Alrededor de 1989 en los laboratorios del CERN (Centro Europeo para la Investigación Nuclear) [1998], comienza a gestarse un proyecto que

Transcripción

1 2.- Web Semántica y Ontología La World Wide Web (del inglés, Telaraña Mundial), la Web o WWW, es un sistema de hipertexto que funciona sobre Internet. Para ver la información se utiliza una aplicación llamada navegador web para extraer elementos de información (llamados "documentos" o "páginas web") de los servidores web (o "sitios") y mostrarlos en la pantalla del usuario. El usuario puede entonces seguir hiperenlaces que hay en la página a otros documentos o incluso enviar información al servidor para interactuar con él. A la acción de seguir hiperenlaces se le suele llamar "navegar" por la Web. No se debe confundir la Web con Internet, que es la red física mundial sobre la que circula la información. Desde la aparición por primera vez de la World Wide Web, se ha convertido para el mundo en un gran instrumento de uso cotidiano en nuestra sociedad, comparable a otros medios tan importantes como son la radio, la televisión, el periódico y el teléfono, a los que podemos decir que les lleva una gran ventaja en muchos aspectos. La web actual es hoy un gran medio altamente flexible y económico para la comunicación, acceso a información y servicios, el comercio y los negocios, difusión de cultura, entretenimiento y ocio, etc. Con esto se ha visto el crecimiento espectacular de la web, todas las tecnologías que la hacen o han hecho posible han experimentado una rápida evolución. Podemos mencionar las primeras tecnologías básicas como: HTML y HTTP, que lo utilizamos actualmente, luego han aparecido otras tecnologías que han ayudado a mejorar la web (algunas de las más conocidas) como CGI, Java, JavaScript, PHP, ASP, Flash, XML, en la cual hacen posible una web mejor, más potente, más flexible, más amplia y sobre todo más fácil de mantener. Todos estos cambios influyen en el crecimiento y desarrollo de las tecnologías web y permiten la transformación del WWW. También debemos hablar de la generación dinámica de páginas, el acoplamiento con bases de datos, la mayor interactividad con el usuario, la concepción de la web como plataforma universal para el despliegue de aplicaciones, la adaptación al usuario, son algunas de las tendencias evolutivas más marcadas de los últimos años que permiten crecer en la web. Alrededor de 1989 en los laboratorios del CERN (Centro Europeo para la Investigación Nuclear) [1998], comienza a gestarse un proyecto que

2 revolucionaría el mundo, el del hipertexto global, su promotor Tim Berners-Lee (2001) era el artífice de lo que años más tarde seria el World Wide Web. Desde el momento de su nacimiento el WWW se basa en tres estándares: URL (Localizador Universal de Recursos). Cadena de caracteres con la cual se asigna una dirección única a los recursos de información disponibles en Internet. HTTP (Protocolo de Transferencia de Hipertexto). Sistema mediante el cual se envían las peticiones de acceder a una página web, y la respuesta a la misma. HTML (Lenguaje de Marcación de Hipertexto). Es un lenguaje de marcas diseñado para estructurar textos y presentarlos en forma de hipertexto. El resultado de estos protocolos es visualizado en programas conocidos como Navegadores Web, que en un principio eran muy simples y sólo permitían la presentación de texto, pero como la tecnología, en especial la informática, avanza a pasos agigantados, rápidamente se incluyen los gráficos. Se destaca en este aspecto el Netscape Communicator que, ya en el temprano 1994, añade características adicionales como contenido dinámico, música y animación, elementos que están presentes en casi todos los navegadores actuales. Hoy en día se permiten incluso servicios en tiempo real tales como Chat, radio web, y webcams en directo. Además el número de dispositivos que actualmente accede a la Web crece de manera acelerada, por sólo mencionar algunos tenemos: teléfonos móviles, teléfonos inteligentes, asistentes digitales personales (PDA), sistemas de televisión interactivos, sistemas de respuesta de voz, puntos de información e incluso algunos pequeños electrodomésticos pueden acceder a la Web. El Consorcio World Wide Web (W3C) [2005], se funda en 1994 por Tim Berners- Lee en colaboración con el CERN, como un consorcio dedicado a generar consenso en relación con las tecnologías Web y como opción de normalización ante el creciente desorden del WWW. Se trata de una asociación internacional formada por organizaciones miembro del consorcio, personal y el público en general, que trabajan conjuntamente para desarrollar estándares Web. Su misión: Ing. Danny Daniel Antón Asanza 2 Ontología en la Web Semántica

3 Guiar la Web hacia su máximo potencial a través del desarrollo de protocolos y pautas que aseguren el crecimiento futuro de la Web. Su objetivo fundamental es que la Web alcance su máximo potencial, para ello las tecnologías Web deben ser compatibles entre sí y permitir que cualquier hardware y software utilizados para acceder a la Web puedan funcionar conjuntamente. El W3C hace referencia a este objetivo denominándolo "interoperabilidad Web". Al publicar estándares abiertos (no propietarios) para lenguajes Web y protocolos, el W3C busca evitar la fragmentación del mercado y, por lo tanto, de la Web. Esta nueva generación de la Web ha producido nuevos desarrollos y aplicaciones donde una de las más importantes tiene relación con la estructuración de la información. Lenguajes como XML (2005a), XMLS, RDF (1999), RDFS, XSL, ontologías -lenguajes ontológicos- (Silvia 2001), agentes inteligentes, FLogic, Description Logic entre otros, han sido propuestos por el consorcio W3C, y son comúnmente usados para representar y manejar la información adecuadamente y con mayor valor significativo. El W3C es un consorcio internacional encargado de proponer y desarrollar estándares Web, que está actualmente bajo la dirección de Tim Berners-Lee, creador de la WWW. Según García (2002), la idea principal de la Web semántica es que los datos y la información, pasen a ser metadatos contenidos en las páginas y sitios Web, para que sean usados y derivados no sólo sintácticamente, como es actualmente el proceso que se lleva a cabo, sino con un alto nivel de semántica para que los agentes inteligentes interactúen con ellos de acuerdo al significado que se ofrece en un dominio especificado y así, procesos tales como la búsqueda y optimización de recursos Web se puedan hacer de forma casi semiautomática. Entre los lenguajes ontológicos que se destacan están SHOE, DAML+OIL, OIL, OWL, RDF, Ontolingua entre otros, que ayudan a representar e identificar la información en un dominio consensuado. Tales lenguajes poseen mecanismos de inferencia implementados de manera distinta de acuerdo a algunos criterios que se sugieren en la construcción de ontologías que tienen que ver con el dominio de conocimiento de la aplicación en particular. Ing. Danny Daniel Antón Asanza 3 Ontología en la Web Semántica

4 Puesto que las ontologías son colecciones de entidades que definen las relaciones entre conceptos y especifican las reglas lógicas para realizar razonamientos sobre estas relaciones, tienen unos componentes que ayudan a representar el conocimiento en cuanto a la expresividad y a los posibles mecanismos de inferencia que se puedan realizar sobre la representación de dicho conocimiento. Sin embargo, el problema que surge es que no es posible definir a ciencia cierta cual de los lenguajes es apropiado a la hora de implementar una aplicación ontológica pues es difícil resolver el conflicto que se presenta entre el grado de expresividad de la información que se debe tener y el mecanismo de inferencia óptimo para deducir a partir de la información representada. El problema objeto de estudio con respecto a este panorama es analizar algunos de los mecanismos inferenciales de un lenguaje ontológico en particular, de acuerdo a las teorías lógicas proporcionadas por Frame Logic FLOGIC. FLOGIC es una especificación de la lógica que permite la representación de conceptos, taxonomías, relaciones binarias, funciones, instancias, axiomas y reglas de deducción, -en otras palabras, algunos de los más importantes componentes ontológicos. Para este análisis será necesario implementar una pequeña aplicación ontológica en la cual se puedan realizar las operaciones necesarias que permitan modelar los resultados del análisis deseado. Estas son unas palabras de Tim Berners-Lee (2001), cuando ante una pregunta, de hacia dónde se encaminaba la web respondió: "Personalmente he apostado por la Web Semántica; este concepto se fundamenta en la idea de disponer los datos en un formato que pueda ser comprendido de forma natural por las propias máquinas que tejen la Web..." Y más adelante concluyó: "También creo que el mundo en vías de desarrollo tiene el potencial para establecer una forma completamente distinta de Internet que podría sustituir a la Red tal como la conocemos. Pienso que debemos preguntarnos desde un punto de vista tecnológico si toda la tecnología Internet no ha sido una invención de Occidente para Occidente..." Ing. Danny Daniel Antón Asanza 4 Ontología en la Web Semántica

5 La web semántica es un área pujante nacida en la confluencia de la inteligencia artificial y las tecnologías web, que propone nuevas técnicas y paradigmas para la representación del conocimiento que faciliten la localización, compartición e integración de recursos a través de la web. Estas nuevas técnicas se basan en la introducción de conocimiento semántico explícito que describa y/o estructure la información y servicios disponibles, de forma susceptible de ser procesada automáticamente por un programa. Uno de los ejes principales de esta visión es la noción de ontología como herramienta clave para alcanzar un entendimiento entre las partes (usuarios, desarrolladores, programas) que participan de este conocimiento común. Algunas de las aplicaciones que se beneficiarán de los avances en la Web Semántica son, por poner algunos ejemplos, las plataformas de aprendizaje electrónico, las aplicaciones de gestión del conocimiento y los Web Services (2003), debido a que la información basado en representaciones del significado de los recursos de la Web, logrando estándares abiertos para la visualización y navegación de forma dinámica. Por otra parte es importante destacar que, por diversos motivos, estamos en un buen momento para hablar de la Web Semántica según Castells (2003) y para profundizar y creer en su potencial. Algunas de las razones que justifican esta afirmación son, por ejemplo: a) El nivel de estabilidad y formalización de facto a través de las especificaciones de acceso público del W3C de los estándares vinculados al desarrollo de la SW. Desde el 10 de febrero de este año, todas las especificaciones del W3C, vinculadas a la Web semántica se convirtieron en Recomendaciones (seis relativas a RDF y seis especificaciones sobre OWL), con la declaración de que tanto el grupo de trabajo sobre RDF como el de OWL han completado con éxito sus productos finales. b) El nivel de difusión y desarrollo de conceptos, herramientas y tecnologías implicadas en la SW. Este nivel de difusión va desde el trabajo en listas Ing. Danny Daniel Antón Asanza 5 Ontología en la Web Semántica

6 especializadas y en el canal IRC - #RDFIG, hasta las actividades que ha desarrollado el W3C en el contexto del proyecto SWAD-E o la proliferación de noticias en Weblogs que, de forma espontánea o formal constituyen un acervo de reflexiones sobre el tema, desde distintos puntos de vista. Para Berners-Lee (2001), la infraestructura de tecnologías y lenguajes necesaria para la implementación de la Web Semántica se puede esquematizar en varias capas o niveles: Un modelo básico para establecer asertos (propiedades sobre los recursos), para el que se empleará RDF Resource Description Framework- (2001); Un modelo para definir relaciones entre los recursos, a través de clases y objetos, expresado mediante: a)una capa lógica que permita realizar consultas e inferir conocimiento, donde entrarían en juego las ontologías y los agentes software; b) Una capa de seguridad que permita asignar niveles de fiabilidad a determinados recursos, de forma comprobable posteriormente por los agentes, para lo que se usarán firmas digitales y redes de confianza. Elementos básicos de la web semántica Cuando hablamos de Web Semántica implica hablar de múltiples estándares, metalenguajes o especificaciones técnicas, representados por un conjunto interminable de siglas o acrónimos (tales como RDF, RDF Schema, XML, XML Schema, DCMI, DALM, OIL, OWL, SKOS, RSS, FOAF, SVG, CCPP, etc.) y de conceptos vinculados a ellos (metadatos, ontologías, agregación de contenidos, interoperabilidad, entre otros). La Web semántica tiene como objetivo crear un medio universal para el intercambio de información basado en representaciones del significado de los recursos de la Web, de una manera inteligible para las máquinas. Con ello se pretende ampliar la interoperabilidad entre los sistemas informáticos y reducir la mediación de operadores humanos en los procesos inteligentes de flujo de información. El precursor de la idea, Tim Berners-Lee (2002) miembro fundador del W3C, se esfuerza en que su propuesta de la Web semántica sirva para ampliar la capacidad de la World Wide Web mediante estándares, lenguajes de marcado y otras herramientas aplicables a su tratamiento. Ing. Danny Daniel Antón Asanza 6 Ontología en la Web Semántica

7 De la web actual a la web semántica Llegados a este punto una pregunta importante a responder es cómo encaja la web semántica con la actual, es decir a) cómo accederá el usuario a la web semántica, y sobre todo, b) cómo hacer la transición de la web actual a la web semántica. Para que la web semántica pueda realizarse es importante que guarde, al menos al principio, una compatibilidad con la tecnología actual. Es deseable por ejemplo mantener HTML (u otros lenguajes compatibles con los navegadores actuales) como vehículo de comunicación con el usuario. La asociación entre las instancias de la web semántica y el código HTML se puede establecer de distintas maneras (ver figura 3). Una consiste en conservar los documentos actuales, y crear las instancias asociadas anotando su correspondencia con los documentos (imagen izquierda en la figura 3). Esta posibilidad es la más viable cuando se parte de un gran volumen de material antiguo. Otra es generar dinámicamente páginas web a partir de las ontologías y sus instancias (imagen derecha). Esta última opción puede resultar factible cuando los documentos antiguos ya se estaban generando automáticamente a partir, por ejemplo, de una base de datos. Ing. Danny Daniel Antón Asanza 7 Ontología en la Web Semántica

8 Figura Nº 3: Comparación entre una red de datos y una red semántica. Fuente: La transición de la web actual a la web semántica puede implicar un coste altísimo si tenemos en cuenta el volumen de contenidos que ya forman parte de la web. Crear y poblar ontologías supone un esfuerzo extra que puede resultar tedioso cuando se agregan nuevos contenidos, pero directamente prohibitivo por lo que respecta a integrar los miles de gigabytes de contenidos antiguos. Las estrategias más viables combinan una pequeña parte de trabajo manual con la automatización del resto del proceso. Las técnicas para la automatización incluyen, entre otras, el mapeo de la estructura de bases de datos a ontologías, el aprovechamiento, previa conversión, de los metadatos y estándares de clasificación presentes en la web (y fuera de ella), y la extracción automática de metadatos a partir de texto y recursos multimedia. Lenguajes que se aplican en el desarrollo: XML XML (extensible Markup Language) Según Simón (2001), permite la codificación para la distribución de documentos complejos por Internet. Aporta la sintaxis superficial para los documentos pero sin dotarlos de ninguna restricción sobre el significado. Uno de los resultados del empuje general hacia una estructura más semántica en la Web, fue el desarrollo del lenguaje de demarcación XML, que permite que los Ing. Danny Daniel Antón Asanza 8 Ontología en la Web Semántica

9 creadores de páginas web, usen su propio conjunto de etiquetas de demarcación. Esas etiquetas pueden ser elegidas de manera tal que reflejen la semántica específica del dominio tratado, en lugar de ocuparse meramente de la posición y formato de la información que comprenden. XML Schema Para Simón (2001), es un lenguaje para definir la estructura de los documentos XML. SGML SGML (Standard Generalized Markup Language), la Universidad de Deusto (2002), es una norma que pretende establecer una manera genérica de especificar, definir documentos, la cual permitiese a su vez usar formatos de mayor flexibilidad y portabilidad. Con lo cual reunía tres condiciones básicas: Formal: pues permite establecer la validez de los documentos. Estructurado: para que fuese capaz de manejar documentos complejos. Ampliable: para facilitar la gestión de grandes depósitos de información. RDF RDF son las siglas definen Resource Description Framework (marco de descripción de recursos) Como su nombre indica el área en la que está enmarcado es la descripción de recursos de la red, entendiendo por recurso todo lo que nos dé en sí la imaginación, en tanto que a definir cualquier cosa, páginas, personas, dispositivos, etc. RDF permite, que las condiciones que se quieren "preguntar" sobre un recurso sean definidas como un conjunto de propiedades que componen el esquema. RDF ofrece una estructura semántica no ambigua (por el uso de los URI, Uniform Resource Identifier) que permite codificación, intercambio y procesamiento automático de los metadatos normalizados. El RDF provee un medio de agregar semántica a un documento sin referirse a su estructura. RDF es una aplicación XML recomendada como estándar por la W3C. RDF proporciona también reglas para facilitar técnicamente la manera de explicar conceptos de modo que los ordenadores puedan procesarlo rápidamente y proporciona un medio que posibilita la edición de vocabularios con propiedades Ing. Danny Daniel Antón Asanza 9 Ontología en la Web Semántica

10 definidas para la descripción de los recursos de una comunidad. RDF usa la sintaxis del lenguaje XML para el intercambio y procesamiento de metadatos, las condiciones se recogen en los rdf: Descripción de los elementos XML. El modelo de datos de RDF provee tres tipos de objetos: recursos, propiedades y sentencias Un recurso es una entidad que puede ser referenciada por un Identificador Único de Recursos (URI). Una propiedad define una relación binaria entre recursos y/o valores atómicos de los tipos de datos primitivos provistos por XML. Una sentencia especifica un valor en una propiedad para un determinado recurso. En la siguiente figura se muestra el modelo RDF que corresponde a la siguiente aseveración: Figura Nº 4: Representación de un valor estructurado en RDF Fuente: Simón (2001) El empleado referenciado por la matrícula P se llama José Luis Arceiz y tiene como dirección de correo Jose.arceiz@arcelor.com El recurso ha sido creado por este empleado. Para procesar modelos RDF, éstos deben ser serializados en XML previamente, de esta forma RDF explota la denotación de XML para permitir que diferentes orígenes de información puedan intercambiar el conocimiento Ing. Danny Daniel Antón Asanza 10 Ontología en la Web Semántica

11 que expresa. A continuación se aporta la serialización en XML correspondiente al ejemplo de la figura Nº 4. <rdf:rdf> <rdf:description about= > <s:creator> <rdf:description about= > <v:name>jose Luis Arceiz </v:name> <v: >jose.arceiz@arcelor.com</v: > </rdf:description > </s:creator> </rdf:rdf> RDF Schema RDF Schema es un vocabulario para describir las propiedades y las clases de los recursos RDF, con una semántica para establecer jerarquías de generalización entre dichas propiedades y clases Un XML Schema es un medio de definir restricciones de la sintaxis y la estructura de documentos XML, tiene el mismo propósito que una DTD, pero significativas ventajas: Definiciones realizadas en un XML Schema son ellas mismas documentos XML, no es necesario un segundo lenguaje como se debe usar en las DTDs, y una ventaja es que todo lo desarrollado para documentos XML puede usarse para documentos de tipo XML Schema. Proveen un conjunto de tipos de datos mucho más rico que el que puede ser definido actualmente en una DTD. Permiten definir anidamientos en la estructura de una manera mucho más rica que las DTDs. Usan el mecanismo de espacios de nombres de XML para combinar documentos XML provenientes de orígenes heterogéneos. Permite definir una clasificación de recursos en términos de clases, subclases, propiedades, etc. Establece relaciones sobre las posibles combinaciones. Ing. Danny Daniel Antón Asanza 11 Ontología en la Web Semántica

12 HTML: Todos los navegadores lo entienden, lo cual quiere decir que además se puede navegar mediante él lo cual permite leer de una manera más cercana a como se piensa, mediante un montón de enlaces (asociaciones). El problema de este formato es que también está bastante limitado. Por ejemplo, queremos tener en nuestro documento una ecuación matemática, pues una forma de dar solución a ello, tan solo poniendo una imagen más no un código, por el cual la página se pone más pesada, entonces en nuestra ecuación nos damos cuenta de que en vez de un 2 queremos poner un 3, pues entonces tenemos que modificar la imagen lo cual es un problema, pero si tuviéramos que modificar 20 imágenes ya sería algo realmente tedioso. Y todo porque html no es una ecuación. Este ejemplo es extrapolable a muchos más casos pero creo que este es bastante ilustrativo, ya que todos hemos tenido que manejar las matemáticas en nuestros estudios y muchos seguimos haciéndolo. FOAF Para Mariano (2003), el FOAF es una aplicación basada en XML (lenguaje de marcas extensibles), RDF (marco de trabajo para la descripción de recursos) y OWL (lenguaje de ontologías web), tecnologías recomendadas por el W3C. Mariano (2003) explica que se trata de un archivo XML (en realidad, RDF escrito en XML) con el cual se describen personas, documentos o cualquier cosa. En ese archivo que desde ahora llamaremos FOAF, indicamos a qué personas conozco, quiénes son mis amigos y quiénes no, cuáles son mis proyectos actuales y anteriores, qué grado de interés tengo por unos temas u otros... casi todo puede ser definido. Para Dan Birbeck (2000), uno de los cofundadores del proyecto FOAF junto con Libby Miller, la idea es muy simple, un archivo que puede ser interpretado por un ordenador, tecnología que profundiza en la Web Semántica. Una vez que dispones de tales archivos puedes navegar a lo largo de todos los documentos legibles por ordenadores que se encuentran en la web y dispones de una base inmensa para extraer la información que necesitas y crear tu propia base de datos a medida. Ing. Danny Daniel Antón Asanza 12 Ontología en la Web Semántica

13 ONTOLOGÍAS Ontología (OWL): Términos utilizados para describir y representar un área de conocimiento. En realidad, OWL no es un acrónimo verdadero. El lenguaje comenzó su andadura como "Web Ontology Language" (Lenguaje de Ontologías Web), (2005) pero al Grupo de Trabajo no le gustaba el acrónimo "WOL", así que decidimos llamarlo OWL. Las ontologías son colecciones de enunciados redactados en un lenguaje, como el RDF, que define las relaciones entre conceptos y especifica reglas lógicas para razonar con ellos. Los ordenadores "comprenderán" el significado de los datos semánticos de una página de la red siguiendo vínculos con ontologías especificadas. Actualmente, los computadores han dejado de ser dispositivos aislados y se han convertido en puntos de entrada en la red mundial de intercambio de información y transacciones de negocio. Se ha vuelto un asunto clave contar con apoyo en el intercambio de datos, información y conocimiento Emplear el poder de razonamiento automático para guiar el acceso a orígenes de información requiere de representación de la semántica de tales orígenes de manera procesable por computador, en consecuencia, se requieren metadatos que describan de una manera computable, dichos orígenes. En este trabajo se hace un estudio parcial de los avances realizados hasta el momento por agregar semántica a la web, como lo son la introducción de XML, XML Schemas, RDF y RDF Schemas, y reconociendo el aporte que las ontologías pueden brindar en tal sentido se focaliza en determinar la posibilidad de representarlas con estos lenguajes. Para aportar una referencia en ontologías, se describe brevemente el modelo ontológico OIL, concebido para la Web. Para Lozano (2001), las ontologías tienen los siguientes componentes que servirán para representar el conocimiento de algún dominio: Conceptos: son las ideas básicas que se intentan formalizar. Ing. Danny Daniel Antón Asanza 13 Ontología en la Web Semántica

14 Relaciones: representan la interacción y enlace entre los conceptos del dominio. Funciones: son un tipo concreto de relación donde se identifica un elemento mediante el cálculo de una función que considera varios elementos de la ontología. Instancias: se utilizan para representar objetos determinados de un concepto. Axiomas: son teoremas que se declaran sobre relaciones que deben cumplir los elementos de la ontología. Estos últimos componentes, los axiomas, permiten junto con la herencia de conceptos, inferir conocimiento que no esté indicado explícitamente en la taxonomía de conceptos. Disponemos de tres niveles: OWL Full: Unión de sintaxis OWL y RDF (sin restricciones). No se garantiza la eficiencia ni siquiera la decidibilidad. OWL DL (Description Logics): Limita la expresividad intentando conseguir decidibilidad, máxima expresividad manteniendo completitud y computabilidad. Limitaciones: las clases no son instancias ni tipos, los tipos no son instancias ni clases. OWL DL se basaba en el sistema SHIQ de descripción logics: Semántica bien definida, propiedades formales (decidibilidad, complejidad), algoritmos de razonamiento conocidos, varios Sistemas que lo implementan. OWL Lite: Subconjunto de OWL DL más fácil de implementar (y se espera que más eficiente), restricciones simples (p.ej cardinalidad sólo 0 ó 1), facilita compatibilidad con otros modelos /paradigmas, facilita desarrollo de herramientas de autor. 3.- Escuela de Ingeniería de Sistemas, en la UCV La Universidad César Vallejo Campus Piura, viene funcionando desde 1991, habiendo logrado su consolidación institucional, a través de una funcional organización académica y administrativa, una excelente plana docente, el crecimiento de su población estudiantil con más de nueve mil alumnos, una Ing. Danny Daniel Antón Asanza 14 Ontología en la Web Semántica

15 cómoda y moderna infraestructura, la constitución de sus órganos de gobierno y elección de sus autoridades, todo lo que ha generado la confianza y la credibilidad de la comunidad regional y nacional. El esfuerzo desplegado durante el proceso de crecimiento y de desarrollo de esta Casa de Estudios para alcanzar los resultados descritos, ha estado siempre orientado y motivado por la visión de hacer de la universidad una de las mejores instituciones de su género, con calidad y excelencia al servicio del desarrollo nacional y regional mediante la formación integral de profesionales productivos y capaces; de la investigación orientada preferentemente a la solución de problemas de la sociedad y una extensión universitaria oportuna y necesaria. Su Misión, es una organización innovadora y creadora de conocimiento científico y tecnológico, y que aplica sus logros para apoyar el desarrollo de una sociedad libre, democrática, pacífica y respetuosa de su medio ambiente, formando profesionales íntegros, competentes y con sólidos valores éticos; asimismo preserva, crea y difunde la cultura nacional y universal. Su Visión, aspira a ser en el transcurso de los años, la mejor universidad del Norte del país, impulsora de la investigación y de la formación integral de las personas, con el objeto de promover y apoyar el desarrollo nacional y regional. La UCV Piura en el año 2010 será una organización inteligente y en busca de la excelencia, dedicada a la formación profesional con sólidos valores, fomentando la investigación, innovación y proyección a la comunidad, comprometida con el desarrollo de la región y con una infraestructura arquitectónica y tecnológica de vanguardia. Somos una institución universitaria integrante del consorcio UCV-USS, que forma profesionales innovadores, competitivos, con liderazgo social, solvencia moral, comprometidos con el desarrollo de su comunidad. Ing. Danny Daniel Antón Asanza 15 Ontología en la Web Semántica

16 4.- Método de desarrollo Herramientas de creación de ontologías (Editores de Ontologías) Son las herramientas que permiten la codificación de una determinada ontología en base a un determinado lenguaje. Se estudiará este tipo de herramientas ya que permiten definir la estructura en base a la cual se clasificará la información realizada a través de anotaciones. Mencionamos una lista de herramientas que nos permiten trabajar con ontologías que son: Apollo: Aplicación amigable de modelado de conocimiento. El modelado está basado en torno a los principios básicos tales como clases, instancias, funciones, relaciones, etc. La interfase de usuario tiene una arquitectura abierta y está escrito en lenguaje de programación JAVA. LinkFactory: Se trata de una herramienta utilizada para construir completos sistemas de terminología corporativa capaz de extraer valor significativo de gran cantidad de datos no estructurados almacenados en bases de datos de contenido corporativo. OILEd: Es un editor de ontologías que permite al usuario construir ontologías utilizando DAML+OIL OntoEdit Free and Professional versions: Permite crear y gestionar ontologías. Confía en los estándares del W3C y ofrece muchas interfaces exportables a la mayor parte de lenguajes de representación de ontologías. Esta herramienta permite crear, navegar y modificar ontologías. Ontolingua Server: Provee de un entorno de colaboración distribuido para navegar, crear, editar, modificar y utilizar ontologías. OntoSaurus: Es un navegador web para las bases de conocimiento de LOOM. Proporciona una interfase gráfica hyperenlazada hacia varias de las bases de conocimiento. OpenKnoME: Es la piedra angular de la aplicación utilizada por los motores de conocimiento topthing. Es un sistema de gestión del conocimiento y un motor de ontologías. Desde el 2001 el código fuente está abierto para la comunidad académica y la clínica sin ánimo de lucro. Protégé-2000: Editor de ontologías y editor de bases de conocimiento. Es también de código abierto, herramienta JAVA que proporciona una arquitectura Ing. Danny Daniel Antón Asanza 16 Ontología en la Web Semántica

17 extensible para la creación de aplicaciones de bases de conocimiento customizadas. SymOntoX: Es un software que almacena y gestiona un dominio de ontología. WebODE: Herramienta para modelar el conocimiento utilizando ontologías. Facilita la máxima flexibilidad e interoperabilidad con otras aplicaciones de negocios necesarias para las empresas de hoy en día. WebOnto: JAVA applet con un servidor web customizado que permite a los usuarios navegar y editar modelos de conocimiento sobre la web. Después de un estudio de las diferentes herramientas se ha seleccionado la utilización de Protégé, porque es una herramienta de software libre y tiene una arquitectura extensible, tiene una interfaz muy agradable y nos permite trabajar en el desarrollo del proyecto. La Tesis se ha dividido en 4 partes importantes durante todo el desarrollo, las cuáles que son: La metodología, las herramientas, el análisis y diseño de la aplicación y el desarrollo, los cuáles explicaremos a continuación. A.- Metodologías de desarrollo Este punto lo detallamos en el Capítulo III, pero mencionamos que se divide en 2 partes: La Metodología para las Ontologías y La Metodología ara el desarrollo del software. La metodología: La metodología para el desarrollo y despliegue de aplicaciones que usan la tecnología de Web Semántica es el resultado de combinar las metodologías de desarrollo de software normales con las metodologías para las aplicaciones de la base de conocimiento adaptado para las particularidades de tecnologías de Web Semánticas. Ing. Danny Daniel Antón Asanza 17 Ontología en la Web Semántica

18 B.- Desarrollo de la Aplicación Web: Arquitectura: 1.- Desde un punto de vista conceptual: Es un modelo para construir sistemas de información, que se sustenta en la idea de repartir el tratamiento de la información y los datos por todo el sistema informático, permitiendo mejorar el rendimiento del sistema global de información. 2.- En términos de arquitectura: Los distintos aspectos que caracterizan a una aplicación (proceso, almacenamiento, control y operaciones de entrada y salida de datos) en el sentido más amplio, están situados en más de un computador, los cuales se encuentran interconectados mediante una red de comunicaciones. Modelo Cliente/Servidor Es la tecnología que proporciona al usuario final el acceso transparente a las aplicaciones, datos, servicios de cómputo o cualquier otro recurso del grupo de trabajo y/o, a través de la organización, en múltiples plataformas. El modelo soporta un medio ambiente distribuido en el cual los requerimientos de servicio hechos por estaciones de trabajo inteligentes o "clientes'', resultan en un trabajo realizado por otros computadores llamados servidores. Figura 8: Arquitectura Cliente - Servidor Ing. Danny Daniel Antón Asanza 18 Ontología en la Web Semántica

19 Tecnología: Tecnología Cliente Navegador web - Internet Explorer. - Navigator. - Mozila. - Nescape. - Konqueror. Tecnología de Programación - Html. - Php. - Apple Java. - Presentaciones Macromedia. - JavaScript. Tecnología Servidor Servidor Web - XAMPP - Motores Java - Php Tecnología de Programación - Php - CSS - ASP - MySQL - CGIs - JavaScript - Herramientas Macromedia (DreamWeaver, Flash) C.- Análisis y Diseño del Sistema 1.- Estructura de la documentación Esta estructurado en 5 partes: 1. Estado del arte: Aquí muestra toda la tecnología utilizada en el nivel desarrollado de la aplicación 2. Planeamiento: El planeamiento es como nos muestra el proyecto, como esta formado en su presentación. 3. Desarrollo - Nivel Contenido: Muestra la como esta el planteamiento y el estado afrontado. 4. Desarrollo Nivel Lógico: Se ocupa de la organización y procesamiento de los datos presentes en el nivel inferior. Ing. Danny Daniel Antón Asanza 19 Ontología en la Web Semántica

20 5. Desarrollo Nivel Presentación: Se ocupa de la visualización del usuario y los datos procesados. Se explica detalladamente cada uno de los pasos realizados durante la elaboración de la estructura de la tesis: A. ESTADO DEL ARTE: El desarrollo de la aplicación, se explicará el conocimiento de conceptos, lenguajes y proyectos parecidos. El capítulo siguiente presenta la lista de los elementos fundamentales utilizada en el desarrollo de la aplicación. 1.- WEB SEMÁNTICO El web semántico y una perspectiva de evolución del mundo internet que devolvería mucho más simple requerimientos de las informaciones, gracias a una clasificación universal de los contenidos. Cuando todos los sitios web sean semánticos, según los expertos, un motor de búsqueda automático será capaz de planear por nosotros un viaje o un día de citas, encontrando automáticamente todas las informaciones útiles sobre los diferentes web que las contienen, combinándolas de modo inteligente. La figura 2.1 muestra forma de infraestructura pensada por el semántica web, dónde las informaciones son descentralizadas y esparcidas sobre muchos servidores. Sucesivamente son descritos los lenguajes. Figura 9: Web Semántico: Ing. Danny Daniel Antón Asanza 20 Ontología en la Web Semántica

21 Se ha utilizado para este tipo de framework. XML: describe la sintaxis común por la creación de documentos o lenguajes. RDF: es un lenguaje basado sobre sintaxis xml que indica cómo describir objetos sobre el web. OWL: es un lenguaje basado sobre sintaxis xml que permite de describir la efectiva estructura de un determinado clase (persona o competencia, anima, bien, etc.) XML: Extensible Markup Language A la base, XML provee un conjunto de reglas para crear diccionarios que llevan estructura sea a documentos que a datos sobre el web. XML da claras reglas sintácticas; xml schema representa el método para definir diccionarios XML. XML es una sintaxis de superficie potente y flexible para documentos estructurados, pero no impone ningún vínculo semántico al sentido de tales documentos. XML se basa en el concepto de metadatos, los que son informaciones que describen un contenido. El ejemplo. <nombre>danny Daniel Anton Asanza</nombre> Muestra el dato que efectivamente se quiere publicar (Danny Daniel Anton Asanza), añadiendo el meta dato "nombre" que describe nuestro contenido. XML propone que la descripción de cada documento sea un árbol con un sólo nudo inicial como enseñado en la figura 2.2. XML da además el posibilidad de Ing. Danny Daniel Antón Asanza 21 Ontología en la Web Semántica

22 Figura 10: Ejemplo de XML Añadir atributos a los metadatos, de modo que todavía describir mejor los datos que queremos publicar. Para añadir una semántica a los mismos elementos, es posible definir los Namespace para identificar de manera no ambigua los metadatos y los datos RDF: RESOURCE DESCRIPTION FRAMEWORK RDF es un lenguaje basado sobre la sintaxis XML y muestra cómo describir objetos en el Web. Además define el método para recoger de modo uniforme la propiedad de un objeto e informarlo a otros, añadiendo así la semántica a nuestros documentos. Este documento, sintácticamente correcto, muestra como RDF describe cada relación por los tripletes Recurso, propiedad y valor. <?xml version="1.0"?> <rdf:rdf xmlns:rdf=" xmlns:a=" <rdf:description about=" <a:author rdf:resource=" </rdf:description> <rdf:description about=" <a:name>danny Daniel Anton Asanza</a:name> Ing. Danny Daniel Antón Asanza 22 Ontología en la Web Semántica

23 <a:phone> </a:phone> </rdf:description> </rdf:rdf> OWL: WEB ONTOLOGY LANGUAGE OWL es una extensión de RDF, el que no permite de expresar el significado de las propiedades y de declarar relaciones entre los tipos. Analizando, RDF permitió de expresar el concepto: tiene nombre Danny Anton En cambio el lenguaje OWL permite describir las relaciones entre los classes (tipos). Por ejemplo dannyanton, es la instancia de una clase "Persona" ( es su Namespace), por lo tanto OWL describe la relación. Persona tiene nombre. OWL es caracterizado por la posibilidad de describir el verbo (en este caso poseen) por de los atributos que describen el tipo de relación. Por ejemplo el cardinalidad (las personas sólo poseen uno nombre) o el transitividad entre objetos: Sea X -> Y e Y -> Z entonces X ->Z ó Sea C -> Y e Y -> Z entonces X no es relacionado con Z Este lenguaje permite la creación de reales ontologías que describen dominós de relaciones entre recursos IL FUTURO: DE MAQUINA REAL Y UNA MAQUINA IREAL. RDF y OWL constituyen un sólido fundamento para aplicaciones de Semantic Web, inventor del World Wide Web. ha dicho a Tim Berners-Lee, Director del W3C e La aprobación como W3C Recommendation, llega en un momento en que emergen nuevos productos en áreas mucho diferentes como la integración de empresa y soporte a las decisiones en campo médico. Este no es muy sencillo de los primeros tiempos en que es nacido el Web, puesto que las personas han visto cómo funcionó, han entendido de ello la potencialidad. Ahora estamos entrando en aquella fase en que las Ing. Danny Daniel Antón Asanza 23 Ontología en la Web Semántica

24 personas pueden ver los principios del funcionamiento del Semántica Web. El actual mundo internet posee unas grandes cantidades de informaciones desordenadas, los nuevos estándares permiten de crear orden y devolver directamente las informaciones posibles de proceso de software específicos. En futuro si se podrá interrogar web services como interrogar base de datos en SQL y gracias a los estándares propuestos por el W3C, las búsquedas en el web podrán llevar a resultados más satisfactorios del web actual. Imagínate un web interrogativo por preguntas: Cuál es la posición de Piura?, cuál es aeropuerto mas cercano de Sullana?, como se llama el padre de un amigo? Todas estas preguntas podrán ser procesadas y por fin podrán llevar a las respuestas que queremos. Imagínate de encontrar un namespace que muestra como describir los perros, dato que cualquier otro halla creado un CSS o un XSL que transformas el RDF de los perros bajo forma de página web, nosotros podremos crear el documento rdf que describe nuestro perro y agregarlo a una presentación hecha por cualquier otro. Las ventajas enumeradas sobre el sitio del W3C son los siguientes: Aplicaciones por la creación de contenidos: los autores pueden conectar metadatos, (sometido, creador, posición, lenguaje, copyright, etc.) con los documentos, devolviendo las búsquedas de los nuevos documentos enriquecidos. Instrumentos por la gestión de situado Web: grandes sitios Web pueden ser administrados dinámicamente en acuerdo a categorías de contenido personalizadas para los gestores del sitio. Software que se valen sea de RDF que de OWL: las organizaciones pueden integrar aplicaciones de empresas, publicación y suscripciones utilizando modelos flexibles. Ing. Danny Daniel Antón Asanza 24 Ontología en la Web Semántica

25 Rehúso de datos entre aplicaciones: los formados RDF y OWL son estándares, no propietarios, permitiendo el rehúso de datos procedentes de manantiales diferentes. 2.- LENGUAJES E FRAMEWORK 2.1 PHP Php es un lenguaje de Scripting extenso para servidor, por la creación de páginas web dinámicos. El actual release 5.0 introduce nuevas extensiones: Nuevo motor Zend Engine II, con un modelo a objetos completamente rescrito: solo, esta innovación hace cumplir adelante al lenguaje un notable paso, sobre todo por aquellos que concierne al desarrollo de aplicaciones Web-based, particularmente complejos. Por fin los programadores Web tendrán a disposición, como en todos los lenguajes a objetos, las tres p (métodos públicos, privadas y protegidos), junto a interfaces que facilitan la construcción de framework complejos y fácilmente gestionables. Una otro novedad de resaltar, es dada por la implementación interior de SQLite, la librería que permite de escribir y administrar una base de datos dentro de un único expediente, hace como exactamente Microsoft Access: de este modo los proveedores de hosting podrán diferenciar ulteriormente las mismas ofertas también dando a los pequeños sitios la posibilidad de crear páginas Web dinámicas, sin utilizar por fuerza software caros (también en términos de prestaciones) DBMS. Tercera y no la última grande novedad es dada por el reescritura del código por el soporte a XML, es un formado a la base de muchas aplicaciones Web-based. Gracias a la nueva sección XML. Php es elegido por la nueva característica de administrar expediente XML, de modo que poder juzgar el efectivo potencial de la aplicación con respecto del conocido del entorno de desarrollo Cocoon. Ing. Danny Daniel Antón Asanza 25 Ontología en la Web Semántica

26 2.2.- SVG : SCALABLE VECTOR GRAPHICS SVG es un lenguaje de gráfica vectorial bidimensionales se basado en XML desarrollado por el consorcio W3C y añadido el 15 de enero de 2003 a la versión 1.1. Recientemente han sido desarrolladas dos ulteriores especificaciones de SVG, llamada SVG Mobile Profiles, la idea expresamente por el mundo de los dispositivo mobiles (palm y teléfonos móviles). Una característica fundamental de SVG, es de integrar directamente el dibujo en la página web, por lo tanto de tratarla como parte de su árbol XML; esta característica permite de pilotar por lenguajes de scripting extenso del cliente (por ejemplo Javascript), los elementos gráficos SVG directamente en la página HTML que integra el SVG. Otra ventaja del lenguaje es la posibilidad de crear animaciones por el empleo del lenguaje de animación SMIL (Synchronized Multimedia Integration Language) también ello desarrollado por el W3C CSS CSS, hojas de estilo, sirven para administrar toda la compaginación de un situado Web. Con los CSS es posible intervenir sobre el formateo del texto y sobre la visualización de las páginas de modo simple y eficaz. Este lenguaje es fundamental por el concepto de separación contenidológica presentación, en efecto siempre se tiende mas a insertar el contenido separado por la presentación. 2.4 XSL Una hoja de estilo XSLT es un documento XML válido y bien formado. Provee un mecanismo para transformar un documento XML en otro. El lenguaje permite de añadir nuevos elementos a una estructura, crear nuevos contenidos, filtrar y ordenar datos, generar documentos con muchos grados de compatibilidad y usar complejas expresiones condicionales. Una hoja de estilo permite de crear reglas a dependencia de los tag XML, dado por el documento en entrada. Ing. Danny Daniel Antón Asanza 26 Ontología en la Web Semántica

27 2.5 JAVA SCRIPT Javascript es un lenguaje de scripting extenso cliente, que permite de modificar elementos de una página web. Javascript permite una discreta programación a objetos, de modo que crear objetos a runtime. Javascript tiene un concepto de herencias primitivas (necesita crear un método para construir el objeto y ejecutarlo), pero no permite la declaración de métodos públicos, privados o protegidos. 3.- PROYECTOS PARECIDOS. Proyectos considerados por el desarrollo del aplicativo. 3.1 FOAF PROJECT Foaf project es uno de los primeros proyectos concretos orientado al web semántico. FOAF es un namespace que permite de describir a una persona en formado RDF y de declarar, por una misma semántica, quiénes conocemos. Éste crea un complejo gráfico, visualizable gráficamente por foafnaut (immagine 2.3.) Foafnaut vence al momento que todos los nodos se muestran, y las relaciones se ponen difíciles para entender. FoafNaut tecnológicamente contiene: SVG por la visualización gráfica. Javascript a objetos para crear los elementos y desplazarlos. No utiliza SMIL para crear animaciones. No utiliza un expediente HTML para incluir el expediente SVG. Utiliza php por la búsqueda de los amigos de una determinada persona Foaf-Project además propone páginas internet para poder crear el código XML-RDF partiendo de un simple formulario Html. Ing. Danny Daniel Antón Asanza 27 Ontología en la Web Semántica

28 Figura 11: Foaf Project B. PLANEAMIENTO En esta parte nos muestra los objetivos del proyecto y la arquitectura utilizada para implementarlo. Cabe mencionar que esta aplicación primero fue implementada para la visualización de las Personas y Competencias de la SUPSI, para posteriormente realizar una aplicación web en la cuál se puedan visualizar diversas ontologías en esta aplicación. 1.- Objetivos: Definido un sistema para describir las relaciones de estos objetos. Implementando algoritmos por la búsqueda de relaciones. Desarrollado un entorno que permita la visualización del gráfico relacional. Posibilidad de investigar la utilización de las diversas ontologías. Implementado un sistema para poder añadir diversas ontologías. Posibilidad de visualizar los detalles de un determinado recurso. 2.- Objetivos estructurales Posibilidad de extensión del entorno. Desarrollo orientado a la determinación. Ing. Danny Daniel Antón Asanza 28 Ontología en la Web Semántica

29 Desarrollo subdividido en elementos reutilizables Desarrollo visualización de navegadores web (Microsoft Explorer, Mozilla, etc.). Empleo de estándares mundiales. 3.- Arquitectura de nivel Este tipo de aplicación es concebible siguiendo el actual paradigma de desarrollo web; separando en tres niveles del proyecto entero: Contenido, Lógica y Presentación. Cada nivel es independiente y comunica con el otro medio de los protocolos XML, definido por el autor, permitiendo añadir determinados códigos reutilizables por otros problemas parecidos. La figura enseña la arquitectura global de nuestro proyecto. Figura 12: Arquitectura Global: Ing. Danny Daniel Antón Asanza 29 Ontología en la Web Semántica

30 El nivel Contenido, es orientado al web semántico y describe las personas, los grupos y las competencias (Personas y competencias); bienes culturales, animales, etc; en formado RDF y su relativa ontología (de acuerdo a que se seleccione). El nivel Lógico, comprende las funciones necesarias por la gestión de las varias recursos y prepara un stream XML con la descripción de la lista de relaciones de una fecha recurso. El nivel de Presentación, se apoya completamente en el nivel lógico, y se preocupa de visualizar gráficamente un stream XML genérico que describe las relaciones. C. Desarrollo - Nivel Contenido En la parte siguiente muestra la infraestructura necesaria para expresar los recursos a nivel de datos. 1.- Introducción El nivel de contenido es orientado al web semántico y tiene que definir los namespace por los elementos de las diferentes Ontologías como: Personas, Grupos y Competencias; Animal; Bienes Culturales; etc. Se define además una ontología que explica cómo informar estos elementos entre de ellos, figura 1.1 Las tecnologías utilizadas en este nivel son: RDF: Lenguaje para expresar la semántica de objetos en el web XML: Lenguaje por la sintaxis común a muchos lenguajes OWL: la ontología que describe las relaciones Se muestra como ejemplo a 3 de las ontologías, su Nivel de Contenido: Persona - Competencias Grupos / Personas Cursos / Cursos Contenidos- objetos Ing. Danny Daniel Antón Asanza 30 Ontología en la Web Semántica