Introducción a las Ontologías

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1 Introducción a las Ontologías Gtión del Conocimiento Dr. Ariel Monterin ISISTAN Facultad de Ciencias. Exactas- UNICEN Conceptos principal Lenguaj para la construcción de Razonamiento con Conclusion Conceptos principal Lenguaj para la construcción de Razonamiento con Conclusion Motivación El agente tió un error. Motivación Motivación El agente tió un error. El agente tió un error. 1

2 Cuál son los problemas? Problemas en el manejo de la información: Inconsistencia Incompatibilidad Falta de completitud Falta de limit Web Semántica vs. Web Actual Web actual reprenta la información utilizando documentos en lenguaje natural con poca tructura Fácil comprensión por humanos (html sólo define prentación). Difícil soportar el procamiento automático. Alternativasti Máquinas más inteligent comprender el significado de la información que hay en la web Procamiento de lenguaje natural, reconocimiento de imágen, etc. Información más inteligente reprentar la información de modo que sea sencilla de comprender a las máquinas Exprar contenidos en un formato procable automáticamente. Uso de metainformación (metadatos = datos sobre los datos) Porqué? Hay un incremento en la necidad de: Capturar el conocimiento. Definir vocabulario común (consensuado). Compartir entendimiento común (reutilizable). Interpretación y manipulación automática. ONTOLOGIAS Conceptos principal Lenguaj para la construcción de Razonamiento con Conclusion Orígen de las En Filosofía ontología. Parte de la metafísica que trata del ser en general y de sus propiedad trascendental. En Ciencias de la Computación Algo existe si puede ser reprentado, dcripto, definido (formalmente) para ser interpretado por una máquina. Definición «Una pecificación de una conceptualización una dcripción de los conceptos y relacion que pueden existir para un agente o una comunidad de agent.» T.R. Gruber «Una ontología un catalogo de los tipos de cosas que, se asume, existen en un dominio de interés D dde la perspectiva de una persona, la cual usa un lenguaje L para hablar sobre D.» John F. Sowa «Un ontología trata sobre la exacta dcripción de las cosas y sus relacion.» World Wide Web Consortium (W3C) 2

3 Ejemplo de ontología El agente tió un error. Software te Un Un Agente Aplicación Error Un Component de una ontología Una ontología tá computa por: Conceptos o clas Instancias o individuos Propiedad o relacion Axiomas Agente Inteligente Un Un Agente Personal Error Agente Conceptos Instancias Colección de individuos p.e. persona, auto, árbol Persona Objetos en el mundo p.e. Lucía, Joaquín,... Valor Integer, String, etc. Persona Sexo Hombre Sexo Hombre Masculino Mujer Masculino String Mujer Joaquín Femenino Femenino Lucía Propiedad Axiomas Dcriben tipos de relacion entre las conceptos Tipo de propiedad Persona Propiedad de objeto Propiedad de datos DeSexo Rtriccion y meta-información sobre las relacion. Definen significado y permite Persona razonar con la ontología. DeSexo Sexo tienenombre Hombre Sexo tienenombre Hombre Masculino Femenino String Mujer Joaquín Masculino Femenino String Mujer Joaquín Persona and DeSexo Femenino Lucía Lucía 3

4 Qué deberían soportar las? Clasificación y consultas automáticas Localizar un concepto o un conjunto de conceptos basándose en la dcripción y/o las relacion. Intercambio de vocabulario entre dominios. Legible por: Humanos Computadoras Chequeo de consistencia Razonamiento automático: Subsumpción: Inferir que la clase A más general que la clase B. Reconocimiento: Inferir que la instancia X debe ser un hijo de la clase B. Clasificación de Ontologías genéricas Conceptos comun de alto nivel. p.e. Individuo, Conjunto, Sustancia Útil para la reutilización. Important cuando generamos o analizamos exprion de LN. Ontologías de dominio Ontologías genéricas Conocimiento pecífico de dominio. Generalizacion del dominio. Ontologías orientadas a tareas Ontologías de dominio Ontologías de tareas Conocimiento pecífico de tareas. Generalización de tareas Ontologías de aplicación Conceptos comun de bajo nivel. Ontologías de aplicación Combina, integra y extiende todas las sub- para una aplicación. Dónde usar las? Semantic web Inteligencia artificial / IA distribuida Sistemas expertos / KBS Especificación formal de requerimientos Estándar Conceptos principal Lenguaj para la construcción de Razonamiento con Conclusion Lenguaj para la definición de - Estándar RDF RDF Schema OWL Estándar básicos UNICODE tándar que proporciona el medio por el cual codificar un texto en cualquier forma e idioma URI uniform rource identifier cadena caracter que identifica inequívocamente un recurso (servicio, página, documento, etc.) físico o abstracto identifica el recurso, pero no tiene por que localizar su ubicación(url) ió XML meta-lenguaje extensible de etiquetas usado para el intercambio de datos en la web uso de etiquetas con significado intuitivo para humanos, pero no para las máquinas XML tandariza formato no significados nombre de las etiquetas XML no ofrece semántica por si mismo 4

5 Reprentación de conceptos y relacion (RDF) RDF (Rource Definition Format) tándar W3C para dcribir recursos (cualquier concepto que tenga una URI) en la web Formato común para dcribir información que pueda ser leída y entendida por una aplicación informática. Permite reprentar conceptos y relacion mediante un conjunto de tripletas. tripleta: dcribe propiedad de un recurso identificado por una URI Recurso (o nodo): reprenta un documento, parte de él, una colección de documentos, un objeto, etc. Propiedad: siempre una URI (predefinida y con significado pretablecido) un recurso (SUJETO) cada tripleta combina una propiedad (PREDICADO) un valor para la propiedad (OBJETO) Sujeto Predicado Objeto Reprentación de conceptos y relacion (RDF) (cont.) RDF permite usar vocabularios semánticos definidos por expertos para dcribir recursos: Dublin Core: dcripción de recursos digital (páginas HTML,libros, etc) [http://dublincore.org/] FOAF (friend of a friend): ontología para dcripción de personas[http://www.foaf-project.org/] p p Reprentable en forma de documentos XML [serialización RDF/XML] Posibilidad de usar lenguaj de consulta sobre tripletas RDF SPARQL (http://www.w3.org/tr/rdf-sparql-query/): sintaxis tipo SQL sobre bas de datos de tripletas RDF. DBPEDIA (http://wiki.dbpedia.org/): versión tructurada (tuplas RDF) de la Wikipedia. RDF Schema OWL RDFS (RDF Schema) lenguaje extensible que proporciona los elementos básicos para crear (vocabularios semánticos RDF) Permite definir clas, relacion entre clas, rtriccion sobre propiedad, etc. rdfs:class declarar recursos como clas para otros recursos rdfs:subclassof definir jerarquías (relaciona clase con superclas) rdf:property definir subconjunto de recursos RDF que son propiedad rdfs:subpropertyof definir jerarquías de propiedad rdfs:domain dominio de una propiedad (clase de recursos que aparecen como sujetos en las tripletas de e predicado) rdfs:range rango de una propiedad (clase de recursos que aparecen como objetos en las tripletas de e predicado) RDF Schema define el significado de los términos usados en las tripletas RDF OWL (ontology web language) extiende RDFS para permitir la exprión de relacion complejas entre clas RDFS, y mayor precisión en las rtriccion de clas y de propiedad. Derivado de la fusión de los lenguaj de DAML y OIL. exprar relacion entre clas Permite exprar y rtringir clas (rango, dominio) exprar y rtringir propiedad (cardinalidad) OWL Ontología ejemplo Tr variant/sublenguaj (menor a mayor potencia expriva) OWL-lite: versión simplificada (reprentación de jerarquías simpl) OWL-DL: incluye constructor tomados de Dcription Logics (DL) - Busca compromiso entre máxima exprividad y eficiencia computacional (sólo constructor decidibl de DL) disponedeespacio Espacio Persona Carácter Animal subclassof subclassof necitavivirenespacio Dueño DeAnimal tienecaracter Doméstico disponedeambiente subclassof tienedueño Dueño tienecaracter t DeMascota Mascota DueñoDe subclassof quierea tieneedad Animal Edad Ambiente (anmls) tienecomportamiento RendablePara OWL-full: soporte completo de constructor DL Tipo Alimentación Alimento Comportamiento Animal 5

6 Tipo de propiedad Propiedad de tipo de dato Relacion entre instancias de clas y literal RDF y XML. Esquema de tipo de datos. Pe P.e. la clase Mascota tiene la propiedad de datos Nombre. Propiedad de objeto Relacion entre instancias de dos clas. P.e. la clase DueñoDeMascota tiene una propiedad objeto DueñoDe. Dominio y rango de las propiedad Las propiedad ligan individuos de un dominio a individuos de un rango Dominio DueñoDe Rango DueñoDeMascota DueñoDe DueñoDe DueñoDe Mascota Constructor OWL Rtriccion de cuantificación allvalufrom (only) Cuantificador universal Para cada instancia de la clase que tiene instancias de una determinada propiedad, los valor de la propiedad son todos miembros de la clase indicada por la clausula allvalufrom. Come Vegetal Vegetal Rtricción de cuantificador Axiomas OWL somevalufrom (some) Cuantificador existencial Al menos uno de los valor de la propiedad debe ser miembro de la clase indicada por la clausula somevalufrom. Come Carne Carne 6

7 Propiedad simétricas Si una propiedad P simétrica, y relaciona a y b, entonc b tá relacionada con a por P. HermanoDe Propiedad inversas Cada propiedad de objeto puede tener una propiedad inversa corrpondiente. tienepadre HermanoDe Ana PadreDe José Propiedad transitivas Si una propiedad relaciona a y b y también b y c, a y c tán relacionadas por la misma propiedad. Manuel Propiedad funcional Para una instancia puede haber, a lo sumo, una instancia relacionada por medio de tá propiedad. tienepadre José José tienepadre Pepe Se infiere que José y Pepe son la misma persona. Propiedad funcional inversas Disjunción Si una propiedad funcional inversa, su propiedad inversa funcional. Animal Disjoint Persona Perro Gato José PadreDe Mujer Hombre instanceof Pepe PadreDe Se infiere que José y Pepe son la misma persona. instanceof 7

8 Conceptos principal Lenguaj para la construcción de Razonamiento con Conclusion Razonador FaCT++ Pellet Racer Razonamiento con Clasificación automática Clasificación automática Clasificación de instancias Detección de redundancia Chequeo de consistencia Disjoint Rtriccion Clasificación automática Clasificación de instancias 8

9 Clasificación de instancias Detección de redundancia Chequeo de consistencia Chequeo de consistencia Consultas con RDQL Qué mascota tiene una cierta persona? SELECT?name WHERE (?name, <rdf:type>, masc:mascota), (?name, masc:tienedueno, <" + namespace + Vicky">) USING masc for <" + namespace + "> namespace = otas# Conceptos principal Lenguaj para la construcción de Razonamiento con Conclusion 9

10 Conclusion Preguntas? Las Definen vocabulario común. Crean entendimiento compartido. Proveen acco común al conocimiento. Permiten la extracción de nuevo conocimiento implícito a través de razonamiento automático. Permiten compartir, integrar y re-utilizar conocimiento. Proveen conocimiento entendible por humanos y computadoras. 10

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