Web semântica

“Semântica,
do grego σημαντικός, sēmantiká,
do inglês semantic,
do francês sémantique…
é o estudo do significado”

What is Semantic Web?
Evolução da Web

Evolução da Web
Visão do rumo das pesquisas na Web até 2020 de acordo com Davis, M.

Seiji Isotani, Ig Ibert Bittencourt - Estimativa de crescimento de dados digitais de 2010 a 2020. Fonte: adaptado de EMC (2012).
Crescimento de dados

- Gartner, IDC, Strategy Analytics, Machina Research, company filings, Bill estimates
Crescimento de dispositivos

- Fog Computing Happens when Big Data Analytics marries Internet Of Things, July 5, 2014 by Tarry Singh

Web semântica
"É uma extensão da Web atual, onde a informação tem um
significado bem definido, permitindo que computadores e
pessoas trabalhem em cooperação" (Berners-Lee, 2001)

- Isotani, Bittencourt - Tecnologias da Web Semântica para processar uma consulta médica. Fonte: adaptado de Bittencourt (2009)
A história da web semântica

Web Semântica
==
dados estruturados
+
significado explícito

- Pilha Tecnológica da Web Semântica adaptado de Tim Berners-Lee. T.T. Primo
Pilha Tecnológica da Web Semântica Tim Berners-Lee

Unicode - conjunto padrão de caracteres
URI - Uniform Resource Identifier (Identificador)
XML - Extensible Markup Language (Sintaxe)
Padrão W3C para troca de informação estruturada
RDF - Resource Description Framework (Dado)
Descreve um recurso na web baseado em triplas (sujeito, predicado, objeto)
(rdf:type, rdf:List, rdf:Property, ...)
RDF Schema - Descreve classes e propriedades de recursos através de RDF
(rdfs:Class, rdfs:Literal, rdfs:domain, rdfs:range, ...)
Já permite inferências simples

SPARQL - linguagem de consulta RDF, consultas semânticas
Lógica Unificadora - interface interoperável para consultas e regras sobre o
conhecimento representado nas camadas inferiores
Prova - mecanismos que possibilitem a validação dos procedimentos e
informações utilizados pelos agentes de software. Prova dos resultados das
inferências
Confiança - mecanismo de controle de acesso que determina quais fontes são
confiáveis
Criptografia - assinaturas digitais, chaves e protocolos seguros para permitir a
implementação de controle de acesso e verificação da origem das fontes

RDF - Resource Description Framework
Estrutura baseada em Triplas
Dois nodos: Sujeito e Objeto
Um conector (Relação): Predicado
Nodos podem ser: IRIs, literais, blank nodes.
Conjunto de Tríplas formam Grafos RDF
https://www.w3.org/TR/rdf11-concepts/

RDF - Resource Description Framework
Recurso ou Entidade
Coisas físicas, documentos, conceitos abstratos, números, textos
IRIs (International Resource Identifier) - Referências
Literais - strings, números, datas, …
Blank Nodes - Recursos sem identificação específica
Diretivas
rdf:Property, rdf:type, rdf:subject rdf:predicate rdf:object
rdf:HTML, rdf:Bag rdf:Seq rdf:value rdf:first
www.w3.org/1999/02/22-rdf-syntax-ns#

RDF Schema
Extensão do vocabulário RDF
rdfs:Class
rdfs:Resource
rdfs:Class
rdfs:Literal
rdfs:Datatype
rdf:Property
rdfs:range
rdfs:domain
rdfs:subClassOf
rdfs:subPropertyOf
rdfs:label
rdfs:comment
https://www.w3.org/TR/rdf-schema/

RDF Schema
@prefix rdf: <http://www.w3.org/1999/02/22-rdf-syntax-ns#> .
@prefix rdfs: <http://www.w3.org/2000/01/rdf-schema#> .
@prefix owl: <http://www.w3.org/2002/07/owl#> .
@prefix dc: <http://purl.org/dc/elements/1.1/> .
<http://www.w3.org/2000/01/rdf-schema#> a owl:Ontology ;
dc:title "The RDF Schema vocabulary (RDFS)" .
rdfs:Resource a rdfs:Class ;
rdfs:isDefinedBy <http://www.w3.org/2000/01/rdf-schema#> ;
rdfs:label "Resource" ;
rdfs:comment "The class resource, everything." .
www.w3.org/2000/01/rdf-schema#

Ontologia
Especificação formal e explícita de um
conjunto de conceitos compartilhados
Explícito: conceitos e restrições previamente definidos
Formal: processável por computador
Compartilhada: descreve um conhecimento consensual
que é aceito por um grupo

Ontologia é
Vocabulário compartilhado
Esquema conceitual
Explicação do que é implícito

Ontologia não é
Uma linguagem de programação
Não é um banco de dados

OWL - Web Ontology Language
Classes
Indivíduos
Propriedades de Objetos
Propriedades de Dados
owl:Thing
owl:DatatypeProperty
owl:ObjectProperty
owl:sameClassAs
owl:disjointWith
owl:inverseOf
owl:SymmetricProperty
owl:FunctionalProperty
owl:InverseFunctionalProperty
https://www.w3.org/TR/owl2-overview/

OWL - Propriedades
Inversa Funcional
Transitiva Funcional Inversa
http://mowl-power.cs.man.ac.uk/protegeowltutorial/resources/ProtegeOWLTutorialP4_v1_3.pdf

OWL - Propriedades
Simétrica Assimétrica
Reflexiva Irreflexiva
http://mowl-power.cs.man.ac.uk/protegeowltutorial/resources/ProtegeOWLTutorialP4_v1_3.pdf

@prefix dc: <http://purl.org/dc/elements/1.1/> .
@prefix grddl: <http://www.w3.org/2003/g/data-view#> .
@prefix owl: <http://www.w3.org/2002/07/owl#> .
@prefix rdf: <http://www.w3.org/1999/02/22-rdf-syntax-ns#> .
@prefix rdfs: <http://www.w3.org/2000/01/rdf-schema#> .
@prefix xml: <http://www.w3.org/XML/1998/namespace> .
@prefix xsd: <http://www.w3.org/2001/XMLSchema#> .
<http://www.w3.org/2002/07/owl> a owl:Ontology ;
dc:title "The OWL 2 Schema vocabulary (OWL 2)" ;
rdfs:comment """
This ontology partially describes the built-in classes and
properties that together form the basis of the RDF/XML syntax of OWL 2.
....
....

owl:AsymmetricProperty a rdfs:Class ;
rdfs:label "AsymmetricProperty" ;
rdfs:comment "The class of asymmetric properties." ;
rdfs:isDefinedBy <http://www.w3.org/2002/07/owl#> ;
rdfs:subClassOf owl:ObjectProperty .
owl:Axiom a rdfs:Class ;
rdfs:label "Axiom" ;
rdfs:comment "The class of annotated axioms for which the RDF serialization
consists of an annotated subject, predicate and object." ;
rdfs:subClassOf rdfs:Resource .
owl:Class a rdfs:Class ;
rdfs:label "Class" ;
rdfs:comment "The class of OWL classes." ;
rdfs:subClassOf rdfs:Class .

Exemplos Ontologias e Projetos
Dublin Core - http://dublincore.org/
FOAF - http://xmlns.com/foaf/spec/
SIOC - http://sioc-project.org/
Music Ontology - http://musicontology.com/
Open Biomedical Ontologies (OBO) Foundry - http://www.obofoundry.org/
National Center for Biomedical Ontology - https://www.bioontology.org/

SPARQL
SPARQL Protocol and RDF Query Language
# prefix declarations
PREFIX foo: <http://example.com/resources/>
...
# dataset definition
FROM ...
# result clause
SELECT ...
# query pattern
WHERE {
...
}
# query modifiers
ORDER BY ...
https://www.w3.org/2009/Talks/0615-qbe/

Consulta SPARQL
PREFIX rdfs: <http://www.w3.org/2000/01/rdf-schema#>
PREFIX foaf: <http://xmlns.com/foaf/0.1/>
SELECT ?actor ?homepage
FROM <http://dbpedia.org/sparql>
WHERE {
?actor rdfs:label "Arnold Schwarzenegger"@en ;
foaf:homepage ?homepage .
}
Executar utilizando SPARQL endpoint do dbpedia.org
http://dbpedia.org/sparql

Consulta SPARQL Multi Dataset
SELECT ?actor ?homepage{
SERVICE <http://dbpedia.org/sparql>{
SELECT ?actor ?homepage WHERE {
}
}
}
Executar consultas utilizando SPARQL endpoint do sparql.org
http://www.sparql.org/query.html

PREFIX imdb: <http://data.linkedmdb.org/resource/movie/>
PREFIX dcterms: <http://purl.org/dc/terms/>
SELECT ?actor ?homepage ?movieTitle ?movieDate{
SELECT ?actor ?homepage WHERE {
}
}
SERVICE <http://data.linkedmdb.org/sparql>{
SELECT ?actor_imdb ?movieTitle ?movieDate WHERE {
?actor_imdb imdb:actor_name "Arnold Schwarzenegger".
?movie imdb:actor ?actor_imdb ;
dcterms:title ?movieTitle ;
dcterms:date ?movieDate .
}
}
}

SELECT ?actor ?homepage ?movieTitle ?movieDate ?director_name{
SELECT ?actor ?movie ?homepage WHERE {
}
}
SELECT ?actor_imdb ?director_name ?movieTitle ?movieDate WHERE {
dcterms:date ?movieDate ;
imdb:director ?director .
?director rdfs:label ?director_name .
}}}

}
}
}}} ORDER BY ?movieDate

}
}
FILTER ( ?movieDate >= '2000')
}}} ORDER BY ?movieDate

Linked Data
Exposição, compartilhamento e conexão de dados, informações e
conhecimento sobre a Web Semântica utilizando URIs e RDF
DBpedia
http://wiki.dbpedia.org/
Linking Open (LOD) Data Project
http://linkeddata.org/

Linking Open Data - 05/2007, 12 datasets
http://lod-cloud.net/versions/2007-05-01/lod-cloud.png

Linking Open Data - 04/2017, 1.139 datasets
http://lod-cloud.net/versions/2017-02-20/lod.png

Descrição RDF de uma página

The Chinese Room Argument - J Searle

“A ênfase da IA está no conhecimento e não
apenas em algoritmos”, McCarthy
John McCarthy, Review of the Emperor’s New Mind by Roger Penrose

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