1 Spécification conjointe et cohérente de connaissances par des modèles objets et des ontologies - application aux expressions temporelles - Cyril Faucher (1 ère inscription en 2009) Directeur de thèse : Jean-Yves Lafaye Encadrant : Frédéric Bertrand ED S2I (Sciences et Ingénierie pour l’Information) Ce travail est financé par l’Agence Nationale de la Recherche (ANR-Contint, projet RelaxMultiMedias 2) L3i

Introduction Contexte  Événements culturels  Information temporelle  Événements récurrents et souvent périodiques Constat  Les systèmes d’information stockent des dates d’occurrences d’événements en extension (toutes les dates d’occurrences) Nécessité de gérer des informations temporelles périodiques  exprimées des propriétés temporelles en intension et non en extension  Intension [Carnap] : « tous les jeudis de mai de chaque année de 14h à 16h »  Extension : { …, « de T14:00:00 à T16:00:00 », « de T14:00:00 à T16:00:00 », … } 2 2

Introduction D’un point de vue scientifique  Utilisation conjointe de différents espaces techniques pour profiter du meilleur de chacun pour résoudre des problèmes Modélisation, transformation de modèles avec l’Ingénierie Dirigée par les Modèles (IDM) Validation avec la conception par contrats (invariant, pre et post conditions) Sémantique avec les logiques de description et l’Ingénierie des Connaissances (IC) Les objectifs  Fournir à l’utilisateur un moyen de capturer et d’interroger une information en intension  Reformuler ces expressions dans un langage formel  Valider structurellement et sémantiquement les expressions, inférer des connaissances  Fournir un modèle pivot assurant l’interopérabilité entre des applications 3

Introduction Cas d’utilisations  Périodes d’accessibilité (musée, cinéma, restaurant, …)  Textes réglementaires (pêche à pied)  Gestion de tâches (processus métiers) 4

Etat de l’art Modèles temporels  Relations d’Allen  ISO 19108, iCalendar, TimeML [Pustejovsky], OWL-Time [Pan]  Contraintes temporelles [Dechter, Terenziani]  Evénements périodiques [Anselma, Terenziani] Ingénierie Dirigée par les Modèles (IDM)  Méta-modélisation, transformation de modèles, composition de modèles [Bézivin, France, Muller, Schmidt]  Mapping objet ontologie [Hillairet, Silva Parreiras]  Outils associés : EMF, Kermeta, ATL, xText Ingénierie des Connaissances (IC)  Vue ontologique des modèles  Langages de règles (SWRL)  Raisonnement (Pellet) 5

Plan 6 1.Un modèle pour les événements périodiques 2.Un langage textuel contrôlé pour exprimer des propriétés temporelles 3.Vérification des expressions temporelles 1.Structurellement 2.Sémantiquement 4.Applications 1.Périodes d’accessibilité 2.Réglementation de la pêche à pied 5.Conclusion et perspectives

1. Periodic Temporal Model 7 Besoins pour le modèle temporel Instant / Period: du 10/05/2010 au 11/05/2010 Periodic interval: de 14h à 16h Exception: sauf entre le 1er juillet et le 31 août Relative expression: 3 heures avant la Basse Mer Periodic interval with relative expressions: start: de 3 heures avant la Basse Mer end: à 3 heures après la même Basse Mer Periodic time span: toutes les heures entre le 10 et le 15 mars

1. Periodic Temporal Model Approche générique 8 1.intégrer des normes 2.étendre avec des concepts métier 3.produire des applicatifs opérationnels Ce qui se concrétise en un modèle pivot assurant l’interopérabilité entre les applications Code généré (API Java) pour instancier et manipuler les modèles

1. Periodic Temporal Model ISO standard  Time geometry: Instant, Period, Allen’s relations 9 iCalendar format  Periodic interval  Exception (+ periodic exception) Concepts additionnels proposés  Relative expression  Periodic time span Le modèle temporel proposé : 1.étend la norme ISO est compatible avec iCalendar Production d’une implémentation opérationnelle à partir des modèles. A terme, il est envisagé un système formel (systèmes de règles, ontologies, SWRL)

1. Periodic Temporal Occurrence Basé sur les concepts de PeriodRule, Frequency 10

1. Relative position Relative expression: 3 heures avant la Basse Mer Allen’s relations 11 Définition d’un intervalle entre 2 expressions temporelles avec les relations d’Allen

1. Periodic Temporal Occurrence 12 occurrences periodic time interval occurrence beginning: “from each 5 th day of each week” occurrence end: “to each 7 th day of each week” t occurrence out of the time span periodic time spans (restriction itself periodic) “from each 1 st week of each month to each 3 rd week of each month” rule extent “from 2008 to 2010” “ from each 5 th day to each 7 th day of each week during the first 3 weeks of each month from 2008 to 2010 ”

2. Un langage textuel contrôlé pour exprimer des propriétés temporelles 13 Utilisateur saisie des expressions temporelles avec un éditeur contextuel Model Driven Engineering Techniques: EMF, xText

2. Un langage textuel contrôlé pour exprimer des propriétés temporelles 14 PeriodicRule : ('(identified by 'name=ID')')? (frequency=Frequency)? ('using a time span as ' validity+=PeriodicTimeSpan)* ('time extent ' ruleExtent=TM_Period )? ; FreqWithDurationRef : ( (times=INT 'times') | // times is fixed to 1 ('during one' referenceDuration=Duration 'period') | (times=INT 'times during one‘ referenceDuration=Duration 'period') ) ('and starts on' startTime=TM_Instant)? ; Grammar (xText)Temporal Model

3. Vérification des expressions temporelles 1. Structurellement  Cardinalités  Un intervalle possède un début et une fin ou bien un début et une durée  Classiquement en modélisation => OCL 2. Sémantiquement  JANVIER suit DECEMBRE de l’année précédente  => Nécessité de spécifier la sémantique du calendrier 15

3.2 Modèle de calendrier 16 Base de connaissance Modèle du calendrier EMFTriple (G. Hillairet) Définition de règles (en partie générée)

6 ème semaine de chaque mois 6 ème semaine de chaque année Janvier 2010 suit décembre 2009 Décembre 2009 précède janvier Modèle de calendrier 17 Base de connaissance Modèle du calendrier Expressions temporelles vérification Définition de règles Espace technique : objet conception par contrats Espace technique : logique de description Un mois est composé de 4 à 5 semaines Une année est composée de 52 à 53 semaines

3.3 Exemple d’interrogation en intension (prospectif) 18 Requêtes  Est-ce qu’un musée est « ouvert le 20/05/2010 » ?  Promotion : extension -> intension : « ouvert tous les jeudis »  Recherche dans la base de connaissance des expressions du type « tous les jeudis » « tous les jours (changement de granularité) » Réponse du système : logique ternaire  VRAI  FAUX  ? ( inconnu)

4. Applications 19 L3i 2 Géomer – LETG Brest GDR MAGIS Périodes d’accessibilité Réglementation de la Pêche à pied

4.1 Période d’accessibilité Période d’accès d’un lieu exprimé en intension  Le musée est ouvert tous les jours de 10h à 19h sauf le lundi  Le restaurant est fermé les 1 ère et 2 ème semaines d’avril  Domain Specific Model (DSM) 20

4.1 Période d’accessibilité Transformation de modèles pour instancier le modèle temporel 21 Interopérabilité

Export 4.1 Acquisition et modélisation de connaissances temporelles - du texte en langage naturel au texte contrôlé - 22 Instances du modèle temporel Instances du modèle linguistique iCalendar Texte contrôlé La chaîne de traitement a été expérimentée sur un corpus de 513 expressions fournies par RelaxNews Kermeta Expression saisie : « Ouvert du lundi au vendredi, de 9h à 18h. Nocturne le jeudi jusqu'à 22h. Fermé le 18 mai. »

4.2 Réglementation de la Pêche à pied 23 Contraintes Texte réglementaire : “Digging is prohibited each year, from 9 pm to 6 am between July 1 st and August 31 st. Out of these periods, digging is allowed from 3 hours before low tide up to 3 hours after the same low tide (according to the tide almanac in Douarnenez).” Simulation d’activités humaines Système Multi-Agent: DAHU (Dynamique des Activités HUmaines) Comportement des Agents sous contraintes Calendrier de Pratique Potentielle de la pêche à pied à la Telline

5. Conclusions et perspectives Un modèle générique d’expressions temporelles pour modéliser des phénomènes périodiques  Extension de la norme ISO  Expressions temporelles en intension (à l’inverse d’extension)  Un environnement de saisie contrôlée  2 cas d’utilisations pour expérimenter les approches dont 1 industriel Compléter les contraintes pour la validation sémantique des expressions  Ontologies, langages de règles (SWRL)  Prolog – langages de preuve formelle Granularité des expressions temporelles  Comparaison d’expressions en intension  Requêtes à partir d’expressions en intension 24

Dissémination Conferences (publication)  Faucher C., Lafaye J.Y., Bertrand F., Teissèdre C., "Modélisation et reformulation d’expressions temporelles extraites de textes en langage naturel", AFADL 2010 (10 es Journées Francophones Internationales sur les Approches Formelles dans l'Assistance au Développement de Logiciels), 9-11 June 2010, Poitiers (France), 4 p., 2010  Faucher C., Tissot C., Lafaye J.Y., Bertrand F., "Benefits of a periodic temporal model for the simulation of human activities", GeoVA(t) (Geospatial Visual Analytics : Focus on Time) Workshop at AGILE 2010, May 2010, Guimaraes (Portugal), 2010 Atelier / GDR / Séminaire (présentation)  Faucher C., Bertrand F., Lafaye J.-Y., "Génération d’un métamodèle de composants graphiques à partir de la spécification d’une bibliothèque de composants Web", Atelier IDM-IHM, March 2010, Pau (France), 2010  Participation au GDR MAGIS : "Analyse des dynamiques spatiales et simulation ; pour un débroussaillage du temps en géomatique"  GdT Sido : "Composition de modèles Ecore avec Kompose - Composition de métamodèles -" 25

Dissémination Journal (soumis)  Faucher C., Tissot C., Lafaye J.Y., Bertrand F., Brosset D., Rouan M., “Benefits of a periodic temporal model for the simulation of human activities”, GeoVA(t) special issue in JLBS (Journal of Location Based Services) Conference (soumis)  Faucher C., Teissèdre C., Lafaye J.Y., Bertrand F., “Temporal Knowledge Acquisition and Modeling”, EKAW 2010 (17 th International Conference on Knowledge Engineering and Knowledge Management), Lisboa (Portugal) Revue nationale (en cours)  Numéro spécial RIG (Revue Internationale de Géomatique) dans le cadre du GDR MAGIS 26

1. Calendar Periodic Descriptor 28 Periodic time interval “from each 5 th day of each first week of the month to each 7 th day of each first week of the month” “between July 1 st to August 31 st ” Periodic time spans

1. Exceptions Suppression d’occurrences  Instants, periods, periodic rules ou relative positions 29 Exception: “sauf du 1er juillet au 31 août ”

4.2 Réglementation de la pêche à pied //Night The event occurs periodically according to the rule(s) below - rule: (identified by night) 1 times from each 21 st hour of each day to each 06 th hour of each day //Low tide The event occurs periodically according to the rule(s) below - rule: (identified by low_tide) //Telline seashell digging The event occurs periodically according to the rule(s) below //3 hours before the begin of the "low tide" //3 hours after the end of the "low tide" - rule: from 3 hours before low_tide to 3 hours after low_tide //Exceptions except a relative position without gap equals night and except from each July to each August 30 “Digging is prohibited each year, from 9 pm to 6 am between July 1 st to August 31 st. Out of these periods, digging is allowed from 3 hours before low tide up to 3 hours after the same low tide (according to the tide almanac in Douarnenez).”

4.2 Couplage de DAHU avec le modèle temporel 31 schedule (PPS) owns DAHU Agents TimeManager Temporal models allowed / prohibited time extent setTimeExtent( ‘ ’, ‘ ’);

4.2 Résultats de simulation Exemple de statistiques journalières 32 Day 1Day 2Day 3Day 4