidade, coerência, extensibilidade, mínima codificação)Metodologias (Processo iterativo, com revisões constantes)
101 (Noy & McGuinness – Universidade de Stanford, CA)On-To-Knowledge (Mike Uschold – Universidade de Edimburgo, UK) Methontology (Goméz-Pérez – Politecnico de Madrid)
LinguagensSHOEDAMLOILOWL (lite, full, DL)CycL
Definição das classes
Arrumação classes em hierarquia taxonômica (subclasses e superclasses)
Definição propriedades (atributos) e valores para as mesmas
Preenchimento valores das propriedades em cada instância
Utilizar raciocinadores (Pellet, FaCT,..)
Construção de ontologias
Determinação Domínio e Escopo :
Perguntas de competênciaDomínio que se deseja cobrir com a ontologia?
Qual o propósito de sua utilização?
Quem vai utilizar e manter a ontologia?
Usam terminologia, axiomas do domínio e definições
São as questões que a ontologia se propõe a responder
Ferramenta desktop – Universidade Stanford Possui milhares de usuários (± 119 mil)É flexível (interface gráfica)Integra componentes (pluggins)
Jambalaya, OntoViz,...
RDF, XML, OIL, OWL, topic maps,
Protégé
Classes
Conjuntos ou coleção de indivíduos (objetvos, pessoas, coisas) que
compartilham de um grupo de características que os distinguem dos demais
(BREITMAN, 2005)
Para definir uma classe se usam PROPRIEDADES...
Classe dos países que são centrais
Classe das pessoas que vivem nos países centrais
Classe dos cães que têm donos que vivem nos países centrais
A propriedade é quem define a
classe
Fonte: http://www.eci.ufmg.br/mba/onto_owl/
Classes disjuntas
Ex.: Área urbana e área rural
Não dá para ser duas classes ao mesmo tempo (preciso contar isso para a ontologia!)
Não pode acontecer!!!!
Uma ontologia no Protégé
Fonte: http://areaweb.com.br/websemantica/figuras/protege_tela.gif
Hierarquia de classes inicial
Fonte: http://www.eci.ufmg.br/mba/onto_owl/
Hierarquia de classes
Todos indivíduos que são membros da classe TomatoTopping são membros da classe Vegetable
Topping e Pizza Topping, uma vez que se estabeleceu que Tomato
Topping é subclasse de Vegetable Topping, que por sua vez é subclasse
de Pizza Topping
Fonte: http://www.eci.ufmg.br/mba/onto_owl/
Individuals (instâncias)
Exemplo em OWL:<autor rdf:ID=“Jose_de_Alencar” />
São objetos do mundo. Pertencem a classes e são
relacionados a outros indivíduos (e classes) através de
propriedades. São membros de uma classe.
(BREITMAN, 2005)
Autor
Autor_internacional Autor_nacional
Jose_de_Alencar Guimaraes_Rosa Ubaldo_Ribeiro
DataType Property (Propriedades)
Object Property (Relações)
Relação binária entre indivíduos
Serve para descrever atributos e relacionamentos
entre classes, fatos em geral.
Dois tipos propriedades em OWL:
Object Properties Relações entre classes Ex.: João é pai de Maria
Data Properties relações entre instâncias e tipos Ex.: Maria nasceu em 1990
Ex.: Maria tem 17 anos
Fonte: http://www.eci.ufmg.br/mba/onto_owl/
Outras Propriedades
Inverse Properties
Transitive Properties
Fonte: http://www.eci.ufmg.br/mba/onto_owl/
Domínio e Range
<DOMINIO> relacao <RANGE>
Ex: Livro escritoPor autor <dominio> <verbo> <range>
Ex2: Autor escreve livro (propriedade inversa) <dominio> <verbo> <range>
Mais exemplos...
Restrições
Para que algo seja uma pizza é necessário que tenha pelo menos uma PizzaBase; uma Pizza é uma subclasse de coisas que tem pelo menos um PizzaBase Fonte: http://www.eci.ufmg.br/mba/onto_owl/
Restrições
Para ser um avião é necessário que voe, tenha um piloto, tenha asas,...
Se não tiver estas características a ontologia não considera o objeto como avião
Do mesmo modo que:
Se não dissermos à ontologia que um avião possui estas propriedades, a ontologia não saberá o que é um avião
Tipos de Restrições
Existenciais (Ǝ) {has_class} – especificam que existe pelo menos um relacionamento que atende à restrição
Os macacos comem bananas, mas tb outras coisas (outras frutas,...)
Universais ( ) {to_class, all restriction} – se o relacionamento existir, só pode ser com indivíduos que pertencem a classe indicada
Macacos ou comem bananas ou não comem nada
...restrições nas classesCondição necessária
“Se algo é membro desta classe então é necessário que cumpra estas condições”
Ex.: Para ser um animal é preciso ter vida, respirar, tem membros para se locomover e se alimentar
(Isso não impede que um ente que não apresente estas características deixe de ser um animal)
Concordam? Por quê?
...restrições nas classes
Condição necessária e suficiente
Qualquer indivíduo que satisfaça às condições pode ser classificado como membro dessa classe.
Ex.: Carnívoro come carneOWL:
Class (Carnivoro complete
Thing
Restriction (come someValuesFrom Animal))
OWL:Class (Carnivoro completeThing
Restriction (come someValuesFrom Animal))
Fonte: BREITMAN, K. (2005)
...restrições nas classes
OWL:
Class (Gato partial
Felino
Restriction (emite_som allValuesFrom Miado)
Restriction (tem_patas value 4)
Restriction (come_someValuesFrom Carpa)
Fonte: BREITMAN, K. (2005)
Revendo...
Ser_vivo
Exemplo Ontologia de Animais - Fonte: BREITMAN, K. (2005)
Animal
PlantaArvore
Inseto
Peixe
Reptil
Passaro
Mamifero
Vaca
Grama
Pessoa
Felino
Carpa
Jacare
Lagarto
Mosquito
Leao
Gato
Aegis
Pernilongo
Carpa_bege
Carpa_azul
Animal
Planta
Arvore
Inseto
Peixe
Reptil
Passaro
Mamifero
Vaca
Grama
Pessoa
Felino
Carpa
Jacare
Lagarto
Mosquito
Leao
Gato
Aegis
Pernilongo
Carpa_bege
Carpa_azul
Ser_vivo
Carnívoro
A inserção da classe necessário e suficiente não há grande impacto na ontologia mas impacta na utilização do MECANISMO DE INFERÊNCIA
Aplicando o raciocinador
Carnivoro
Passaro
Pessoa
Jacare
Lagarto
Leao
Gato
Classes identificadas automaticamente pelo mecanismo de inferência
Como carpa é subclasse de Peixe que é subclasse de Animal, o classificador categoriza gato como carnívoro
Fonte: BREITMAN, K. (2005)
Ontologias são tipos de tesauros?
Ontologias são hierarquias e também relações!
...Então ontologias são tesauros???
Não...
...em um tesauro os tipos de relacionamentos são finitos...e não é permitido criar novos tipos de relações!
...em uma ontologia sim!
Tesauros e/ou ontologiasONTOLOGIAS• Relações: gênero-
espécie, parte-todo, equivalência, associação, lugar-região, material-objeto, causa-efeito, localização, membro-conjunto, fase-processo, disjunção, restrição valor
• Objetivos: classificação do conhecimento, reuso de informações, fornecer vocabulário a um dado domínio e recuperar
TESAUROS• Relações: gênero-
espécie, parte-todo, equivalência, associação
• Objetivos: refinar buscas e fornecer consistência na indexação; localizar a informação desejada em um dado acervo
Exercícios
1) Identifique o tipo de relações e os tipos de propriedades e complete quando solicitado
1.a) Florianópolis hasPart JoaquinaJoaquina isPartOf __________
Propriedade: ___________1.b) SC hasPart Florianópolis hasPart Joaquina
SC hasPart Joaquina Joaquina isPartOf __________
Propriedade: _____________1.c) Maria tem 15 anosPropriedade:______________1.d) Maria é filha de JoãoPropriedade:__________________
Exercícios
2) Elabore um esquema demonstrando um exemplo de classes disjuntas
3) Crie um axioma e identifique o que é o range e o que é o domínio na estrutura
4)
2) Elabore um esquema demonstrando um exemplo de classes disjuntas
3) Crie um axioma e identifique o que é o range e o que é o domínio na estrutura
4) Crie um modelo de ontologia através de grafos (árvore hierárquica) e “pendure” nela classes e instâncias que considere pertencentes ao domínio (não esqueça o princípio da herança...)
+ Exercícios
Considerações
Web 2.0 X Web 3.0
Web 2.0 Colaboração, mash-ups
Ex.: Wikis, blog do EREBD com GoogleMaps, GoogleChrome,...é Ajax!
Web 3.0 LN, pertinência
Ex.: férias em um lugar quente
...considerações
Não basta saber criar ontologias...Colaboração especialistas
Consensualidade
Compreender domínio do conhecimento
Organismo vivo! (isso lembra alguma coisa?)
Metodologia definida
Visibilidade e uso
Aceitar que não há como voltar atrás...
De onde viemos?
Para onde vamos?
Será que lá tem internet?
Joel Perozo (2008)
ReferênciasALMEIDA, M. ; BAX, M. Uma visão geral sobre ontologias... Ciência da Informação, Brasília, v. 32, n. 3, p. 7-20, set./dez. 2003.BERNERS-LEE, T.;MILLER, E. The semantic web lifts off. ERCIM News, n. 5, out. 2002. Disponível em: http://www.ercim.org/publication/Ercim_News/enw51/berners-lee.html BREITMAN, K. Web semântica: a internet do futuro. Rio de Janeiro: LTC, 2005.DAVIES, J; FENSEL, D; HARMELEN, F. van. Towards the Semantic Web: Ontology driven knowledge management. John Wiley, West Sussex, 2003.FALBO, R.; et al. Ontologias e ambientes de desenvolvimento de softwares semânticos. Disponível em: http://www.inf.ufes.br/~falbo/download/pub/2004-JIISIC-1.pdf Acesso em: 20 maio 2007. NASBITT, J. Megatrends, 2000.GÓMEZ-PÉREZ, A ; Benjamins, R. (1999) Overview of Knowledge Sharing and Reuse Components: Ontologies and Problem solving Methods. Workshop on Ontologies and Problem-Solving Methods: Lessons Learned and Future Trends (IJCAI99).GUARINO, N.; WELTY, C. Towards a methodology for ontology based model enginnering. France, 2000. Disponível em: http://citesser.ist.psu.edu/312206.html
+ referências...GÓMEZ-PÉREZ, A.; Manzano-Macho, D. (2003) A survey of ontology learning methods and techniques. Disponível em: http://ontoweb.aifb.unikarlsruhe.de/Members/ruben/Deliverable%201.5 (Outubro 2003).GRUBER, T. What is an ontology? (2003)Disponível em: <http://wwwksl.stanford.edu/kst/what-is-an-ontology.html>HORRIDGE M.;et. all. A Practical Guide To Building OWL Ontologies Using The Protégé-OWL Plugin and CO-ODE Tools. Manchester University, England, 2004. Disponível em: http://www.eci.ufmg.br/mba/onto_owl/ (tradução em port.)NOY, N; MCGUINESS, D: Ontology Development 101: a guide to create your first ontology. Stanford University, USA, 2002.RIBEIRO, A. L. Elementos da web semântica. Disponível em: http://adagenor.blogspot.com/2008/03/as-camadas-da-arquitetura-da-web.html USCHOLD, M.; GRUNINGER, M. Ontologies: principles, methods and application. Knowledge Engineering Review, v. 11, 1996, p. 93-155. Disponível em: http://citesser.ist.psu.edu/uschold96ontologie.html W3C SEMANTIC WEB ACTIVITY. In: Proceedings of the semantic web kick-off seminar. Finlândia, 2003. Disponível em: http://www.w3.org/2003/12/semweb-fin/w3csw
[email protected] [email protected]
Grupo pesquisa EDUTECGrupo pesquisa EDUTECCNPq/FURG
www.grupoedutecfurg.blogspot.com www.grupoedutecfurg.blogspot.com
Deep Web é cerca de 500 vezes maior que a web de
superfície!!!Enxergam docs HTML
estáticos, localizados em servidores web
Fonte: http://en.wikibooks.org/wiki/Social_and_Cultural_Foundations_of_American_Education/
Layout HTML (exemplo)
Fonte: MARCONDES (2006)
http://www.professores.uff.br/marcondes/Web%20semantica.htm
Indexação das páginas HTML pelos motores de
busca<HTML>
<HEAD>
<TITLE>Exemplo de HTML simples</TITLE>
</HEAD>
<BODY>
<H1>Este é o primeiro nível de cabeçalho</H1>
Bem-vindo ao mundo do HTML.
Este é o primeiro parágrafo.<P>
E este é o segundo.<P>
</BODY>
</HTML>
Fonte: MARCONDES (2006) http://www.professores.uff.br/marcondes/Web%20semantica.htm
A seguinte lista de palavras chaves seria obtida por um robô que desprezasse as marcações e considerasse somente as palavras,
desconsiderando as palavras não significativas:
• ao• bem-vindo• cabeçalho• de• do• este• é• exemplo
• HTML• mundo• nível• o• parágrafo• primeiro• segundo• Simples
Conteúdo Indexado
Representação condizente?
Está se falando sobre cabeçalho, parágrafo, primeiro ou sobre um
exemplo de página em HTML?
Fonte: Adaptado de MARCONDES (2006) http://www.professores.uff.br/marcondes/Web%20semantica.htm
Link para vídeo do Berners-Lee no YouTube
Exemplos Domínio e Range
Ex.1 <ESCOLA> Tem <BIBLIOTECA> <domínio> relação/verbo <range>
Ex. 2<INDEXACAO> TemPorBase <CLASSIFICACAO><domínio> verbo/relação <range>
Ex. 3 <LINGUAGEM_OIL> Escreve <OILED> <dominio> relação <range>
Ex. 4 <OILED> <EhEscritoEm> <LINGUAGEM_OIL><domínio> relação <range>
Mecanismo de Inferência
Classificador
Faz a identificação automática de todas as classes que atendem às restrições impostas
Cuidado! Eles têm vida própria!!
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