Kỹ thuật lập trình - Bài 7: Ngôn ngữ và công cụ Ontology

1(c) SE/FIT/HUT 2002 Bài 7 Ngôn ngữ và công cụ Ontology hunglt@it-hut.edu.vn (c) SE/FIT/HUT 2002 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 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] „ 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 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 (c) SE/FIT/HUT 2002 RDF Mô hình RDF không thể đủ cho dữ liệu lớn, có nhiều mối quan hệ (c) SE/FIT/HUT 2002 RDFS (RDF Schema) „ 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 <rdfs:subClassOf rdf:resource= ""/> 2(c) SE/FIT/HUT 2002 Định nghĩa thuộc tính RDFS <rdfs:subPropertyOf rdf:resource="#objectInPhoto"/> (c) SE/FIT/HUT 2002 Định nghĩa 1cá thể RDFS Joe Blog 24 PhD</edu:degreeEarned > (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 (c) SE/FIT/HUT 2002 XML/DTD/XML Schemas OWL Syntax Semantics XML/DTD/XML Schemas RDF Schema OWL Syntax Semantics (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 Định nghĩa lớp OWL cung cấp các cú pháp để định nghĩa các lớp „ „ Lớp con của một lớp „ <owl:SubClassOf rdf:resource = “#Person” /> „ 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, giao, bù trong thao tác với lớp 3(c) SE/FIT/HUT 2002 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 (c) SE/FIT/HUT 2002 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 „ DataProperty <rdfs:range rdf:resource=" gativeInteger"/> „ ObjectProperty (c) SE/FIT/HUT 2002 Ưu điểm OWL so với Database „ 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 „ XSLT, XML APIs (SAX, DOM), XQuery, ... (c) SE/FIT/HUT 2002 Khắc phục nhược điểm của XML XML app#1 Semantics: Code to interpret(giải thích) the data Action: Code to process the data app#2 Semantics: Code to interpret the data Action: Code to process the data XML app#1 Action: Code to process the data app#2 Action: Code to process the data OWL Document Semantic Definitions 4(c) SE/FIT/HUT 2002 Hạn chế của các ngôn ngữ trước đây. <SLR rdf:ID="Olympus-OM-10" xmlns=""> 75-300mm zoom 4.5-5.6 <shutter-speed rdf:parseType="Resource"> 0.002 1.0 seconds 325 USD <Camera xmlns:rdf=" rdf-syntax-ns#" xmlns=""> 75-300mm zoom 4.5-5.6 0.002 1.0 seconds (c) SE/FIT/HUT 2002 Ví dụ ta có kịch bản sau: „ 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 Mô hình hệ thống ApplicationInput Data OWL Output Data (c) SE/FIT/HUT 2002 Ví dụ: Xây dựng Demo Camera Ontology Ontology(. OWL) Camera Camera Application Hunts.xml OWL Genie (c) SE/FIT/HUT 2002 Truy vấn này có thể biểu diễn bằng XML: <Camera xmlns:rdf="" xmlns=""> 75-300mm zoom 4.5-5.6 0.002 1.0 seconds (c) SE/FIT/HUT 2002 Ta có một tài liệu <PhotographyStore rdf:ID="Hunts" xmlns:rdf=""> Malden, MA 617-555-1234 <SLR rdf:ID="Olympus-OM-10" xmlns=""> 75-300mm zoom 4.5-5.6 0.002 1.0 seconds 325 USD A Web Bot is launched to find camera info. The Bot finds this document at a Web site: 5(c) SE/FIT/HUT 2002 A Match? Match? <PhotographyStore rdf:ID="Hunts" xmlns:rdf="&rdf;#"> Malden, MA 617-555-1234 <SLR rdf:ID="Olympus-OM-10" xmlns=""> 75-300mm zoom 4.5-5.6 0.002 1.0 seconds 325 USD <Camera xmlns:rdf="" xmlns=""> 75-300mm zoom 4.5-5.6 0.002 1.0 seconds (c) SE/FIT/HUT 2002 Relationship? <SLR rdf:ID="Olympus-OM-10" xmlns=""> 75-300mm zoom 4.5-5.6 0.002 1.0 seconds 325 USD <Camera xmlns:rdf="" xmlns=""> 75-300mm zoom 4.5-5.6 0.002 1.0 seconds Chi tiết (c) SE/FIT/HUT 2002 Database = Ontology + Instances My Life and Times Illusions First and Last Freedom Paul McCartney Richard Bach J. Krishnamurti June, 1998 1972 1974 title author date BookCatalogue My Life and Times Paul McCartney June, 1998 (c) SE/FIT/HUT 2002 Các Tool xây dựng Ontology „ OntoEdit „ Protégé-2000 Ontology Editor „ Text-To-Onto „ Asium (c) SE/FIT/HUT 2002 Protégé-2000 Ontology Editor (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 6(c) SE/FIT/HUT 2002 Thiết kế hệ thống Ontology ‰ Quy trình xây dựng (c) SE/FIT/HUT 2002 Thiết kế hệ thống Ontology ‰ Phương pháp luận ‰Xác định lĩnh vực và phạm vi của 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 Thiết kế hệ thống Ontology ‰Mô hình tổng quan ‰Mô hình chi tiết ‰Person Ontologies ‰Document Ontologies ‰Medicine Ontologies ‰Organization Ontologies (c) SE/FIT/HUT 2002 Resource Person Documents Organization Medicine Top-Level Middle-Level Bottom-Level Patient Provider Xét nghiệm Khoa Thuốc Đơn thuốc Hội chứng Thể hiện Triệu Chứng Individu al Individu al Individu al Khái niệm (C) Cá thể (I) Quan hệ cha -con Quan hệ ràng buộc Quan hệ khái niệm – thực thể (c) SE/FIT/HUT 2002 Person & Organization Ontologies Person Patient Provider Nurse Doctor Physician Organization Department Medicine Action (c) SE/FIT/HUT 2002 Documents Ontologies Document Đơn thuốc Nhập viện Xuất viện Phiếu khám Bệnh lịch Chuyển Khoa/Viện Phiếu xét nghiệm Hoá đơn Thuốc Medicine Daily Note Indiviual Indiviual Xét nghiệm Indiviual Indiviual 7(c) SE/FIT/HUT 2002 Medicine Ontologies Medicine Action Bệnh án Nhóm thuốcHội chứng Nhóm triệu chứng Triệu chứng Thể hiệnBệnhNhóm xét nghiệm Xét nghiệm Ảnh Thuốc Indiviual Indiviual Indiviual