Sieć Semantyczna w teorii i praktyce

Copyright @ KnowledgeHives.com

Sieć Semantyczna w teorii i w praktyce.Sebastian Ryszard KrukKnowledge Hives


Krok po krokuO co chodzi z Web 3.0 ?

Krótka historia SieciOd URI do zaufania

Podstawy: RDF, ontologie i SPARQLByć w Sieci a być częścią Sieci

Połączone Dane: Publikujemy w Web 3.0Cyfrowe a Sieciowe: Semantyczne Biblioteki Cyfrowe

Poza akademickie rozważania:Google Rich Snippets, RDFa i BestBuy Facebook Open Graph

Podsumowanie: Przyszłość Web 3.0


O co chodzi w Web 3.0Web 3.0 to ekosystem, oparty na podstawowych założeniach Sieci WWW, wymiany wiedzy pomiędzy ludźmi i maszynami Sieć Semantyczna na przykładzie uzgadniania prawd historycznych

Wspólny język

Wyrażanie (subiektywnego) widzenia świata

Jednoznaczne identyfikatory

Jednolity dostęp do (połączonych) źródeł wiedzy

Różne definicje Web 3.0Web 3.0 = Semantic Web

Web 3.0 = AI 2.0 (głównie NLP)

Web 3.0 = Web + społeczności online + połączona semantyka (Linked Data)


Krótka historia Sieci


1937 - H.G. Wells: “World Brain - The Idea of a Permanent World Encyclopaedia”




1945 - Vannevar Bush: Memex





1969 - Doug Engelbart: badania nad współpracą online i interfejsami użytkownika, oraz DARPANET






1989 - sir Tim Berners-Lee: powstanie WWW







1995 - Dublin Core: pierwsze warsztaty








1999 - prof. Stefan Decker: OntoBroker staje się podstawą późniejszego języka DAML









2000 - DARPA publikuje specyfikację DAML










2001 - TBL, Handler i Lassila: “The Semantic Web” (Scientific American)











2009 - TBL w czasie obchodów 20 rocznicy WWW: “mamy już wszystkie narzędzia potrzebne do budowy Web 3.0”












2009 - Google zapowiada wsparcie dla Rich Snippets bazujących na RDFa; BestBuy zwiększa sprzedaż dzięki zastosowaniu RDFa












2009 - Google zapowiada wsparcie dla Rich Snippets bazujących na RDFa; BestBuy zwiększa sprzedaż dzięki zastosowaniu RDFa

2010 - Facebook uruchamia usługę Open Graph



Web według TBL


Semantyczny Tort


Czym jest RDF ?Jak opisać krzesło ?


Czym jest RDF ?RDF:

Opis zależności pomiędzy zasobamiModel danych oparty na grafie skierowanymReprezentacja w postaci prostych zdań (trójek)Możliwe krawędzie pomiędzy krawędzią a wierzchołkiem

Zdania, trójki (statements, triples):Reprezentują pojedyńczą krawędź w grafie RDFPodmiot (subject) - URI lub bnodePredykat/Orzeczenie (predicate) - URIObiekt (object) - URI, bnode lub literał

Rozszerzenia:Reifikacje (reification) - zdanie o zdaniuCzwórki (quad) - 4 element to kontekst


Technicznie o RDFPodstawowe pojęcia:

Zasób (resource) - wierzchołek w grafie RDF, identyfikowany przez URI/IRI lub bnodeBNode - wewnętrzny (nie eksportowalny) identyfikator Literał (literal) - wierzchołek-liść w grafie RDF; może mieć określony typ lub językrdf:type - “wbudowany” predykat określający typ/klasę

Jak zapisać RDF:N-triples - zapis zdanie po zdaniu:<uri:Krzesło> <uri:posiada> <uri:Oparcie>.N3 i Turtle - skrócony zapis n-triples:<uri:Krzesło> <uri:posiada> <uri:Oparcie>, <uri:Nogi>.RDF/XML - reprezentacja RDF w XML (niejedonoznaczna, przegadana i niepełna)


Bazy Danych RDFDlaczego nie bazy relacyjne ? Bazy danych RDF:

Jena (również jako API w Java) SesameARC/ARC2 (API w PHP + MySQL)Oracle (natywne wsparcie dla grafów i dodatkowych algorytmów, np. Dijkstra) Sindice (bazuje na Hadoop)AllegroGraph (Lisp) Virtuoso

Bazy NoSQL (Hadoop, Cassandra)Kiedy warto rozważyć bazy relacyjne?


OntologieJak interpretować znaczenie (semantykę) pojęć w grafie powiązań RDF? Ontologia:

“An ontology is a specification of a conceptualization.” Tom Gruber, 1993 Opisuje uzgodnione znaczenia pojęćCzęsto stworzona w wyniku pracy społeczności (nie tylko ekspertów)Wyjaśnia znaczenie, nie narzuca schematu

Różne sposoby formalnego zapisu:RDF SchemaOWLDAML+OIL, UML, Topic Maps, XML Schema


RDF SchemaRównoprawni obywatele: klasy (class) i właściwości (property)Niezależne definiowanie dziedziczenia klas i właściwościWłaściwości mają:

Dziedzinę (domain)Zakres (range)

Wnioskowanie oparte o logikę opisową (description logic) a nie relacje znane z programowanie obiektowego (OOP)


OWLRodzina formalnych języków opisu ontologiiOWL-Lite, OWL-DL, OWL-Full, (oraz OWL-2)Definicja klas, właściwości, instancji i operacjiDodatkowe słownictwo:

Typy relacji pomiędzy klasami, np.: rozłącznośćIlość oczekiwanych relacji (ang. cardinality),Równoważność (ang. equality),Typy właściwości, np.: właściwość odwrotnie funkcyjna (ang. inverse functional property, IPF),Cechy właściwości, np. symetryczność czy przechodniość.

OWL-Full nie gwarantuje ukończenia wnioskowania !OWL-2 (w chwili obecnej) nie bazuje na modelu danych RDF !


Ontologie vs TaksonomieOntologia:

Pozwala określić znaczenie (często z danej dziedziny) definiując klasy pojęć, relacje pomiędzy nimi oraz aksjomatyW zależności od typu, wnioskowanie może być bardzo skomplikowane i niekompletne (model otwarty świata *)

Taksonomia: Kolekcja słownikowanych pojęć zorganizowanych w strukturę hierarchicznąProste wnioskowanie oparte o zdefiniowaną hierarchię (model zamknięty świata *)Taksonomie mogą być wykorzystane jako słowniki pojęć w ontologii

Prosta ontologia + taksomie pojęć = łatwiejsze wnioskowanie


Lekkie ontologieProblemy ontologii:

Skomplikowane struktury utrudniają osiągnięcie zgodności pomiędzy poszczególnymi zastosowaniami ➯ potrzeba ontologii wysokiego poziomuOntologie zdefiniowane w OWL podlegają prawom Description Logic ➯ im większe skomplikowanie tym trudniejsze poprawne mapowanie na OOP

Popularne ontologie:Dublin CoreSKOSFOAFSIOCGood Relations


Dublin CorePrawdopodobnie najstarsza z obecnych ontologiiPochodzi ze środowiska bibliotekarzy (cyfrowych)Główne cele:

Współdzielone definicje pojęć tworzące słownikiInteroperacyjność na poziomie znaczenia opisanego formalnie (formal semantics)Syntaktyczna interoperacyjność opisów umożliwiająca wymianę danychWspółdzielone formalne słowniki i ograniczenia

15 podstawowych pojęć, m.in., dc:creator, dc:dateDodatkowe typy, klasy i pojęcia (zastępują DC Qualifiers)


SKOSSimple Knowledge Organization SystemsSystemy organizacji wiedzy

Reprezentują zorganizowaną interpretację struktury wiedzyNarzędzia semantyczne: znaczenie słów i innych symboli, oraz relacji pomiędzy nimiOrganizacja informacji i promocja zarządzania wiedzą

Przykłady KOS: słowniki (np. WordNet), taksonomie, klasyfikacje, formalne ontologiePodstawowe pojęcia SKOS:

Concept, Schemebroader, narrower, related, prefLabel, inScheme

przykłady: WordNet, OpenVocabulary.info


FOAFFriend-of-a-FriendPodstawowy zestaw właściwości i zaledwie kilka klas do opisu sieci społecznychTworzy graf skierowany definiujący relacje (społecznych) pomiędzy użytkownikami i usługamiUmożliwia opis osoby (foaf:Person) lub usługi (foaf:Agent)Jedna z najbardziej popularnych ontologiiŁączy pojęcia Web 2.0 z technologiami Semantic WebŁatwo rozszerzalna: FOAFRealm, FOAF-SSL


SIOC


SIOCSemantically Interlinked Online CommunitiesUmożliwia łączenie treści i interakcji pomiędzy różnymi systemami społecznymi (np. blogi, fora, wiki)


SIOCSemantically Interlinked Online CommunitiesUmożliwia łączenie treści i interakcji pomiędzy różnymi systemami społecznymi (np. blogi, fora, wiki)Wspierana (za pomocą pluginów) przez różne systemy CMSJednym z fundamentów Web 3.0 łączących pojęcia/technologie Web 2.0 z Semantic WebStała się inspiracją dla lekkich ontologii wykorzystanych w przemyślePodstawa Semantic MicroBlogging (SMOB)


Good Relations

Opis produktów, cen i informacji o usłudze i dostawcyDe-facto standard w e-commerce 3.0Wspierana przez Google i Yahoo (rich snippets)Wykorzystanie przez BestBuy zwiększyło ich sprzedażWsparcie rozwiązań typu B2C jak i B2B


SPARQL: PodstawyStandard W3C definiujący język i protokół zapytań na grafie RDF4 typy zapytań:

SELECTCONSTRUCTASKDESCRIBE

Fraza WHERE określa podgraf na bazie:scieżek w grafienotacja N3podfraza FILTER do wyrażeń regularnych, itp.


SPARQL: Przykład

:A :b ?x.:A :b :C.?x ?y :E.?x ?y :F.?x ?y :G.

A

D E

?x G

C F

a

b

b

d

?y

f

g

?y

?y

j

k


SPARQL: Przykład

SELECT ?aWHERE{?a :b ?x.?a :b :C.?x ?y :E.?x ?y :F.?x ?y :G.}

A

D E

?x G

C F

a

b

b

d

?y

f

g

?y

?y

j

k


SPARQL: Przykład 2

PREFIX : <http://www.semanticschool.com/>

PREFIX xsd:<http://www.w3.org/2001/XMLSchema#>

SELECT ?x

WHERE { ?x :j ?date; :e ?value.

FILTER ( xsd:dateTime(?date) > xsd:dateTime("2010-03-01T00:00:00Z") && xsd:integer(?value) > 5 ) }

A

E

B

2010-08-03T15:00:00ZC 9

a

b

b

d

e

f

g

e

j

j -15

g

ala ma kota

Ala ma psae

e

_:d

http://semdl.info/

books/2


SPARQL: Przykład 2

A

E

B

2010-08-03T15:00:00ZC 9

a

b

b

d

e

f

g

e

j

j -15

g

ala ma kota

Ala ma psae

e

_:d

http://semdl.info/

books/2


SELECT ?x

WHERE { ?x :e ?value.

FILTER regex( ?value, "[Aa]la ma \\S+" ) }


SPARQL: Przykład 2

A

E

B

2010-08-03T15:00:00ZC 9

a

b

b

d

e

f

g

e

j

j -15

g

ala ma kota

Ala ma psae

e

_:d

http://semdl.info/

books/2


SELECT ?x

WHERE { ?x :e ?value.

FILTER regex( ?value, "ala ma \\S+", "i" ) }


Być “w” a “częścią” SieciSieć (Web) to coś więcej niż tylko standardyCo to znaczy być obecnym w Sieci ?Czego potrzeba aby stać się częścią Sieci ? Web Science

Filozofia sieci jest z natury bardzo prosta: hipertekst i RESTGoogle jako pierwsza firma, która tak na prawdę zrozumiała Sieć (indeksowanie połączeń)Anty-analogia: pierwsze MS Office ze wsparciem dla Internetu - niezrozumienieCzy na jakiejś uczelni w Polsce jest wykładany Web Science ?


Być “w” a “częścią” Sieci

To nie jest Web (3.0):Ontologia jako niewymienialny schemat.SOAP jako “Web” ServicesNiepołączona semantyka - czyli NLP bez WebAplikacje RIA, PDF, itd

Dlaczego Web 2.0 może być przełomem w myśleniu o Sieci ?

Sieć jest demokratycznaPopularyzacja (otwartych) standardów WWWAntyprzykład: nasza klasa


Publikujemy w Web 3.0Podstawy publikowania w Web 3.0:

Unikalne, jednoznaczne, niezmienne i odpytywalne URIPowiązania pomiędzy zasobami (Linked Data)

Reguły nazywania rzeczy w Sieci:Należy używać URI do nazywania zasobów w Sieci.Preferowanym schematem URI jest HTTP, tak aby ludzie (i maszyny) mogli sprawdzić co kryje się pod daną nazwą.Pod podanym URI należy udostępnić wartościowe informacje o danym zasobie korzystając ze standardów, np.: RDF i SPARQL.W danym opisie pod podanym URI umieszczamy odnośniki do innych URI, tak aby maszyny i ludzie mogli odnaleźć więcej powiązanych zasobów w Sieci.


Linked Data


5 Kroków do Linked Data

Stosujemy zasady nazywania zasobów w SieciMusimy zrozumieć model danych naszej aplikacjiDefiniujemy schematy URI (a właściwie URL) dla poszczególnych typów obiektówImplementujemy mechanizmy dostarczania danych dla ludzi (np. HTML) i maszyn (np. RDF)Re-używamy identyfikatory rzeczy dostarczane przez inne usługi, np. WordNet, OpenVocabulary


Publikujemy semantykęWskazujemy na zewnętrzny dokument/usługę, który zawiera reprezentację danego zasobu w RDF

<link rel="media" type="text/turtle" title="wersja semantyczna" href="http://adres.naszego.serwisu/dane/dokument.ttl"/>

Osadzamy (ang. embed) semantykę bezpośrednio w źródle naszej strony HTML: Mikroformaty, eRDF, RDFaPodajemy reguły translacji źródła naszej strony do dokumentu RDF.Dostarczamy usługę negocjacji treści (ang. content negotiation)


Konsumujemy z Web 3.0Indeksy Sieci Semantycznej:

SindicePing the Semantic Web .com

Wzbogacanie lokalnych baz wiedzy o informacje z chmury Linked Data

ZaufaniePrywatność (śledzenie schematów odpytywania usług)

Usługi bazujące na połączonych danych:RevyuTwine / EvriMobile DBPedia


Biblioteki w Sieci ?


Biblioteki w Sieci ?Jakie są biblioteki “cyfrowe” czy “sieciowe” ?

A jakie myśleliśmy że będą?Dlaczego biblioteki nie łączą się z innymi usługami?Czy i jak można czerpać i publikować metadane bibliograficzne?Gdzie są użytkownicy bibliotek ?




Biblioteka 2.0 a Semantyczne Biblioteki Cyfrowe




Biblioteka 2.0 a Semantyczne Biblioteki Cyfrowe

Sieć Semantyczna Web 2.0

Biblioteki Cyfrowe

Semantyczne Biblioteki Cyfrowe

rozszrzalnośćinteroperacyjność

tagowaniespołeczności użytkowników

słowniki systemy organizacji wiedzy




Biblioteka 2.0 a Semantyczne Biblioteki CyfrowePrzykłady:

FEDORA / Dura SpaceJeromeDLEuropeana *


Już nie tylko akademiaEwolucja Web 3.0:

Oryginalny pomysł TBLLogicy i ontologie (a sprawa Sieci)Najważniejsze specyfikacje W3C: RDF, OWL, SPARQLOświecenie: Linked DataUpublicznione dane rządowe: data.gov, data.gov.uk, ...Wykorzystanie w przemyśle

Przemysł a Web 3.0:HP (Jena) i Yahoo! (Search Monkey) wspierają od dawnaGoogle (początkowo sceptyczny) - wsparcie dla Microformats i RDFa (Rich Snippets) od 2009BestBuy: CTR wzrasta o 15% dzięki RDFa/GoodRelationsFacebook: publikuje standard Open Graph


Facebook Open GraphŁączy Sieć: społeczną, spersonalizowaną i semantycznąPluginy dla twórców serwisów:

Login with Faces: nasi znajomi, którzy korzystają z tego serwisuLike Button: trwały zapis naszych “ulubionych” w profiluActivity Feed and Live StreamRecommendations: collaborative filtering

Oznaczenia Semantyczne:Proste, bazujące na RDFŁączą użytkowników o wspólnych zainteresowaniach poza podziałami na usługi

Open Graph API:REST + JSONBaza danych zaintersowań użytkowników


Facebook Open Graph<html xmlns:og="http://opengraphprotocol.org/schema/"><head><title>The Rock (1996)</title><meta property="og:title" content="The Rock" /><meta property="og:type" content="movie" /><meta property="og:url" content="http://www.imdb.com/title/tt0117500/" /><meta property="og:image" content="http://ia.media-imdb.com/images/rock.jpg" />...</head>...</html>

<meta property="og:type" content="actor" /><meta property="og:description" content="Sean Connery ..." /><meta property="og:site_name" content="IMDb" />


Facebook Open GraphUżytkownicy

lepsza personalizacjamniejsza prywatnośćwiększe znaczenie “polecania” niż “szukania” ?

Twórcy serwisówoddajemy oceny, komentarze i rekomendacje - zmiana modelu biznesowego ?łatwiejsze wprowadzenie funkcji społecznych i rekomendacji w usłudze

Konkurencja:Facebook łączy ludzi i rzeczy - tworzy środowisko przyciągające użytkowników na wyłącznośćScenariusze: klonowanie, wartość dodana, blokada


Przyszłość Web 3.0Czy Web 3.0 powstanie:

inwestycja jest zbyt droga a ludzie za mało uporządkowaniwszystko zależy od tego jak będziemy interpretować definicjęprzejście z ery informacji do ery zarządzania wiedzązmiany są konieczne, ale standardy nie powinny być narzucanecały czas czekamy na killer appczy Web 3.0 jest jak AI?pierwsze aplikacje już istnieją

Tim Berners-Lee: “nie wiem jaka jest przyszłość, ale wiem, że nie może zależeć tylko ode mnie”


Nadeszło Web 3.0(czy jesteś na to gotowy czy nie)

Dowiedz się więcej w Szkole Web 3.0http://www.semanticschool.com/

Sebastian Ryszard [email protected]

Sieć Semantyczna w teorii i praktyce

Technology

Transcript of Sieć Semantyczna w teorii i praktyce