Seminari di ingegneria del software

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Seminari di ingegneria del software

• Traduzione di diagrammi ER in Protégé

Emma Di Pasquale
Teresa Raguso
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OBIETTIVI

• Creare ontologie con Protégé
• Classificare le ontologie e verificarne la
  consistenza tramite RACER
• Generare la sintassi astratta di OWL con SWOOP

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ONTOLOGIA

• Descrizione formale esplicita dei concetti di un
  dominio.
• Essa contiene
• Un insieme di classi (concetti rilevanti)
• Un insieme di relazioni tra queste classi
• Un insieme di proprietà attribuite a ciascun
  concetto
• Un insieme di restrizioni sulle proprietà

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INTRODUZIONELOGICHE DESCRITTIVE

• Le logiche descrittive (DL) sono frammenti
  decidibili della
• FOL per esprimere la conoscenza in termini di
• concetti atomici (predicati unari)
• ruoli atomici (predicati binari)
• individui (costanti)
• Una base di conoscenza in DL comprende
• TBox insieme di assiomi terminologici, ovvero il
  vocabolario del dominio applicativo (concetti e
  ruoli)
• ABox contiene asserzioni circa gli individui che
• popolano il mondo in oggetto, assegnando loro un
  nome e asserendo le loro proprietà

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INTRODUZIONEOWL

• OWL Ontology Web Language, è una raccomandazione
  del W3C.
• Linguaggio per esprimere le ontologie
• Tre tipi di OWL
• OWL Lite, versione sintatticamente più semplice
  che permette di esprimere una gerarchia di classi
  e semplici restrizioni
• OWL DL, versione intermedia basata sulle logiche
  descrittive, offre un potere espressivo elevato
  mantenendo completezza e decidibilità
• OWL FULL, offre la massima espressività senza
  offrire alcuna garanzia circa completezza e
  decidibilità

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Protégé

• E un editor per la creazione di ontologie
• Caratteristiche
• -Piattaforma open-source
• -Può esportare le ontologie in vari formati
• RDF(S), XML Schema e OWL
• -E basato su Java
• -E estendibile (esistono numerose API e
  plug-in)
• -Dispone di numerosi ambienti plug-and-play che
• consentono un rapido sviluppo delle
  applicazioni.

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Progettazione di unontologiain Protégé

• Progettare unontologia significa
• 1. Determinare il dominio e lo scopo
  dellontologia
• 2. Individuare i concetti chiave del fenomeno da
  descrivere
• 3. Organizzare i concetti in classi e gerarchie
  tra le classi
• 4. Definire le proprietà delle classi
• 5. Definire vincoli (valori leciti) sulle
  proprietà
• 6. Creare le istanze
• 7. Attribuire i valori alle proprietà per tutte
  le istanze create

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ER in Protégé

• Entità classes
• Relazioni object properties
• Attributi datatype properties
• Vincoli restrictions

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Entità - ClassesProtégé

• Rappresentano insiemi di individui
• Organizzate in una tassonomia
• Possono essere combinate usando un insieme di
  operatori
• sussunzione
• disjoint
• unione
• intersezione
• complemento
• Ad ogni classe possono essere associate delle
  condizioni (restrictions) che possono essere
• necessarie (classi primitive)
• necessarie e sufficienti (classi definite)

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Protégé CLASSES TAB
Nome della Classe
IS-A
Relazioni e attributi della classe
Gerarchia delle Classi
Restrizioni sugli individui della classe
Classi disgiunte
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PROPERTYProtégé

• Due tipi di proprietà
• Object properties, relazionano individui ad
  individui
• Datatype properties, relazionano individui a
  valori di dati
• Protégé supporta una gerarchia tra le proprietà
• Con riferimento alle subproperty, non è possibile
  mescolare i due tipi di proprietà

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Relazioni - Object PropertiesProtégé

• Per ogni relazione è possibile specificare
• Dominio
• Range (codominio)
• Ogni object property può avere una
  inverseProperty
• Le object properties possono avere quattro tipi
  di caratteristiche
• Functional
• Inverse functional
• Transitive
• Simmetric

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Protégé - PROPERTIES TABObject Properties
Nome della proprietà
Object Property
Caratteristiche delle proprietà
Codominio
Dominio
Proprietà Inversa
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Attributi Datatype PropertiesProtégé

• Per ogni attributo è possibile specificare
• Dominio
• Range (integer, float, string)
• L unica caratteristica ammessa da Protégé OWL DL
  è
• Functional
• Non si possono quindi esplicitare le chiavi
  primarie in quanto non è possibile definire
  inverseFunctional una datatype property (è invece
  ammesso con OWL Full)

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Protégé - PROPERTIES TABDatatype Properties
Nome
Range
Datatype Properties
Proprietà
Valori Ammessi
Dominio
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Vincoli RestrictionsProtégé

• Una restriction descrive un insieme di individui
  in base al tipo e al numero di relazioni a cui
  essi partecipano e quindi restringe gli individui
  che appartengono ad una classe
• Tre tipi di restrictions

Existential, someValuesFrom
Universal, allValuesFrom
hasValue
Cardinality
Max cardinality
Min cardinality
Restrizioni di quantità
Restrizioni hasValue
Restrizioni di cardinalità
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Protégé RESTRICTIONS TABS
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Protégé - Individuals

• OWL non usa UNA,
• Racer sì
• SameAs
• DifferentFrom
• AllDifferent

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RACER

• Per ogni ontologia che cade nello scope di OWL DL
  possiamo usare un DL reasoner per inferire
  informazioni che non sono esplicitamente
  rappresentate nell ontologia.
• Racer è un classificatore basato sulla Logica
  Descrittiva
• I servizi di ragionamento offerti sono
• sussunzione
• equivalenza
• consistenza
• istanziazione

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Casi di studioProcesso di lavoro
Traduzione dei diagrammi concettuali in una
ontologia creata con Protégé
Controllo consistenza tramite Racer
Generazione file OWL e file pprj
Generazione sintassi astratta con SWOOP
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Casi di studio Compito A del 16/12/04 Schema ER
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Casi di studio Compito A del 16/12/04Entità
Classi
Class(aPersona complete intersectionOf(restric
tion(anatoA minCardinality(1))
restriction(arisiede minCardinality(1))))
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Casi di studioCompito A del 16/12/04Attributi
Datatype Properties
DatatypeProperty(acodiceFiscale
Functional domain(aPersona) range(xsdstring))
DatatypeProperty(asesso Functional domain(aPerso
na) range(oneOf("femminile"lthttp//www.w3.org/20
01/XMLSchemastringgt maschile"lthttp//www.w3.or
g/2001/XMLSchemastringgt)))
DatatypeProperty(adataN Functional domain(aPerso
na) range(xsddate))
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Casi di studioCompito A del 16/12/04Relazioni
Object Properties
Per esprimere il limite superiore della
cardinalità
inversa_di_effettua
effettua
Class(aPrenotazione complete
IntersectionOf(restriction(ainversa_di_effettua
minCardinality(1)) unionOf(aCollettiva
aSingola))) ObjectProperty(aeffettua
InverseFunctional inverseOf(ainversa_di_effettu
a) domain(aPersona) range(aPrenotazione))
ObjectProperty(ainversa_di_effettua
Functional inverseOf(aeffettua)
domain(aPrenotazione) range(aPersona))


Per esprimere il limite inferiore della
cardinalità
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Casi di studioCompito A del 16/12/04Caso
alternativo per esplicitare la cardinalità 1..1
di una relazione
DifferentIndividuals(aEmma aGina) ecc.  
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Casi di studio Compito A del 16/12/04Generalizza
zione
COMPLETE
COMPLETE Class(aPrenotazione complete intersecti
onOf(restriction(ainversa_di_effettua
minCardinality(1)) unionOf(aCollettiva
aSingola))) DISJOINT DisjointClasses(aCollet
tiva aSingola).
  Class(aCollettiva partial
aPrenotazione)   Class(aSingola partial
aPrenotazione)
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Casi di studio Compito A del 16/12/04Generalizza
zione - Ereditarietà
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Casi di studio Compito A del 16/12/04Disjoint
tra classi

• Tutte le classi, tranne le sottoclassi della
  generalizzazione con la propria superclasse, sono
  state poste disjoint a due a due.

DisjointClasses(aPostoAssegnato aComune)
DisjointClasses(a PostoAssegnato aPersona)
DisjointClasses(a PostoAssegnato aCollettiva)
DisjointClasses(aPostoAssegnato aTeatro)
DisjointClasses(a PostoAssegnato aPosto) ecc.
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Casi di studio Compito A del 16/12/04Limiti di
Protégé

• Non si è potuto esprimere gli identificatori
  interni in quanto OWL DL non permette di definire
  InverseFunctional una datatype property
• Non si è potuto esprimere identificatori esterni
  in quanto non esistono variabili in OWL
• 3. Non si è potuto esprimere il fatto che gli
  attributi sono funzioni totali, ma sono stati
  posti functional

4. Non si è potuto esprimere gli attributi delle
relazioni data della relazione effettua
e da di risiede.
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Casi di studio Compito A del 16/12/04 Il
ragionatore - Racer

• Controllo di consistenza
• Classificazione dellontologia

31
Casi di studio Compito A del 19/12/05 Schema ER
32
Casi di studio Compito A del 19/12/05Entità
Classi
Class(aSettoreDisciplinare partial)
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Casi di studio Compito A del 19/12/05Attributi
Datatype Properties
DatatypeProperty(acodiceSettoreDisciplinare
Functional domain(aSettoreDisciplinare) range(xsd
string))   DatatypeProperty(anomeSettoreDiscipli
nare Functional domain(aSettoreDisciplinare) rang
e(xsdstring))    
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Casi di studio Compito A del 19/12/05Relazioni
Object Properties
Per esprimere il limite superiore della
cardinalità
inversa_di_del
del
Class(aCorso complete restriction(ainversa_di_d
el minCardinality(1))) ObjectProperty(adel
InverseFunctional inverseOf(ainversa_di_del) doma
in(aSettoreDisciplinare) range(aCorso)) ObjectP
roperty(ainversa_di_del Functional inverseOf(ade
l) domain(aCorso) range(aSettoreDisciplinare))  

Per esprimere il limite inferiore della
cardinalità
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Casi di studio Compito A del 19/12/05Relazioni
Object Properties
afferisce
Inversa_di_afferisce
Class(aCDA complete intersectionOf(
restriction(ainversa_di_re_cda
minCardinality(1)) restriction(ainversa
_di_afferisce minCardinality(1))))
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Casi di studio Compito A del 19/12/05ISA tra
relazioni
SubPropertyOf(are-cda aafferisce) SubPropertyOf(
ainversa_di_re-cda ainversa_di_afferisce)
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Casi di studio Compito A del 19/12/05ISA tra
classi
Class(aDocente complete restriction(aafferisce
minCardinality(1))) Class(aReferenteErasmus Com
plete restriction(are_cda minCardinality(1))) Cl
ass(aReferenteErasmus partial aDocente)  
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Casi di studio Compito A del 19/12/05Disjoint
tra classi

• Tutte le classi, tranne la sottoclasse della
  generalizzazione con la propria superclasse, sono
  state poste disjoint a due a due.

DisjointClasses(aCDA aSettoreDisciplinare) Disjo
intClasses(aCDA aCorso) DisjointClasses(aCDA
aDomanda) DisjointClasses(aCDA
aStudente) DisjointClasses(aCDA
aDocente) ecc.
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Casi di studio Compito A del 19/12/05Limiti di
Protégé

1. Non si è potuto esprimere gli identificatori
   interni in quanto OWL DL non permette di definire
   InverseFunctional una datatype property
2. Non si è potuto esprimere identificatori esterni
   in quanto non esistono variabili in OWL
3. Non si è potuto esprimere il fatto che gli
   attributi sono funzioni totali, ma sono stati
   posti functional

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Casi di studio Compito A del 19/12/05 Il
ragionatore - Racer

• Controllo di consistenza
• Classificazione dellontologia

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Le Queries

• Non è stato possibile esprimere le queries
  richieste dai vari compiti per i seguenti motivi
• Sulle datatype properties non si possono
  utilizzare operatori e , ma solo loperatore
  hasValue che permette di esprimere queries su
  specifici valori di un dato attributo
• Non si possono estrarre i valori degli attributi
  di una classe (Es. restituire i codici fiscali di
  una persona)
• Non si possono esprimere queries con cicli (Es.
  restituire tutte le persone che sono nate nello
  stesso comune in cui risiedono) in quanto non ci
  sono variabili in OWL, ma si possono esprimere
  solo queries ad albero.