ONTOLOGIJŲ APŽVALGA - VU Matematikos ir informatikos

Download Report

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)

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

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).

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.

MII

1. ONTOLOGIJŲ KŪRIMAS

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

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

MII

2. ONTOLOGIJŲ PANAUDOJIMAS INFORMACINĖSE SISTEMOSE

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.

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.

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

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)))))

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

MII

BPML specifikacijoje apibrėžti

veiklų tipai

MII

BPML specifikacijoje apibrėžta veiklų egzempliorių būsenų perėjimo diagrama

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.

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

MII

Pasaulinio kompiuterių tinklo kartos

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

Pamatų padėjimas

: HTML kalba derinyje su HTTP ryšio protokolu (WWW) [praeitame dešimtmetyje]

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

Pamatų padėjimas

: HTML kalba derinyje su HTTP ryšio protokolu (WWW) [praeitame dešimtmetyje]

Save aprašančių dokumentų naudojimas

, remiantis XML ir RDF kalbomis [prieš kelis metus].

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

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

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.

Frequently asked questions , http://www.soaprpc.com/faq.html#q11 63

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

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

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

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.