Semantic Web

1
Semantic Web
Olivier Corby
2
Semantic Web

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

3
Semantic Web
4
XML

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

5
XML

• Apporte 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

6
XML

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

7
XML

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

8
Sens

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

9
RDF

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

10
RDF Suite

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

11
RDF et Schema

• RDF sert à annoter des documents pour décrire le
  contenu
• Ces descriptions reposent sur un modèle partagé
  une ontologie
• RDF Schema, Working Draft (Janvier 2000)

12
RDF Schema

• Classes et Propriétés
• Spécialisation
• Syntaxe XML
• Propriétés ont statut dobjet à part entière,
  comme les classes et les instances.

13
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 vs Top down design

14
Modèle RDF

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

15
Modèle RDF (2)

• Une ressource est un objet (document ou fragment
  de document) accessible par un URI sur le Web
• Exemple
• titre(http//www.essi.fr/cours/log11,
  Modélisation des connaissances?)

16
RDF syntaxe XML

• ltrdfDescription about?http//www.essi.fr/cours/l
  og11?gt lttitregtModélisation des
  connaissanceslt/titregt
• lt/rdfDescriptiongt

17
Ajouter du sens

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

18
Exemple

• ltrdfDescription about?http//www.essi.fr/cours/l
  og11?gt
• ltrdftype rdfresource'Cours'/gt
• lttitregtModélisation des connaissanceslt/titregt
• lt/rdfDescriptiongt
• ltrdfsClass ID'Cours'/gt

19
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

20
Classes (2)

• ltrdfsClass rdfID'CoursCommun'gt
• ltrdfssubClassOf rdfresource'CoursDEA'/gt
• ltrdfssubClassOf rdfresource'CoursESSI'/gt
• lt/rdfsClassgt
• ltrdfsProperty rdfID'titre'gt
• ltrdfsdomain rdfresource'Cours'/gt
• ltrdfsrange rdfresource rdfsLiteral/gt
• lt/rdfsPropertygt

21
Propriétés

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

22
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

23
Annotation

• ltrdfDescription about'http//www.essi.fr/cours/l
  og11?gt
• 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

24
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 ?

25
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?

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Traits avancés

• Modularité
• Multi héritage, multi instanciation
• Conteneurs

27
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

28
Namespace (2)

• ltrdfDescription xmlnsnshttp//www.inria.fr/aca
  cia/cours?gt
• ltnstitregtModélisation des connaissanceslt/nstitr
  egt

29
Exemple

• ltrdfDescription rdfabouthttp//www.essi.fr/cou
  rs/log1?
• xmlnsnshttp//www.inria.fr/acacia/cours?
• xmlnsrdfhttp//www.w3.org/1999/02/22-rdf-sy
  ntax-ns?gt
• ltrdftype rdfresource
• 'http//www.inria.fr/acacia/coursCours'/gt
• ltnstitregtModélisation des connaissances
• lt/nstitregt
• ltnsnumgtLog11lt/nsnumgt

30
Exemple (suite)

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

31
Héritage multiple

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

32
Multi instanciation

• Une description peut être instance de plusieurs
  classes
• ltrdfDescription rdfabouthttp//www.inria.fr/Ol
  ivier.Corby?gt
• ltrdftype rdfresourcensChercheur?/gt
• ltnsinstitutgtINRIAlt/nsinstitutgt
• ltrdftype rdfresourcensEnseignant?/gt
• ltnsetablissementgtUNSAlt/nsetablissementgt
• lt/rdfDescriptiongt

33
Plusieurs Schema

• Utiliser plusieurs schemas, grâce aux namespaces
  
• ltrdfDescription
• xmlnsrdf?http//www.w3.org/1999/02/22-rdf-synta
  x-ns?
• xmlnsns?http//www.inria.fr/acacia/cours?
• xmlnsex?http//www.essi.fr/namespace?gt
• ltnsinstitutgtINRIAlt/nsinstitutgt
• ?
• ltexformationgtUNSAlt/exformationgt
• lt/rdfDescriptiongt

34
Propriété

• Une propriété peut être associée à plusieurs
  classes
• ltrdfProperty rdfIDnom?gt
• ltrdfsdomain rdfresourcePersonne?/gt
• ltrdfsdomain rdfresourceCours?/gt
• ltrdfsrange rdfresourcerdfsLiteral ?/gt
• lt/rdfPropertygt
• Avec DAMLOIL, plusieurs domaines ? intersection
  des domaines
• Ajout possible de propriétés à une classe définie
  par ailleurs

35
Sous-propriété

• Une propriété peut être spécialisée
• ltrdfProperty rdfID'coordinateur'gt
• ltrdfssubPropertyOf rdfresource'enseignant'/gt
• lt/rdfPropertygt
• coordinateur(C, P) Þ enseignant(C, P)
• coordinateur est incluse dans enseignant

36
Sous-propriété (2)

• P' subPropertyOf P
• ?
• domain(P') ? domain(P)
• range(P') ? range(P)

37
Sous propriété (3)

• ltnsCours about?http//www.essi.fr/cours/log11?gt
• ltnscoordinateur
• rdfresourcehttp//www.inria.fr/Olivier.Corby?/
  gt
• lt/nsCoursgt
• Þ
• ltnsCours abouthttp//www.essi.fr/cours/log11?gt
  
• ltnsenseignant rdfresourcehttp//www.inria.fr/O
  livier.Corby?/gt
• lt/nsCoursgt

38
Nom externe de Propriété

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

39
Limitation de RDF

• Impossible de surcharger une propriété pour la
  raffiner
• Class Primate
• Class Man subClassOf Primate
• Class Chimpanzee subClassOf Primate
• ltrdfProperty rdfIDchild?gt
• ltrdfsdomain rdfresource'Primate'/gt
• ltrdfsrange rdfresource'Primate'/gt
• lt/rdfPropertygt

40
Raffinement impossible

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

41
Solution
Spécialiser la propriété ltrdfProperty
rdfID'manChild'gt ltrdfssubPropertyOf
rdfresource'child'/gt ltrdfsdomain
rdfresource'Man'/gt ltrdfsrange
rdfresource'Man'/gt lt/rdfPropertygt
42
Collection

• Quand la valeur dune propriété comporte
  plusieurs valeurs
• ltrdfDescription rdfabouthttp//www.essi.fr/cou
  rs/log11?gt
• ltnsstaffgt
• ltrdfBaggt
• ltrdfligtOlivier Corbylt/rdfligt
• ltrdfligtSabine Moisanlt/rdfligt
• ltrdfligtAlain Giboinlt/rdfligt
• lt/rdfBaggt
• lt/nsstaffgt
• lt/rdfDescriptiongt

43
Conteneurs (2)

• Container
• Bag ensemble
• Seq séquence ordonnée
• Alt alternative. Liste de valeurs possibles
  pour la propriété
• Ne seront plus dans RDF Core

44
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

45
Exemple (2)

• ltrdfProperty rdfID"Designation"gt
• ltrdfssubPropertyOf rdfresource"SomeRelation"/
  gt
• ltrdfsrange rdfresource"http//www.w3.org/TR/19
  99/PR-rdf-schema-19990303Literal"/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

46
Exemple (3)

• ltcResearchReport rdfabouthttp//www.inria.fr/r
  apports/sophia/RR-3071.html"gtltctitlegtMod?les
  G?n?riques 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/Nada.Natta"gt ltcFirstN
  amegtOlivierlt/cFirstNamegt ltcFamilyNamegtCorbylt/c
  FamilyNamegtlt/cPersongtlt/cCreatedBygtltcCreationD
  ategt12-1996lt/cCreationDategtltcCreatedBygtltcProje
  ctGroup rdfabout"http//www.inria.fr/recherche/e
  quipes/acacia.en.html"gtltcDesignationgtAcacialt/cD
  esignationgtlt/cProjectGroupgtlt/cCreatedBygt
• lt/cResearchReportgt

47
Exemple (4)

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

48
Interrogation

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

49
Extensions Corese

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

50
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.

51
Langage de requête (2)

• ou booléen XML RDF
• not not isMemberOf
• join join results on concept
• option concept is optionnal

52
Exemple

• ltcDocument cTitle'XML' cCreatedBy'?p'/gt
• ltcPerson rdfabout'?p' cName'?n'
  cmemberOf'?o'/gt
• ltcOrganization rdfabout'?o' cDesignation'Aca
  cia'/gt

53
Propriétés des relations

• Transitivité, symétrie et réflexivité
• Relation inverse
• sont calculées par le moteur
• transitivité p(x, y) ? p(y, z) ? p(x, z)
• symétrie p(x, y) ? p(y, x)
• réflexivité ?x p(x, x)
• inverse p(x, y) ? p'(y, x)

54
Proprité des relations (2)

• ltrdfProperty rdfIDisMemberOf?gt
• ltcostransitivegttruelt/costransitivegtltcosinverse
  rdfresourcehasMember?gt
• lt/rdfPropertygt
• ltrdfProperty rdfIDcolleague?gt
• ltcostransitivegttruelt/costransitivegtltcossymmetr
  icgttruelt/cossymmetricgt
• lt/rdfPropertygt

55
Transitivité Inverse

• ltcPerson rdfabout'oc' cisMemberOf'www.inri
  a.fr/acacia'/gt
• ltcProject rdfabout'www.inria.fr/acacia'
  cisMemberOf'www.inria.fr'/gt
• ?
• ltcPerson rdfabout'oc' cisMemberOf'www.inri
  a.fr'/gt
• ltcOrganization rdfabout'www.inria.fr'
  chasMemberOC'/gt

56
Symétrie

• ltcPerson rdfabout'oc ccolleaguerd'/gt
• ?
• ltcPerson rdfabout'rd' ccolleagueoc'/gt

57
Extension RDFS

• lt!DOCTYPE rdfRDF
• lt!ENTITY cos "http//www.inria.fr/acacia/corese
  "gt
• lt!ENTITY rdf "http//www.w3.org/1999/02/22-rdf-s
  yntax-ns"gt
• lt!ENTITY rdfs "http//www.w3.org/2000/01/rdf-sche
  ma" gt
• ltrdfRDF xmlnsrdfrdf xmlnsrdfsrdfs"
• xmlnscoscos"gt
• ltrdfProperty rdfID'costransitive'gtltrdfsdoma
  in rdfresource'rdfProperty'/gtltrdfsrange
  rdfresource'rdfsLiteral'/gt
• lt/rdfPropertygt
• ltrdfProperty rdfID'cossymmetric'gtltrdfsdomai
  n rdfresource'rdfProperty'/gtltrdfsrange
  rdfresource'rdfsLiteral'/gt
• lt/rdfPropertygt

58
Extension RDFS (2)

• ltrdfProperty rdfID'cosreflexive'gtltrdfsdomai
  n rdfresource'rdfProperty'/gtltrdfsrange
  rdfresource'rdfsLiteral'/gt
• lt/rdfPropertygt
• ltrdfProperty rdfID'cosinverse'gtltrdfsdomain
  rdfresource'rdfProperty'/gtltrdfsrange
  rdfresource'rdfProperty'/gt
• lt/rdfPropertygt

59
Inférence

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

60
Règle

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

61
Règle de graphe

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

62
Règle RDF

• ltcosrulegtltcosifgt ltsInstitut rdfabout??i?gt
• ltsinclutgt ltsPersonne
  rdfabout?p? sinteret?s?/gt
• lt/sinclutgt
• lt/sInstitutgtlt/cosifgt
• ltcosthengt ltsInstitut rdfabout?i?
  sinteret?s?/gtlt/costhengt
• lt/cosrulegt

63
Règle de graphe

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

64
Exemple

• Institut ?i-(inclut)-Personne ?p
  -(interet)-Sujet ?s
• Projet Acacia-
• -(inclut)-Person O.Corby-(interet)-Modelisati
  onConnaissance
• -(inclut)-PhdStudent L.A

65
Exemple (2)

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

66
Futur du Semantic Web

• Documents structurés XML
• XML Schema
• XQuery
• Ressource 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

67
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

68
CorrespondanceBalise Concept

• ltauteurgt
• ltecrivaingt
• ltrealisateurgt
• ltcompositeurgt

Createur
69
Concept Balise
Createur
Sculpteur
Ecrivain
Musicien
Peintre
cree(Createur, ?uvre) peint(Peintre,Toile) peint
lt cree Toile lt ?uvre
70
Recherche d'information

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

71
Exemple

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

72
Travaux

• OntoBroker, SHOE
• RDF et Graphes Conceptuels Corese, DRDFS, Comma
• Projet Escrire comparer GC, objets et logique
  de description
• Projet C-Web Community Web
• DAML OIL
• Semantic Web Working Group W3C

73
Applications

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

74
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, 1999