Master Web Intelligence 2005/2006. Web Sémantique. Philippe Beaune ENSM SE. mailto : Philippe.Beaune@emse.fr. Lundi 23 janvier

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1 Master Web Intelligence 2005/2006 Web Sémantique Philippe Beaune ENSM SE mailto : Philippe.Beaune@emse.fr Lundi 23 janvier

2 Bref retour sur le TP ontologies Modéliser une ontologie c'est pas confortable : l'énoncé du TP le réflétait, sans exagération Vous auriez dû vous poser la question : puis je utiliser Dublin Core? Une ontologie sur le temps?... Dans un premier temps vous auriez dû vous éloigner du clavier avec un papier et un crayon... Lundi 23 janvier

3 MaSuperClasse template slots : créateur = PhB MaMetaClasse template slots : créateur = PhB TP : astuce SubClass Instance Instance UneClasse slots : créateur = PhB template slots : créateur = PhB Instance SubClass UneSousClasse slots : créateur = PhB template slots : créateur = PhB Instance en Protégé Instance1 slots : créateur = PhB Instance2 slots : créateur = PhB Lundi 23 janvier

4 Plan général révisé (21h en 7 séances) Mardi 3 janv AM : repr. des connaissances Mardi 10 janv AM : DL & ontologies Lundi 16 janv PM : TP Protégé Mardi 17 janv AM : TP ontologie Lundi 23 janv PM : Le Web Sémantique Mardi 24 janv AM : TP OWL Mercredi 1er fév (8h 10h) : examen Lundi 23 janvier

5 Rappel Lundi 23 janvier

6 Nouvelle vision (2002) Motivation Lundi 23 janvier

7 Plan du cours Généralités sur le Web Sémantique et applications Langages pour le Web Sémantique XML RDF et RDFS OWL = DAML+OIL? Web Services Lundi 23 janvier

8 Documents pour approfondir À disposition, quelques articles (PDF) généralistes mais de référence sur : Un dossier AFIA (avril 2003) Un article des assises 2002 du GdR I3 Un article basique de Tim Berners Lee (2001) La vision d'aaron Swartz (2002) Perspectives : rapport EU NSF (J. Euzénat, 2002) Des tutoriaux, etc. Attention aux droits d'auteur Lundi 23 janvier

9 Le Web actuel Navigation à très bas niveau : Clics sur des liens Recherche de pages par mots clés «c'est comme de la programmation en assembleur avec des go to» Problèmes : Des millions de documents sont sur le Web! Pertinence, précision,... des recherches Lundi 23 janvier

10 Le Web actuel (suite) Recherche d'infos limitée : L'Homme doit interpréter le résultat Interopérabilité difficile : Différents points de vue sur les documents Services limités : Ex : comment organiser un séjour? Lundi 23 janvier

11 Solution niv. 1 : Wrapper Lundi 23 janvier

12 Wrapper (suite) Automatisation de l'extraction de l'information et médiation Le mediator s'occupe de l'utilisateur et les wrappers des sources de données Les wrappers ont été adaptés aux données semi structurées, et tentent d'utiliser le format HTML avec des heuristiques (ex. : pour trouver un prix, chercher un nombre suivi d'un symbole monétaire) Lundi 23 janvier

13 Solution niv. 2 : ajout de sémantique XML : les balises indiquent la sémantique (implicite, par convention) des données <nom>philippe Beaune</nom> XML structure les données en arborescences <personne> <nom>philippe Beaune</nom> <téléphone>+(33) </téléphone> </personne> XML permet de définir des balises personnelles Lundi 23 janvier

14 Ajout de sémantique (suite) XML lie la structure et la sémantique dans les documents RDF permet d'ajouter de la sémantique sans aucun présupposé sur la structure du document : Application XML Ajout de méta information aux documents Web RDFS : schéma de structuration des données Lundi 23 janvier

15 Solution niv. 3 : les ontologies Ontologies = Spécifications formelles et consensuelles de conceptualisations Compréhension commune et partagée d'un domaine Mais quid de la standardisation du vocabulaire? Et quid de la standardisation de la structuration? Lundi 23 janvier

16 Applications Lundi 23 janvier

17 Knowledge Management Gestion des connaissances, gestion des compétences,... : acquisition, maintenance et accès à la connaissance, interopérabilité Les grandes entreprises ont des intranet très fournis Les ontologies permettent des définitions structurelles et sémantiques des documents Recherche d'informations, échanges de documents, maintenance,... Lundi 23 janvier

18 B2C / recherche d'infos Parcours manuel des magasins en ligne Wrappers : spécifiques à chaque magasins Infos partielles (ex : frais de port) Avec une structuration des informations : agents intelligents pour aider au choix Il faut que ces agents comprennent l'information disponible Lundi 23 janvier

19 Commerce électronique (B2B) EDIFACT : lourd, coûteux, pas lisible, peu intégré, maintenance, pas évolutif,... Ontologies : lisibles, interopérables, outils,... Mais il faut quand même des traducteurs : <produit> <auto> <type>voiture</type> <nom> <nom>renault></nom> <prix> euros</prix> </nom> </produit> <Renault> <prix>x $</prix> </auto> Lundi 23 janvier

20 Un scénario (cf. Euzénat) Quelques exemples illustratifs mais surtout pas prédictifs. Les usages ne précèdent pas la technologie, mais la technologie permet les usages. Lundi 23 janvier

21 Scénario Clara, en vacances à Honolulu, rencontre plusieurs personnes avec qui elle échange des vcards. Un soir, elle consulte son assistant pour les prévisions du lendemain. Son assistant lui ressort une vcard : «Ce type semble correspondre à l'offre de poste que Bill a publiée sur l'intranet. Puis je en informer Bill?». Clara demande des explications. L'assistant : «d'après son CV, trouvé sur le site de sa compagnie, il a les compétences requises, en temps que statisticien, à la tête d'une équipe de Data Mining, dans un labo de... à l'université Xx». Clara demande le degré de confiance en tout ça. L'assistant : «il est cité plusieurs fois dans les pages de l'université Xx et les revues dans lesquelles il a publié sont bien cotées par l'assistant de Bill...». Clara autorise la transmission. Bill et Peter se donnent rendez vous à tel congrès... Grâce à l'assistant de Peter qui sait qu'il est végétarien, ils évitent un faux pas. Avant le repas, Peter examine un point qui le tracasse : Bill a utilisé le mot «Services» en parlant de... Son assistant lui montre que «Services» en bases de données signifie... Lundi 23 janvier

22 Scénario (suite) Besoins : Assistants performants Connectivité sans fil Échange de connaissances Protocoles de négociation Un grand nombre de données et de connaissances Protection des données Des modèles de confiance, de négociation, de filtrage,... Lundi 23 janvier

23 Plan du cours Généralités sur le Web Sémantique et applications Langages pour le Web Sémantique XML RDF et RDFS OWL = DAML+OIL? Web Services Lundi 23 janvier

24 XML rappels Un SGML simplifié HTML était prévu pour décrire la structure d'un document, mais il est utilisé comme un langage de présentation XML : structures arborescentes avec une syntaxe linéaire XML : extensible XML : méta langage Lundi 23 janvier

25 XML : rappels (suite) Éléments : <balise>contenu</balise> Attributs : <balise nom=valeur>... </balise> Références : <... Commentaires : <! blabla > Process Instructions : <?name pidata?> CDATA : <![CDATA[ quelque chose ]]> Prologue : <?XML version=...?>... Lundi 23 janvier

26 XML : rappels (suite) Un document XML est valide s'il est bienformé et, lorsqu'il utilise une DTD, s'il respecte cette DTD (ou un schéma XML) Schéma XML : définit la structure des documents, le vocabulaire des balises, des types de données, des contraintes,... Espaces de noms... Lundi 23 janvier

27 XML : espaces de noms Un même document doit pouvoir utiliser plusieurs vocabulaires de balisages : Conception modulaire Réutilisation Mêmes noms (éléments, attributs) avec sens différents dans vocabulaires indépendants Lèver les ambiguïtés Exemple : titre = M, Mme, Mlle titre = «Les fleurs du mal» Lundi 23 janvier

28 XML : espaces de noms syntaxe <definitions name=... xmlns:soap='' <soap:body use=''quelque chose''> </definitions> Lundi 23 janvier

29 RDF : présentation Resource Description Framework Permet la représentation de métadonnées (données sur les données) Ce modèle peut être vu comme un graphe étiqueté et orienté, ou comme un modèle orienté objets Une syntaxe en XML ; mais pas la seule Lundi 23 janvier

30 RDF : objectifs The broad goal of RDF is to define a mechanism for describing resources that makes no assumptions about a particular application domain, nor defines (a priori) the semantics of any application domain. The definition of the mechanism should be domain neutral, yet the mechanism should be suitable for describing information about any domain. The foundation of RDF is a model for representing named properties and property values. The RDF model draws on wellestablished principles from various data representation communities. RDF properties may be thought of as attributes of resources and in this sense correspond to traditional attributevalue pairs. RDF properties also represent relationships between resources and an RDF model can therefore resemble an entityrelationship diagram. (More precisely, RDF Schemas which are themselves instances of RDF data models are ER diagrams.) In object oriented design terminology, resources correspond to objects and properties correspond to instance variables. Lundi 23 janvier

31 RDF : 4 niveaux Des triplets d'uris 3 types de bases : ressources, propriétés et délcarations Des types plus complexes : listes, collections, alternatives,... Des schémas : classes, types de propriétés,... Lundi 23 janvier

32 RDF : déclarations Une délcaration est un triplet (a,b,c) qui signifie que le sujet a a comme valeur pour la propriété b l'objet c ( hascreator, Ora Lassila) Lundi 23 janvier

33 RDF : déclaration sur des déclarations (st1, rdf:subject, ) (st1, rdf:predicate, hascreator) (st1, rdf:object, Ora Lassila) (Philippe, dit, st1) Lundi 23 janvier

34 RDF : les 3 types de base Resources : All things being described by RDF expressions are called resources. A resource may be an entire Web page; such as the HTML document " for example. A resource may be a part of a Web page; e.g. a specific HTML or XML element within the document source. A resource may also be a whole collection of pages; e.g. an entire Web site. A resource may also be an object that is not directly accessible via the Web; e.g. a printed book. Resources are always named by URIs plus optional anchor ids. Anything can have a URI; the extensibility of URIs allows the introduction of identifiers for any entity imaginable. Lundi 23 janvier

35 RDF : les 3 types de base Properties : a property is a specific aspect, characteristic, attribute, or relation used to describe a resource. Each property has a specific meaning, defines its permitted values, the types of resources it can describe, and its relationship with other properties. This document does not address how the characteristics of properties are expressed (for such information, refer to the RDF Schema specification). Statements : a specific resource together with a named property plus the value of that property for that resource is an RDF statement. These three individual parts of a statement are called, respectively, the subject, the predicate, and the object. The object of a statement (i.e., the property value) can be another resource or it can be a literal; i.e., a resource (specified by a URI) or a simple string or other primitive datatype defined by XML. In RDF terms, a literal may have content that is XML markup but is not further evaluated by the RDF processor. There are some syntactic restrictions on how markup in literals may be expressed Lundi 23 janvier

36 RDF : exemple Ora Lassila is the creator of the resource Subject (Resource) Predicate (Property) Object (literal) Creator "Ora Lassila" has creator Ora Lassila Lundi 23 janvier

37 RDF : exemple (suite) The individual whose name is Ora Lassila, <lassila@w3.org>, is the creator of has creator something and something has name Ora Lassila and lassila@w3.org Lundi 23 janvier

38 RDF : exemple suite The individual referred to by employee id is named Ora Lassila and has the address lassila@w3.org. The resource was created by this individual. Lundi 23 janvier

39 RDF : syntaxe XML de base [1] RDF ::= ['<rdf:rdf>'] description* ['</rdf:rdf>'] [2] description ::= '<rdf:description' idaboutattr? '>' propertyelt* '</rdf:description>' [3] idaboutattr ::= idattr aboutattr [4] aboutattr ::= 'about="' URI-reference '"' [5] idattr ::= 'ID="' IDsymbol '"' [6] propertyelt ::= '<' propname '>' value '</' propname '>' '<' propname resourceattr '/>' [7] propname ::= Qname [8] value ::= description string [9] resourceattr ::= 'resource="' URI-reference '"' [10] Qname ::= [ NSprefix ':' ] name [11] URI-reference ::= string, interpreted per [URI] [12] IDsymbol ::= (any legal XML name symbol) [13] name ::= (any legal XML name symbol) [14] NSprefix ::= (any legal XML namespace prefix) [15] string ::= (any XML text, with "<", ">", and "&" escaped) Lundi 23 janvier

40 Ora Lassila is the creator of the resource Subject (Resource) Predicate (Property) Object (literal) RDF : exemple Creator "Ora Lassila" <?xml version="1.0"?> <rdf:rdf xmlns:rdf=" rdf syntax ns#" xmlns:s=" <rdf:description about=" <s:creator>ora Lassila</s:Creator> </rdf:description> </rdf:rdf> Lundi 23 janvier

41 RDF : exemple <rdf:rdf xmlns:rdf=" rdf syntax ns#" xmlns:dc=" xmlns:ex=" <rdf:description rdf:id="michel"/> <rdf:description rdf:id="vertigo"> <ex:homepage> <rdf:description rdf:about= '' <dc:author> <rdf:description rdf:about="#michel"/> </dc:author> </rdf:description> </ex:homepage> <ex:directeur> <rdf:description rdf:about="#michel" /> </ex:directeur> </rdf:description> Lundi </rdf:rdf> 23 janvier

42 RFD : exercice Écrivez dans cette syntaxe de base les deux exemples précédents : Page 36 Page 37 Lundi 23 janvier

43 RDF : syntaxes Des syntaxes XML abrégées existent [2a] description [6a] propertyelt ::= '<rdf:description' idaboutattr? propattr* '/>' '<rdf:description' idaboutattr? propattr* '>' propertyelt* '</rdf:description>' typednode ::= '<' propname '>' value '</' propname '>' '<' propname resourceattr? propattr* '/>' [16] propattr ::= propname '="' string '"' (with embedded quotes escaped) [17] typednode ::= '<' typename idaboutattr? propattr* '/>' '<' typename idaboutattr? propattr* '>' property* '</' typename '>' Lundi 23 janvier

44 RDF : containers Bag : an unordered list of resources or literals. Bags are used to declare that a property has multiple values and that there is no significance to the order in which the values are given. Bag might be used to give a list of part numbers where the order of processing the parts does not matter. Duplicate values are permitted. Sequence : an ordered list of resources or literals. Sequence is used to declare that a property has multiple values and that the order of the values is significant. Sequence might be used, for example, to preserve an alphabetical ordering of values. Duplicate values are permitted. Alternative : a list of resources or literals that represent alternatives for the (single) value of a property. Alternative might be used to provide alternative language translations for the title of a work, or to provide a list of Internet mirror sites at which a resource might be found. An application using a property whose value is an Alternative collection is aware that it can choose any one of the items in the list as appropriate. Lundi 23 janvier

45 RDF containers : syntaxe [18] container ::= sequence bag alternative [19] sequence ::= '<rdf:seq' idattr? '>' member* '</rdf:seq>' [20] bag ::= '<rdf:bag' idattr? '>' member* '</rdf:bag>' [21] alternative ::= '<rdf:alt' idattr? '>' member+ '</rdf:alt>' [22] member ::= referenceditem inlineitem [23] referenceditem ::= '<rdf:li' resourceattr '/>' [24] inlineitem ::= '<rdf:li>' value '</rdf:li>' Containers may be used everywhere a Description is permitted: [1a] RDF ::= '<rdf:rdf>' obj* '</rdf:rdf>' [8a] value ::= obj string [25] obj ::= description container Lundi 23 janvier

46 RDF containers : exemple The students in course are Amy, Tim, John, Mary, and Sue <rdf:rdf> <rdf:description about=" <s:students> <rdf:bag> <rdf:li resource=" <rdf:li resource=" <rdf:li resource=" <rdf:li resource=" <rdf:li resource=" </rdf:bag> </s:students> </rdf:description> </rdf:rdf> Lundi 23 janvier

47 RDF containers : exemple The source code for X11 may be found at ftp.x.org, ftp.cs.purdue.edu, or ftp.eu.net <rdf:rdf> <rdf:description about=" <s:distributionsite> <rdf:alt> <rdf:li resource="ftp://ftp.x.org"/> <rdf:li resource="ftp://ftp.cs.purdue.edu"/> <rdf:li resource="ftp://ftp.eu.net"/> </rdf:alt> </s:distributionsite> </rdf:description> </rdf:rdf> Lundi 23 janvier

48 RDF : referents <rdf:bag ID="pages"> <rdf:li resource=" /> <rdf:li resource=" /> </rdf:bag> <rdf:description about="#pages"> <s:creator>ora Lassila</s:Creator> </rdf:description> Ora est créatrice du «Bag», et pas des pages. La référence de la description est le container. Lundi 23 janvier

49 RDF : distributive referent (retiré de la recomm de 2004) Pour exprimer que Ora est créatrice de toutes les pages il faut étendre la syntaxe : [3a] idaboutattr ::= idattr aboutattr abouteachattr [26] abouteachattr ::= 'abouteach="' URI-reference '"' <rdf:description abouteach="#pages"> <s:creator>ora Lassila</s:Creator> </rdf:description> Équivalent à : <rdf:description about=" <s:creator>ora Lassila</s:Creator> </rdf:description> <rdf:description about=" <s:creator>ora Lassila</s:Creator> </rdf:description> Lundi 23 janvier

50 RDF : container et motif URI (retiré de la recomm de 2004) Comment exprimer : "all pages at my Web site", or "all pages in this branch of my Web site"? [26a] abouteachattr ::= 'abouteach="' URI-reference '"' 'abouteachprefix="' string '"' <rdf:description abouteachprefix=" <s:copyright> 1998, The Foo Organization</s:Copyright> </rdf:description> <rdf:description about=" <s:copyright> 1998, The Foo Organization</s:Copyright> Équivalent à : </rdf:description> <rdf:description about=" <s:copyright> 1998, The Foo Organization</s:Copyright> </rdf:description> Lundi 23 janvier

51 RDF : container vs repeated prop. Sue has written "Anthology of Time", "Zoological Reasoning", "Gravitational Reflections". Lundi 23 janvier

52 RDF : container vs repeated prop. The committee of Fred, Wilma, and Dino approved the resolution. Lundi 23 janvier

53 RDF : statements about statements Ralph Swick says that Ora Lassila is the creator of the resource Lundi 23 janvier

54 RDF : statements about statements <rdf:rdf xmlns:rdf=" xmlns:a=" <rdf:description> <rdf:subject resource=" /> <rdf:predicate resource=" /> <rdf:object>ora Lassila</rdf:object> <rdf:type resource=" /> <a:attributedto>ralph Swick</a:attributedTo> </rdf:description> </rdf:rdf> Lundi 23 janvier

55 RDF : statements about statements (retiré de la recomm de 2004) [2b] description ::= '<rdf:description' idaboutattr? bagidattr? propattr* '/>' '<rdf:description' idaboutattr? bagidattr? propattr* '>' propertyelt* '</rdf:description>' [27] bagidattr ::= 'bagid="' IDsymbol '"' <rdf:rdf> <rdf:description about=" bagid="d_001"> <s:creator>ora Lassila</s:Creator> <s:title>ora's Home Page</s:Title> </rdf:description> </rdf:rdf> Lundi 23 janvier

56 Lundi 23 janvier

57 <rdf:description abouteach="#d_001"> <a:attributedto>ralph Swick</a:attributedTo> </rdf:description> Lundi 23 janvier

58 RDF : exemple avec Dublin Core <rdf:rdf xmlns:rdf=" xmlns:dc=" <rdf:description about=" <dc:title>d-lib Program - Research in Digital Libraries</dc:Title> <dc:description>the D-Lib program supports the community of people with research interests in digital libraries and electronic publishing.</dc:description> <dc:publisher>corporation For National Research Initiatives</dc:Publisher> <dc:date> </dc:date> <dc:subject> <rdf:bag> <rdf:li>research; statistical methods</rdf:li> <rdf:li>education, research, related topics</rdf:li> <rdf:li>library use Studies</rdf:li> </rdf:bag> </dc:subject> <dc:type>world Wide Web Home Page</dc:Type> <dc:format>text/html</dc:format> <dc:language>en</dc:language> </rdf:description> </rdf:rdf> Lundi 23 janvier

59 RDFS : pourquoi? Besoin de créer des vocabulaires dans certains domaines Donc besoin d'un langage pour le faire RDFS = RDF vocabulary description language (adopté le 10 février 2004) RDFS permet de créer des vocabulaires et de les organiser dans des hiérarchies typées (classes, sous classes, type, propriétés, souspropriétés, domaines, intervalles,...) Lundi 23 janvier

60 RDFS (cand.recom. 27 mars 2000) Lundi 23 janvier

61 RDFS (cand. recom. 27 mars 2000) Lundi 23 janvier

62 RDFS : exemple Lundi 23 janvier

63 RDFS : exemple <rdf:rdf xml:lang="en" xmlns:rdf=" xmlns:rdfs=" <!-- Note: this RDF schema would typically be used in RDF instance data by referencing it with an XML namespace declaration, for example xmlns:xyz=" This allows us to use abbreviations such as xyz:motorvehicle to refer unambiguously to the RDF class 'MotorVehicle'. --> <rdf:description ID="MotorVehicle"> <rdf:type resource=" <rdfs:subclassof rdf:resource=" </rdf:description> <rdf:description ID="PassengerVehicle"> <rdf:type resource=" <rdfs:subclassof rdf:resource="#motorvehicle"/> </rdf:description> <rdf:description ID="Truck"> <rdf:type resource=" <rdfs:subclassof rdf:resource="#motorvehicle"/> </rdf:description> <rdf:description ID="Van"> <rdf:type resource=" <rdfs:subclassof rdf:resource="#motorvehicle"/> </rdf:description> <rdf:description ID="MiniVan"> <rdf:type resource=" <rdfs:subclassof rdf:resource="#van"/> <rdfs:subclassof rdf:resource="#passengervehicle"/> </rdf:description> </rdf:rdf> Lundi 23 janvier

64 RFDS : autre exemple La propriété a_pour_mari est une sous propriété de a_pour_conjoint, et que tous les sujets de a_pour_mari sont membres de #Femme et #Mariés ; et que les objets de cette propriété sont membres de #Homme et #Mariés : <rdf:rdf> <rdf:property rdf:id="a_pour_conjoint"/> <rdf:property rdf:id="a_pour_mari"> <rdfs:subpropertyof rdf:resource="#a_pour_conjoint"/> <rdfs:domain rdf:resource="#femme"/> <rdfs:domain rdf:resource="#mariés"/> <rdfs:range rdf:resource="#homme"/> <rdfs:range rdf:resource="#mariés"/> </rdf:property> </rdf:rdf> Lundi 23 janvier

65 Plan du cours Généralités sur le Web Sémantique et applications Langages pour le Web Sémantique XML RDF et RDFS OWL = DAML+OIL? Web Services Lundi 23 janvier

66 Pourquoi aller plus haut? Avec RDF(S) : on ne peut pas exprimer la disjonction, l'équivalence, la cardinalité, des conditions nécessaires et suffisantes,... On ne peut pas raisonner (ou si peu!) OWL : Web Ontology Language (W3C) Mais avant : DAML (DARPA Agent Markup Language) OIL (Ontology Inference Layer, IST FP5) Lundi 23 janvier

67 Exemple For example, a suitable pizza ontology might include the information that Mozzarella and Gorgonzola are kinds of cheese, that cheese is not a kind of meat or fish, and that a vegetarian pizza is one whose toppings do not include any meat or fish. This information allows the term «pizza topped with (only) Mozzarella and Gorgonzola» to be unambiguously interpreted (by, e.g., a pizza ordering agent) as a specialisation of the term «vegetarian pizza». Lundi 23 janvier

68 Lundi 23 janvier

69 OWL = DAML+OIL? OWL is intended to be used when the information contained in documents needs to be processed by applications, as opposed to situations where the content only needs to be presented to humans. OWL can be used to explicitly represent the meaning of terms in vocabularies and the relationships between those terms. This representation of terms and their interrelationships is called an ontology. OWL has more facilities for expressing meaning and semantics than XML, RDF, and RDF-S, and thus OWL goes beyond these languages in its ability to represent machine interpretable content on the Web. OWL is a revision of the DAML+OIL web ontology language incorporating lessons learned from the design and application of DAML+OIL. Lundi 23 janvier

70 OWL The OWL Web Ontology Language is designed for use by applications that need to process the content of information instead of just presenting information to humans. OWL facilitates greater machine interpretability of Web content than that supported by XML, RDF, and RDF Schema (RDF-S) by providing additional vocabulary along with a formal semantics. OWL has three increasinglyexpressive sublanguages: OWL Lite, OWL DL, and OWL Full. Lundi 23 janvier

71 OWL XML provides a surface syntax for structured documents, but imposes no semantic constraints on the meaning of these documents. XML Schema is a language for restricting the structure of XML documents. RDF is a datamodel for objects ("resources") and relations between them, provides a simple semantics for this datamodel, and these datamodels can be represented in an XML syntax. RDF Schema is a vocabulary for describing properties and classes of RDF resources, with a semantics for generalization-hierarchies of such properties and classes. OWL adds more vocabulary for describing properties and classes: among others, relations between classes (e.g. disjointness), cardinality (e.g. "exactly one"), equality, richer typing of properties, characteristics of properties (e.g. symmetry), and enumerated classes. Lundi 23 janvier

72 Sous langages d'owl OWL Lite supports those users primarily needing a classification hierarchy and simple constraints. For example, while it supports cardinality constraints, it only permits cardinality values of 0 or 1. It should be simpler to provide tool support for OWL Lite than its more expressive relatives, and OWL Lite provides a quick migration path for thesauri and other taxonomies. Owl Lite also has a lower formal complexity than OWL DL, see the section on OWL Lite in the OWL Reference for further details. OWL DL supports those users who want the maximum expressiveness while retaining computational completeness (all conclusions are guaranteed to be computed) and decidability (all computations will finish in finite time). OWL DL includes all OWL language constructs, but they can be used only under certain restrictions (for example, while a class may be a subclass of many classes, a class cannot be an instance of another class). OWL DL is so named due to its correspondence with description logics, a field of research that has studied the logics that form the formal foundation of OWL. Lundi 23 janvier

73 Sous langages d'owl OWL Full is meant for users who want maximum expressiveness and the syntactic freedom of RDF with no computational guarantees. For example, in OWL Full a class can be treated simultaneously as a collection of individuals and as an individual in its own right. OWL Full allows an ontology to augment the meaning of the pre-defined (RDF or OWL) vocabulary. It is unlikely that any reasoning software will be able to support complete reasoning for every feature of OWL Full. Every legal OWL Lite ontology is a legal OWL DL ontology. Every legal OWL DL ontology is a legal OWL Full ontology. Every valid OWL Lite conclusion is a valid OWL DL conclusion. Every valid OWL DL conclusion is a valid OWL Full conclusion. Lundi 23 janvier

74 OWL et RDF OWL Full can be viewed as an extension of RDF, while OWL Lite and OWL DL can be viewed as extensions of a restricted view of RDF. Every OWL (Lite, DL, Full) document is an RDF document, and every RDF document is an OWL Full document, but only some RDF documents will be a legal OWL Lite or OWL DL document. Because of this, some care has to be taken when a user wants to migrate an RDF document to OWL. When the expressiveness of OWL DL or OWL Lite is deemed appropriate, some precautions have to be taken to ensure that the original RDF document complies with the additional constraints emposed by OWL DL and OWL Lite. Among others, every URI that is used as a class name must be explicitly asserted to be of type owl:class (and simililarly for properties), every individual must be asserted to belong to at least one class (even if only owl:thing), the URI's used for classes, properties and individuals must be mutually disjoint. The details of these and other constraints on OWL DL and OWL Lite are explained in appendix E of the OWL Reference. Lundi 23 janvier

75 Avec RDFS... Using RDFS we can declare classes like Country, Person, Student and Canadian; state that Student is a subclass of Person; state that Canada and England are both instances of the class Country; declare Nationality as a property relating the classes Person (its domain) and Country (its range); state that age is a datatype property, with Person as its domain and integer as its range; state that Peter is an instance of the class Canadian, and that his age has value 48. Lundi 23 janvier

76 Mais avec OWL : With OWL we can additionally: state that Country and Person are disjoint classes; state that Canada and England are distinct individuals; declare HasCitizen as the inverse property of Nationality; state that the class Stateless is defined precisely as those members of the class Person that have no values for the property Nationality; state that the class MultipleNationals is defined precisely as those membes of the class Person that have at least 2 values for the property Nationality; state that the class Canadian is defined precisely as those members of the class Person that have Canada as a value of the property Nationality; state that age is a functional property. Lundi 23 janvier

77 OWL Lite : survol (1) Class : groupe d'individus, mêmes propriétés <owl:class rdf:id="regions"/> rdfs:subclassof rdfs:property ; rdfs:subpropertyof rdfs:domain ; rdfs:range Individual : instances de classes <Regions rdf:id="rhone_alpes"/> Lundi 23 janvier

78 OWL Lite : survol (2) equivalentclass : <owl:class rdf:id="titi"> <owl:equivalentclass rdf:resource="toto"/> </owl:class> equivalentproperty ; sameas ; differentfrom ; AllDifferent inverseof ; TransitiveProperty ; SymmetricProperty ; FunctionnalProperty ;... allvaluefrom ; somevaluefrom ; mincardinality... Lundi 23 janvier

79 OWL DL & Full : survol oneof : définir une classe en extension <owl:class rdf:id="titi"> <owl:oneof rdf:parsetype="collection"> <Titi rdf:resource="#prems"/> <Titi rfd:resource="#deuze"/> </owl:oneof> </owl:class> disjointwith ; unionof ; complementof ; intersectionof ; hasvalue... Lundi 23 janvier

80 OWL Full : survol owl:class équivalent à rdfs:class OWL Full also allows classes to be treated as individuals object properties and datatype properties are not disjoint OWL Full will typically be useful for people who want to combine the expressivity of OWL with the flexibility and metamodelling features of RDF. However, use of the OWL Full features means that one loses some guarantees that OWL DL and OWL Lite can provide for reasoning systems. Lundi 23 janvier

81 OWL DL : survol (1) OWL DL requires a pairwise separation between classes, datatypes, datatype properties, object properties, annotation properties, ontology properties, individuals, data values and the built in vocabulary. This means that, for example, a class cannot be at the same time an individual. In OWL DL the set of object properties and datatype properties are disjoint. OWL DL requires that no cardinality constraints (local nor global) can be placed on transitive properties or their inverses or any of their superproperties. Annotations are allowed only under certain conditions. Most RDF(S) vocabulary cannot be used within OWL DL. Lundi 23 janvier

82 OWL DL : survol (2) All axioms must be well formed, with no missing or extra components, and must form a tree like structure. Axioms (facts) about individual equality and difference must be about named individuals. These constraints of OWL DL may seem like an arbitrary set, but in fact they are not. The constraints are based on work in the area of reasoners for Description Logic, which require these restrictions to provide the ontology builder or user with reasoning support. In particular, the OWL DL restrictions allow the maximal subset of OWL Full against which current research can assure that a decidable reasoning procedure can exist for an OWL reasoner. Lundi 23 janvier

83 OWL : exemple (1) The following example defines a class of individuals which have at least one parent who is a physician: <owl:restriction> <owl:onproperty rdf:resource="#hasparent" /> <owl:somevaluesfrom rdf:resource="#physician" /> </owl:restriction> Lundi 23 janvier

84 OWL : exemple (2) <owl:class> <owl:intersectionof rdf:parsetype="collection"> <owl:class> <owl:oneof rdf:parsetype="collection"> <owl:thing rdf:about="#tosca" /> <owl:thing rdf:about="#salome" /> </owl:oneof> </owl:class> <owl:class> <owl:oneof rdf:parsetype="collection"> <owl:thing rdf:about="#turandot" /> <owl:thing rdf:about="#tosca" /> </owl:oneof> </owl:class> </owl:intersectionof> </owl:class> Lundi 23 janvier

85 OWL : exemple (3) <owl:class rdf:id="daponteoperaofmozart"> <owl:equivalentclass> <owl:class> <owl:oneof rdf:parsetype="collection"> <Opera rdf:about="#nozze_di_figaro"/> <Opera rdf:about="#don_giovanni"/> <Opera rdf:about="#cosi_fan_tutte"/> </owl:oneof> </owl:class> </owl:equivalentclass> </owl:class> Lundi 23 janvier

86 OWL : exemple (4) <owl:class rdf:id="livingbeing"> <owl:unionof rdf:parsetype="collection"> <owl:class rdf:about="#plant"/> <owl:class rdf:about="#animal"/> </owl:unionof> </owl:class> Lundi 23 janvier

87 OWL Full : exemple (5) <owl:class rdf:id="footballteam"> <owl:sameas rdf:resource=" </owl:class> Note the difference with the statement: <footballteam owl:equivalentclass us:soccerteam /> which states that the two classes have the same class extension, but are not (necessarily) the same concepts. Lundi 23 janvier

88 OWL : exemple (6) <owl:alldifferent> <owl:distinctmembers rdf:parsetype="collection"> <Opera rdf:about="#don_giovanni"/> <Opera rdf:about="#nozze_di_figaro"/> <Opera rdf:about="#cosi_fan_tutte"/> <Opera rdf:about="#tosca"/> <Opera rdf:about="#turandot"/> <Opera rdf:about="#salome"/> </owl:distinctmembers> </owl:alldifferent> Lundi 23 janvier

89 Plan du cours Généralités sur le Web Sémantique et applications Langages pour le Web Sémantique XML RDF et RDFS OWL = DAML+OIL? Web Services Lundi 23 janvier

90 Web services Faire coopérer des applis sur le Web Travaux sur : Protocoles de communications Description des services et de leurs interactions Sécurité et vie privée XMLP, SOAP, WSDL,.NET, J2EE, UDDI, OWL S,... Lundi 23 janvier

91 Lundi 23 janvier

92 Web Services Lundi 23 janvier