1. IASUMMIT 2007
Trento, 16-17/11/2007
Catalogazione, inferenza di
conoscenza, semantica ed
uso di ontologie
Carlo Batini, Matteo Palmonari,
Gialuigi Viscusi / Riccardo Grosso
Universita’ di Milano Bicocca / CSI Piemonte

2. Catalogazione,inferenza di conoscenza,semantica e uso di ontologie
Indice
 Storia dell’esperienza CSI nella catalogazione
metadati (infodir, sitad)
 Il passaggio al “nuovo infodir” modello “facet-based”
 Origine delle tassonomie, metadati e ontologie
 Navigazione di infodir mediante uso di ontologie
 Sperimentazione con metodi e tool per la mappatura
di schemi concettuali PA con schemi logici delle basi
dati catalogate (in collaborazione con l’universita’ di
Milano Bicocca )
 Estensioni di Infodir
16-17/11/2007
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C.Batini,M.Palmonari,G.
Viscusi/R.Grosso
IASUMMIT 2007

3. Storia dell’esperienza CSI nella
catalogazione metadati (infodir, sitad)

4. 16-17/11/2007
Catalogazione,inferenza di conoscenza,semantica e uso di ontologie
Il CSI-Piemonte:
consorzio pubblico regionale
con organizzazione privatistica
Fondato nel 1977 da:
Universita’ di Torino
Politecnico di Torino
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5. Catalogazione,inferenza di conoscenza,semantica e uso di ontologie
Il CSI-Piemonte, come corpo ICT della Pubblica Amministrazione Locale piemontese,
gestisce una grande quantita’ di dati, sia alfanumerici che geografici, che insieme
rappresentano una biblioteca di descrizioni dettagliate del patrimonio regionale dei dati
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6. 16-17/11/2007
Catalogazione,inferenza di conoscenza,semantica e uso di ontologie
Information Directory
Infodir e’ il catalogo dei metadati delle istituzioni PA
locali
Infodir contiene informazioni correlate a dati,
applicazioni, componenti e prodotti dei seguenti enti
principali ed altri:
Regione Piemonte
Provincia di Torino
Comune di Torino
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7. 16-17/11/2007
Catalogazione,inferenza di conoscenza,semantica e uso di ontologie
 Il catalogo puo’ essere navigato per:







Istituzione (Organizzazione)
Statistica (classificazione ISTAT)
Tematismo trasversale
Novita’ (dal meno recente al piu’ recente)
Ricerca libera
Ricerca per parole (vocabolario di lemmi)
Ricerca avanzata (con l’uso di criteri SQL di uguaglianza e/o
somiglianza)
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8. 16-17/11/2007
Catalogazione,inferenza di conoscenza,semantica e uso di ontologie
 L’oggetto cardine del catalogo metadati è la
collezione, intesa come tralcio del grappolo di
metadati ad essa associato, costituito da:
 Data base
• Tavole (componenti informative, archivi)
– Attributi
 Applicativi
• Componenti
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9. Il passaggio al “nuovo infodir”
modello “facet-based”

10. 16-17/11/2007
Catalogazione,inferenza di conoscenza,semantica e uso di ontologie
 Ad inizio 2007 è stata rilasciata una nuova versione di
Information Directory che supera alcuni limiti architetturali del
vecchio infodir nato nel 1999.
 Esso è stato infatti generalizzato e potenziato, nonchè condiviso
tra le 3 principali pubbliche amministrazioni piemontesi (Regione,
Città e Provincia di Torino), e riconosciuto come “il nuovo
infodir”.
 Il nuovo infodir annovera tra le sue principali caratteristiche le
seguenti:
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11. 16-17/11/2007
Catalogazione,inferenza di conoscenza,semantica e uso di ontologie
 Caratteristiche principali:
 backend decentrato (data stewardship) presso i centri di
competenza per materia presenti in CSI e presso gli enti
 viste separate e viste condivise dei metadati, sia di business
che tecnici
 oggetti generalizzati
 modello dimensionale o facet-based (a faccette e focus)
 classificazioni dinamiche, ovvero tassonomie, generalizzate,
ed associabili a criteri di text mining che permettono di
classificare automaticamente gli oggetti via via censiti
 search, browse e ricerche avanzate tra loro intersecabili
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12. 16-17/11/2007
Catalogazione,inferenza di conoscenza,semantica e uso di ontologie
Metamodello del catalogo descritto
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13. 16-17/11/2007
Catalogazione,inferenza di conoscenza,semantica e uso di ontologie
Classificazione automatica in infodir
 Nella migrazione di una delle tassonomie previste, si
e’ fatto un esperimento di text mining
 Clusterizzando gli oggetti in automatico classificandoli
nella vecchia tassonomia
 Confrontando i risultati automatici con quelli manuali
dati dagli oggetti classificati manualmente nella
vecchia tassonomia
 Usando i risultati del confronto per affinare gli
algoritmi automatici
 Usando infine gli algoritimi automatici affinati
applicandoli alla nuova tassonomia e migrando in
automatico gli oggetti
 Chiedendo ai power-user di verificare la migrazione
risparmiando loro manualita’
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14. 16-17/11/2007
Catalogazione,inferenza di conoscenza,semantica e uso di ontologie
Searching & Browsing in infodir
 Le ricerche sono possibili partendo indifferentemente
da searching e da browsing di:
 Tassonomie
 Tipi di oggetto
 Partendo ad esempio da un search, posso affinare la
ricerca per
 Tassonomia
 Tipo di oggetto
 Singolo metadato (ad esempio fase)
 Di seguito si mostra una sequenza di screenshot di
esempio
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15. 16-17/11/2007
Catalogazione,inferenza di conoscenza,semantica e uso di ontologie
Esempio I
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16. 16-17/11/2007
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Esempio II
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17. 16-17/11/2007
Catalogazione,inferenza di conoscenza,semantica e uso di ontologie
Esempio III
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18. Origine delle tassonomie,
metadati e ontologie

19. Catalogazione,inferenza di conoscenza,semantica e uso di ontologie
Metadati e ontologie: finalità
 Per valorizzare il patrimonio di metadati censiti, a supporto di
Infodir è stata sperimentata una metodologia, implementata in un
tool, che fa uso di ontologie “leggere”.
 In particolare, la metodologia sfrutta tassonomie derivate dalle
gerarchie di generalizzazione di un’ontologia della conoscenza
gestita dalle pubbliche amministrazioni centrali (PAC).
 La metodologia e il tool hanno come principali obiettivi:
 fornire nuovi metadati che arricchiscano le tassonomie esistenti
attraverso un processo matching supportato da criteri di somiglianza
(implementati nel tool come criteri ‘like’ di SQL) tra
• i nomi degli elementi presenti nelle tassonomie PAC
• i nomi degli elementi estratti dalla nuove sorgenti informative.
 Sfruttare le tassonomie PAC e i constraints presenti nelle strutture
delle basi dati logiche censite per strutturare il patrimonio di
metadati estratto dalla nuove sorgenti informative (abilitando
un’attività di Data Reverse Engineering).
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20. Catalogazione,inferenza di conoscenza,semantica e uso di ontologie
Ontologie “leggere” e ontologia PAC
 L’ontologia PAC è stata costruita a partire da un insieme di schemi
concettuali relativi alla PAC, integrati/astratti a diversi livelli, e dalle
gerarchie di generalizzazione definite dal livello di
integrazione/astrazione degli schemi.
 Ciascuno schema contiene:
• Entità e attributi
• Gerarchie di generalizzazione Is-A
• Relazioni tra entità
 Relazioni interschema definiscono le relazioni di generalizzazione tra
concetti e i rapporti tra i diversi schemi
 Le ontologie “leggere” di infodir sono costituite da :
 Entità e attributi
 Relazioni tra entità
 Gerarchie di generalizzazione
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21. Catalogazione,inferenza di conoscenza,semantica e uso di ontologie
Duplice uso delle ontologie in infodir
Ontologie in infodir usate in duplice senso:
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1. Creazione di tassonomie di concetti di rilievo per le PA a
supporto della navigazione e del recupero delle informazioni
presenti nelle basi di dati locali
2. Estrazione di conoscenza da schemi logici di basi di dati
locali, con inferenza di ontologie specifiche relative a tali
basi di dati
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22. Navigazione di infodir e recupero
delle informazioni mediante uso di
ontologie

23. Catalogazione,inferenza di conoscenza,semantica e uso di ontologie
Inferenza di Supertipi di Entità PAL
 Riutilizzando la tassonomia derivata dall’ontologia PAC sono stati
derivati supertipi di entita’ degli schemi logici delle basi di dati locali
 Mapping dinamici tra concetti della tassonomia PAC e entita’ degli schemi
logici delle basi PAL
 Utilizzo di tali mapping per per recuperare concetti e informazioni delle
basi di dati PAL
 Sono stati ottenuti 261 supertipi specializzati per tematica di business (ad
es. Imprese) riguardanti principalmente:
• La tematica di business “Imprese”
• La gerarchia “soggetto”
• La gerarchia “bene”
• La gerarchia “documento”
• La gerarchia “geografia” (luogo, urbanistica, territorio)
 Ciascun livello delle singole tassonomie ha associato un criterio di
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somiglianza che “pesca” dai metadati descrittivi tecnici delle
componenti delle basi dati (tavole, campi).
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24. Catalogazione,inferenza di conoscenza,semantica e uso di ontologie
Risultati
 In questo modo è possibile ricondurre concetti molto
specifici di dominio a concetti più astratti quali
Soggetto, Documento, Proprietà, Luogo e utilizzare
criteri di ricerca più intuitivi per l’utente.
 Questa tecnica di inferenza tassonomico-ontologica
16-17/11/2007
attuata su infodir, consente, per ogni singolo concetto
della PA, di verificare in quali basi dati questo
concetto e’ fisicamente istanziato, come e’ correlato o
correlabile sia top-down che bottom-up.
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25. 16-17/11/2007
Catalogazione,inferenza di conoscenza,semantica e uso di ontologie
Un esempio: Geografia Urbanistica
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26. Sperimentazione con metodi e tool per la
mappatura di schemi concettuali PA con schemi
logici delle basi dati catalogate (in
collaborazione con l’universita’ di Milano
Bicocca )

27. Catalogazione,inferenza di conoscenza,semantica e uso di ontologie
Utilizzo dell’ontologia PAC per la costruzione di ontologie specifiche PAL
 Per incrementare e valorizzare il patrimonio esistente di
metadati, abbiamo quindi sperimentato tali vie metodologiche e
progettuali, per permettere poi lo sviluppo di un tool per la
creazione di uno schema repository
 E’ stato preso come riferimento il repository della PA centrale
(realizzato alcuni anni or sono), con l’obiettivo di costruirne uno
specifico per la PA locale piemontese, fondato sulle similitudini
concettuali dei due diversi livelli di PA
 In CSI abbiamo ideato e realizzato metodo e tool grazie ad una
collaborazione molto importante con il professor Carlo Batini
dell’Universita’ di Milano Bicocca, che ringrazio pubblicamente di
cuore, depositario degli schemi concettuali PA centrale rilevati in
passato. Con Manuel Garasi abbiamo realizzato il tool che
implementa il metodo.
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C.Batini,M.Palmonari,G.
Viscusi/R.Grosso
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28. Catalogazione,inferenza di conoscenza,semantica e uso di ontologie
Tipi di conoscenza estratta a partire dagli schemi logici locali
 La metodologia sfrutta due approcci principali:
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 Approccio top-down (a partire da ontologie PAC):
• Entità affini a concetti delle ontologie PAC e loro attributi
• Gerarchie IS-A tra entità (inferenza super-tipi)
• Relazioni tra entità
 Approccio bottom-up (a partire da tabelle PAL):
• Relazioni tra entità
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C.Batini,M.Palmonari,G.
Viscusi/R.Grosso
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29. Catalogazione,inferenza di conoscenza,semantica e uso di ontologie
Gerarchie di generalizzazione, Constraints e ontologie
 Si sfruttano le relazioni tra le tassonomie/gerarchie, ad esempio:
 cittadino paga tributo (cittadino elemento della gerarchia soggetto fisico,
tributo elemento della gerarchia bene)
 per inferire dall’alto al basso relazioni tra gli oggetti censiti
 Con questi metodi abbiamo creato numerose ontologie.
 Mutuamente, gli oggetti logico-fisici censiti delle basi dati, avendo tra di
16-17/11/2007
loro dei constraints, forniscono inferenza dal basso all’alto, quindi
relazioni, tra gli elementi delle tassonomie/gerarchie.
29
C.Batini,M.Palmonari,G.
Viscusi/R.Grosso
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30. Catalogazione,inferenza di conoscenza,semantica e uso di ontologie
Subject
Physical
subject/ person
“Good”
Juridical
person/
legal entity
pay
Tax/Tribute
Citizen
like “cittadin”
like “tribut”
CONCETTUALE
FISICO
DATA BASE
NOME,DESC
CAMPO
NOME,DESC
TAVOLA
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(Da 1 database recupero N concetti)
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Viscusi/R.Grosso
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31. Catalogazione,inferenza di conoscenza,semantica e uso di ontologie
Agricolture
Breeding
Health
Sheep
farming
Vaccination
Bovine
Text mining retrieval
CONCETTUALE
FISICO
DATA BASE
NOME,DESC
CAMPO
NOME,DESC
TAVOLA
16-17/11/2007
(Da 1 database recupero N concetti)
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Viscusi/R.Grosso
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32. Estensioni di infodir

33. Catalogazione,inferenza di conoscenza,semantica e uso di ontologie
Estensioni future: verso uno strumento semantico integrato
Verso infodir come strumento semantico integrato:
 Estendere l’approccio proposto alla navigazione delle basi
integrate di conoscenza nell’ambito del Web
 Fornire strumenti di navigazione di arbitrari oggetti disponibili via
web (dati semi-strutturati, non strutturati e multimediali), sfruttando
l’ontologia creata
 Fornire strumenti di navigazione non basati solo su tassonomie
ma su mappe concettuali più estese sfruttando la natura
ontologica dei modelli creati
 Arricchimento della semantica delle ontologie utilizzate per
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supportare tecniche di ragionamento più sofisticato
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Viscusi/R.Grosso
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34. Catalogazione,inferenza di conoscenza,semantica e uso di ontologie
Subject
Physical
subject/ person
“Good”
Juridical
person/
legal entity
pay
Tax/Tribute
Citizen
Text mining retrieval
CONCETTUALE
FISICO
PORTALE
Oggetti del
portale
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Metadati testuali
degli oggetti
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C.Batini,M.Palmonari,G.
Viscusi/R.Grosso
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35. Catalogazione,inferenza di conoscenza,semantica e uso di ontologie
Agricolture
Breeding
Health
Sheep
farming
Vaccination
Bovine
Text mining retrieval
CONCETTUALE
FISICO
PORTALE
Oggetti del
portale
16-17/11/2007
Metadati testuali
degli oggetti
35
C.Batini,M.Palmonari,G.
Viscusi/R.Grosso
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36. Catalogazione,inferenza di conoscenza,semantica e uso di ontologie
 Analizzando i risultati delle nostre sperimentazioni, ed
16-17/11/2007
altre soluzioni presenti sul web e descritte in
letteratura, e’ possibile classificare le
soluzioni
ontologico-semantiche in livelli, precisando che il
numero di livello crescente NON vuole essere indice
di miglior soluzione:
 1 livello ne’ ontologico ne’ semantico
 2 livello solo ontologico
 3 livello solo semantico
 4 livello ontologico e semantico
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C.Batini,M.Palmonari,G.
Viscusi/R.Grosso
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37. Catalogazione,inferenza di conoscenza,semantica e uso di ontologie
1 livello ne’ ontologico ne’ semantico
 sviluppare la navigazione tassonomica sotto forma di
mappe concettuali, come in questo esempio (
http://oasisvilweb01.csi.it/RelationBrowser/
RelationBrowser.html ).
 Tale livello per cosi’ dire "alla moda" e' solo un altro
modo di vedere rappresentata una tassonomia con i
suoi oggetti collegati, non aggiunge nulla in termini di
intelligenza
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C.Batini,M.Palmonari,G.
Viscusi/R.Grosso
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38. Catalogazione,inferenza di conoscenza,semantica e uso di ontologie
 2 livello solo ontologico:
 http://www.diviana.net
 http://arianna.diviana.net/Arianna/default.asp
 3 livello solo semantico
16-17/11/2007
 http://www.expertsystem.net/
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C.Batini,M.Palmonari,G.
Viscusi/R.Grosso
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39. Catalogazione,inferenza di conoscenza,semantica e uso di ontologie
4 livello ontologico e semantico
 ovvero utilizzo uno o piu' schemi entity relationship esistenti, e in
16-17/11/2007
base a criteri di somiglianza cerco nel portale gli oggetti che
somigliano alle entita' dello schema. Con un esempio, se dico
cittadino<paga>tributo, cerco oggetti che somigliano a cittadino e
quelli che somigliano a tributo, sfrutto la relazione che gia'
conosco (paga) e metto in relazione le 2 famiglie di oggetti.
Questo e' cio' che gia’ abbiamo fatto con le sperimentazioni sulle
basi dati insieme al professor Batini (vedi ad esempio
http://www.iseing.org/egov/eGOV05/Source%20Files/Papers
/CameraReady-7-P.pdf ).
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C.Batini,M.Palmonari,G.
Viscusi/R.Grosso
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40. Catalogazione,inferenza di conoscenza,semantica e uso di ontologie
4 livello ontologico e semantico
 In tali sperimentazioni descritte e' l'ontologia che prevale sulla
semantica, cioe' ho delle ontologie ricche e della semantica
povera (criteri sql like, gerarchie di generalizzazione)
 La semantica povera non e’ sufficientemente bilanciata rispetto
alle ontologie, cioe’ non riesce ad arricchire ulteriormente
quest’ultime.
 E’ necessario creare meccanismi di autoapprendimento dove i
16-17/11/2007
criteri semantici piu’ sofisticati “creano” o perfezionano le
ontologie esistenti.
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C.Batini,M.Palmonari,G.
Viscusi/R.Grosso
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41. Catalogazione,inferenza di conoscenza,semantica e uso di ontologie
4 livello ontologico e semantico
 In altre parole un portale ontologico-semantico
16-17/11/2007
generalizzato, ovvero un qualcosa che ha nella parte
alta le ontologie, e nella parte bassa gli oggetti dei
portali. Le ontologie a disposizione guidano la parte
bassa, ma anche la parte bassa con opportune
inferenze induttive (vedi Cogito) e' in grado di
"apprendere" nuove ontologie da regalare alla parte
alta.
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C.Batini,M.Palmonari,G.
Viscusi/R.Grosso
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42. Catalogazione,inferenza di conoscenza,semantica e uso di ontologie
Grazie... Domande?
"'Carlo Batini'" batini@disco.unimib.it
"Matteo Palmonari" matteo.palmonari@disco.unimib.it
"'Gianluigi Viscusi'" viscusi@disco.unimib.it
Riccardo.Grosso@csi.it
16-17/11/2007
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C.Batini,M.Palmonari,G.
Viscusi/R.Grosso
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