Transcript ONTOLOGIJŲ APŽVALGA - VU Matematikos ir informatikos
ONTOLOGIJOS IR SEMANTINIS PASAULINIS TINKLAS
Saulius Maskeliūnas
Matematikos ir informatikos institutas Akademijos 4, LT-08663 Vilnius
MII
TURINYS (1)
1.
2.
3.
ĮVADAS (ontologijų apibrėžimas, sudėtingumo lygiai, ontologijų rūšys ir kt.).
ONTOLOGIJŲ KŪRIMAS (specifikavimo kalbos, kūrimo metodologijos ir aplinkos, pavyzdžių bibliotekos Internete).
ONTOLOGIJŲ PANAUDOJIMAS INFORMACINĖSE SISTEMOSE ONTOLOGIJOS PASAULINIAME TINKE 2
MII
TURINYS (2)
4. TOLESNĖS SEMANTINIO PASAULINIO TINKLO RAIDOS KRYPTYS: Į paslaugas orientuota architektūra, pasaulinio tinklo paslaugos Semantinio pasaulinio tinklo paslaugos (angl.: Service Orienced Architecture, Web Services Semantic Web Services) Skaičiuojamieji tinklai (išskirstyti skaičiavimai kompiuterių tinkluose) ir skaičiuojamosios pasaulinio tinklo paslaugos Semantiniai skaičiuojamieji tinklai (angl.: Grid Computing, Grid Services Semantic Grid) IŠVADOS Pastaba: visi pranešime minimi prekių ženklai yra atitinkamų kompanijų nuosavybė 3
MII
1. ĮVADAS
4
MII
Ontologijos termino istorija
• • • Filosofijoje terminas "ontologija" turi prasmę "būties teorija", "visos tikrovės svarbiausių ypatybių nagrinėjimas". Čia "ontologija" yra sinonimas terminui "metafizika" (tai aptarinėjo ir Aristotelis IV a.pr.m.e.).
Pats "ontologijos" terminas pirmą kartą panaudotas XVII a.
Maždaug nuo 1990 m. šis terminas pradėtas naudoti ir Dirbtinio intelekto srityse, kalbant apie: • • • žinių bendrą naudojimą [sharing], programinių agentų tarpusavio sąveiką, visuotinai pripažįstamų [common sense] žinių atvaizdavimą, natūralios kalbos apdorojimą • ir kt. 5
MII
Ontologijų apibrėžimas
• •
Ontologija - tai tam tikros srities sąvokų visumos specifikavimas išreikštu pavidalu
[“explicit specification of a conceptualization” T.R.Gruber 1993 m.].
Ontologijos specifikuoja nagrinėjimo srities: • • Konceptus, esybių (daiktų bei reiškinių) tipus Konceptų hierarchijas, esybių tipų tarpusavio sąryšius, priklausomybes • [Aksiomas, taisykles, dėsningumus apie esybių tipus ir sąryšius] • [Pavyzdinius atvejus] 6
MII
Ontologijos ir žinių bazės
[
N. Guarino
. Formal Ontology and Information Systems. In: N. Guarino (ed.),
Formal Ontology in Information Systems. Proceedings of FOIS’98
, Trento, Italy, June 1998. IOS Press, pp. 3-15]: • •
Ontologija – tai ypatinga žinių bazė, aprašanti faktus, kuriuos tam tikra naudotojų grupė laiko visada teisingais, remiantis sutartomis naudojamo žodyno terminų prasmėmis.
Tad, tam tikros srities
bendrinėje [generic] žinių bazėje
galima išskirti du komponentus: • •
ontologiją
(kurioje
išreikšta nuo būsenų nepriklausoma
informacija
) ir
„esminę“ [core] žinių bazę
(kurioje išreikšta nuo būsenų priklausoma informacija).
7
MII
Ontologijų sudėtingumo lygiai
8 • Deborah L. McGuinness. “Ontologies Come of Age”.
In: D. Fensel, J. Hendler, H. Lieberman, W. Wahlster (eds.) The Semantic Web: Why, What, and How, MIT Press, 2001.
MII
Ontologijų sudėtingumo lygiai
(tęsinys) 9 • • • • • • • • • Terminai + Terminų apibrėžimai; + Siauresnių/platesnių terminų sąryšiai; + Apibendrinimo (“IS_A”) sąryšiai: neformalūs
\
formalūs; + Formaliai nurodyti konkretūs atvejai; + Freimai (savybės); + Galimų reikšmių apribojimai; + Loginės sąlygos (suvaržymai, aksiomos); + Inversijos, nepersidengimo (“disjointness”), visumos-dalies (“PART_OF”) sąryšiai ir kt.
MII
Ontologijų rūšys (pagal formalumą)
10 • •
Neformalios
(pvz., terminų katalogai)
Formalios
• • • Aksiomatizuotos (pvz.: formalios mokslų teorijos, taisyklių ir freimų rinkiniai ekspertinėse sistemose, duomenų bazių koncepcinių schemų specifikacijos) Prototipais paremtos (terminologinės) Mišrios
MII
Ontologijų rūšys (pagal galią)
• •
“Lengvasvorės" ontologijos
išreiškia: • sąvokas • • • elementarius tipus sąvokų hierarchiją sąryšius tarp sąvokų
“Sunkiasvorės" ontologijos
papildomai išreiškia: • • • • kardinalumo apribojimus sąryšių klasifikaciją pakartotinius tvirtinimus galimybes manipuliuoti aksiomomis ir semantika, naudojant logikos formalizmus ir loginio išvedimo sistemas 11
MII
Ontologijų rūšys (pagal paskirtį)
• • • • • • žinių vaizdavimo ontologijos; bendrosios ontologijos, visuotinai naudojamų sąvokų ontologijos; aukščiausio lygio ontologijos, meta-ontologijos; lingvistinės ontologijos; nagrinėjimo sričių ontologijos; užduočių ontologijos, metodų ontologijos, taikomųjų programų ontologijos; ir kt.
12
MII
1. ONTOLOGIJŲ KŪRIMAS
13
MII
Ontologijų specifikavimo kalbos
•
Tradicinės
– CARIN, FLogic, LOOM, OCML, Ontolingua • •
Specializuotos
– CycL (CyC ontologijai), GRAIL (medicininei ontologijai GALEN), NKRL (naratyvinių dokumentų semantiniam kontekstui aprašyti)
Skirtos pasauliniam tinklui
– SHOE, XOL, OML, RDF ir RDF Schema, OIL, DAML+OIL, Web Ontology Language (OWL) 14
MII
CyC ontologijos apibrėžimų peržiūros pavyzdys
15 http://opencyc251.homelinux.org:3603/cg?cb-start
16 MII
Pasaulinio tinklo ontologijų kalba (angl. Web Ontology Language, OWL )
• • OWL yra Semantinio pasaulinio tinklo sudamoji dalis; ją kuria
“W3C Web Ontology” darbo grupė
DAML+OIL ontologijų kalbos pagrindu. 2002.03.08 išleidžiama OWL reikalavimų dokumento 1 vers.; 2002.11.08 išleidžiama pirma OWL vadovo versija; • • • 2003.04.04 W3C paskelbia OWL 1.0 versijos paskutinius darbinius juodraščius 2003.08.18
W3C paskelbia šešias OWL specifikacijas (visuomenės pastaboms iki š.m. rugsėjo 20 d.), kurios jau tapo W3C rekomendacija.
http://xml.coverpages.org/owl.html , http://www.w3.org/TR/owl-features/
17 MII
Ontologijų kūrimo metodologijos
• • • • • • • Cyc Uschold’o ir King’o Grüninger’io ir Fox’o KACTUS METHONTOLOGY SENSUS On-To-Knowledge [galutinė versija 1.0 – 2002.09.26] ; projektas “Content-Driven Knowledge Management Tools through Evolving Ontologies” (EU IST-1999-10132) ; http://www.aifb.uni-karlsruhe.de/WBS/ysu/publications/OTK-D18_v1-0.pdf
MII
Ontologijų kūrimo aplinkos
• • • • • • Apollo LinkFactory ® OILEd OntoEdit Ontolingua Server OntoSaurus • • • • • OpenKnoME Protégé-2000 SymOntoX WebODE WebOnto Naujausia iš Stanfordo universitete sukurtų priemonių, skirta žinių įgijimui; laisvai platinama, plačiai naudojama, lengvai išplečiama (iki 150 000 freimų), suderinama su OKBC, eksportuoja HTML, XML, RDF Schemos, JDBC, [artimiausioje ateityje ir DAML+OIL] formatais.
http://protege.stanford.edu
18
MII [Protégé-2000 + TMTab] XML (XTM) TMNav 19
MII
Automatinis ontologijų kūrimas
• • Daugybės ontologijų sudarymo poreikis Ontologijų inžinerijos sudėtingumas ir darbaimlumas • • Mašininio mokymosi panaudojimas ontologijų kūrimui Ontologijų automatinis generavimas esamiems informacijos ištekliams ("rekonstruojanti inžinerija“, semantinis anotavimas) 20
MII
Ontologijų evoliucionavimas
• Pasaulis nuolat keičiasi (naujos veiklos, naujos organizacijų struktūros, nauji produktai ir paslaugos, …) • Ontologijos turi atspindėti šiuos pokyčius (naujos [ar nereikalingomis tampančios] sąvokos ir sąryšiai, naujos sąvokų prasmės) • Ontologijų palaikymo svarba (taikomųjų programinių sistemų veikimo kokybės priklausymas nuo naudojamų ontologijų "šviežumo") 21
MII
Ontologijų bibliotekos Internete
•
Ontolingua ontologijų serveris
http://www-ksl.stanford.edu/knowledge sharing/ontologies/index.html (statinė biblioteka), http://www-ksl-svc.stanford.edu:5915/ •
IEEE darbo grupės “Standartinės aukščiausios ontologijos” tinklalapio nuorodų puslapis
http://ltsc.ieee.org/suo/refs.html
•
DAML ontologijų biblioteka
http://www.daml.org/ontologies/ontologies.html
22
MII
2. ONTOLOGIJŲ PANAUDOJIMAS INFORMACINĖSE SISTEMOSE
23
MII
Ontologijų naudojimo privalumai
• žinių struktūrizavimo palengvinimas naujose srityse • bibliotekoje saugomų komponentų pakartotinas naudojimas (išvengiant būtinumo kurti iš naujo) • tarpusavio sąveikos tarp skirtingų komponentų palengvinimas, išsiaiškinant atitikmenis tarp jų naudojamų terminų • intelektuali paieška apdorojant užklausas (t.y., automatiškai apibendrinant užklausas, surandant artimiausius dalinius atitikmenis) 24
MII
Esamos ontologijų taikymų sritys
• • • • • • • informacijos mokslas, bibliotekininkystė; profesinės terminijos standartizavimas; [matematinė] lingvistika; natūralios kalbos generavimas; ontologijomis pagrįsta programinių sistemų sąveika; duomenų bazių koncepcinės schemos, koncepcinis modeliavimas; žinių inžinerija, žinių bazių sistemos; brokeriai bei kitókios informacijos paieškos sistemos, pagrįstos ontologijomis; korporacinis žinių valdymas; … 25
MII
Pagrindinės ontologijų rūšys
Aukščiausio lygio ontologijos Taikomųjų sričių ontologijos Užduočių ontologijos Taikomųjų sistemų ontologijos
N. Guarino
. Formal Ontology and Information Systems. In: N. Guarino (ed.),
Formal Ontology in Information Systems. Proceedings of FOIS’98
, Trento, Italy, June 1998. IOS Press, pp. 3-15.
26
MII
Pagrindinės ontologijų rūšys
(tęsinys) • • • •
Aukščiausio lygio ontologijos
(ALO) aprašo bendriausias sąvokas (pvz. erdvė, laikas, objektas, įvykis, veiksmas, ir kt.), nepriklausomas nuo konkrečios problemos ar srities.
Taikomųjų sričių ontologijos
aprašo konkrečių sričių žodynus (pvz. medicina, automobiliai), specializuodamos terminus, įvestus aukščiausio lygio ontologijose
Užduočių ontologijos
aprašo konkrečių užduočių ar veiklų žodynus (irgi specializuojant ALO terminus).
Taikymų ontologijos
aprašo konceptus, kurie yra tiek taikomųjų sričių, tiek užduočių ontologijų specializacija. Dažnai šie konceptai atitinka roles kurias atlieka tam tikros taikomosios srities esybės vykdydamos tam tikrą veiklą.
27
MII
Pagrindinės ontologijų rūšys
(tęsinys) Žinių vaizdavimo meta-ontologijos Aukščiausio lygio ontologijos Lingvistinės ontologijos Taikomųjų sričių ontologijos Užduočių ontologijos Taikomųjų sistemų ontologijos 28
MII
Žinių vaizdavimo meta-ontologijos
• • • •
Pirmos eilės predikatų logika Freimų logika UML Temų žemėlapiai
29
MII
Aukščiausio lygio ontologijos
• • • • • • J.F.Sowa’os “Top Level Ontology” http://users.bestweb.net/~sowa/ontology/toplevel.htm
N.Guarino grupės “Top Level of Particulars” SUMO http://ontology.teknowledge.com/ SUO IFF Foundation Ontology WordNet top level ontology http://suo.ieee.org/IFF/ Upper Cyc • • • http://www.cyc.com/cyc-2-1/cover.html
Apie 3 000 bendražmogiškų žinių sąvokų Sąvokos grupuojamos į mikro teorijas Naujausia atvira versija –
http://www.opencyc.com/ Open Cyc
v0.6b (2002.04.03) 30
MII • • • • • •
Lingvistinės ontologijos
CoreLex, EDR Electronic Dictionary, Goi-Taikei (GT) Mikrokosmos The Generalized Upper Model http://www.darmstadt.gmd.de/publish/komet/gen-um/newUM.html
SENSUS http://www.isi.edu/natural- language/projects/ONTOLOGIES.html
WordNet • • • http://www.cogsci.princeton.edu/~wn/ Turi 118 000 žodžių formų ir 90 000 žodžių reikšmių Žodžiai kategorizuojami į daiktavardžius, veiksmažodžius, būdvardžius, prieveiksmius Išreiškiami semantiniai sąryšiai tarp žodžių reikšmių (sinonimai, antonimai, IS_A, PART_OF sąryšiai) EuroWordNet http://www.illc.uva.nl/EuroWordNet/ 31
MII
WordNet vizuali versija
32 http://www.visualthesaurus.com/
MII
WordNet vizuali versija
(sena versija) 33 http://www.visualthesaurus.com/classic/
MII
Pagrindinės ontologijų rūšys
(tęsinys) Žinių vaizdavimo meta-ontologijos Aukščiausio lygio ontologijos Lingvistinės ontologijos Taikomųjų sričių ontologijos Užduočių ontologijos Taikomųjų sistemų ontologijos 34
MII
Taikomųjų sričių ontologijos – Įmonių ontologija
Veikla
(Acti vity)
Veiklos specifikacija
(Activity Specification)
, Vykdyti
(Execute),
Vykdoma veiklos specifikacija
(Executed Activity Specification), Conditions),
Pradžios momentas Pasekmė
(Effect),
Veikėjas
(T-Begin), (Doer),
Pabaigos momentas Veiklos dalis
(Sub-Activity), (T-End),
Valdžia Pradinės sąlygos
(Authority), (Pre-
Veiklos valdytojas
(Activity Owner),
Įvykis
(Event),
Planas
(Plan),
Plano dalis
(Sub-Plan),
Planavimas Proceso specifikacija
(Process Specification),
Išteklių paskirstymas
(Resource Allocation),
Sugebėjimas
(Capability),
Įgūdis
(Skill),
Išteklių pakaitalas
(Resource Substitute).
(Planning),
Išteklius
(Resource),
Organi zacija
(Organ isation )
Strate gija
(Strate gy)
Preky ba
(Mar keting) 35
Asmuo lyvis
(Person),
Įrenginys
(Machine), (Partner),
Juridinė esybė
(Legal Entity),
Įgalioti
(Delegate),
Valdymo grandis Organizacijos padalinys
(Management Link), (Organisational Unit),
Teisinė nuosavybė Valdyti
(Legal Ownership), (Manage),
Neteisinė nuosavybė
(Non-Legal Ownership),
Nuosavybė
(Ownership),
Savininkas
(Owner),
Turtas
(Asset),
Sandėrio da-
(Stakeholder),
Akcinė bendrovė
(Corporation),
Įdarbinimo sutartis
(Employment Contract),
Pajus Partnerystė
(Partnership), (Share),
Pajaus savininkas Partneris
(Share Holder).
Tiklas
(Purpose), Purpose),
Siekis Turėti tikslą
(Objective), (Hold Purpose),
Vizija
(Vision),
Numatomas tiklas
(Intended Purpose),
Pavedimas
(Mission),
Užduotis
(Goal),
Strateginis tikslas Pagalbos siekis
(Strategic (Help Achieve),
Strategija
(Strategy),
Strateginis planavimas
(Strategic Planning),
Strateginis veiksmas
(Strategic Action),
Spren dimas
(Decision), cal Assumption),
įtakos veiksnys Prielaida
(Assumption),
Kritinė prielaida
(Critical Assumption),
Įtakos veiksnys
(Influence Factor),
Kritinis įtakos veiksnys Nekritinė prielaida
(Critical Influence Factor), (Non-Criti-
Nekritinis
(Non-Critical Influence Factor),
Kritinis sėkmės veiksnys
(Critical Success Factor),
Rizika
(Risk).
Pardavimas
Offer), (Sale),
Pardavėjas Galimas pardavimas
(Vendor), (Potential Sale),
Faktinis pirkėjas Skirta pardavimui
(Actual Customer), (For Sale),
Siūlymas parduoti
(Sale
Galimas pirkėjas
(Potential Customer),
Pirkėjas
(Customer),
Perpardavėjas
(Reseller),
Prekė
(Product),
Kainos klausìmas
(Asking Price),
Pardavimo kaina
(Sale Price), Segment),
Rinka
(Market),
Rinkos tyrimas Segmentavimo kintamasis
(Segmentation Variable), (Market Research),
Rinkos dalis
(Market
Rūšies ženklas
(Brand Image),
Ypatybė
(Feature),
Poreikis
(Need),
Rinkos poreikis
(Market Need),
Parama parduotant
(Promotion),
Konkurentas
(Competitor).
Laikas
(Time)
Laiko linija
(Time Line),
Laiko intervalas
(Time Interval),
Laiko momentas
(Time Point).
http://www.aiai.ed.ac.uk/project/enterprise/enterprise/ontology.html
MII
Įmonių ontologijos pavyzdys (2)
(Define-Class Legal-Entity (?X) "That which can enter into a legal contract. For the purposes of the Enterprise Ontology, this is equivalent to the union of Person, Corporation, and Partnership." :Iff-Def (And (Eo-Entity ?X) (Or (Person ?X) (Corporation ?X) (Partnership ?X))) :Axiom-Def (Partition Legal-Entity (Setof Person Corporation Partnership))) ________________________________________________________________ (Define-Class Purpose (?Purpose) "a State-Of-Affairs that is either 1) the Intended-Purpose of some Plan, or 2) in a Hold-Purpose relationship with some Actor" :Iff-Def (And (State-Of-Affairs ?Purpose) (Qua-Entity ?Purpose) (Or (Exists (?Plan) (Intended-Purpose ?Plan ?Purpose)) (Exists (?Actor) (Hold-Purpose ?Actor ?Purpose)))))
36
MII
Pagrindinės ontologijų rūšys
(tęsinys) Žinių vaizdavimo meta-ontologijos Aukščiausio lygio ontologijos Lingvistinės ontologijos Taikomųjų sričių ontologijos Užduočių ontologijos Taikomųjų sistemų ontologijos 37
MII
Užduočių ontologijos – Verslo procesų modeliavimo kalba
• •
The Business Process Management Initiative
( http://www.bpmi.org/ ) : Business Process Modeling Language specification ( 2002.11.13)
• • • Verslo procesų modeliavimo kalba (BPML) yra verslo procesų ir juos palaikančių esybių abstraktus modelis. BPML apibrėžia formalų modelį abstraktiems ir vykdomiems procesams išreikšti, apimantį visus įmonių verslo procesus (tame tarpe įvairaus sudėtingumo veiklas, transakcijas bei jų kompensavimą, duomenų valdymą, konkuravimą, išimčių apdorojimą ir operacinę semantiką). BPML išreiškia ir gramatiką (XML schemos forma) įgalinančią išsaugoti ir keistis apibrėžimais heterogeninėse sistemose ir modeliavimo priemonėse.
Business Process Modeling Notation 0.9 working draft
38
MII
BPML specifikacijoje apibrėžti
veiklų tipai
39
MII
BPML specifikacijoje apibrėžta veiklų egzempliorių būsenų perėjimo diagrama
40
MII
Pagrindinės ontologijų rūšys
(tęsinys) Žinių vaizdavimo meta-ontologijos Aukščiausio lygio ontologijos Lingvistinės ontologijos Taikomųjų sričių ontologijos Užduočių ontologijos Taikomųjų sistemų ontologijos 41
MII
Taikomųjų sistemų ontologijos – Įmonių inžinerijos ontologija
A.Čaplinskas, A.Lupeikienė, O.Vasilecas. Unified Enterprise engineering environment: ontological point of view. In:
BalticDB&IS*2002 proceedings
, Kluwer, 2002, Fig.2: 42 Functional entities execute Enterprise System Enterprise
Enterprise system aspects:
FUNCTION / ACTIVITY Business System Business Process manipulates Business Entity Basic Process Supporting Process models Information System INFORMATION COMPUTERISATION Business Software System Information Processing Process manipulates Business Information Object implements Application Program represents manipulates Software Business Object
MII
Konkrečios įmonės sistemos pavyzdys: mūsų MII PSIS skyrius
• • Įmonės sistemai „MII PSIS“ priklausančios verslo sistemos: • • Pagrindinė veikla: • Mokslinė veikla (pagrindinės temos ir papildomų temų vykdymas) • Užsakomieji darbai • Konferencijų organizavimas Pagalbinė veikla: • Doktorantų, magistrų ruošimas; Inventoriaus priežiūra ir kt.) Informacinė sistema (IS) – tai, kas yra arba galėtų būti realizuota kaip kompiuterizuota IS.
43
44 MII
Verslo sistema „ Mokslinė veikla “
Verslo sistemos posistemiai
Informacijos kaupimas, Aptarimas, Pristatymas
Informacinės sistemos Programinės sistemos
Publikacijos ( esama mokslinė inf.
), Diskusijos, Seminaras, Skelbimai, Reikalavimai, Nauja informacija ( turinti versijas, tekstinė ir grafinė ), Darbuotojai MS Office, Elektroninis paštas, Paieškos Internete priemonės, Publikacijų DB – tinklalapis, Mokslininkų DB
Galimos ateityje:
Reikalavimų inžinerijos programinės priemonės, Skelbimų lenta, Kadrų DB, Virtualios konferenc. įranga, Interneto portalas, etc.
MII
Verslo sistema „ Konferencijų organizavimas “
Verslo sistemos posistemiai
Konkrečios rengiamos konferencijos
Informacinės sistemos Programinės sistemos
Bendroji informacija, dalyviai, biudžetas, naujienos Konferencijos tinklalapis, MS Office, Elektroninis paštas, Konferencijos dalyvių DB – Dalyvių registravimo sistema 45
Galimos ateityje
: Straipsnių įteikimo ir recenzavimo sistema, Dokumentų DB, Biudžeto sistema
MII
Pagalbinė verslo sistema „ Inventoriaus priežiūra “
Verslo sistemos posistemiai
–
Informacinės sistemos
Žiniaraščiai
Programinės sistemos
MS Word
Galimos ateityje:
Darbų srautų sistema, Inventoriaus duomenų bazė 46
MII
3. ONTOLOGIJOS PASAULINIAME TINKE
47
MII
Pasaulinio kompiuterių tinklo kartos
48
1.
Pamatų padėjimas: HTML kalba derinyje su HTTP ryšio protokolu (WWW) [praeitame dešimtmetyje]
WWW – labai sėkminga technologija (plg.: prieinamos informacijos kiekis, tokios informacijos naudotojų kiekis), tačiau WWW pagrinde yra skirta tik žmonėms skaityti, o ne kompiuteriams automatiškai naudoti .
MII
Pasaulinio kompiuterių tinklo kartos
49
1.
Pamatų padėjimas
: HTML kalba derinyje su HTTP ryšio protokolu (WWW) [praeitame dešimtmetyje]
2.
Save aprašančių dokumentų naudojimas, remiantis XML ir RDF kalbomis [prieš kelis metus].
MII
XML ypatybės
• XML dokumentų prasmė yra taikomųjų sričių vardai)
intuityviai
aiški (dėka "semantinio" sužymėjimo, žymės yra • • • Tačiau kompiuteriai intuicijos neturi (t.y., žymių vardai patys savaime semantikos nepateikia) DTD aprašuose objektai nesiskiria nuo sąryšių XML turi ne semantinį, o tik žemo lygio modelį (t.y., medžio tipo vidinę struktūrą) 50
MII
RDF ir RDF-S ypatybės
• • RDF (t.y., WWW meta-duomenų vaizdavimo būdas): naudoja mažą modeliavimo konstrukcijų rinkinį; neatitinka taikymo srities žodyno.
51 • • • • RDF Schema : išplečia modeliavimo konstrukcijų rinkinį (klasė poklasė-tipas, savybė-subsavybė, domenas-sfera); įgalina apibrėžti taikymo srities žodyną; organizuoja šį žodyną kaip apibendrinimų hierarchiją; tačiau RDF-S išreiškiamoji galia yra maža (be tiksliai apibrėžiamos prasmės, be loginio išvedimo modelio).
MII
Pasaulinio kompiuterių tinklo kartos
52
1.
Pamatų padėjimas
: HTML kalba derinyje su HTTP ryšio protokolu (WWW) [praeitame dešimtmetyje]
2.
Save aprašančių dokumentų naudojimas
, remiantis XML ir RDF kalbomis [prieš kelis metus].
3.
Semantinio pasaulinio tinklo
(angl.: "Semantic Web") kūrimo pradžia, siekiant paruošti galimybę automatinei semantinei kompiuterių tarpusavio sąveikai
MII 53
MII
Semantinio pasaulinio tinklo idėja
• • •
Tikslas:
automatinė kompiuterių tarpusavio sąveika bendrai priimtos terminijos pagrindu,
naudojant
:
ontologijų kalbas logikos formalizmus loginio išvedimo galimybes
W3C papildomi reikalavimai: • realizuojama XML bazėje • semantinius teiginius išreiškiančios deklaratyvios kalbos turi būti RDF ir RDF Schemos antstatu 54
MII 55
MII
Agentų sužymėjimo kalba DAML
(http://www.daml.org/ , http://xml.coverpages.org/daml.html) • • Kuriama pagal JAV DARPA užsakymą Skirta: • semantinės informacijos vaizdavimui kompiuteriams perskaitomu pavidalu • semantinės sąveikos tarp programinių agentų užtikrinimui (vietoj šiuo metu naudojamos XML sintaksinės sąveikos) • Suderinama su esamomis ir ateities Interneto technologijomis 56
MII 57
MII
Loginių samprotavimų realizavimas
58 • • • Neprieštaringumo tikrinimas Ryšių tarp ontologijų nustatymas Išvestų (netikėtų) sąryšių tikrinimas • • • • Ontologijų kūrimo pagalbinė priemonė Didelėms ontologijoms Kai ontologijos autorių yra daug Ontologijų integravimui ir bendram naudojimui
MII
Semantinio pasaulinio tinklo taikymai
Ypač greitai auganti rinka: • "Verslo su verslu sąveikos" (B2B) taikymai • Agentais paremtos paslaugos • Semantinio pasaulinio tinklo portalai • Žinių valdymo sprendimai 59
MII
4. TOLESNĖS SEMANTINIO PASAULINIO TINKLO RAIDOS KRYPTYS
Į paslaugas orientuota architektūra, pasaulinio tinklo paslaugos Semantinio pasaulinio tinklo paslaugos (angl.: Service Orienced Architecture, Web Services Semantic Web Services) Skaičiuojamieji tinklai (išskirstyti skaičiavimai kompiuterių tinkluose) ir skaičiuojamosios pasaulinio tinklo paslaugos Semantiniai skaičiuojamieji tinklai (angl.: Grid Computing, Grid Services Semantic Grid) 60
MII
Į paslaugas orientuota architektūra (ĮPOA)
61 IT transformation to Service-Oriented architecture. Bea White paper, 2004. http://www.bea.com
MII
Į paslaugas orientuotos architektūros supaprastinta schema
62 http://www.w3.org/TR/ws-arch/ , 2003.05.14
MII
ĮPOA apibrėžimai
1.
A service oriented architecture (SOA)
is one in which all entities are services and any operation visible to the architecture is the result of message exchange.
Service
is an entity that provides some capability to its clients by exchanging messages.
Operations
are defined in terms of message exchanges.
I. Foster, C. Kessleman, S. Tueke “SOA” (Chapter 17 of “The Grid 2”) 2004.3.6 , http://www.cse.buffalo.edu/gridforce/SOAApril13.ppt
2.
SOA
, or
Service-Oriented Architecture
, is an architecture comprising 2.1. loosely coupled services, 2.2. described by platform-agnostic interfaces 2.3. that can be discovered and invoked dynamically.
MII
Pasaulinio tinklo paslauga
(angl. Web service) •
Pasaulinio tinklo konsorciumas (W3C):
Pasaulinio tinklo paslauga (PTP) yra programinė sistema, identifikuojama universaliu resursų identifikatoriumi (URI), kurios viešos sąsajos ir įsipareigojimai apibrėžiami ir aprašomi su XML. PTP apibrėžimą gali rasti kitos programinės sistemos. Šios sistemos po to gali sąveikauti su PTP (taip, kaip numato PTP apibrėžimas), naudojant pranešimus, perduodamus Interneto protokolais.
http://www.w3.org/TR/ws-gloss/#webservice , 2003.05.14 64
MII
Pasaulinio tinklo paslaugų architektūros technologijų sluoksniai
A P S A U G A Procesai
Radimas, agregavimas, choreografija
Aprašymai
Pasaulinio tinklo paslaugų aprašai (WSDL)
Pranešimai SOAP išplėtimai
Patikimumas, koreliacija, transakcijos
SOAP V A L D Y M A S Pagrindinės technologijos: XML, DTD, Schema
65
Ryšio priemonės (siuntimo protokolai)
HTTP, SMTP, FTP, JMS, IIOP, … http://www.w3.org/TR/ws-arch/ , 2003.05.14
MII
PTP funkcionavimo schema
Nuoroda į aprašymą
UDDI registras WSDL
Paslaugos paieška Nuoroda į paslaugą Paslaugos aprašymas
Paslau gos var totojas
SOAP
XML pranešimai
Pasaulinio tinklo paslauga
[ Systinet Corporation. Introduction to Web Services. White paper, 2002 http://www.systinet.com/resources/white_papers ] 66
MII
Vandens išteklių valdymo informacinė
Monitoringo taškai mėg iniai mėg iniai
sistema (pagrįsta
Vandens tiekėjai
pasaulinio
Hydrologijos monitoringo taškai
tinklo paslaugomis)
Jūros, etc.
monitoringo taškai RAAD RAAD RAAD laboratorijos Regioninės stotys AAA Vand.
DB AAA laboratorija LGT ...
Internetas
LHMT Hy mer Jūr.Tyr.C.
EAA (EIONET) 67 ...
AM padaliniai ...
Liet.
Statistikos Departam.
VIVIS portalas
VIVIS meta DB
MII
Pasaulinio tinklo paslaugų protokolai
68 L. Wilkes “The Web Services Protocol Stack”,
CBDI Web Services Roadmap
, May 2004 http://roadmap.cbdiforum.com/reports/protocols/index.php
MII
PTP protokolus rekomenduojančios ir rengiančios institucijos
69 • • • • • • W3C (XML, XML-Signature, XML-Encryption, SOAP, WSDL, …) OASIS (tik ‘E-Business’ tematikai: UDDI, WSBPL, WSRF, WS-Notification, …) IBM + Microsoft + kt. (didelė „WS-…“ standartų grupė) Liberty Alliance [Sun, Oracle, mobile Co., …] (Federated identity) Globus Alliance + IBM + kt. (“Stateful Web Services”) WS-I [visi, net ir OMG]: interoperability ( Basic, Security, Messaging ,… profiles; testing tools, sample Web Services WG )
MII
Semantinių PTP idėja (1)
Statinis pasaulinis tinklas
Pasaulinis tinklas (WWW)
URI, HTML, HTTP Informacijos radimo, gavimo, vaizdavimo, interpretavimo, palaikymo problemiškumas
Semantinis pasaulinis tinklas
RDF, RDF(S), OWL D. Fensel, Ch. Bussler. Semantic Web Enabled Web Services http://nextwebgeneration.com/swsi/resources/wsmf.pdf
70
MII
Semantinių PTP idėja (2)
Dinaminis pasaulinis tinklas
Pasaulinio tinklo paslaugos
UDDI, WSDL, SOAP Kompiuterių skaičiuojamosios galios panaudojimas Statinis pasaulinis tinklas
Pasaulinis tinklas (WWW)
URI, HTML, HTTP
Semantinis pasaulinis tinklas
RDF, RDF(S), OWL D. Fensel, Ch. Bussler. Semantic Web Enabled Web Services http://nextwebgeneration.com/swsi/resources/wsmf.pdf
71
MII
Semantinių PTP idėja (3)
Pasaulinio tinklo naudojimas visu pajėgumu Dinaminis pasaulinis tinklas
Pasaulinio tinklo paslaugos
UDDI, WSDL, SOAP
Intelektualios pasaulinio tinklo paslaugos
72 Statinis pasaulinis tinklas
Pasaulinis tinklas (WWW)
URI, HTML, HTTP
Semantinis pasaulinis tinklas
RDF, RDF(S), OWL D. Fensel, Ch. Bussler. Semantic Web Enabled Web Services, http://nextwebgeneration.com/swsi/resources/wsmf.pdf
MII
SWSI’s SWS Language effort, on top of Current WS Standards Stack
73 Automated
Discovery Wire Protocols Description W3C WS Choreograph Group BPEL4WS (Microsoft, IBM, BEA) WSCL (HP)BPML (Most but not Microsoft) WSCI (Sun, BEA, Yahoo, …) XLANG (Microsoft), WSFL (IBM), BPEL4WS
SOAP Blocks SOAP/XMLP XML HTTP/SMTP/BEEP TCP/IP Agreements Process WSDL Extensions WSDL XML
S W S L
Discovery Invocation Interoperation Deal Negotiation Composition Monitoring Verification Categorization Registry (UDDI) Inspection M. Kifer, D. Martin. Bringing Services to the Semantic Web and Semantics to Web Servidese, Dec. 16, 2002 http://swsc.semanticweb.org/resources/swsc-lc-intro.ppt
MII 74
Skaičiuojamieji tinklai
(angl.: Grid Computing) • http://www.webopedia.com/TERM/g/grid_computing.html
Grid computing is a form of networking. Unlike conventional networks that focus on communication among devices, grid computing harnesses unused processing cycles of all computers in a network for solving problems too intensive for any stand-alone machine.
• http://whatis.techtarget.com/ Grid computing (or the use of a computational grid) is applying the resources of many computers in a network to a single problem at the same time - usually to a scientific or technical problem that requires a great number of computer processing cycles or access to large amounts of data.
MII
Atvirųjų standartų plėtra
75 T. Hey, G. Fox “The Future of the Grid - e-Science to e-Business”, 2003.03.28 CERNGridLectures5.ppt , http://www.globus.org
MII
Išskirstytų skaičiavimų globaliuose tinkluose tematikos esama būsena
76 T. Hey, G. Fox “The Future of the Grid - e-Science to e-Business”, 2003.03.28 CERNGridLectures5.ppt , http://www.globus.org
MII
Išskirstytų mokslinių skaičiavimų globaliuose tinkluose architektūra
77 T. Hey, G. Fox “The Future of the Grid - e-Science to e-Business”, 2003.03.28 CERNGridLectures5.ppt , http://www.globus.org
MII
Išskirstytų skaičiavimų globaliuose tinkluose numatoma raida
78 T. Hey, G. Fox “The Future of the Grid - e-Science to e-Business”, 2003.03.28 CERNGridLectures5.ppt , http://www.globus.org
MII
SemPT ateities bendrasis kontekstas
79 Grid Computing Grid Web Serv Web Serv Web Grid & Sem W Sem Web Serv Sem Web
MII
SemPT ateities bendrasis kontekstas
80 Grid Computing Grid Web Serv
.
.
.
Grid & Sem W
.
.
.
.
WorkFlow Web Serv BPEL 4 WS Sem Web Serv .
.
.
Web Sem Web
MII
IŠVADOS
• • • Ontologijos (t.y., struktūrizuota, specializuota atskiroms taikomosioms sritims ir pritaikyta bendram kompiuterizuotam naudojimui terminija) šiuo metu tiesiog masiškai pradedamos naudoti informacinėms sistemoms intelektualizuoti resursų aprašymui, informacijos indeksavimui pasauliniame kompiuterių tinkle).
(informacijos Pasaulinis tinklas (WWW) palaipsniui pradeda peraugti į semantinį pasaulinį tinklą (SPT, Semantic Web), kurio informaciją galės “suprasti” (t.y., naudoti prasminiam loginiam išvedimui) kompiuterinės programos. Ontologijų naudojimo svarba realizuojant SPT analogiška kalbų mokėjimo svarbai žmonių tarpusavio bendravime.
81