Web ontologie language (par RAFEH Aya et VAILLEUX Arnaud)

1. 1 Université de Pau et des Pays de l’Adour UFR Sciences et Techniques - Côte Basque Master 2 SIGLIS OWL Web Ontology Language • Préparé par : RAFEH Aya VAILLEUX Arnaud • Présenté à : CHBEIR Richard

2. 2 Plan • • • • • • Introduction Les étapes historiques XML RDF OWL Références

3. 3 Introduction • Web Sémantique    Une technologie pratique, à utiliser massivement dans des outils de production permettant l'accès à des données structurées sur le Web Se crée de manière incrémentale, en ajoutant pas à pas des descriptions aux données et documents déjà existants sur le Web RDF et OWL constituent le fondement pour les applications du Web sémantique

4. 4 Les étapes historiques  Création du Web en 1990  L'arrivée de XML en 1998  W3C publie deux technologies clés du Web sémantique RDF et OWL en 2004

5. 5 XML - Technologie de base  fournit un ensemble de règles pour la création de vocabulaires  offre des règles de syntaxe très claires  une syntaxe puissante et souple pour les documents structurés  n'impose aucune contrainte sémantique sur la signification de ces documents

6. 6 RDF 1/2 • Description des ressources, et leurs relations, en leur affectant des métadonnées • Triplet=(sujet - prédicat /verbe - objet) Sujet prédicat Objet

7. 7 RDF 2/2 • L’élément principal en RDF est le “statement” : <sujet > <prédicat > <objet> • Le sujet : ressource identifiée par un URI • L’objet : ressource identifiée par un URI, ou une valeur littérale • Le prédicat : la relation entre le sujet et l’objet, identifie aussi par un URI • Exemple : <http://exemple.com/film/TheDarkKnightRises> <http://filmyontology.net#hasStar> <http://example.com/personne/acteur/ChristianBale>

8. 8 Sérialisation RDF • Pour échanger les graphes RDF , ils doivent être interprétés ou encodés • XML est un des syntaxes de sérialisation RDF le plus commun

9. 9 Schéma RDF (RDFS) • Donne du vocabulaire à RDF • Permet de définir des classes et types de propriétés spécifiques à une application ou un domaine

10. 10 RDFS 1/3 • type : détermine qu’une ressource appartient à une classe • subClassOf : crée des classes parents Exemple : <Acteur> <subClassOf> <Personne> • subPropretyOf : crée des propriétés parents Exemple : <hasStar> <subPropretyOf><hasActor> Donc <http://exemple.com/film/DarkKnightRises> <http://filmyontology.net#hasStar> <http://example.com/personne/acteur/ChristianBale> implique aussi <http://exemple.com/film/DarkKnightRises> <http://filmyontology.net#hasActor> <http://example.com/personne/acteur/ChristianBale>

11. 11 RDFS 2/3 • Domain, range : définit l'étendue d'une propriété Exemple : <hasStar> <domain> <film> <hasStar><range><Acteur> • label, Comment : ajout des nom à des ressources ou des descriptions Exemple :<http://example.com/personne/acteur/ChristianBale> <label><Christian Bale> Exemple :<http://example.com/personne/acteur/ChristianBale> <comment><Cette source identifie l’acteur Christian Bale >

12. 12 RDFS 3/3 • Restrictions de la puissance d'expression de RDF Schéma : ▫ ▫ ▫ ▫ Disjonction des classes Combinaisons booléennes Restrictions de cardinalité Caractéristiques particulières des propriétés  Propriété transitive (ex : "plus grand que")  Propriété unique (ex : "est mère de")  Propriété inverse (ex: "mange" et "est mangé par")

13. 13 Exemple RDF • On peut identifier 3 statements d’après le graphe : <http://example.org/~jdoe#jane> <rdf:type> Jane Doe <http://example.org/~jdoe#jane> <p:knows> <http://example.org/~jsmith#john> <p:name> <http://example.org/pers-schema#Person>

14. 14 Exemple RDF/XML Prédicats <rdf:RDF xmlns:rdf="http://www.w3.org/1999/02/22-rdf-syntax-ns#" xmlns:p="http://example.org/pers-schema#"> <rdf:Description rdf:about="http://example.org/~jdoe#jane"> <p:knows rdf:resource="http://example.org/~jsmith#john" /> <p:name> Jane Doe</p:name> <rdf:type rdf:resource=”http://example.org/pers-schema#Person”/> </rdf:Description> </rdf:RDF> Rdf:Description : un sous élément qui va encoder/traduire les déclarations RDF rdf:about : est le « sujet » de la déclaration rdf:resource : est « l ’objet » de la déclaration

15. 15 OWL • besoin de définir des ontologies ▫ Définir des concepts ▫ Les classifier ▫ Les liés • OWL

16. 16 Historique • En février 2004 Il a devenu une recommandation W3C • Pour cela il était conçu à être compatible avec le XML et les autres standards W3C

17. 17 Combinaison de OWL et Schéma RDF • Dans l'idéal, OWL devrait étendre RDFS ▫ c'est cohérent avec l'architecture en couches du web sémantique • Mais étendre simplement RDFS ne fonctionnerait pas pour obtenir la puissance d'expression et l'efficacité de raisonnement ▫ la combinaison de RDFS avec la logique conduit à des particularités de calcul indéterminables

18. 18 Motivation Base de Données à Base Ontologique • • • Gros volumes de données à base ontologique  Méta-données du Web Sémantique  Bases de données composants et e-catalogue Utilisation accrue des ontologies  Nombreux modèles d’ontologies : RDF-Schema, OWL, PLIB, etc. => Bases de Données à Base Ontologique (BDBO)  Ontologies + Données + Liens Ontologies / Données Données Ontologies liens

19. 19 Motivation Langage d’exploitation de BDBO Utilisation des ontologies par différentes communautés  BD : Intégration, Indexation Sémantique  IA : Web Sémantique  Linguistique informatique : traitement du langage naturel => Grande hétérogénéité des architectures de BDBO  Différents schémas de représentation Différents modèles d’ontologies •  RDF-Schema pour RDF-Suite, Sesame, RSTAR PLIB pour ... OntoDB, OntoDB2 OWL pour DLDB, OntoMS Ontologies Données Table de triplets pour 3Store, Jena1 ... Représentation binaire pour RDF-Suite, Sesame ... Représentation horizontale pour OntoMS, OntoDB ... Unification des modèles d’ontologies Elaboration d’un langage d’exploitation pour les BDBO 19

20. 20 Motivation Intégration de bases de données Problème : l’hétérogénéité sémantique Conflits de nommage  Conflits de structures  Conflits d’unités de mesures  Ontologie partagée Ontologie Modèle Logique Ontologie Customer Modèle Logique Clients ID Name VIP Credit Address ID Nom Crédit Adresse AAA Dupont Yes 1 000$ dup@far AAA Dupont 5 000€ 01 avenue Clément Ader Banque 1 Banque 2 Une solution : les BDBO [NGuyen Xuan 06] Préservation d’une compatibilité avec les BD usuelles 20

21. 21 OWL • C’est une extension du RDF et du schéma RDF • Quelques caractéristiques : • L’ égalitéentre les propriétés des classes Les concepts de relation entre Relation • Symmetric deuxles ressources appartenant à une classe ne : disjointWith : ressource sont identique sameAs : : <A> <relation> <B>  <B> <relation> <A> (exp mariéà) : pas appartenir à l’autre peuvent exemple <RDFS><sameAs><RDFSchema> • Transitive : <A> <relation>< disjointWith><Plante><C>  <A> exemple : <Personne> <B> et <B> <relation> • equivalentClass : deux classes équivalentes <relation> <C> • complementOf : les membres d’une classe sont tous ceux qui exemple : <BDD>< equivalentClass ><Basededonnés> • InverseOF : <donne> <InverseOF><estdonnépar> n’appartiennent pas à l’autres exemple : <personneVivante><complementOF><personneMorte>

22. 22 Les trois espèces d’OWL • Le groupe de travail Ontologie W3C’sWeb définit OWL en trois sous-langages : ▫ OWL Full ▫ OWL DL ▫ OWL Lite • Chaque sous-langage visant à satisfaire à plusieurs aspects des critères

23. 23 OWL Full • Utilise toutes les primitives des langages OWL • Permet de combiner ces primitives de manière arbitraire avec RDF et RDFS • OWL Full est totalement compatible en amont avec RDF, tant du point de vue syntaxique que sémantique • OWL Full est puissant au point d'être indécidable ▫ n'offre pas de support complet (ou efficace) de raisonnement

24. 24 OWL DL • OWL DL (Description Logic) est un sous-langage de OWL Full qui restreint l'application des constructeurs au départ de OWL et RDF ▫ l'application des constructeurs de OWL les uns aux autres n'est pas autorisée ▫ correspond donc à une logique descriptive bien étudiée • OWL DL permet le support de raisonnement efficace • Mais on perd alors la compatibilité totale avec RDF: ▫ tous les documents RDF ne sont pas forcément des documents OWL DL autorisés ▫ par contre, tout document OWL DL autorisé est aussi un document RDF autorisé

25. 25 OWL Lite • Toute restriction supplémentaire limite OWL DL à un dialecte des constructeurs de langage ▫ par ex., OWL Lite exclut les classes énumératives, les déclarations de disjonction et la cardinalité arbitraire • Avantage de ce langage: ▫ plus facile à saisir pour les utilisateurs ▫ plus facile à mettre en oeuvre pour les créateurs d'outils • Inconvénients d'une expressivité restreinte

26. 26 Compatibilité en amont entre espèces OWL • Toute ontologie autorisée OWL Lite est aussi une ontologie autorisée OWL DL • Toute ontologie autorisée OWL DL est aussi une ontologie autorisée OWL Full • Toute conclusion valide OWL Lite est aussi une conclusion OWL DL valide • Toute conclusion valide OWL DL est aussi une conclusion OWL Full valide

27. 27 Compatibilité OWL avec RDF Schema • Toutes les variantes de OWL utilisent RDF pour leur syntaxe rdfs:Ressouce • • Les instances sont déclarées comme en RDF et utilisent les descriptions RDF ainsi que l'information de typage Les constructeurs OWL sont les spécialisations de leurs contreparties RDF rdfs:Class owl:Class rdfs:Property owl:ObjectProperty owl:DataProperty

28. 28 Structure d'une ontologie OWL • la conception d'OWL a pris en compte la nature distribuée du web sémantique  elle a intégré la possibilité d'étendre des ontologies existantes, ou d'employer diverses ontologies existantes pour compléter la définition d'une nouvelle ontologie

29. 29 Espaces de nommage • Une ontologie commence par une déclaration d'espace de nom dans une balise rdf:RDF Exemple : <rdf:RDF xmlns:owl ="http://www.w3.org/2002/07/owl#" xmlns:rdf ="http://www.w3.org/1999/02/22-rdf-syntax-ns#" xmlns:rdfs="http://www.w3.org/2000/01/rdf-schema#" xmlns:xsd ="http://www.w3.org/2001/ XLMSchema#">

30. 30 En-têtes d'une ontologie • L’en-tete décrit le contenu de l'ontologie courante, en utilisant la balise owl:Ontology Exemple : <owl:Ontology rdf:about=""> <rdfs:comment>Un exemple Ontologie OWL </rdfs:comment> <owl:imports rdf:resource="http://www.mydomain.org/persons"/> <rdfs:label> Ontologie d’Universite </rdfs:label> </owl:Ontology>

31. 31 Éléments du langage • Classe • Propriété

32. 32 Classe (Déclaration) • Une classe définit un groupe d'individus (« instances » ) qui sont réunis car ils ont des caractéristiques similaires • Les classes se définissent avec owl:Class • <owl:Class rdf:ID=“Faculte“/> • On peut aussi créer des relation avec d’autres classes ▫ (équivalence) <owl:Class rdf:ID=“Faculte"> <owl:equivalentClass rdf:resource=#equipeacademique"/> </owl:Class> ▫ (héritage) <owl:Class rdf:ID=« Faculte"> <rdfs:subClassOf rdf:resource="#Campus" /> </owl:Class>

33. 33 Classe (Définition d'un individu) • La définition d'un individu consiste à énoncer un « fait », encore appelé « axiome d'individu » • On peut distinguer deux types de faits : les faits concernant l'identité des individus les faits concernant l'appartenance à une classe : OWL propose l'appartenance à une classe et les valeurs de propriété déclaration de un mécanisme permettant de lever cette ambiguité lors du nammage de ces individus , à l'aide des propriétés comme : <Faculte rdf:ID=« UFR"> owl:sameAs, owl:diffrentFrom et owl:allDifferent. <aPourDirecteur rdf:resource="#Jeannet" /> <rdf:Description rdf:about="#SIGLIS"> </Faculte> <owl:sameAs rdf:resource="# Système informatique pour le génie de la logistique industrielle et des services" /> </rdf:Description>

34. 34 Propriétés • OWL a deux types de propriétés ▫ propriétés objet , qui relient des objets à d'autres (instance de la classe owl:ObjectProperty)  par ex., is-TaughtBy (est enseigné par), est chef de ▫ propriétés de type de données, reliant les objets aux valeurs des types de données (instance de la classe owl:DatatypeProperty)  par ex., téléphone, titre, âge, etc. (Ces deux classes sont elles-mêmes sous-classes de la classe RDF rdf:Property.)

35. 35 Exemple • Exemple : (propriété objet) <owl:ObjectProperty rdf:ID= "aPourDirecteur"> <rdfs:domain rdf:resource="#Faculte" /> <rdfs:range rdf:resource="#Professeur" /> <rdfs:subPropertyOf rdf:resource="#aPourMembre"/> </owl:ObjectProperty> • Exemple : (propriété de type de donnée) <owl:Class rdf:ID="dateDeNaissance" /> <owl:DatatypeProperty rdf:ID="anneeDeNaissance"> <rdfs:domain rdf:resource="#dateDeNaissance" /> <rdfs:range rdf:resource="&xsd;positiveInteger"/> </owl:DatatypeProperty>

36. 36 Utilisation : OWL et les données MultiMedia • Difficulté d’extraire les sémantiques des données nontextuelles • Inefficacité des recherche basé sur la correspondance des mots-clés •  utilisation de l’ontologie : annotations sémantiques aux données • Deux types des ontologies Multimédia : ▫ media-specific : décrit le type et les propriétés du media ▫ content-specific : décrit le sujet et le contenu du media

37. 37 Extensions futures de OWL • Modules et imports • Valeurs par défaut • Hypothèse des noms uniques

38. 38 Récapitulation 1/2 • • OWL est le standard proposé pour les ontologies du web OWL repose sur RDF et RDFS: ▫ ▫ ▫ on utilise la syntaxe à base XML les instances sont définies par des descriptions RDF la plupart des primitives de modélisation RDFS sont appliquées

39. 39 Récapitulation 2/2 • La sémantique formelle et le support de raisonnement sont fournis par la cartographie de OWL en logique ▫ la logique de prédicats et de descriptions servent à cet usage • Bien que OWL soit assez puissant pour son utilisation pratique, on développe des extensions ▫ où on trouvera encore d'autres possibilités logiques et des règles.

40. 40 OWL : Conclusion • • • • • • Un langage de pointe encore très jeune Des concepts puissants qui pourraient boulverser notre expérience du web Les premiers outils sont prêts et le développement continue à grands pas ! A surveiller dans l'avenir...

41. 41 Références • Jeff Heflin, AN INTRODUCTION TO THE OWL WEB ONTOLOGY LANGUAGE (chapitre 2), Lehigh Universit http://www.cse.lehigh.edu/~heflin/IntroToOWL.pdf (24/11/13) • What is the difference between RDF and OWL? http://stackoverflow.com/questions/1740341/what-is-thedifference-between-rdf-and-owl (30/10/13) • Rachel Lovinger, RDF and OWL, 12 mai 2009 http://www.slideshare.net/rlovinger/rdf-and-owl (30/11/13) • Xavier Borderie, RDF et OWL pour donner du sens au Web http://www.journaldunet.com/developpeur/tutoriel/xml/04 0322-xml-web-semantique-rdf-owl1a.shtml (25/11/13)

42. 42 Références • Xavier Lacot, Introduction à OWL, un langage XML d'ontologies Web, juin 2005 http://lacot.org/public/introduction_a_owl.pdf (25/11/13) • W3C Recommendation 10 February 2004 , OWL Web Ontology Language Overview http://www.w3.org/TR/2004/REC-owl-features20040210/ (24/11/13) • Stéphane JEAN ,OntoQL, un langage d’exploitation des bases de données à base ontologique, le 5 décembre 2007 , l’ENSMA, Futuroscope • Grigoris Antoniou, Frank van Harmelen, Langage d'ontologie du web : OWL (chapitre 4)

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