Bài giảng Tác tử - Công nghệ phần mềm dựa tác tử: Ngôn ngữ và công cụ Ontology

Bài 7 Ngôn ngữ và công cụ Ontology hunglt@it-hut.edu.vn (c) SE/FIT/HUT 2002 Các ngôn ngữ biểu diễn Ngày nay có nhiều ngôn ngữ để biểu diễn các ontology hơn • RDF-Schema [Brickley, Guha, 98] • UML: Unified Modeling Language • OIL: Ontology Interchange and Inference [Horrockset al., 00] Lịch sử Các ngôn ngữ biểu diễn Có nhiều kiểu ngôn ngữ khác nhau được sử dụng để biểu diễn các ontology • LOOM [MacGregor, 1991] • CyCL [Lenat & Guha, 1990] • F-Logic [Kifer, Lausen, Wu, 1995] • Conceptual Graphs [Sowa, 1993] • Ontolingua [Gruber, 1993] and KIF [Genesereth &Fikes, 1992] (c) SE/FIT/HUT 2002 RDF Resource Description Frame RDF là mô hình đơn giản để mô tả các đối tượng bằng bộ ba: Đối tượng - Thuộc tính - Giá trị XOL: Ontology Exchange Language (cf.http://www.ai.sri.com/~pkarp/xol/) • XRDFS: An Extensible Framework for Modelingontologies in RDF(S) [Staab et al., 00] RML - Rule Markup Language (http://www.dfki.uni-kl.de/ruleml/) OWL - Ontology Web Language (c) SE/FIT/HUT 2002 (c) SE/FIT/HUT 2002 RDF RDFS (RDF Schema) Mô hình RDF không thể đủ cho dữ liệu lớn, có nhiều mối quan hệ Do số lượng các khái niệm rất lớn, có nhiều mối quan hệ nên đặt ra yêu cầu xây dựng thành từng lớp --> Xây dựng Ontology RDFS dựa trên RDF để định nghĩa tập các lớp và thuộc tính Định nghĩa lớp (c) SE/FIT/HUT 2002 (c) SE/FIT/HUT 2002 1 Định nghĩa thuộc tính RDFS Định nghĩa 1cá thể Joe Blog 24 PhD RDFS (c) SE/FIT/HUT 2002 (c) SE/FIT/HUT 2002 OWL (Web Ontology Language) Được xây dựng từ RDFS và RDF bằng cách đưa thêm nhiều từ khoá để mô tả chi tiết hơn mối quan hệ Dựa trên ngôn ngữ DAML + OIL Chia làm 3 mức: OWL Lite, OWL DL, OWL Full OWL Semantics OWL Semantics RDF Schema XML/DTD/XML Schemas (c) SE/FIT/HUT 2002 Ontology sử dụng OWL là gì ? Ontology là một tập hợp các định nghĩa về ngữ nghĩa xung quanh một lĩnh vực(domain) nào đó. OWL là một tập các phần tử và thuộc tính XML(elements and attributes) đã được chuẩn hoá dùng để định nghĩa nên các khái niệm và quan hệ giữa chúng. OWL được mở rộng từ RDF schema. (c) SE/FIT/HUT 2002 Syntax XML/DTD/XML Schemas Syntax (c) SE/FIT/HUT 2002 Định nghĩa lớp OWL cung cấp các cú pháp để định nghĩa các lớp Lớp con của một lớp Trong OWL một lớp có thể được định nghĩa là một tập của các cá thể (Individual) Owl cung cấp các phép toán như: hợp, (c) SE/FIT/HUT 2002 giao, bù trong thao tác với lớp 2 Khai báo các thuộc tính Mỗi lớp trong Owl đều có các thuộc tính của nó Mỗi thuộc tính đều có giá trị Có hai loại thuộc tính Thuộc tính kiểu Literal : String, int, …. Thuộc tính kiểu Object Mỗi thuộc tính đều có Domain và Range Domain: chỉ ra thuộc tính thuộc về lớp nào Range: miền giá trị của thuộc tính Khai báo các thuộc tính Trong Owl có sự kế thừa giữa các lớp do đó các lớp con sẽ mang đầy đủ các thuộc tính của lớp cha Trong mỗi lớp có thể định nghĩa giới hạn lại Range của thuộc tính cụ thể nào đó Có các kiểu thuộc tính sau Symmetric propety: thuộc tính kiểu đối xứng Traisitive Property: thuộc tính kiểu bắc cầu Functional Property: thuộc tính duy nhất Inverse Property: thuộc tính kiểu đảo ngược Inverse Funtional Property (c) SE/FIT/HUT 2002 (c) SE/FIT/HUT 2002 Ưu điểm OWL so với Database DataProperty ObjectProperty Mềm dẻo(Extensible): Với OWL dễ dàng hơn nhiều khi thêm một thuộc tính mới. Còn DataBase nếư bạn thêm một cột mới, có thể sẽ ảnh hưởng tới các Application khác. Linh động(Portable): dễ di chuyển 1 tài liệu OWL hơn là di chuyển DataBase Phù hợp với thế giới thực, bởi ở thế giới thực mọi thứ có thể bị thay đổi. (c) SE/FIT/HUT 2002 Ưu điểm của Ontology OWL OWL sử dụng cú pháp của XML mô tả ngữ nghĩa Các Tools thông thường của XML có thể sử dụng cho OWL (c) SE/FIT/HUT 2002 Khắc phục nhược điểm của XML XML XML app#1 Action: Code to process the data XSLT, XML APIs (SAX, DOM), XQuery, ... app#1 Semantics: Code to interpret(giải thích) the data Action: Code to process the data (c) SE/FIT/HUT 2002 app#2 Semantics: Code to interpret the data Action: Code to process the data app#2 Action: Code to process the data OWL Document Semantic Definitions (c) SE/FIT/HUT 2002 3 Ví dụ ta có kịch bản sau: Hạn chế của các ngôn ngữ trước đây. 75-300mm zoom 4.5-5.6 0.002 1.0 seconds 325 USD 75-300mm zoom 4.5-5.6 0.002 1.0 seconds Camera Application đang tìm kiếm những document thỏa mãn yêu cầu với những đặc điểm quan trọng sau: “I am interested in purchasing a Camera with a 75-300mm zoom lens size, that has an aperture of 4.5-5.6, and a shutter speed that ranges from 1/500 sec. to 1.0 sec”. (c) SE/FIT/HUT 2002 (c) SE/FIT/HUT 2002 Mô hình hệ thống Ví dụ: Xây dựng Demo Camera Ontology OWL Hunts.xml Input Data Application Output Data Camera Application OWL Genie Ontology(. OWL) Camera (c) SE/FIT/HUT 2002 Truy vấn này có thể biểu diễn bằng XML: 75-300mm zoom 4.5-5.6 0.002 1.0 seconds (c) SE/FIT/HUT 2002 (c) SE/FIT/HUT 2002 Ta có một tài liệu A Web Bot is launched to find camera info. The Bot finds this document at a Web site: Malden, MA 617-555-1234 75-300mm zoom 4.5-5.6 0.002 1.0 seconds 325 USD (c) SE/FIT/HUT 2002 4 Relationship? A Match? Malden, MA 617-555-1234 75-300mm zoom 4.5-5.6 0.002 1.0 seconds 325 USD Match? 75-300mm zoom 4.5-5.6 0.002 1.0 seconds 75-300mm zoom 4.5-5.6 0.002 1.0 seconds 325 USD 75-300mm zoom 4.5-5.6 0.002 1.0 seconds Chi tiết (c) SE/FIT/HUT 2002 Database = Ontology + Instances title author date My Life and Times Paul McCartney June, 1998 Illusions Richard Bach J. Krishnamurti Các Tool xây dựng Ontology OntoEdit Protégé-2000 Ontology Editor Text-To-Onto Asium 1972 First and Last Freedom (c) SE/FIT/HUT 2002 1974 BookCatalogue Paul McCartney June, 1998 (c) SE/FIT/HUT 2002 Protégé-2000 Ontology Editor (c) SE/FIT/HUT 2002 (c) SE/FIT/HUT 2002 C. Xây dựng Ontology của hệ thống Trong hệ thống này chúng ta sẽ xây dựng Ontology mô tả quá trình khám chữa bênh của bệnh nhân Tất cả các đối tượng như Bệnh Nhân, Bác Sĩ, Hồ sơ bệnh án, Bệnh .. đều được tạo thành các lớp trong các file OWL riêng biệt Các lớp này có sự kế thừa lẫn nhau Giao diện và Database cũng được định nghĩa sẵn trong Ontology (c) SE/FIT/HUT 2002 5