Bài giảng Ngôn ngữ và công cụ Ontology

Nội dung text: Bài giảng Ngôn ngữ và công cụ Ontology

1. Bài 7 Ngôn ngữ và công cụ Lịch sử Các ngôn ngữ biểu diễn Ontology „ 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] hunglt@it-hut.edu.vn • Conceptual Graphs [Sowa, 1993] • Ontolingua [Gruber, 1993] and KIF [Genesereth &Fikes, 1992] (c) SE/FIT/HUT 2002 (c) SE/FIT/HUT 2002 RDF Resource Description Các ngôn ngữ biểu diễn Frame „ Ngày nay có nhiều ngôn ngữ để biểu diễn các ontology hơn „ RDF là mô hình đơn giản để mô tả các đối tượng • RDF-Schema [Brickley, Guha, 98] bằng bộ ba: Đối tượng - Thuộc tính - Giá trị • UML: Unified Modeling Language • OIL: Ontology Interchange and Inference [Horrockset al., 00] „ XOL: Ontology Exchange Language (cf. • XRDFS: An Extensible Framework for Modelingontologies in RDF(S) [Staab et al., 00] „ RML - Rule Markup Language ( „ 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 „ Do số lượng các khái niệm rất lớn, có nhiều mối nhiều mối quan hệ 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
2. Định nghĩa thuộc tính Định nghĩa 1cá thể RDFS RDFS Joe rdf:resource="#objectInPhoto"/> Blog 24 PhD (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 OWL „ Dựa trên ngôn ngữ DAML + OIL OWL Semantics Semantics „ Chia làm 3 mức: OWL Lite, OWL DL, OWL Full RDF Schema Syntax XML/DTD/XML Schemas XML/DTD/XML Schemas Syntax (c) SE/FIT/HUT 2002 (c) SE/FIT/HUT 2002 Ontology sử dụng OWL là gì ? Định nghĩa lớp OWL cung cấp các cú pháp để định nghĩa các „ Ontology là một tập hợp các định nghĩa về ngữ nghĩa lớp xung quanh một lĩnh vực(domain) nào đó. „ „ OWL là một tập các phần tử và thuộc tính „ Lớp con của một lớp XML(elements and attributes) đã được chuẩn hoá „ dùng để định nghĩa nên các khái niệm và quan hệ „ 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(c) SE/FIT/HUT tác v ớ2002i lớp 2
3. Khai báo các thuộc tính Khai báo các thuộc tính „ Mỗi lớp trong Owl đều có các thuộc „ Trong Owl có sự kế thừa giữa các lớp do đó tính của nó các lớp con sẽ mang đầy đủ các thuộc tính của lớp cha „ Mỗi thuộc tính đều có giá trị „ Trong mỗi lớp có thể định nghĩa giới hạn lại „ Có hai loại thuộc tính Range của thuộc tính cụ thể nào đó „ Có các kiểu thuộc tính sau „ Thuộc tính kiểu Literal : String, int, . „ Symmetric propety: thuộc tính kiểu đối xứng „ Thuộc tính kiểu Object „ Traisitive Property: thuộc tính kiểu bắc cầu „ Mỗi thuộc tính đều có Domain và „ Functional Property: thuộc tính duy nhất Range „ Inverse Property: thuộc tính kiểu đảo ngược „ Domain: chỉ ra thuộc tính thuộc về „ Inverse Funtional Property lớp nào „ Range: miền giá trị của thuộc tính (c) SE/FIT/HUT 2002 (c) SE/FIT/HUT 2002 Ưu điểm OWL so với Database „ DataProperty „ Mềmdẻo(Extensible): VớiOWLdễ dàng hơn nhiều khi thêm một thuộc tính mới. Còn ảnh hưởng tới các Application khác. „ Linh động(Portable): dễ di chuyển1tài liệuOWL „ ObjectProperty 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 (c) SE/FIT/HUT 2002 Khắc phục nhược điểm của Ưu điểm của Ontology OWL XML XML „ OWL sử dụng cú pháp củaXMLmô tả ngữ nghĩa „ Các Tools thông thường củaXMLcóthể sử dụng XML cho OWL app#1 app#2 Action: Code to Action: Code to process the data process the data „ XSLT, XML APIs (SAX, DOM), XQuery, app#1 app#2 Semantics: Code Semantics: Code to interpret(giải thích) the data to interpret the data Action: Code to Action: Code to OWL Document process the data process the data Semantic Definitions (c) SE/FIT/HUT 2002 (c) SE/FIT/HUT 2002 3
4. Hạn chế của các ngôn ngữ trước đây. Ví dụ ta có kịch bản sau: rdf-syntax-ns#" xmlns=" "> „ Camera Application đang tìm kiếm 75-300mm zoom 75-300mm zoom những document thỏa mãn yêu cầu 4.5-5.6 4.5-5.6 với những đặc điểm quan trọng sau: „ “I am interested in purchasing a rdf:parseType="Resource"> 0.002 0.002 1.0 Camera with a 75-300mm zoom 1.0 seconds seconds 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”. 325 USD (c) SE/FIT/HUT 2002 (c) SE/FIT/HUT 2002 Mô hình hệ thống Ví dụ: Xây dựng Demo Camera Ontology OWL Hunts.xml Camera OWL Input Data Application Output Data Application Genie Ontology(. OWL) Camera (c) SE/FIT/HUT 2002 (c) SE/FIT/HUT 2002 Ta có một tài liệu Truy vấnnàycóthể biểudiễnbằng XML: A Web Bot is launched to Malden, MA 617-555-1234 xmlns=" "> finds this document at a xmlns=" "> Web site: 75-300mm zoom 75-300mm zoom 4.5-5.6 4.5-5.6 0.002 1.0 0.002 seconds 1.0 seconds 325 USD (c) SE/FIT/HUT 2002 (c) SE/FIT/HUT 2002 4
5. A Match? Relationship? Malden, MA 617-555-1234 xmlns=" "> xmlns=" "> xmlns=" "> xmlns=" "> 75-300mm zoom 75-300mm zoom 4.5-5.6 4.5-5.6 75-300mm zoom 75-300mm zoom 4.5-5.6 4.5-5.6 0.002 0.002 Match? 1.0 1.0 0.002 0.002 seconds seconds 1.0 1.0 seconds seconds 325 USD 325 USD Chi tiết (c) SE/FIT/HUT 2002 (c) SE/FIT/HUT 2002 Database = Ontology + Instances Các Tool xây dựng Ontology „ OntoEdit „ Protégé-2000 Ontology Editor „ Text-To-Onto title author date „ Asium My Life and Times Paul McCartney June, 1998 Illusions Richard Bach 1972 First and Last Freedom J. Krishnamurti 1974 BookCatalogue My Life and Times Paul McCartney June, 1998 (c) SE/FIT/HUT 2002 (c) SE/FIT/HUT 2002 Protégé-2000 Ontology C. Xây dựng Ontology của hệ thống Editor „ 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 (c) SE/FIT/HUT 2002 5
6. Thiết kế hệ thống Ontology Thiết kế hệ thống Ontology ‰ Quy trình xây dựng ‰ Phương pháp luận ‰Xác định lĩnh vực và phạmvicủa Ontology ‰Tái sử dụng Ontology ‰Xác định các khái niệm quan trọng ‰Định nghĩa các lớp và cấu trúc phân cấp ‰Xác định các thuộc tính cho các lớp ‰Xác định các giá trị cho các thuộc tính (c) SE/FIT/HUT 2002 (c) SE/FIT/HUT 2002 Resource Person Documents Organization Medicine Thiết kế hệ thống Ontology Top-Level ‰ Mô hình tổng quan Patient Xét Khoa Thuốc ‰ Mô hình chi tiết nghiệm Provider Đơn Hội ‰ Person Ontologies thuốc chứng ‰ Document Ontologies ‰ Medicine Ontologies Middle-Level ‰ Organization Ontologies Triệu Bottom-Level Chứng Individu Individu Individu al al al Thể hiện Khái niệm(C) Quan hệ cha -con Quan hệ khái niệm–thực thể Cá thể (I) Quan hệ ràng buộc (c) SE/FIT/HUT 2002 (c) SE/FIT/HUT 2002 Document Medicine Person Organization Medicine Phiếu xét nghiệm Phiếu khám Bệnh lịch Đơn thuốc Thuốc Patient Provider Department Action Nurse Doctor Physician Nhập viện Chuyển Khoa/Viện Xuất viện Hoá đơn Daily Note Xét nghiệm Indiviual Indiviual Indiviual Indiviual Person & Organization Documents Ontologies Ontologies (c) SE/FIT/HUT 2002 (c) SE/FIT/HUT 2002 6
7. Medicine Action Bệnh án Hội chứng Nhóm triệu chứng Nhóm thuốc Ảnh Nhóm xét nghiệm Bệnh Thể hiện Thuốc Xét nghiệm Triệu chứng Indiviual Indiviual Indiviual Medicine Ontologies (c) SE/FIT/HUT 2002 7