© ElVisti Лекция 13 Основные сведения о концепции Семантического Web Дмитрий Владимирович ЛАНДЭ МЕЖДУНАРОДНЫЙ СОЛОМОНОВ УНИВЕРСИТЕТ. - презентация

1 © ElVisti Лекция 13 Основные сведения о концепции Семантического Web Дмитрий Владимирович ЛАНДЭ МЕЖДУНАРОДНЫЙ СОЛОМОНОВ УНИВЕРСИТЕТ

2 © ElVisti2 Проблемы традиционного Web Рост объемов информационного наполнения Представление информации, которое ориентированно преимущественно на людей. Проблема нахождения необходимой пользователю информации Невозможность выделить смысл сообщений в автоматизированном режиме. Тим Бернерс-Ли

3 © ElVisti3 Основные идеи Семантического Web Возможность интегрировать в Интернет объекты реального мира благодаря унификации обмена данными. Организация такого представления данных в сети, чтобы допускалась не только их визуализация, но и их эффективная автоматическая обработка программами разных производителей. Создание непрерывного информационного поля, превращение Web в систему семантического уровня. Семантический Web представляет собой расширение существующего Web, в котором информация представляется в четком и определенном смысловом значении, дающем возможность людям и компьютерам работать с высокой степенью взаимопонимания и согласованности.

4 © ElVisti4 Две ветви Семантического Web В рамках концепции Семантического Web были развиты синтаксические методы представления информации средствами XML и его дополнений, предназначенных для описания типовых свойств элементов XML-документов, их структуры и семантики: DTD (Document Type Definition), XML Schema, XQuery и т.д. Также развиты Средства Описания Ресурсов RDF (Resource Description Framework). XML и RDF обладают статусом рекомендаций W3C. Другая ветвь Семантического Web названа онтологическим подходом. Этот подход включает в себя средства аннотирования документов, которыми могли бы воспользоваться компьютерные программы (Web-сервисы и агенты) при обработке пользовательских запросов. Модели предметных областей в терминологии Семантического Web называются онтологиями. 10 февраля 2004 года консорциумом W3C была утверждена и опубликована спецификация языка сетевых онтологий OWL (Web Ontology Language).

5 © ElVisti5 Ключевые технологии Семантического Web Две ветви Семантического Web используют три ключевых языка (соответственно, технологий): спецификация XML, позволяющая определить синтаксис и структуру документов; механизм описания ресурсов RDF, обеспечивающий модель кодирования для значений понятий, определенных в онтологиях. язык онтологий OWL, позволяющий определять понятия и отношения между ними. Семантический Web использует также и другие языки, технологии и концепции, в частности, универсальные идентификаторы ресурсов, цифровые подписи, системы логического вывода и т. д.

6 © ElVisti6 XML – синтаксическая основа Семантического Web Исходная версия XML, разработанная в консорциуме W3C под руководством Джона Босака, была опубликована в феврале 1998 года и с тех пор развилась до уровня метаязыка, на базе которого определяются сотни новых предметно-ориентированных языков (к примеру, MathML, XLink, SMIL, XSL и др.) В отличие от HTML, XML предназначен для разметки документов произвольной структуры. Универсальный синтаксис XML обусловил появление ряда технологий, таких как XSL и XPath, предназначенные для работы с древовидной структурой документов; XML Schema – стандарт описания конкретных языков разметки, использующий синтаксис XML; XLink и XPointer – средства связи распределенных блоков информации в один общий документ; XQuery – язык запросов к XML-данным. Формат любого тега XML прост: содержание.

7 © ElVisti7 Описание данных в XML В XML не существует фиксированного словаря тегов - они могут определяться независимо для каждой программы. В XML для этого было изначально предусмотрено использование DTD (Document Type Definitions), накладывающего ограничения на используемые теги и задающего грамматику, которая указывает допустимые комбинации и вложения имен тегов, имен атрибутов и т.д. Языку DTD присущи два серьезных недостатка – ограничен- ность описания типов данных и синтаксис, отличный от XML. В настоящее время консорциум W3C рекомендует заменять DTD новым стандартом - XML Schema, который был утвержден в 2001 году.

8 © ElVisti8 Средства описания ресурсов RDF RDF - язык формального описания содержания сетевых ресурсов, который согласно архитектуре Семантического Web представляет собой связующее звено между XML-документами и средствами, обеспечивающими поиск и навигацию на основе логических утверждений. Принцип построения отношений между сетевыми ресурсами в спецификации RDF предусматривает наличие трех компонент - объекта, атрибута и значения (аналогичных классической схеме "подлежащее - сказуемое - дополнение"). Базовый строительный блок в RDF - триплет "объект - атрибут - значение" часто записывают в виде: A(O,V), где О – объект (ресурс), А - атрибут (свойство) со значением (субъектом) V. RDF позволяет менять местами объекты и значения.

9 © ElVisti9 RDF – первая ступень описания метаданных Благодаря тому, что RDF использует URI-идентификаторы для кодирования информации в документе, обеспечивается возможная привязка понятия к единому определению, которое можно найти в Интернет. Модель данных RDF сама по себе является всего лишь синтаксической основой - для того чтобы описание обрело смысл, необходимо воспользоваться словарями терминов и понятий, которые задаются с помощью технологии – RDF схема (Schema), играющей для RDF такую же роль, что и схема для XML. RDF это самый низкоуровневый из существующих языков описания метаданных, поскольку оперирует лишь понятиями связей примитивных сущностей, например, «объект A владеет субъектом Б».

10 © ElVisti10 Онтологии В структуре Семантического Web предусмотрены и более эффективные средства описания содержания, чем RDF. Онтологии - это базы знаний, которые включают в себя сведения, необходимые для отождествления новых понятий с уже известными, для определения принадлежности используемых терминов к той или иной предметной области и, в результате, для приведения любых понятий к виду, пригодному для восприятия программами - электронными агентами. Онтология отличается от XML тем, что это представление знания, а не формат описания документов. Одно из преимуществ онтологического подхода - доступность инструментов, которые обеспечат универсальную поддержку семантики, не являющейся специфической для определенной предметной области. Предполагается, что «интеллектуальные» приложения смогут использовать онтологии, чтобы получать в результате поиска информацию со связанной с ней структурой знаний и правилами вывода.

11 © ElVisti11 Язык OWL Разработан и стандартизирован язык описания структури- рованных онтологий OWL. В рамках OWL онтология – это совокуп- ность утверждений, задающих отношения между понятиями и определяющих логические правила для рассуждений о них. Онтология может включать описания классов, свойств и их примеры. OWL может использоваться, чтобы явно представлять зна- чения терминов и отношения между этими терминами в словарях. OWL имеет больше средств для выражения значения и семантики, чем XML, RDF, и RDF-S, и, таким образом, OWL идет дальше этих языков в спо- собности представить контент для машинной обработки.

12 © ElVisti12 Знания Семантический Web предполагает создание системы с элементами "искусственного интеллекта", которая бы позволила специальным приложениям качественно искать в Интернет необходимую информацию, а также обмениваться информацией друг с другом. При этом именно язык онтологий OWL выступил решающей компонентой интеллектуализации, базисом для построения семантических сетей. Представлениям знаний в Семантическом Web присущи универсальные выразительные возможности, синтаксическая и семантическая интероперабельность, которая реализуется, например, в онтологиях путем установлением соответствия между используемыми терминами.

13 © ElVisti13 Агенты в Семантическом Web Под агентами понимаются программы, работающие без непосредственного управления со стороны человека для достижения поставленных перед ней целей. Обычно агенты собирают, фильтруют и обрабатывают информацию, найденную в Сети, иногда путем взаимодействия с другими агентами. В соответствии с документами W3C, Семантический Web заработает в полную силу тогда, когда люди создадут множество программ, которые, знакомясь с содержимым Сети из различных источников, смогут обрабатывать полученную информацию и обмениваться результатами с другими программами. Основные принципы функционирования агентов: Агент не имеет полной информации, необходимой для решения поставленной задачи. Обрабатываемые данные распределены в сети. Вычисления выполняются агентами асинхронно. Взаимодействие агентов друг с другом и с человеком происходит на высоком семантическом уровне. Отсутствует глобальный контроль за деятельностью всей системы агентов.

14 © ElVisti14 Общая схема Семантического Web

15 © ElVisti Спасибо за внимание! Ландэ Д.В МЕЖДУНАРОДНЫЙ СОЛОМОНОВ УНИВЕРСИТЕТ Киев, Украина