Current Web (vs. Semantic Web) Vertiefendes Uebungsprojekt - SQL II. Semantic Web (Web of Data) Semantic Web vs. Current Web

Transkript

1 Current Web (vs. Semantic Web) Vertiefendes Uebungsprojekt - SQL II Gerhard Wohlgenannt document oriented scalable (demonstrated!) 1 global document space links as central element to connect documents Semantic Web (Web of Data) Semantic Web vs. Current Web Resource Software data oriented for humans and machines! same architectural principles as Web of Documents scalable, 1 data model (which is RDF, graph-based) single global Web of data Typed hyperlinks to connect any type of thing, eg. a person and a place with locatedin different from: Databases and Web APIs many different models, applications have to be built depending on model href href href Resource Resource Resource href href Resource href href href Resource Resource Resource href Resource generates dependson dependson Document Software Software href isversionof Document href subject creator Document Subject Person locatedin Place World Wide Web vs. Semantic Web (Koivunen und Miller, 2001).

2 Anwendungen Semantic Web - Enabling Technologies (Berners-Lee) Suchmaschinen Hintergrundwissen in Abfragen: Informationen zu Tieren, welche Sonar verwenden, aber nicht Fledermäuse oder Säugetiere sind Datenaustausch zwischen Applikationen (OpenDocument Format) Delegation von komplexen Tasks an Agenten Buchung von Reisen Recommendersysteme (Kauf von Komplexen Gütern)?????? Never predict applications Semantic Web Stack ( Technology - Uniform Resource Locators URL/URIs vs linked data / Semantic Web A uniform resource locator (URL) is a specific character string that constitutes a reference to an Internet resource. Allgemein: schema:location Für viele Anwendungen folgender hierarchischer Aufbau: schema://[user[:pwd]@]host[:port]/[path][?q][#frag] Beispiele: mailto:lisa.maurer@tuwien.ac.at ldap://at.net/?dn=cn=albert,ou=admin,o=atnet,c=at We focus on HTTP URIs Linked data design principle: Use of HTTP URIs to reference any object or even abstract concepts: eg. a Web page, a Person, the color green, or the locatedin relation Deferenceable

3 Beispiel: Struktur von Daten Beispiel XML-Dokument XML: Auszeichnung der Daten, hierarchische Baumstruktur mit einem Wurzelelement XML-Approach: Start-/End-Tag, Daten bilden ein XML Element XML-Tag Syntax Elemente: Tags: <name>, </name>, <name /> Attribute: <name attrname= attrwert /> Kommentare: <!-- Kommentar --> Prozessing instructions: <? data?> Entitäten: &name; &#nnnn; &#xhhhh; <? xml version =" 1.0 " encoding ="UTF -8"?> <! -- Wurzelelement ; weitere Person moeglich? -- > < Person type =" Student "> <name >Dean Venture </ name > <dob > </ dob > < nationality >us </ nationality > < languages > < language >de </ language > < language >en </ language > </ languages > <study xml:lang ="en">mathematics </ study > <study xml:lang ="de">mathematik </ study > </ Person > XML - Syntax Namespaces well-formed : XML-Dokument erfüllt alle XML-Syntaxregeln Syntax-Regeln (Auszug) always close tags Korrekte Schachtelung case-sensitive Attribute-values in Anführungszeichen validating : Struktur entsprechend Document Type Definition (DTD) oder XML-Schema zb. Person muss ein SozVersNr. als child haben Problemstellung: xml-tags/attribute mit gleichem Namen Lösung: durch die Verwendung von Namensräumen werden die XML-Elemente durch die Kombination von Namespace URL und Lokalen Namen eindeutig identifiziert. Umsetzung in XML: Definition von Namensräumen mittels des xmlns-attributes 1. Definition des Default-Namespaces: xmlns-attribut 2. Definition eines Präfix: xmlns:prefix-attribut Namespace Deklaration gilt für den entsprechenden Zweig Syntax für qualifizierte Elemente: <prefix:tag>

4 Namensräume - Syntax RDF Übersicht <? xml version =" 1.0 " encoding ="UTF -8"?> < People id="ems - Sch & uuml ; ler " xmlns =" http: // ai.wu.ac.at /~ aweich /2005\# " xmlns:dc =" http: // purl. org /dc/ elements /1.1\# "> < dc:publisher > http: // ai.wu.ac.at /~ aweichse </ dc:publisher > < Person id=" Brock Samson "> <dob format ="dd -mm -yy"> </ dob >... <study > martial arts </ study > </ Person >... </ People > RDF ist ein Datenmodell zur Beschreibung von resources; Grundlegende Struktur: Graph Darstellung von Aussagen: Subject - Prädikat - Objekt (Triple) Durch Kombination von Einzelaussagen sind komplexe Konstrukte möglich. Serialisierungen: Graphendarstellung Turtle RDF/XML Kurz-/Langformat RDF - Konzepte - Triple RDF - Konzepte - Graph atomare Einheit: Statement (Aussage) jedes Statement ist aus einem Triple aufgebaut: Resource Eigenschaft Wert. ( subj ) ( pred ) ( obj ). Borbala_ Nagy foaf: birthday " ". Borbala_ Nagy ems: study " mathematics ". Ressourcen werden immer mit URLs (Namespaces) benannt. Literals: konkrete Werte (!=Ressourcen); ohne Datentyp immer als Strings interpretiert Subjekt und Prädikat sind immer Ressourcen. People rdf:type EMS-Schüler foaf:person rdf:type mathematics study Borbala Nagy foaf:birthday hasmember dc:creator

5 Serialisierung - Turtle Serialisierung - RDF/XML aw: <http: / dc: <http: // purl. org /dc/ elements /1.1/# foaf: <http: // xmlns. com / foaf /1.1/ rdf: <http: //.../22 - rdf - syntax -ns#>. aw:hans foaf:birthday " ". aw:rdfbook rdf:type aw:book ; dc:creator <http: // wu.at /~ anna >. aw:albert rdf:type aw:person ; foaf:birthday " ". <? xml version =" 1.0 " encoding ="UTF -8"?> < rdf:rdf xmlns =" http: // bsp.at/x#"... > < rdf:description rdf:about =" http: // bsp.at/x# RDFBook "> < rdf:type rdf:resource =" http: // bsp.at/x# Book " /> < dc:creator rdf:resource =" http: // wu.at /~ anna " /> < readers > < rdf:description rdf:about =" http: // bsp.at/x# Hans "> < rdf:type rdf:resource =" http: // bsp.at/x# Person " /> < foaf:birthday > </ foaf:birthday > </ rdf:description > </ readers > </ rdf:description ></ rdf:rdf > RDF / DBpedia example Datentypen und Sprachangaben DBpedia is the Semantic Web / Linked Data version of Wikipedia Structured data automatically extracted from Wikipedia articles Spezifizieren des Datentyps oder der Sprache von Literals Die XML-Schema Spezifikation enthält vordefinierte Typen (string, date; siehe Definition eigener Typen möglich Angabe des Datentyps RDF/XML: via rdf:datatype Turtle/Graph : Value ^^{datatype} Angabe der Sprache: RDF/XML: via xml:lang Turtle/Graph :

6 Datentypen und Sprachangaben aw: <http: / rdf: <http: //.../22 - rdf - syntax foaf: <http: // xmlns. com / foaf /1.1/ xsd: <http: // /2001/ XMLSchema #>. aw: Staff rdf: type aw: People ; aw: member aw: Bori. aw: Bori rdf: type aw: Person ; aw:desc " Univ. Assistent "@de, " Assistent Professor ; foaf:birthday " "^^ xsd:date. RDFS (RDF Schema) und OWL (Web Ontology Language) erlauben es RDF Vokabular zu spezifizieren. Aussagen über Klassen (!=Individuen) Zugehörigkeit eines Individuums zu einer Klasse wird über das rdf:type Attribut spezfiziert Möglichkeit Hierarchien aufzubauen Klassen (Subjekt, Objekt): rdfs:subclassof Properties (Prädikat): rdfs:subpropertyof Ontologien Klassenhierarchien (Syntax) RDFS und OWL definieren 1. Klassen, 2. Properties und 3. deren Assoziation mit Klassen. liefert Informationen über die Semantik Vorteil: ermöglicht Deduktion(!) und semantische Suchen <? xml version =" 1.0 " encoding ="UTF -8"?> < rdf:rdf xmlns:rdf =" http: // / rdf - syntax -ns#" xmlns:rdfs =" http: // /.../ rdf - schema #" xml:base =" http: // /.../ bibtex #"> < rdfs:class rdf:id =" Male "> < rdfs:subclassof rdf:resource ="# Human "/> </ rdfs:class > < rdfs:class rdf:id =" Female "> < rdfs:subclassof rdf:resource ="# Human "/> </ rdfs:class >... </ rdf:rdf >

7 Range, Domain - Syntax OWL/RDFS - Motivation Definition von Einschränkungen für die Verwendung von Klassen und rdfs: <http: //.../ rdf - schema p: <http: // bsp.at /.../ people #>. p: age rdfs: domain p: Person ; rdfs:range xsd:nonnegativeinteger. RDF Schema: begrenzte Ausdruckskraft; Konstrukte um Kardinalitäten (Kind hat einen Vater), erweiterte Eigenschaften von Properties (symmetrisch, funktional abhängig,...) abzubilden fehlen. OWL umfangreicher Ausdruckskraft jedoch komplexer Drei Ausprägungen: OWL Lite, OWL DL, OWL Full OWL Vokabular wird meist gemeinsam mit RDFS verwendet OWL - Individuen More Infos folgende Aussagen möglich owl:sameindividualas owl:differentfrom RDF pdf/4_rdf.pdf RDFS/OWL ~wohlg/ir/pdf/4_owl_language.pdf