Web S

1
Web Sémantique RDF
Olivier.Corby_at_sophia.inria.fr
2
Semantic Web

• World Wide Web Consortium www.w3.org
• Extension du Web actuel où linformation serait
  munie dune signification (meaning) bien définie
• Pour faciliter le travail en coopération
  homme-machine
• Un Web de données et de documents

3
Semantic Web

• Évolution du Web pour permettre le traitement
  automatique des informations (par programme)
• Documents et données structurés (XML)
• Associer sémantique (sens) aux documents
• http//www.scientificamerican.com/2001/0501issue/0
  501berners-lee.html

4
Semantic Web Vision W3C

5
Applications

• Préparer automatiquement un voyage, par
  lInternet, en combinant des informations (hôtel,
  avion, voiture)
• Etre prévenu dinformations sur un thème donné
  conférence, publication, etc.

6
Applications

• Annotation de documents multimedia trouver une
  séquence avec un facteur cycliste
• Site Web dentreprise structuré par un
  référentiel
• Documentation technique

7
XML

• Extensible Markup Language
• Langage de description et déchange de
• documents structurés
• données structurées
• Conçu par le World Wide Web Consortium (W3C)
  www.w3.org

8
XML

• Définit la structure (syntaxe) comme un arbre de
  syntaxe abstraite
• Mais rien sur la signification, le sens la
  sémantique
• La sémantique permet de définir la signification
  des balises, donc des informations. Contraint les
  traitements

9
XML

• ltbookgt
• ltauthorgtJohn Maynard Keyneslt/authorgt
• lttitlegtGeneral Theory of Employment lt/titlegt
• ..
• lt/bookgt

10
XML

• ltaaagt
• ltbbbgtJohn Maynard Keyneslt/bbbgt
• ltcccgtGeneral Theory of Employment lt/cccgt
• ..
• lt/aaagt
• Définit une structure mais pas le sens

11
Sens

• ltbookgt ? book a kind of Document
• ltauthorgt ? Documents have an author, which is a
  Person,
• lttitlegt ? a title which is a Literal

12
Sens

• Décrire le sens avec un certain consensus
• En utilisant des vocabulaires standardisés
  ontologie

13
RDF

• Resource Description Framework
• Annotations sémantiques décrivant le contenu des
  documents
• Permet de faire des recherches d'information en
  utilisant ces annotations

14
RDF Suite

• Le moteur de recherche
• exploite les annotations
• effectue des inférences élémentaires
• retrouve des documents pertinents

15
RDF et Schema

• RDF sert à annoter des documents pour décrire le
  contenu
• Ces descriptions reposent sur un vocabulaire
  partagé une ontologie
• RDF Vocabulary Description Language 1.0 RDF
  SchemaW3C Working Draft 10 Octobre
• http//www.w3.org/RDF

16
RDF Schema

• Classes de ressource et Propriétés
• Spécialisation
• Syntaxe XML
• Propriétés sont entités à part entière, comme
  les classes et les instances.

17
Pourquoi les propriétés ?

• Car le Web est un réseau où tout le monde peut
  participer
• Une classe n'est pas définie entièrement
  localement
• Elle peut être réutilisée et complétée par
  ailleurs on peut donc définir de nouvelles
  propriétés sur une classe existante
• Web based design vs Top down

18
Modèle RDF

• RDF repose sur un modèle de triplet
• resource propriété valeur
• appelés respectivement
• resource property value
• Les valeurs sont soit des ressources, soit des
  littéraux (valeurs atomiques)

19
Modèle RDF (2)

• Une ressource (e.g. document ou fragment de
  document) est désignée par un URI
• Peut être accessible par URI
• Exemple
• http//www.essi.fr/cours/log11 nstitre
  Modélisation des connaissances
• Noté
• exlog11 nstitre Modélisation

20
RDF syntaxe XML

• ltrdfDescription
• rdfabouthttp//www.essi.fr/cours/log11gtlttitr
  egtModélisation des connaissances
• lt/titregt
• lt/rdfDescriptiongt

21
Ajouter du sens

• La ressource est un cours,
• un cours a des enseignants,
• lenseignant est un chercheur de l'INRIA,
• etc.

22
Exemple

• exlog11 rdftype nsCours
• exlog11 nstitre Modélisation des
  connaissances
• nsCours rdftype rdfsClass

23
RDF/XML

• ltrdfDescription rdfabouthttp//www.essi.fr/cou
  rs/log11gt
• ltrdftype rdfresource'Cours'/gt
• lttitregtModélisation des connaissanceslt/titregt
• lt/rdfDescriptiongt
• ltrdfsClass ID'Cours'/gt

24
Classes

• nsCours rdftype rdfsClass
• nsCoursDEA rdftype rdfsClass
• nsCoursDEA rdfssubClassOf nsCours
• nsCoursESSI rdfssubClassOf nsCours

25
Classes

• ltrdfsClass rdfID'Cours'/gt
• ltrdfsClass rdfID'CoursDEA'gt
• ltrdfssubClassOf rdfresource'Cours'/gt
• lt/rdfsClassgt
• ltrdfsClass rdfID'CoursESSI'gt
• ltrdfssubClassOf rdfresource'Cours'/gt
• lt/rdfsClassgt

26
Classes (2)

• ltrdfsClass rdfID'CoursCommun'gt
• ltrdfssubClassOf rdfresource'CoursDEA'/gt
• ltrdfssubClassOf rdfresource'CoursESSI'/gt
• lt/rdfsClassgt
• ltrdfProperty rdfID'titre'gt
• ltrdfsdomain rdfresource'Cours'/gt
• ltrdfsrange rdfresourcerdfsLiteral/gt
• lt/rdfPropertygt

27
Propriétés

• ltrdfProperty rdfIDenseignantgt
• ltrdfsdomain rdfresource'Cours'/gt
• ltrdfsrange rdfresource'Personne'/gt
• lt/rdfPropertygt
• ltrdfProperty rdfID'nom'gt
• ltrdfsdomain rdfresource'Personne'/gt
• ltrdfsrange rdfresourcerdfsLiteral'/gt
• lt/rdfPropertygt

28
Classes

• ltrdfsClass rdfID'Personne'/gt
• ltrdfsClass rdfID'MaitreDeConf'gt
• ltrdfssubClassOf rdfresource'Personne'/gt
• lt/rdfsClassgt
• ltrdfsClass rdfID'Chercheur'gt
• ltrdfssubClassOf rdfresource'Personne'/gt
• lt/rdfsClassgt

29
Annotation

• ltrdfDescription rdfabout'http//www.essi.fr/cou
  rs/log11gt
• ltrdftype rdfresource'Cours'/gt
• lttitregtModélisation des connaissanceslt/titregt
• ltnumgtLog11lt/numgt
• ltenseignantgt
• ltChercheur rdfabout'http//www.inria.fr/Oliv
  ier.Corbygt
• ltnomgtOlivier Corbylt/nomgt
• ltinstitutgtINRIAlt/institutgt
• lt/Chercheurgt
• lt/enseignantgt
• lt/rdfDescriptiongt

30
Requêtes

• Trouver les cours dont O. Corby est enseignant ?
• Qui enseigne le cours LOG11 ?
• Y a-t-il un enseignant-chercheur ?
• Y a-t-il une Personne de l'INRIA ?

31
Requêtes

• A la OQL (Object Query Language)
• select c.num, p.nom
• from c Cours, p Personne
• where c.titre like connaissance and
• p.institut INRIA

32
Traits avancés

• Modularité
• Multi héritage, multi instanciation
• Conteneurs

33
Namespace

• Pour modulariser les schemas
• À un schema est associé un nom symbolique un
  URI
• Les balises issues du schema sont préfixées par
  cet URI,
• appelé namespace

34
Namespace (2)

• ltrdfDescription xmlnsnshttp//www.inria.fr/aca
  cia/coursgt
• ltnstitregtModélisation des connaissances
• lt/nstitregt

35
Exemple

• ltrdfDescription rdfabouthttp//www.essi.fr/cou
  rs/log11
• xmlnsnshttp//www.inria.fr/acacia/cours
• xmlnsrdfhttp//www.w3.org/1999/02/22-rdf-synt
  ax-nsgt
• ltrdftype rdfresourceCours'/gt
• ltnstitregtModélisation des connaissances
• lt/nstitregt
• ltnsnumgtLog11lt/nsnumgt

36
Exemple (suite)

• ltnsenseignantgt
• ltnsChercheur
• rdfabouthttp//www.inria.fr/Olivier.Corbygt
• ltnsnomgtOlivier Corbylt/nsnomgt
• ltnsinstitutgtINRIAlt/nsinstitutgt
• lt/nsChercheurgt
• lt/nsenseignantgt
• lt/rdfDescriptiongt

37
Héritage multiple

• Une classe peut spécialiser plusieurs classes
• ltrdfsClass rdfIDEnseignantChercheurgt
• ltrdfssubClassOf rdfresourceEnseignant/gt
• ltrdfssubClassOf rdfresourceChercheur/gt
• lt/rdfsClassgt

38
Multi instanciation

• Une description peut être instance de plusieurs
  classes
• ltrdfDescription
• rdfabouthttp//www.inria.fr/Olivier.Corbygt
• ltrdftype rdfresourceChercheur/gt
• ltnsinstitutgtINRIAlt/nsinstitutgt
• ltrdftype rdfresourceEnseignant/gt
• ltnsetablissementgtUNSAlt/nsetablissementgt
• lt/rdfDescriptiongt

39
Plusieurs Schema

• Utiliser plusieurs schemas, grâce aux namespaces
  
• ltrdfDescription
• xmlnsrdfrdf
• xmlnsnshttp//www.inria.fr/acacia/cours
• xmlnsexhttp//www.essi.fr/namespacegt
• ltnsinstitutgtINRIAlt/nsinstitutgt
• ltexformationgtUNSAlt/exformationgt
• lt/rdfDescriptiongt

40
Propriété domaine

• Le domaine est la conjonction des domaines
• ltrdfProperty rdfIDvitessegt
• ltrdfsdomain rdfresourceObjet/gt
• ltrdfsdomain rdfresourceMobile/gt
• ltrdfsrange rdfresourcerdfsLiteral/gt
• lt/rdfPropertygt

41
Domaines

• nsvitesse rdftype rdfProperty
• nsvitesse rdfsdomain nsObjet
• nsvitesse rdfsdomain nsMobile
• nsvitesse rdfsrange rdfsLiteral
• excar nsvitesse 100
• ?
• excar rdftype nsObjet
• excar rdftype nsMobile

42
Sous-propriété

• Une propriété peut être spécialisée
• ltrdfProperty rdfID'coordinateur'gt
• ltrdfssubPropertyOf rdfresource'enseignant'/gt
• lt/rdfPropertygt
• exbob nscoordinateur excours
• Þ
• exbob nsenseignant excours
• coordinateur est inclus dans enseignant

43
Sous propriété (2)

• ltnsCours rdfabouthttp//www.essi.fr/cours/log1
  1gt
• ltnscoordinateur
• rdfresourcehttp//www.inria.fr/Olivier.Corby/
  gt
• lt/nsCoursgt
• Þ
• ltnsCours rdfabouthttp//www.essi.fr/cours/log
  11gt
• ltnsenseignant rdfresourcehttp//www.inria.fr/O
  livier.Corby/gt
• lt/nsCoursgt

44
Nom externe de Propriété

• Une propriété peut avoir plusieurs noms externes
  labels
• Peuvent être multilingue
• ltrdfProperty rdfIDnamegt
• ltrdfsdomain rdfresource'Person'/gt
• ltrdfsrange rdfresourcerdfsLiteral'/gt
• ltrdfslabel xmllang'fr'gtnomlt/rdfslabelgt
• ltrdfslabel xmllang'en'gtnamelt/rdfslabelgt
• lt/rdfPropertygt

45
Datatype

• Pour typer les valeurs litérales, RDF repose sur
  les datatypes de XML Schema
• xmlnsxsdhttp//www.w3.org/2001/XMLSchema
• xsdinteger
• xsdfloat
• xsdstring
• xsddate
• xsdboolean
• ...

46
RDF Datatype

• lt!ENTITY xsd http//www.w3.org/2001/XMLSchema
  gt
• ltcPersongt
• ltcage rdfdatatypexsdintegergt43lt/cagegt
• ltcname rdfdatatypexsdstringgtLaurent
• lt/cnamegt
• lt/cPersongt

47
Limitation de RDF

• Impossible de surcharger la signature dune
  propriété pour la spécialiser
• Class Primate
• Class Man subClassOf Primate
• Class Chimpanzee subClassOf Primate
• ltrdfProperty rdfIDchildgt
• ltrdfsdomain rdfresource'Primate'/gt
• ltrdfsrange rdfresource'Primate'/gt
• lt/rdfPropertygt

48
Raffinement impossible

• La propriété child étant définie, il est
  impossible de la raffiner
• ltrdfProperty rdfIDchildgt
• ltrdfsdomain rdfresource'Man'/gt
• ltrdfsrange rdfresource'Man'/gt
• lt/rdfPropertygt

49
Solution en RDF
Spécialiser la propriété ltrdfProperty
rdfID'manChild'gt ltrdfssubPropertyOf
rdfresource'child'/gt ltrdfsdomain
rdfresource'Man'/gt ltrdfsrange
rdfresource'Man'/gt lt/rdfPropertygt Ou
utiliser OWL
50
Collection

• Quand la valeur dune propriété est une
  collection de valeurs
• ltrdfDescription rdfabouthttp//www.essi.fr/cou
  rs/log11gt
• ltnsstaffgt
• ltrdfBaggt
• ltrdfligtOlivier Corbylt/rdfligt
• ltrdfligtSabine Moisanlt/rdfligt
• ltrdfligtAlain Giboinlt/rdfligt
• lt/rdfBaggt
• lt/nsstaffgt
• lt/rdfDescriptiongt

51
Conteneurs (2)

• rdfsContainer
• rdfBag collection
• rdfSeq séquence ordonnée
• rdfAlt alternative. Liste de valeurs possibles
  pour la propriété
• Ils peut y avoir duplication de valeurs

52
Liste

• ltexGroupgt
• ltexmembers rdfparseTypeCollectiongt
• ltexPerson rdfaboutJohnDoe/gt
• ltexPerson rdfaboutMisterX/gt
• lt/exmembersgt
• lt/exGroupgt

53
Liste

• ltexGroupgt
• ltexmembersgt
• ltrdfListgt
• ltrdffirst rdfresourceJohnDoe /gt
• ltrdfrestgt
• ltrdfListgt
• ltrdffirst rdfresourceMisterX gt
• ltrdfrest rdfresourcerdfnil/gt
• lt/rdfListgt
• lt/rdfrestgt
• lt/rdfListgt
• lt/exmembersgt
• lt/exGroupgt

54
Ressource anonyme

• Ressource intermédiaire, sans identificateur
• Sémantique existentielle il existe une
  ressource
• ltnsCoursgt
• ltnsauteurgt
• ltnsPersongt
• ltnsnamegtO. Corbylt/nsnamegt
• lt/nsPersongt
• lt/nsauteurgt
• lt/nsCoursgt

55
Relation n-aire

• Les propriétés sont des relations binaires
• Pour décrire une relation n-aire, utiliser une
  ressource anonyme
• ltnsMobilegt
• ltnsvitesse rdfparseTypeResourcegt
• ltrdfvaluegt130lt/rdfvaluegt
• ltnsunitgtkm/hlt/nsunitgt
• lt/nsvitessegt
• lt/nsMobilegt

56
Relation n-aire

• ltnsMobilegt
• ltnsvitessegt
• ltrdfDescriptiongt
• ltrdfvaluegt130lt/rdfvaluegt
• ltnsunitgtkm/hlt/nsunitgt
• lt/rdfDescriptiongt
• lt/nsvitessegt
• lt/nsMobilegt

57
Sémantique

• Tous les énoncés RDF sont considérés comme vrais,
  dans un même environnement, la conjonction des
  énoncés est considérée comme vrai également
• Il ny a pas de contexte local (dans lequel
  quelque chose serait vrai)
• Il ny a pas de négation
• RDF est monotone ce qui est vrai reste vrai au
  fur et a mesure que lon rajoute de linformation
• RDF est un sous-ensemble de la logique du premier
  ordre avec des prédicats binaires et des
  variables existentielles.

58
Typage domain

• Les règles de typage diffèrent des modèles objet
  traditionnels.
• Lutilisation dune propriété sur une ressource
  entraine que la ressource soit du type indiqué
  par le domaine de la propriété
• extitle rdfsdomain exCours
• exlog11 extitle Modélisation des
  connaissances
• ?
• exlog11 rdftype exCours

59
Typage range

• Si une ressource est la valeur dune propriété,
  la ressource est du type indiqué par le range de
  la propriété
• exenseignant rdfsrange exPerson
• exlog11 exenseignant exolivier
• ?
• exolivier rdftype exPerson

60
Typage class

• Si une ressource a pour type C, alors C est une
  classe
• rdftype rdfsrange rdfsClass
• exolivier rdftype exPerson
• ?
• exPerson rdftype rdfsClass

61
Exemple de Schema RDFS

• ltrdfsClass rdfID"Document"gt
• ltrdfssubClassOf rdfresource"Entity"/gt
• ltrdfssubClassOf rdfresource"EntityConcerningA
  Topic"/gt
• ltrdfssubClassOf rdfresource"NumberableEntity"
  /gt
• ltrdfscomment xmllang"en"gtEntity including
  elements serving as a representation of
  thinking.lt/rdfscommentgt
• ltrdfscomment xmllang"fr"gtEntite comprenant
  des elements de representation de la
  pensee.lt/rdfscommentgt
• ltrdfslabel xmllang"en"gtdocumentlt/rdfslabelgt
• ltrdfslabel xmllang"fr"gtdocumentlt/rdfslabelgt
• lt/rdfsClassgt

62
Exemple (2)

• ltrdfProperty rdfID"Designation"gt
• ltrdfssubPropertyOf rdfresource"SomeRelation"/
  gt
• ltrdfsrange rdfresourcerdfsLiteral"/gt
• ltrdfsdomain rdfresource"Something"/gt
• ltrdfscomment xmllang"en"gtIdentifying word or
  words by which a thing is called and classified
  or distinguished from others.lt/rdfscommentgt
• ltrdfscomment xmllang"fr"gtIdentifiant le ou
  les mots par lesquels une chose s appelle et est
  classifiee ou distinguee des autres.lt/rdfscomment
  gt
• ltrdfslabel xmllang"en"gtdesignationlt/rdfslabel
  gt
• ltrdfslabel xmllang"fr"gtdesignationlt/rdfslabel
  gt
• lt/rdfPropertygt

63
Exemple (3)

• ltcResearchReport rdfabouthttp//www.inria.fr/r
  apports/sophia/RR-3071.html"gtltctitlegtModèles
  Génériques de Gestion de Conflits dans la
  Conception Concourantelt/ctitlegtltcCreatedBygt ltc
  Person rdfabouthttp//www.inria.fr/acacia/Nada
  .Natta"gt ltcFirstNamegtNadalt/cFirstNamegt ltcFami
  lyNamegtMattalt/cFamilyNamegtlt/cPersongtlt/cCreated
  BygtltcCreatedBygt ltcPerson rdfabout"
  http//www.inria.fr/acacia/Olivier.Corby"gt ltcFir
  stNamegtOlivierlt/cFirstNamegt ltcFamilyNamegtCorbylt
  /cFamilyNamegtlt/cPersongtlt/cCreatedBygt

64
Exemple (3)

• ltcCreationDategt12-1996lt/cCreationDategtltcCreate
  dBygt
• ltcProjectGroup rdfabout"http//www.inria.fr/rec
  herche/equipes/acacia.en.html"gtltcDesignationgtAca
  cialt/cDesignationgt
• lt/cProjectGroupgt
• lt/cCreatedBygt
• lt/cResearchReportgt

65
Requête

• Find Document about XML written by a person from
  the Acacia project
• return the title of the document and the name of
  the author

66
Interrogation

• Lever les ambiguïtés grâce à l'ontologie
• Exploiter la conceptualisation et la subsomption
• Document ? ? Article
• Person ? ? Student
• Designation ? ? Title

67
Extensions Corese

• COnceptual REsource Search Engine
• Implémentation de RDF basée sur les graphes
  conceptuels
• Moteur de recherche sémantique

68
Langage de reqête

• RDF avec des variables et des opérateurs
  contient commence parlt lt gt
  gt chaine ou nombre expression régulièrelt
  lt gt gt comparaison de type !
  opérateur de négation ! ! !lt etc.
• ou booléen XML RDF

69
Exemple

• ltcDocument cTitle'XMLgt
• ltcCreatedBy rdfresource'?p'/gt
• lt/cDocumentgt
• ltcPerson rdfabout'?p' cName'?ngt ltcmemberOf
  rdfresource'?o'/gt
• lt/cPersongt
• ltcOrganization rdfabout'?o' cDesignation'Aca
  cia'/gt

70
Inférence

• Trouver des documents écrits par un
  collaborateur de R.D.
• collaborateur membre de léquipe dirigée par
  R.D.
• Trouver un institut qui travaille sur le sujet S
  un de ses membres travaille sur S

71
Règle

• si Institut ?i inclut Personne ?p ET
• ?p a pour interet Sujet ?s
• alors?i a pour interet ?s

72
Règle de graphe

• Institut ?i-(inclut)-Personne ?p
  -(interet)-Sujet ?s
• ?
• Institut ?i-(interet)-Sujet ?s

73
Règle RDF

• ltcosrulegtltcosifgt ltsInstitut rdfabout?igt
• ltsinclutgt ltsPersonne
  rdfabout?pgt ltsinteret rdfresource?s/gt
• lt/sPersonnegt
• lt/sinclutgt
• lt/sInstitutgtlt/cosifgt
• ltcosthengt ltsInstitut rdfabout?igt
• ltsinteret rdfresource?s/gt lt/sInstitutgt
• lt/costhengt
• lt/cosrulegt

74
Règle de graphe

• règles de graphe conceptuel
• Pour appliquer une règle C?D
• sur un graphe G
• 1. Trouver C, une occurrence de C dans G par
  projection C? C
• 2. Joindre la conclusion D au graphe G sur les
  concepts de C trouvés par projection

75
Test de condition

• Query Institut ?i-
• -(inclut)-Person ?p -(interet)-Sujet ?s
• CibleProjet Acacia-
• -(inclut)-Person O.Corby-(interet)-Modelisatio
  nConnaissance
• -(inclut)-PhdStudent L.A

76
Déduction

• Projet Acacia-
• -(interet)-ModelisationConnaissance
• -(inclut)-Person O.Corby-(interet)-Modelisati
  onConnaissance
• -(inclut)-PhdStudent L.A

77
Type défini

• IF
• Human ?x-(has)-Desease
• THEN
• Patient ?x

78
Futur du Semantic Web

• Documents structurés XML
• XML Schema
• XQuery
• Ressources annotées par du RDF
• RDF Schema
• Navigation basée sur un système conceptuel
• Associer des concepts de lontologie RDF Schema à
  des balises de document structurés

79
Futur du Semantic Web

• Agents intelligents dotés de capacités
  d'inférences
• Rechercher et combiner l'information sur le Web
• Exemple préparer un voyage avec
• Transport avion ou train
• Hébergement hôtel ou gite
• Déplacement voiture de location

80
CorrespondanceBalise Concept

• ltauteurgt
• ltecrivaingt
• ltrealisateurgt
• ltcompositeurgt

Createur
81
Concept Balise
Createur
Sculpteur
Ecrivain
Musicien
Peintre
cree(Createur, ?uvre) peint(Peintre,Toile) peint
lt cree Toile lt ?uvre
82
Recherche d'information

• Grâce à la correspondance balise Û concept,
• Le système possède une représentation du sens des
  balises

83
Exemple

• ltauteurgtOlivier Corbylt/auteurgt
• Û
• Createur Olivier Corby
• Le système utilise ensuite lontologie relative
  au concept de créateur pour répondre à des
  requètes

84
Travaux

• OntoBroker, SHOE
• RDF et Graphes Conceptuels Corese, DRDFS
• Projet Escrire comparer GC, objets et logique
  de description
• CoMMA mémoire dentreprise
• DAML OIL
• OWL, Semantic Web Working Group W3C

85
Applications

• Mémoire dentreprise Corporate Semantic Web
• Le Schema RDF peut être le référentiel métier
• Système documentaire
• Web Services
• Le Web de demain

86
Bibliographie

• www.w3.org/XML
• www.w3.org/RDF
• http//www.w3.org/2001/sw/
• www.oasis-open.org
• Méthodes et outils pour la gestion des
  connaissances, R. Dieng et. al. Dunod
• XML, Langage et applicationsA. Michard, Eyrolles