Ismeretalapú modellezés XIII. RDF

Ismeretalapú modellezés XIII. RDF

1

Ismeretalapú modellezés,

Ismeretalapú modellezés

nyílt rendszerek

eddig volt

nyílt rendszerek, internet, közös értelmezés

szükséges ontológiák leíró logikák, mint az internetes ismeretalapú modellezés elméleti alapjai

most jön

az interneten használt nyelvek RDF RDF Schema 2


RDF adatmodell

egy RDF dokumentum állítások rendezetlen

gyűjteménye, mindegyik állítás egy alany-állítmány-tárgy hármas (bináris reláció) az állításokat egy gráf címkézett éleinek lehet tekinteni az állítások web erőforrások tulajdonságait írják le (erőforrás, tulajdonság, erőforrás | literál) erőforrás bármi lehet, amire lehet hivatkozni URI-val:

web dokumentum, kép, bekezdés, pl. http://www.abcd.xy/index.html mailto:[email protected] isbn://5031-4444-3333

alany

a tulajdonságok maguk is erőforrások (URI)

állítmány

tárgy

3


RDF formái (ábra Finin)

gráf

XML kódolás <….> <….>

gépi feldolgozásra jó

RDF adatmodell

hármasok

emberi megjelenítésre jó

stmt(docInst, rdf_type, Document) stmt(personInst, rdf_type, Person) stmt(inroomInst, rdf_type, InRoom) stmt(personInst, holding, docInst) stmt(inroomInst, person, personInst)

következtetésre jó

az RDF gráf alapú modellezésre alkalmas egyszerű nyelv 4


RDF építőelemei

erőforrások

amikről beszélni akarunk, URI

tulajdonságok

bináris relációt reprezentáló dolgok

literálok

karakterlánc, egész, xmldatatypes

állítások, vagyis hármasok

alany,állítmány,tárgy / alany,tulajdonság,érték

hármasok gyűjteménye által definiált gráf

5

Ismeretalapú

URI

modellezés

URI = Uniform Resource Identifier URI a természetes nyelvtől eltérően egyértelmű

a web egy globális névteret biztosít feltételezhetjük, hogy azonos URI azonos dolgot azonosít

URI azonosíthat web erőforrást

http://people.inf.elte.hu/hz/hz.jpg egy file RDF segítségével állításokat tehetünk, ez a kép egy embert ábrázol, akinek a neve

URI néha valós világ fogalmait azonosítja

http://www.inf.elte.hu/ ELTE IK, konvención alapul

az igazán jó URI nem változik

6


RDF példa

dc:Title

http://umbc.edu/ ~finin/talks/idm02/

“Intelligent Information Systems on the Web”

dc:Creator

- köztes csomópontnak nincs URI-ja - információ strukturáltságát növeli - komplex literál szétbontható

bib:Aff http://umbc.edu/

bib:name “Tim Finin”

ábra Finin

bib:email “[email protected]” 7


RDF gráf

a gráf csak bináris relációkat enged meg magasabb számosságú relációt „reifikálni” kell az adja(János,Mária,Könyv12) relációt egy közös

objektum bevezetésével kell reprezentálni: adásEset12 adója(adásEset12,János) kapója(adásEset12,Mária) ajándéka(adásEset12,Könyv12) az RDF használatában ez a tervezés része ez az ára annak, hogy csak egyszerű bináris reláció a megengedett 8

Ismeretalapú

RDF XML kódolása

(példa Finin)

Intelligent Information Systems on the Web Tim Finin [email protected]

modellezés

9

Ismeretalapú

RDF XML kódolása

(példa Finin)

modellezés

Intelligent Information Systems on the Web Tim Finin [email protected] a dokumentum egyetlen RDF elem, aminek több van névteret specifikáló attribútuma • rdf szótár (nincs neve, alapértelmezett) core szótár •• dublin bib szótár • XML séma

10

Ismeretalapú

RDF XML kódolása

(példa Finin)

modellezés

Intelligent Information Systems on the Web Tim Finin • a Description itt bevezet egy „megnevezett alanyt”, [email protected] amiről állításokat akar tenni • a megnevezés/> URI-val történik értékeit adják meg

11


Description

három lehetőség:

about attribútum: meglévő erőforrásra hivatkozik

id attribute: új erőforrást hoz létre dokumentumon belülről lehet rá hivatkozni név nélkül: anonim erőforrás nem lehet rá máshonnan hivatkozni

12

Ismeretalapú

RDF XML kódolása

(példa Finin)

modellezés

Intelligent Information Systems on the Web

Tim Finin • dc:title a tulajdonság (vagy állítmány) [email protected] • értéke a string/> literál “Intelligent Information • alapértékként string adattípust tételez fel • <ex:age rdf:datatype="&xsd;integer> 22

13

Ismeretalapú

RDF XML kódolása

(példa Finin)

modellezés

• adott esetben egy olyan dologról van szó, aminek a tulajdonságai name=“Tim Finin” ? Intelligent Information Systems on the Web Tim Finin [email protected]

14

Ismeretalapú

RDF XML kódolása

(példa Finin)

modellezés

<description about="http://umbc.edu/~finin/talks/idm02/"> • bib:aff tulajdonság értéke egy erőforrás, nem string literál Intelligent Information Systems on the Web • minden erőforrásnak van URI-je, minden URI egy erőforrásra hivatkozik <description > Tim Finin [email protected]

15

Ismeretalapú

N-Triples reprezentáció

(példa Finin)

modellezés

RDF állításokat hármasokként is reprezentálni lehet

<állítmány> .

jól illeszkedik adatbázisban való tároláshoz "Intelligent Information Systems on the Web" . _:j10949 "Tim Finin" . _:j10949 "[email protected]" . _:j10949 . _:j10949 . _:j10949 . . 16 anoním csomópont _:j10949

Ismeretalapú

N3 reprezentáció

modellezés

(példa Finin)

@prefix rdf: http://www.w3.org/1999/02/22-rdf-syntax-ns# . @prefix dc: http://purl.org/dc/elements/1.1/ . @prefix bib: http://daml.umbc.edu/ontologies/bib/ . < http://umbc.edu/~finin/talks/idm02/ > dc:title "Intelligent Information Systems on the Web" ; dc:creator anonim csomópont jele [ ? ] [ bib:Name "Tim Finin“ ; bib:Email [email protected] ; erőforrás bib:Aff: "http://umbc.edu/" ] . tulajdonság érték ; 1

tulajdonság érték ; ? tulajdonság érték . 2

n

17

Egyedinév,


rdf:resource

RDF-ben nincs egyedinév feltételezés azonos nevek használata nem jelenti, hogy ugyanarról

van szó két erőforrás azonosságát az rdf:resource attribútummal lehet kijelölni

Ismeretalapú modellezés Varga László

18


RDF konténerek

erőforrások vagy attribútumok egy csoportjáról

kell megállapításokat tenni a csoportról és nem a csoport elemeiről pl. egy adott tanszék tárgyai rdf:Bag sorrend nem számít, egy elem többször is előfordulhat rdf:Seq sorrend számít, egy elem többször is előfordulhat rdf:Alt az elemek lehetséges alternatívákat jelölnek 19


RDF konténer példa

20


RDF konténerek

RDF nyílt világ szemantikájú, így

nincs lehetőség arra, hogy „lezárjuk” a konténert:

„ez az összes elem, nincs több” RDF egy elosztott gráf, nem zárhatjuk ki a lehetőségét, hogy valahol van egy további elemeket tartalmazó másik gráf részlet

a csak a felsorolt elemeket tartalmazó zárt

gyűjteményt listaként lehet definiálni: rdf:List, rdf:first, rdf:rest, rdf:nil

21

RDF Listák


IPM-08EsztIME tárgyat kizárólag az 123456 és 987654

oktatók tartják

22

RDF értékelése:


tulajdonságok

a tulajdonságok speciális erőforrások a tulajdonságok tárgy helyén is lehetnek egy alany-állítmány-tárgy hármas állításban definíciójuk az erőforrásoktól független ez flexibilitást biztosít de szokatlan a modellező nyelvekben és

az objektum orientált programozásban zavaró lehet a modellezők számára

23

RDF értékelése:


bináris relációk

RDF csak bináris relációkat használ ez egy megkötés, mert gyakran több

argumentumra lenne szükség de szimulálni lehet több állítással úgy, hogy egy új kiegészítő erőforrást vezetünk be

reifikáció

hatékony eszköz, de az egyszerű RDF-ben túl

összetett dolog például állításokról állításokat megfogalmazni

24


RDF séma

RDF nagyon egyszerű adatmodellt használ, nem

alkalmas következtetésekre

pl. Anna barátja Béla. Anna ismerőse Béla?

RDF Schema (RDFS) kibővíti az adatmodellt a

következők leírásával és szemantikájával:

osztályok és hierarchiájuk tulajdonságok hierarchiája tulajdonságok típusossága

egyszerű ontológiák leírásának támogatása objektum orientált jelleg, de logikai megközelítéssel és

nyílt világ szemantikával

25


RDF séma - bővítményei

osztályok

rdfs:Class rdfs:subClassOf tulajdonságok rdfs:domain rdfs:range rdfs:subPropertyOf speciális osztályok rdfs:Resource rdfs:Literal rdfs:Datatype

gyűjtemények – rdfs:member – rdfs:Container – rdfs:ContainerMembershipProperty speciális tulajdonságok – rdfs:comment – rdfs:seeAlso – rdfs:isDefinedBy – rdfs:label

26

Megengedhető állítások,


osztályok

osztályokat célszerű bevezetni

megköti, hogy miről van értelme valamit állítani

osztályokat egyoperandusú predikátumokkal

szokás leírni, de leírható kétoperandusúval is human(john) --> type(john,human)

az osztály példányait az osztályhoz az rdf:type

kapcsolja osztályok hierarchiába szervezhetők

subclass(p,q) p(x) => q(x) egy osztály több osztálynak is lehet alosztálya

27

Megengedhető állítások,


alany és tárgy korlátozások

Ismeretalapú modellezés előadója Algebra az állítás tárgya csak oktató lehet range restriction

0-803 terem előadója Példa Péter az állítás alanya csak tantárgy lehet domain restriction

a tulajdonságkorlátozások a tulajdonság

alanyához és tárgyához osztályokat rendelnek 28


Tulajdonság hierarchia

tulajdonságok között hierarchia pl. “előadója” szűkebb tulajdonság, mint az

“oktatója” ha a T tárgy előadója E, akkor T tantárgy oktatója is E subproperty(p, q) p(subj, obj) q(sub,obj) fordítva nem feltétlen igaz, mert például a gyakorlatvezető is oktatója

∧

=>

29


RDF Schema

a fenti modellezési elemeket az RDF Schema (RDFS)

nyelv írja le a leíráshoz RDF nyelvet használják és ehhez RDF primitíveket vezetnek be annak leírásához, hogy az „előadó” az „oktatói személyzet” alosztálya

definiálják az előadó, oktatóiSzemélyzet és a subClassOf erőforrásokat definiálják a subClassOf tulajdonságot leírják a (subClassOf,előadó,oktatóiSzemélyzet) hármas állítást

RDFS az RDF XML alapú szintakszisát használja 30

Ismeretalapú

Alap osztályok

modellezés

rdfs:Resource: az összes erőforrás osztálya rdfs:Class: az összes osztály osztálya rdfs:Literal: az összes literál osztálya rdf:Property: az összes tulajdonság osztálya rdf:Statement: az összes reifikált állítás

osztálya

31


Alap tulajdonságok

rdf:type: egy erőforrást az osztályával hozza relációba

az erőforrás annak az osztálynak egy példánya lesz

rdfs:subClassOf: egy osztályt az egyik szülőosztályával

hozza relációba

egy osztály minden példánya egyben a szülőosztálynak is példánya

rdfs:subPropertyOf: egy tulajdonságot az egyik

szülőtulajdonságával hozza relációba rdfs:domain: egy P tulajdonság alanyát adja meg

azon erőforrások osztálya, amelyek a P-t tartalmazó állításokban alany lehet ha nincs megadva, akkor bármilyen erőforrás lehet alany

rdfs:range: egy P tulajdonság tárgyát adja meg

azon erőforrások osztálya, amelyek egy P-t tartalmazó állításban tárgy lehet

32


Alap elemek összefüggései

és rdfs:subPropertyOf definíció szerint tranzitívek rdfs:Class alosztálya rdfs:Resource-nak

rdfs:subClassOf

mert minden osztály erőforrás

rdfs:Resource

egy példánya rdfs:Class-nak

rdfs:Resource minden erőforrás osztálya, tehát egy

osztály

minden osztály példánya rdfs:Class-nak 33

Ismeretalapú

S

modellezés

egéd tulajdonságok

rdfs:seeAlso az egyik erőforrást relációba

hozza egy másik erőforrással, ami a magyarázatot adja rdfs:isDefinedBy: az rdfs:seeAlso tulajdonság leszármazottja, azzal az erőforrással hozza relációba, amelyikben a definíciója van, tipikusan RDF schema rfds:comment megjegyzést lehet elhelyezni rdfs:label emberi értelmezésre szánt elnevezést lehet hozzátenni

34

Példa

Ismeretalapú

(Finin)

modellezés

Az összes alkalmazott osztálya Az oktatói állományban levő alkalmazottak Az előadók osztálya. Minden előadó oktatói állományban van. A kurzusok osztálya

35

Példa

Ismeretalapú

(Finin)

modellezés

Kurzusokhoz előadókat rendel. Előadókhoz kurzusokat rendel.

36

Példa

Ismeretalapú

(Finin)

modellezés

37

RDFS néhány jellemzője


objektum orientált modellben az objektum

osztályban definiálják az osztály tulajdonságait új tulajdonság hozzáadása módosítja az osztályt

RDFS-ben a tulajdonságokat globálisan

definiálják és nincsenek attribútumként bezárva az osztálydefinícióba új tulajdonságokat lehet definiálni az osztály

megváltoztatása nélkül tulajdonságoknak is lehet tulajdonságuk nem lehet az alosztályban szűkíteni a tulajdonságok alanyát és tárgyát

38



nincs tagadás van nyílt világ szemantika ezért néhány ellentmondást nem lehet

detektálni

nem lehet azt állítani, hogy Apa és Anya diszjunkt

osztályok a nyílt világ szemantika miatt az ilyen példányok hiánya nem jelenti azt, hogy ilyen nem lehet

39



objektum orientált modellben és számos

ismeretalapú modellben valami vagy osztály vagy példány, de nem mindkettő RDFS-ben mindkettő lehet bio:Faj rdf:type rdfs:Class. bio:Kutya rdf:type rdfs:Faj; rdfs:subClassOf bio:Állat. :bundi rdf:type bio:Kutya.

mindezek a jellemzők szabadságot adnak például nem kell egy osztályt előre teljesen

specifikálni, bármikor bővíthető

de problémákat is jelentenek

40

RDFS problémák


RDFS kifejezőképességének gyengeségeire példák:

az alany és tárgy korlátozásokat nem lehet

lokalizálni

nem mondhatjuk, hogy a „gyereke” tulajdonság tárgya ember, ha emberekre alkalmazzuk és kutya, ha kutyákra alkalmazzuk

nincs létezés és számosság korlátozás

nem mondhatjuk, hogy minden embernek van anyja, vagy hogy minden embernek pontosan két szülője van

nincsenek tranzitív, inverz vagy szimmetrikus

tulajdonságok

nem mondhatjuk, hogy a „része” tulajdonság tranzitív 41

RDF(S) szemantika


RDF adatmodell egyszerű de nagy szabadságot enged meg szemantika megadása kétféle lehet RDF Model Theory (MT) axiomatikus

megfeleltetés egy másik olyan reprezentációnak,

aminek van szemantikus modellje, például elsőrendű logika

42

Szemantika modell elmélettel


ismeretalapú modellezés a világ (egy részét)

kívánja modellezni a nyelvi kifejezések a világ elemeinek felelnek meg a modellelmélet interpretációval kacsolja a szintaxist az elemekhez több interpretáció (modell) lehetséges a modell elemei a világ elemeinek felelnek meg formális kapcsolat a szintaxis és a modell között következtetést modell elmélettel lehet definiálni

43

Leíró logikák szemantikája (ism.)


a szemantikát az elsőrendű logika adja (ábra Horrocks) interpretációs függvény I egyedek

i ∈∆ I

interpretációs tárgykör ∆

I

I

János Mária fogalmak

C ⊆∆ I

I

Jogász Orvos Jármű szerepek

r ⊆∆ ×∆ I

I

I

gyereke birtokol (Jogász ⊓ Orvos)

44

RDF szemantikája modell elmélettel


(http://www.w3.org/TR/rdf-mt/)

egy V szókészlet I interpretációja: IR: erőforrások nem üres halmaza (∆ megfelelője) IS: V leképzése IR-re (interpretációs fv.) IP: az IR egy kitüntetett részhalmaza (a

tulajdonságok)

egy v ∈ V szóelem tulajdonság ↔ IS(v) ∈ IP

IEXT: IP leképzése IR×IR hatványhalmazára

vagyis a tulajdonság elemek leképzése az IR×IR részhalmazaira

LV: az IR egy kitüntetett részhalmaza (literál értékek) IL: a literál értékek leképzése LV-re

45




46




RDF Vocabulary (rdfV)

rdf:type rdf:Property rdf:XMLLiteral rdf:nil rdf:List

rdf:Statement rdf:subject rdf:predicate rdf:object rdf:first rdf:rest rdf:Seq rdf:Bag rdf:Alt rdf:_1 rdf:_2 ... rdf:value

egy V szókészlet RDF interpretációja a V ∪ rdfV

szókészlet interpretációja kiegészítve RDF szemantikai feltételekkel és RDF axiomatikus hármasokkal

47




RDF szemantikai feltételek x ∈ IP ⇔ <x, IS(rdf:Property)> ∈ IEXT(I(rdf:type)) Y stb.

RDF axiomatikus hármasok

rdf:type rdf:type rdf:Property . rdf:subject rdf:type rdf:Property . rdf:predicate rdf:type rdf:Property . ... rdf:nil rdf:type rdf:List . 48




és még további részletek ?

49

RDFS szemantikája modell elmélettel


osztály interpretáció x ∈ ICEXT(y) ⇔ <x,y> ∈ IEXT(IS(rdf:type)) RDFS további szemantikai feltételeket és

axiomatikus hármasokat ad hozzá RDFS szemantikai feltétel például <x,y> ∈ IEXT(IS(rdfs:domain)) ∧ ∈ IEXT(x) ⇒ u ∈ ICEXT(y) RDF axiomatikus hármasok például rdf:type rdfs:domain rdfs:Resource . rdfs:domain rdfs:domain rdf:Property .

50

RDF(S) értékelése


a gráf megközelítés egyszerű de vannakalapelvek

hátrányai

- URI-k azonosítanak például hatókör (scope) kijelölése nehézkes - HTTP URI embereknek vannak hátrányai, de a gyakorlatban - hasznos információ szabvánnyá vált - kapcsolat elég kifejezőképességű az alapokhoz más URI-hoz

erőforrások azonosítására és összekapcsolására

megfelel (LOD)

nem standard szemantika, ezért nehéz

következtetőt készíteni hozzá

51

Ismeretalapú modellezés XIII. RDF

Recommend Documents