Les Systèmes d’Information Sémantiques

Les Systèmes d’Information Sémantiques
S. Garlatti

PLAN Séance 1 : Problématique, Problème1 Séance 2 : Le web sémantique,
RDF / RDFS, les Ontologies, Séance 4 : OWL, SKOS, SIOC, FOAF Séance 5 : Linked Data ou Web of Data, Le langage Sparql Cours 6 : Le web sémantique & social en Action L’ordre de la partie semantique est a preciser apres lecture et a modifier sans doute.

Problématique Hypothèses Systèmes d'information (SI)
Accessibles sur Internet et/ou Intranet A l’aide d'un navigateur Architecture distribuées fondée sur l’architecture du Web Appelés « Sémantiques » parce que fondés sur les principes du Web Sémantique

Problématique Enjeu principal des SI
Réutilisation, partage et échange des données sur internet / Intranet Par les machines (automatiquement)

Problématique Internet / Intranet Technologie pour
Accéder à des informations non structurées, hétérogènes et distribuées L’accès à l’information et à des sources de connaissance devient essentiel L’importance d’Internet est due : Aux services qu’il nous fournis: IRC, ICQ, Chat, , News groups, FTP, WWW, E-commerce, B2B, B2C, etc.

Problématique WWW : succès fondé sur sa simplicité, MAIS !
Développé pour des lecteurs humains Les données actuelles sont principalement organisées et structurées pour être simple à transmettre et être présentées à des humains HTML et PDF sont principalement des langages de présentation de données <H2> Triple X </H2> : ne dit rien sur le titre sauf pour des humains Internet est de plus en plus utilisé par des machines – search engines, robots, etc.

Problématique Problèmes
Accéder, traiter l’information, extraire et interpréter l’information La majorité des données sur le web est sous une forme qui ne permet pas de l’utiliser à grande échelle. Pas de système global de publication de données permettant aux machines et aux humains de les traiter Évènements sportifs, météo, guides TV, guides cinéma, etc. sont présentés par de nombreux sites Web, mais presque tous au format HTML (structure logique + présentation)‏ Comment trouver et extraire l’information pertinente pour différents services

Problématique Problèmes
Entrave la recherche, l’extraction, la maintenance et la génération d’information Actuellement, pas d’accès réel au contenu des documents Contenu et Information pas accessible ni interprétable par des machines

Problématique Problèmes Qualité de la recherche d’information
Comment la machine peut-elle savoir que les résultats de la recherche sont pertinents ? Réutilisation des contenus de sites web Comment peut-on réutiliser les contenus de sites web ? Semantic Web in Action

Problématique Recherche d’information de type Google Polysémie
Nombre de résultats très important Requête : « directeur » « André Chomette » Intention : On ne veut que le site de Telecom Bretagne ! résultats : toutes les pages qui contiennent ces deux termes ou l’un des deux Semantic Web in Action

Comment donner du sens aux Données
Problématique Comment donner du sens aux Données

Problématique Comment attribuons-nous du sens aux données ?
Que voyez-vous ?

Problématique Que voyez-vous ?

Problématique Shotokan-ryu Goju-ryu Wado-ryu Shito-ryu Shorin-ryu
Que voyez-vous ? Shotokan-ryu Goju-ryu Wado-ryu Shito-ryu Shorin-ryu

Problématique

Pour Donner du sens aux données
Problématique Pour Donner du sens aux données Nous utilisons nos connaissances dans des domaines spécifiques pour identifier / reconnaître ces données Connaissances partagées par des communautés

Problématique Donner du sens aux informations
Description du site Telecom Bretagne Forme générale d’une description Des phrases de type : Sujet Verbe Complément Exemple Telecom Bretagne a pour directeur André Chomette Telecom Bretagne est une grande école française Telecom Bretagne a pour site web

Problématique Donner du sens aux informations
Compréhension de ces phrases Différents contextes : différents termes « a pour directeur », « président », « Dean », … Interprétation commune liée à des connaissances communes Utilisation de vocabulaires standards partagés par tous ! Chaque vocabulaire détermine un sens unique aux verbes, aux catégories de sujets et de compléments

Problématique Plus formellement, ou presque
Telecom Bretagne dbpprop:president André Chomette (en) Telecom Bretagne dbpprop:type French Grande Ecole (en) Telecom Bretagne dbpprop:website Questions French Grande Ecole dont André Chomette est président ? ?Grande_Ecole dbpprop:president André Chomette (en) ?Grande_Ecole dbpprop:type French Grande Ecole (en)

Problématique Wikipedia + indexation sémantique Site Dbpedia

Le Web sémantique Objectifs
Réutilisation, partage, échange des données Automatisation ou semi-automatisation de certains services en réutilisant les données Moyens Les données sont décrites / indexées de tel sorte que les contenus – sens et sémantique - du web soient « interprétables » par les machines. Semantic Web in Action

Le Web sémantique Le Web sémantique
Les données doivent être encodées de tel sorte que les contenus – sens et sémantique - du web soient plus « compréhensibles » pour les machines, ou en d’autres termes par des algorithmes.

Le Web sémantique

Le Web sémantique Tim Berners-Lee Première vision du « Semantic Web »
Accès automatique à l’information fondé sur une sémantique des données interprétable par l’ordinateur et des heuristiques utilisant celle-ci. Une sémantique explicite des données, associée à des théories sur des domaines (ontologies), permettra l’accès à de nouveaux services sur Internet

Le Web sémantique Point clé de l’automatisation ou de la semi-automatisation Recherche d’information pertinentes : Rappel et Précision Recherche d’information précise Réutilisation, partage, échange et composition possible des informations retrouvées Mais aussi, capacité à concevoir certaines « opérations » automatiquement Donc pas de services élaborés possible : pas d’automatisation ou semi-automatisation de certains services ou tâches Comment assurer le B2B, B2C “automatiquement” Exemple: voyage complexe avec réservation,

Architecture du SW Le SW nécessite
Une architecture partagée par tous pour échanger des ressources sur Internet Des standards pour Les ontologies et mécanismes d’inférence associés La sémantique explicite des ressources ou méta données sémantiques liées à des ontologies Le format des ressources ou documents L’adressage des ressources ou documents

Architecture du SW

Niveau Adressage /Nommage : URI
URI : Uniform Resource Identifier (RFC 2396)‏ Un simple identifieur Web Chacun peut en créer – décentralisé - Ressource avec une URI  être sur le Web URL: ftp, gopher, http, internet mail, etc. (normalisée)‏ 1 Protocole, 1 machine, 1 chemin URN : URI persistente W3C maintient une liste des schémas d’URI

Niveau Syntaxique: XML
XML : eXtensible Markup Language Sélection d’un sous-ensemble de SGML simple à implanter, mais néanmoins extensible : chacun défini ses propres balises Séparation de la présentation et du contenu XML a été conçu pour décrire des données Les balises XML ne sont pas prédéfinis. Vous devez définir vos propres balises XML utilise un Document Type Definition (DTD) or an XML Schéma pour un « modèle » des données

XML n’est pas un remplacement d’HTML HTML a été conçu pour afficher des données et se concentre surtout sur leur présentation (taille, couleur, etc.) XML a été conçu pour décrire des données et se concentre sur la structure de ces données. XML a été conçu pour assurer l’interopérabilité XML et HTML sont complémentaire XSL / XSLT transforme XML en HTML

Propriétés de XML Indépendant des logiciels et matériels Infrastructure des échanges de données structurées Interopérabilité : conçu pour décrire des données, les stocker, les transporter et les échanger et les partager XML DTD: une DTD défini les éléments constitutifs d’un documents. Il défini la structure syntaxique (un arbre) d’un document type à l’aide d’une grammaire. Il permet donc à toute application de vérifier la conformité d’un document à la DTD Et donc de manipuler et transformer celui-ci lorsqu’il est conforme à cette DTD.

XML peut être utilisé pour créer de nouveaux langages XML est le prère de WAP et WML (Wireless Markup Language). MATHML, etc.

Niveau Syntaxique : XML
<?xml version="1.0"?> <!DOCTYPE note [ <!ELEMENT note (to,from,heading,body)> <!ELEMENT to (#PCDATA)> <!ELEMENT from (#PCDATA)> <!ELEMENT heading (#PCDATA)> <!ELEMENT body (#PCDATA)> ]> <note> <to> Tove </to> <from> Jani </from> <heading>Reminder </heading> <body> Don't forget me this weekend </body> </note>

<?xml version="1.0" encoding="ISO "?>  <CATALOG> <CD> <TITLE>Empire Burlesque</TITLE> <ARTIST>Bob Dylan</ARTIST> <COUNTRY>USA</COUNTRY> <COMPANY>Columbia</COMPANY> <PRICE>10.90</PRICE> <YEAR>1985</YEAR> </CD> <CD> <TITLE>Hide your heart</TITLE> <ARTIST>Bonnie Tyler</ARTIST> <COUNTRY>UK</COUNTRY> <COMPANY>CBS Records</COMPANY> <PRICE>9.90</PRICE> <YEAR>1988</YEAR> </CATALOG>

Réutilisation des ressources/documents Le même contenu peut apparaître de manières différentes dans différents contextes indépendamment des plate formes Différents média : papier, en ligne, Différentes tailles : manuels, rapports La présentation peut être adaptée/personnalisée aux préférences de l’utilisateur Présentations standardisées peuvent être réalisées : entreprises, universités, mairies, etc.

Ne contient aucune sémantique formelle pour l’ordinateur Ce sont les humains qui donnent un sens, une sémantique, aux balises et leur contenu pas les machines « La sémantique »est un domaine qui étudie comment les symboles se référent aux objets « Note » ne référence rien pour une machine, la référence est uniquement faite dans l’esprit des lecteur humains  D’où RDF pour la sémantique

Niveau sémantique : RDF/RDFS
RDF – Resource Description Framework RDFS – Resource Description Framework Schema RDF/RDFS a été créé pour le traitement des métadonnées Ce sont des langages de description de métadonnées au niveau sémantique Fournit l’interopérabilité – au niveau sémantique - entre applications pour l’échange, le partage et la réutilisation d’informations non interprétable pour la machine

RDF/RDFS provient principalement des communautés De standardisation du Web Des bibliothèques Des documents structurés Représentation de connaissances Programmation orientée objets et langages de modélisation, Etc.

Langages Interprétables par une machine Un langage peut être compris (interprété) par une machine si et seulement si ce langage possède une sémantique formelle. Le langage doit se référencer à un modèle sous-jacent. En logique, le sens est fondé sur une théorie des modèles qui associe, entre autres, une valeur de vérité à chaque formule bien formée. Elle permet donc de « relier » les formules aux objets du monde modélisé.

Logique Théorie axiomatique Un langage et des formules bien formées Des axiomes, des règles d’inférences A, (A  B) -- B Des théorèmes: formules bien formées déduites des axiomes et règles d’inférences Théorie des modèles Interprétation, Formules vraies/fausses Formules valides

Théorème  Formule valide Une démonstrateur automatique de théorèmes est un algorithme qui « respecte les axiomes et règles d’inférences » Il « respecte aussi le principe ci-dessus » Les opérations de la machine « respecte la sémantique formelle »

Calcul des prédicats Théorie axiomatique : des prédicats Théorie des modèles : des relations Le web sémantique Importe l’idée d’une sémantique formelle dans le monde du WWW (point de vue logico-linguistique). RDF/RDFS propose un langage adéquat à l’implantation de métadonnées sémantiques associées aux ressources.

Niveau sémantique: RDF/RDFS
RDF est Un simple modèle relationnel Une déclaration RDF est constituée d’un triplet « Objet, Attribut, Valeur », dont chaque membre peut être un littéral ou une ressource web Ce triplet peut être interprété comme le tuple suivant : « Sujet, Prédicat, Objet » ou encore Prédicat (Sujet, Objet)‏ Exemple < creator, < type, music>

Le modèle de données RDF est formellement défini par: Un ensemble appelé Ressources. Un ensemble appelé Littéraux Un sous-ensemble de Ressources appelées Propriétés. Un ensemble appelé Déclarations, dont chaque élément est un triplet (prédicat, sujet, objet) « prédicat » est une propriété (membre de Propriétés), « sujet » est une ressource (membre de Ressources) « objet » est soit une ressource soit un littéral (membre de Littéraux).

Le modèle de données RDF N’est pas une sérialisation d’un arbre syntaxique XML, ou les branches devraient être présentées dans l’ordre spécifié par une DTD XML. Le modèle de données RDF est un ensemble de triplet !!!!!!!!!! C’est un graphe orienté

{creator, [ "Ora Lassila"}

<rdf:rdf xmlns:rdf=« » xmlns:dc=« » <rdf:description rdf:about=« »> <dc:creator rdf:resource=« »> <rdf:type music </rdf:type> </rdf:description> <rdf:rdf>

RDF Schéma RDF ne permet pas de spécifier le vocabulaire utilisé dans une description RDF, comme par exemple : « author », « music », « creator », etc. C’est-à-dire définir la « sémantique » des propriétés RDF Schéma est une extension de RDF avec laquelle il et possible de Décrire les concepts utilisés dans des déclarations RDF Un ensemble de contraintes sur les objets et les valeurs du triplet.

RDF Schema Pourrait être vu comme un modèle orienté objet pour le WWW « rdfs:Class » & « rdfs:SubClass » définissent la hiérarchie des classes « rdf:type » défini les instances d’une classe « rdf:domain » & « rdf:range » défini des contraintes sur les types de ressources

Mais, RDF schéma définie les propriétés en terme de classes de ressources auxquelles elles s’appliquent au lieu de définir les classes en terme de propriétés que les instances possèdent. Par exemple, on définit la propriété « eg:author » avec pour « domain » « eg:Document » et avec un « range » de « eg:Person », tandis qu’un système classique orienté objet aurait défini une classe « eg:Book « avec un attribut appelé « eg:author » de type « eg:Person ». En utilisant une approche RDF, il est facile pour les autres de définir des propriétés additionnelles avec un « domain » de « eg:Document » or un « range » « eg:Person ».

On peut le faire sans avoir besoin de redéfinir la description originale de ces classes. Un des avantages de cette approche centrée propriété est qu’il est très facile à chacun de dire ce qu’ils veulent au sujet d’une ressource. C’est l’un des principes de l’architecture du Web [BERNERS-LEE98]. Sinon, il serait nécessaire de définir une nouvelle propriétés dans une classe et de la partager avec les autres !!!!! Il permet de combiner des méta descriptions dans différentes partie du Web en un seul graphe !!!!!!

Le niveau sémantique: RDF/RDFS
une collection d’alternatives rdf:Alt une collection ordonnée rdf:Seq une collection non ordonnée rdf:Bag représente l’ensemble des Conteneurs. rdfs:Container la classe de RDF déclarations rdf:Statement la classe littéral represente les valeurs de type littéral rdfs:Literal le concept de propriété rdf:Property le concept de Classe rdfs:Class la classe Ressource. rdfs:Resource Commentaire Nom de la classe

RDFS est limité en termes de pouvoir d’expression Il est souvent nécessaire de pouvoir exprimer des contraintes supplémentaires Cardinalités min et Max, contraintes entre propriétés, etc. Les ontologies dans le cadre du Web sémantique sont des extensions de RDFS.

Niveau sémantique: les Ontologies
Langages logiques : formalismes typiques Logiques de descriptions Loom, FaCT, Racer, Jena, … Logiques de frames Ontobroker, Florid, XSB, KAON… Graphes conceptuels Prolog+CG, Corese, etc. RDF / RDF Schéma Sesame, RQL, TRIPLE, SiLRi, …

OWL site du W3C Semantic Web AS Web Sémantique, rapport final doc.enssib.fr/basedoc/rapports/ASWebSemantique2003.pdf

Les outils/environnements Les logiques de descriptions : Les graphes conceptuels : ; ;

Les outils/environnements Les Frames Logic

Ontology Web Langage OWL
C’est une version modifiée de DAML (Darpa) + OIL (Europe)‏ Conçu pour des applications qui traitent le contenu, pas uniquement la présentation des informations Une extension de RDFS, muni d’une sémantique formelle Constitué de trois langages OWL Lite OWL DL OWL Full

Ontology Web Langage OWL Lite
Classification hiérarchie + contraintes simples OWL DL Pouvoir d’expression supérieur, avec complétude (toutes les conclusions sont calculables) et décidabilité C’est une logique de description (DL)‏ OWL Full Expressivité maximale, pas de garantie sur les résultats de calculs

Ontology Web Langage Toute ontologie OWL Lite valide est une ontologie OWL DL valide Toute ontologie OWL DL valide est une ontologie OWL Full valide Toute conclusion valide de OWL Lite est une conclusion valide de OWL DL Toute conclusion valide de OWL DL est une conclusion valide de OWL Full

Ontology Web Langage Exemples

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