Transcript WEBS- Pragmatic Web - Artificial Intelligence

Aplicatii Web bazate pe
semantica, agenti si servicii
http://turing.cs.pub.ro/webs_08
Universitatea Politehnica Bucuresti
Anul universitar 2008-2009, Master
Adina Magda Florea
Viziunea viitoare asupra WEB







Omniprezent
Nu exista autoritate centrala
Colectie de omponente eterogene si
autonome
Web semantic
Calcul P2P
Procese
Web pragmatic
Web – ce ar trebui

Semantic Web - Tim Berners-Lee





P2P




HTML – descrie detalii pt prezentare
Necesita o reprezentare separata a continutului
Semantica – cum reprezentam?
Reprezentarea cunostintelor, IA, modele formale
programe active care pot comunica
necesita semantica, de ex pt negociere
flexibilitate
Procese




azi – static si pasiv
gaseste si compune programe complexe
procese de business vs servicii
viziune orientata pe procese a serviciilor – standarde de
modelare a procesului de business – extindere ale
standardelor de servicii Web
Web pragmatic




Modele si tehnologii bazate pe servicii Web,
semantica, agenti care pot fi utilizati pentru a crea
sisteme informatice mari, deschise
Web pragmatic
Negociere: modelare semantica, interactiuni P2P,
interactiuni multiple in procese de business
Directii de dezvoltare:




Automatizare: oameni, programe
Marcare mai bogata
Activitati mai bogate: Pasiv  Activ, Servicii  Procese
Considerare context: semantica  intelegere mutuala 
pragmatica
Sematica pe Web




oameni  masini  agenti
Client-Server  P2P  Cooperativ
Sintaxa  Semantica  Intelegere mutuala 
Pragmatica si cunoastere
Viitorul serviciilor Web:
Date  Servicii  Procese
focus pe organizare si societati
Pragmatics (getting work done) Distributed Cognition
- Workflows, BPEL4WS
- Decisions and Plans
Semantics and Understanding
- Ontologies, OWL
Syntax, Language, and Vocabulary
Servicii Web curente:
focus pe indivizi si grupuri mici
Evolutie sisteme: centralizat
Terminal
3270
Terminal
Terminal
Terminal
Terminal
Mainframe
Terminal
Terminal
Terminal
Terminal
Terminal
Terminal
Evolutie sisteme: Client-Server
PC
Client
E-Mail
Server
Master-Slave
Workstation
Client
Web
Server
PC
Client
PC
Client
Database
Server
Evolutie sisteme: Peer-to-Peer
Application
Application
Application
Application
E-Mail
System
Web
System
Database
System
Evolutie sisteme: Cooperative
Agent
Application
Application
Application
Agent
Agent
Agent
Application
Agent
E-Mail
System
Agent
Agent
Web
System
(Mediators, Proxies, Aides, Wrappers)
Agent
Database
System
Evolutie similara la nivelul retelelor
Internet
 Intranet: retea privata la nivelul unei
intreprinderi
 Extranet: retea privata limitata la anumite
intreprinderi selectate
 Virtual Private Network (VPN): un mod de a
realiza intranet sau extranet in Internet
Internet computing sau servicii Web– toate
aceste posibilitati

Sisteme deschise: caracteristici



Componente autonome
Componente eterogene
Configuratia se modifica dinamic:
comportare, arhitectura,
implementare, interactiuni
 intra si ies

Sisteme deschise si Web pragmatic



Servicii
Semantica
Agenti
1. Servicii Web
Definitii:




O componenta a logicii de business accesibila prin Internet
pe baza standerdelor deschise (Microsoft)
Functii software incapsulate, slab interconectatae si care
pot fi contractate si oferite prin protocoale standard pe
Web (DestiCorp)
Componente software slab conectate care interacioneaza
intre ele dinamic pe baza tehnologiilor Internet standard
(Gartner)
O aplicatie software identificata de un URI a carei interfata
poate fi definita, descrisa si descoperita de artefacte XML
si care suporta interactiuni directe cu alte aplicatii
software folosind mesaje bazate pe XML, pe baza
protocoalelor Internet (W3C)
Servicii Web



Serviciile – o paradigma de programare
care permite dezvoltarea metodelor de
programare a sistemelor distribuite,
deschise
Programarea orientata pe servicii
Eforturi de standardizare a serviciilor
Evolutie servicii pe Web
Generation
Scope
Technology
Example
First
All
Second
Programmatic Screen
scraper
Systematically
generated HTML
content
Third
Standardized
Web services
Formally
described service
Fourth
Semantic
Semantic
Web services
Semantically
described service
Browser
Any HTML page
Standardizare
ebXML
Registries
UDDI
ebXML
CPA
OWL-S Service
Model
OWL-S
Service
WSCL
Profile
OWL-S Service
Grounding
OWL
RDF
PSL
BPEL4WS
BPML
WS-AtomicTransaction and WSXLANG
BusinessActivity
WS-Reliable
WS-Coordination
Messaging
WS-Security
WSCL
WS-Policy
WSDL
SOAP
BTP
WSCI
ebXML
BPSS
Discovery
Contracts and
agreements
Process and workflow
orchestrations
QoS: Transactions
QoS: Choreography
QoS: Conversations
ebXML
QoS: Service
CPP
descriptions and bindings
ebXML
messaging Messaging
XML, DTD, and XML Schema
Encoding
HTTP, FTP, SMTP, SIP, etc.
Transport
Schema preluata din Service-Oriented Computing: Semantics, Processes, Agents
– Munindar P. Singh and Michael N. Huhns, Wiley, 2005
2 Semantica





Reprezentarea cunostintelor
Rationament
Metode pt a construi descrieri de nivel
inalt ale lumii care pot fi utilizate pt a
dezvolta aplicatii complexe, inteligente
Reprezentari bazate pe logica simbolica
Alte reprezentari:


reguli
retele
Logica de ordinul intai







Conceptualizare
Sintaxa
Semantica
Interpretare
Model
Model – liniar sau structurat
M |=S 
Teoria modelului
 entailment - consecinta logica KB |= 
Teoria demonstratiei
 axiome si reguli de inferenta
KB |-i 
Logica de ordinul intai




Decidabilitate
Completitudine
Consistenta
Complexitatea calcului
PrL, PL
Other
representations
Situation calculus
Adds states, actions
Linear model
Sentential logic
of beliefs
Uses beliefs atoms BA()
Index PL with agents
Symbol level
Modal logic
Structured models
Modal operators
Knowledge level
Logics of knowledge
and belief
Modal operators B and K
Logici de
ordin
superior
Temporal logic
Modal operators for time
Linear time
Branching time
CTL logic
Branching time
and action
Dynamic logic
Modal operators
for actions
BDI logic
Adds agents, B, D, I
Logica propozitiilor
LP – Limbajul logicii propozitionale
 - multimea propozitiilor atomice
Sin-1) a  implica a  LP
Sin-2) p, q  LP implica pq  LP, q  LP
M0 =<L> modelul LP
L  - interpretare
Sem-1) M0 |= a iff aL, unde a 
Sem-2) M0 |= pq iff M0 |= p si M0 |= q
Sem-3) M0 |= p iff M0 |=/ p
p =A B
q =A B
r = A  A
A - ploua
B – ia umbrela
A
T
T
F
F
B A  B AB AA
T
T
T
T
F
F
F
T
T
T
F
T
F
T
F
T
Logica predicatelor
Cunostinte despre existenta orbiectelor si relatiilor
(x)(P(x))
(x)(P(x))
p = (x) young(x)  success(x)
q = (x) young(x)  success(x)
D = {Bill, Tom, Alice}
x
young(x)
Bill
T
Tom
F
Alice
F
M
success(x)
T
T
F
M |= p
M |=/ q
22
knowledge
propositional first-order
Paul is a man
a
man(Paul)
Bill is a man
b
man(Bill)
men are mortal
c
(x) (man(x) 
mortal(x))
knowledge
first-order
second-order
smaller is
transitive
( x) (( y) (( z)
((<(x,y)  <(y,z) 
<(x,z)))))
( x) (( y) (( z)
((part-of(x,y) 
part-of(y,z) 
part-of(x,z)))))
transitive(<)
part-of is
transitive
R is transitive iff
not expressible
whenever R(x,y) and
R(y,z) hold, R(x,z)
holds too
(see however pseudosecond order)
transitive(part-of)
( R) ((transitive(R) 
( x) (( y) (( z)
((R(x,y)  R(y,z) 
R(x,z)))))))
Logica modala
LM – Limbajul logicii modale
2 operatori modali
 p - p posibil adevarat
 p - p necesar adevarat
Sin-3) regulile din LP sunt in LM
Sin-4) p  LP implica p, p  LM
Lumi posibile
Structura modelului – relatie binara de accesibilitate intre
lumi
M1 =<W, L, R>
W – multime de lumi
L:W  P() – multimea de formule adevarate intr-o
lume, R  W X W
p
p – ploua la Bucuresti
q
q – maine rasare soarele
Sem-4) M1 |=W  iff L(w), where  
Sem-5) M1 |=W pq iff M1 |=W p and M1 |=W q
w1
Sem-6) M1 |=W p iff M1 |=/W p
p, q, r
Sem-7) M1 |=W  p iff (w': R(w,w')  M1 |=W' p)
Sem-8) M1 |=W  p iff (w': R(w,w')  M1 |=W' p)
w2
in w0 ?  p, ? q, ? r
p, q, r
?q
w0
Relatia de accesibilitate
p, q, r
- reflexiva iff (w: (w,w)R)
p p
w3
- seriala iff (w: (w': (w,w')R))  p   p
p, q, r
- tranzitiva iff (w1,w2,w3: (w1,w2)R  (w2, w3)R  (w1,w3)R)
pp
- simetrica iff (w1,w2: (w1,w2)R  (w2,w1)R)
p   p
- euclidiana iff (w1,w2,w3: (w1,w2)R  (w1, w3)R  (w2,w3)R)
 p   p
Sisteme bazate pe reguli

Reguli reactive


on eveniment if conditie then (executa)
actiune
Reguli de inferenta




if anecedent then consecinta
ciclul de inferenta
inlanturie inainte
inlantuire inapoi
Sisteme bazate pe reguli
Reprezentare
Intrari
(date de caz)
MEMORIE
DE LUCRU
Fapte dinamice
Date
Iesiri
(Raspunsuri)
Date de activare
BAZA DE
CUNOSTINTE
Reguli Fapte
Actiuni
(Concluzii)
MOTOR DE
INFERENTA
Reguli selectate
Control
Selectie reguli
si fapte
Sisteme bazate pe reguli



Jess – motor de inferenta bazat pe
reguli scris in Java
foloseste algoritmul RETE de identificare
utilizeaza obiecte structurate si reguli
(deftemplate automobil
(slot producator)
(slot model)
(slot an (type INTEGER))
(multislot accesorii)
(slot culoare (default argintie)))
(defrule vopseste-auto
?fact <- (automobil (an ?y) (culoare ?c))
(test (neq ?c argintiu)
=>
(modify ?fact (culoare argintiu))
(printout t “Revopsit “ ?y “in culoare argintie” crlf)
Sisteme bazate pe reguli





Semantic Web Rule Language
SWRL
Limbaj de reprezentare a regulilor pe Web
si combinarea lor cu ontologii standard
Extinde axiomee OWL cu clauze Horn
Porneste de la RuleML
Sisteme bazate pe obiecte structurate


Retele semantice
Relatie individual-generic, sau
instanta-clasa,
notata ISA (prescurtare de la IS
A).
Relatia generic-generic, sau
subclasa-clasa, notata AKO
(prescurtare de la A Kind Of).
Obicete particulare / obiecte
generice
Pasare
ISA
Canar
culoare
are
poate
aripi
zbura
galben
(a)
Eveniment
student
Ocupatie
Adresa
Radu
AKO
Eveniment-trimitere
Sloturi
ISA
ISA
Expeditor
T1
Inferente specifice
luterana-15
Persoana
Destinatar
Obiect
scrisoare
Ioana
(b)
ISA
Ocupatie
elev
Sisteme bazate pe obiecte structurate






KL-ONE
Introduce multe notiuni din DL
concepte, roluri, restrictie valoare,
restrictie numerica
Inferente: subsumare, clasificare
Completitudine
Complexitate
Logici de descriere




O familie de DL
Concept – expresie intr-un limbaj DL care
reprezinta o multime de indivizi
Terminologie – o structura ierarhica
construita pentru a oferi o reprezentare
intensionala a domeniului de interes
Modelul formal OWL
Logici de descriere - arhitectura
Man  hasChild.Female  hasCh
 hasChild.(Rich  Happy)
Man ´ Human u Male
Happy-Father ´ Man u 9 has-child
Female u …
Abox (data)
John : Happy-Father
hJohn, Maryi : has-child
Interface
Tbox (schema)
Inference System
Knowledge Base
3 Agenti




“De cele mai multe ori, oamenii folosesc termenul agent pentru
a referi o etitate care functioneaza permanent si autonom
intr-un mediu in care exsita alte procese si/sau alti agenti”
(Shoham, 1993)
“Un agent este o entitate care percepe mediul in care se afla si
actioneaza asupra acestuia” (Russell, 1997)
“Agentii inteligenti indeplinesc 3 functii: percep conditiile
dinamice din mediu, actioneaza pentru a modifica aceste
conditii, si rationeaza pentru a interpreta perceptii, a rezolva
probleme, a face inferente, si a stabili ce actiuni sa execute.
(Hayes-Roth 1995)”
“Agentii inteligenti sunt entitati software care executa anumite
operatii pentru utilizator sau pentru un alt program, cu un
anumit grad de independenta sau autonomie si utilizeaza
cunostinte si reprezentarea scopurilor utlizatorului” (the IBM
Agent)
Agenti


“Agent = un sistem (software sau hardware) cu
urmatoarele proprietati:
autonomie – agentii opereaza fara interventai directa a
utilizatorui si au un anumit control asupra actiunilor si
starilor lor;
flexibila



Actiune autonoma
reactivitate: agentii percep mediul si reactioneaza
corespunzator al schimbarile din acesta;
pro-activitate: agentii, pe langa reactia la schimbarile
din mediu, sunt capabili sa urmareasca executia
scopurilor si sa actioneze independent;
abilitati sociale – agentii interactioneaza cu alti agenti
sau cu utilizatorul pe baza unui limbaj de comunicare.
(Wooldridge and Jennings)
Agenti
2 directii de definitie

Definirea unui agent izolat

Definirea agentilor in colectivitate
2 tipuri de definitii

Nu neaparat agenti inteligenti

Include o comportare tipica IA
Caracteristici agenti





dimensiune sociala  SMA
 agenti
inteligenti
Actioneaza pentru un utilizator sau un program
Autonomie
Percepe mediul si actioneaza asupra lui reactiv
Actiuni pro-active
goal-directed behavior vs reactive behaviour?







Caracter social
Functionare continua (persistent software)
mobilitate ?
inteligenta?
Scopuri, rationalitate
Rationament, luarea deciziilor
cognitiv
Invatare/adaptare
Interactiune cu alti agenti – dimensiune sociala
Alte moduri de a realiza inteligenta?
Mediul unui agent
Proprietatile mediului
Agent
- Accesibil vs inaccesibil
Sensor
intrare
Actiune
iesire
- Determinist vs
nondeterminist
- Static vs dinamic
Mediu
- Discret/continuu
- Contine sau nu alti agenti
Sisteme multi-agent
Mai multi agenti intr-un mediu comun
Mediu
Zona de influenta
Interactiuni
Sisteme multi-agent



Interactiuni intre agenti
- nivel inalt
Interactiuni pentru- coordonare
- comunicare
- organizare
Coordonare
 motivati colectiv
 motivati individual
-
scopuri proprii
scopuri proprii
scopuri proprii
resurse
scopuri proprii
/ indiferenta
/ competitie pentru resurse
si contradictorii / competitie pentru
/ coalitii