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Maestría en Ingeniería
Curso de Ingeniería Web
Sesión 3: Web Semántica
Fernando Barraza A. Ms.C. [email protected]
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Sesión 3
• Objetivo: Introducir los conceptos de la Web Semántica
• Temas: – Conceptos básicos – Campos de Aplicación – La Arquitectura de la Web Semántica – Lenguajes de la Web Semántica (RDF,
RDFS, SPARQL) – Introducción a las ontologías
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Antecedentes • Los actuales buscadores basados en palabras clave
suelen devolver información irrelevante que usa una cierta palabra con un significado diferente del que se pretende en la búsqueda, y pierden información cuando no reconocen palabras diferentes pero con el mismo significado que la buscada.
• Actualmente se requiere lectura humana para extraer información relevante de un origen, dado que agentes automáticos no tienen el sentido común requerido para reconocer dicha información en representación textual.
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Antecedentes (2) • Mantener orígenes textuales débilmente estructurados
representa una tarea dificultosa, y consumidora de tiempo cuando tales orígenes aumentan considerablemente de tamaño. Mantener esas colecciones consistentes y al día requiere de representación interpretable por computador, de semántica que ayude a detectar anomalías automáticamente.
• La utilidad de sitios Web adaptativos que permitan su reconfiguración dinámica de acuerdo al perfil del usuario u otros aspectos relevantes, requiere una representación computable de la semántica involucrada.
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Caso Ejemplo: Biografía de Simón Bolívar
1Búsqueda
6Significados
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Caso Ejemplo: Biografía Simón Bolívar (2)
RefinamoslaBúsqueda
Aún2Significados
Diferentestiposderecursos
Ycuantosdeestosresultados?
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Qué es la web semántica?
• Es una extensión de la web actual en la cual la información es suministrada con un significado bien definido, de tal forma que pueda ser entendido por las maquinas
• Es un área pujante en la confluencia de la Inteligencia Artificial y las tecnologías web para permitir que las máquinas puedan hacerse cargo del trabajo más costoso, rutinario, o físicamente inabarcable que actualmente realizan manualmente los usuarios que navegan e interactúan con la web.
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Diferentes formas de ver lo mismo
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La web profunda • La web profunda está
constituida por las bases de datos cuyos contenidos, no directamente accesibles, se hacen visibles mediante páginas generadas dinámicamente
• Se estima puede contener un tamaño de información varios cientos de veces mayor, y de mucha mejor calidad, que la web superficial, y crece a un ritmo aún mayor que ésta.
• Se estima que el tamaño de la web profunda ha superado ya al volumen total de información impresa existente en todo el planeta.
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La Web hoy (1) … un caso típico
Año2006
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La Web hoy (2) … lo pensado
Año2010:Unniñopreguntaasuasistentepersonaquellevapuestoensuchaqueta,quienmarcoelgoldelempatedeColombiaanteAlemaniaenelmundialdefútbolde1990?.Elasistentepersonallevantaunprocesoenbackgroundybuscaensitioswebpertinentesyenpocomasdeunminutoelniñorecibelarespuesta:FreddyRincón,minuto92,pasedeCarlosValderrama,videodisponibleenwww.videofutbol.com,etc.,etc.….AquíelasistenteesunAgenteDigital.
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Enfoque de la solución al problema
• Una forma de resolver estos problemas es reducir o eliminar la confusión conceptual y terminología y acercarse a un entendimiento compartido:
– Reusabilidad: El entendimiento común es la base para
una codificación formal de entidades, atributos, procesos y sus interrelaciones en el dominio de interés. Esta representación formal deberían ser un componente reusable o compartido en un sistema de software.
– Confiabilidad: Un representación formal también hace posible la automatización del cheque de la consistente resultando en software más confiable.
– Especificación: El entendimiento común puede asistir el proceso de identificación y definición de especificaciones para un sistema de información.
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Como ayuda la Web Semántica
– Búsquedas avanzadas – Integración de información de diferentes fuentes – Ejecución de tareas automatizadas de forma
inteligente – Dispositivos de captura de información dinámicos y
sensitivos al contexto – Representación de información rica en medios
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Diferentes formas de representación
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Paraunhumano,esintuitivamenteclaro:LasetiquetassontérminosdeundominioParauncomputadornoesclaro(notieneintuición):Lasetiquetasnotienensemántica
XML no es suficiente
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Arquitectura de la Web Semántica
SemanticWebarchitecturehttp://www.w3.org/2000/Talks/1206-xml2k-tbl/
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Primera capa:
SemanticWebarchitecturehttp://www.w3.org/2000/Talks/1206-xml2k-tbl/
Proporcionaunnúmeroúnicoparacadacarácter,sinimportarlaplataforma,sinimportarelprograma,sinimportarelidioma.
Identificadorunificadoderecursosesuntextocortoqueidentificaunívocamentecualquierrecurso
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Unicode y URI • Unicode provee un número único por cada
caracter, sin importar su plataforma, programa o idioma en que está representado.
• Un URI permite apuntar sin equivocación a un recurso en la Web que puede ser una página, una aplicación, en fín, cualquier elemento que pueda ser accedido a través de Internet.
http://www.puj.edu.co/portal
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Segunda capa:
Lenguajedemarcadoquedescribeyhomogenizalosrecursos
DefinerestriccionesdelasintaxisylaestructuradedocumentosXMLdeformamásricaqueunDTD
OfreceunespaciodenombresparaintercambiardatosentrefuentesheterogéneasXML
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XML
• XML es el estándar más extendido hoy • Representa una primera aproximación
para clasificar datos en la Web semántica. • Permite estructurar datos y documentos
en forma de árboles de etiquetas con atributos.
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Namespaces • Los espacios de nombres complementan las referencias
hechas por un URI proveyendo un método sencillo para calificar elementos y nombres de atributos usados en XML.
• Esto permite identificar los elementos incluidos en XML en diferentes puntos de la Web.
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XMLS • Con XML Schema (XMLS) es posible definir
estructuras más complejas basadas en XML donde se reflejen tipos de datos primitivos y derivados.
• Son una alternativa más estructurada a los DTD’s.
• El modelo de datos XML en árbol, que no distingue entre objetos y relaciones ni tiene noción de jerarquía de clases, no permite representar la semántica de los datos.
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Tercera capa:
Frameworkparadefinirmetadatosatravésdejerarquíadeclasesderecursos,especificandopropiedadesyrelaciones
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Por qué no usar solo XML?
• En XML el orden en el cual los elementos aparecen es significativo y muchas veces necesario.
• RDF provee más ventajas: – Independencia. Podemos inventar una propiedad llamada
"Autor" y otros pueden inventar una propiedad llamada "Director" que podría aplicarse, por ejemplo, a recursos asociados con películas.
– Intercambio. Dado que las sentencias RDF se escriben en XML pueden ser fácilmente usadas para intercambiar información.
– Escalabilidad. Las sentencias RDF son simples, registros con tres campos (Recurso, propiedad, valor) por lo que son fáciles de manejar y de usar para buscar objetos aun en volúmenes realmente grandes.
– Flexibilidad: Las propiedades, valores y sentencias puedes ser son recursos. Esto es importante porque tendremos muchísimos recursos que manejar. Demasiados como para buscarlos uno por uno.
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RDF
• Con RDF se puede darle significado semántico a los recursos de la Web.
• Es considerado un lenguaje para la definición de metadatos en la Web.
• Es el estándar más popular y extendido en la comunidad de la Web semántica.
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Construcción RDF • El elemento de construcción básica en RDF es
el “triple” o sentencia, que consiste en: – Dos nodos (sujeto y objeto) que representan
recursos: • Un sujeto, que es identificado por un URI y que apunta al
recurso a ser descrito • Un objeto el cual puede ser un recurso o un literal, tal como
un numero o una cadena de caracteres – Unidos por un arco (predicado), que representa una
propiedad del recurso
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Ejemplo RDF
• Sentencia: El escritor Gabriel García Márquez (sujeto) es el autor (predicado) de un libro con título “Cien años de soledad” (objeto).
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Extensión del grafo • Se pueden agregar sentencias al grafo • Ej.; El autor de libro “Cien años de soledad”
nació en una ciudad colombiana de nombre Aracataca.
• Para identificar univocamente los recursos del grafo utilizamos entonces URI’s
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Modelo RDF
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Serialización del grafo RDF
<?xml version="1.0"?>
<rdf:RDF xmlns:rdf="http://www.w3.org/1999/02/22-rdf-syntax-ns#">
xmlns:body="http://www.algo.com/libro#’’
<rdf:Description rdf:about="http://www.algo.com/Gabriel_Garcia_Marquez">
<libro:autor>Cien Anos de Soledad</libro:autor>
</rdf:Description>
</rdf:RDF>
namespace
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Y RDF-Schema?
• Con RDFS tenemos la posibilidad de expresar las características de los datos
• Se pueden definir jerarquías de clases de recursos incluyendo: – Generalizaciones y herencia, – Especificación de las propiedades – Relaciones que se admiten entre
propiedades. • Todo esto permite entonces construir
ontologías sencillas.
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Modelo gráfico RFDS
RDF le da mas expresividad semántica al lenguaje de marcado sin cambiar el modelo grafico de RDF.
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Ejemplo RDFS
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Ejemplo RDF(S)
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Representación serializada de grafos RDF(S)
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Serialización de Grafos RDF(S)
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Serialización de Grafos RDF(S)
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Serialización de Grafos RDF(S)
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Consulta de grafos RDF
• Una de las prestaciones más importantes para cualquier modelo de representación de información es la posibilidad de ser consultado.
• Se logra utilizando un lenguaje de consulta semántico, los cuales permiten expresar consultas tanto sencillas como búsquedas complejas sobre un grafo RDF mediante una sintaxis declarativa sencilla.
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Lenguajes semánticos
• La mayoría fueron construidos con SQL en mente y por lo tanto tienen un cierto grado de similaridad en su estructura
• En la Web semántica existen diferentes propuestas que se han ido convirtiendo en un estándar “de facto”:
– SeRQL (lenguaje principal de Sesame) – RDQL (lenguaje principal de Jena) – SPARQL (recomendación de W3C)
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Consulta en RDQL select ?y from <escritores.rdf> where (?x, <edad>, ?z), (?x, <nombre>, ?y) and ?z > 50”
• Devuelve la propiedad “nombre” de todos los recursos del grafo definido en “escritores.rdf” cuya propiedad “edad” tiene un valor mayor que 50.
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Consulta en SPARQL SELECT ?libro ?escritor ?editorial FROM <http://www.algo.com/obras> WHERE { ?name <Gabriel_Garcia_Marquez> ?editorial} ORDER BY DESC (?editorial)
• Devuelve los nombres de los libros escritos por Gabriel García Márquez ordenados por la editorial del libro.
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Cuarta capa:
Definecomounconjuntodetérminosdeconocimiento,incluyendoelvocabulario,lasinterconexionessemánticasyalgunasreglassimplesdeinferenciaylógica
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Créditos • Carole Goble. Semantic Grid, Part 4: Pioneers and
Examples, The University of Manchester, 2005. • Jun Zhao, Carole Goble, Robert Stevens. An
Identity Crisis in the Life Sciences. The University of Manchester, 2005.
• Alexander Garcia C. Interoperabilidad e integración de información en Bioinformática. The University of Queensland, 2004.
• Pablo Castells. La Web Semántica. Escuela Politécnica Superior, Universidad Autónoma de Madrid, 2004.