Libreria di built-in in Jena per la gestione del tempo nelle ontologie

OWL

machine understandable

no ad arrivare al linguaggio più sviluppato e , conosciuto come

FULL , come illustrato nei paragra successivi. 12

Ontologie

1.3.1 Resource Description Framework (RDF)

RDF

Resource Description Framework ( ) è una particolare applicazione XML deputata alla

relazioni tra informazioni W3C

gestione delle . Esso è uno strumento proposto dal [10] per

descrivere i metodi relativi ad una risorsa.

RDF è utilizzato per ricercare informazioni, come le risorse, all'interno del World Wide Web.

Una risorsa può essere una pagina, una persona, un'istituzione, ecc. Queste risorse devono

essere identicate univocamente all'interno del Web. RDF usa Uniform Resource Identiers

(URIs) per questo scopo.

URLs sono usate nel Web per identicare pagine Web. Le pagine Web sono risorse che sono

direttamente disponibili nel Web. Un URI può essere creato da qualsiasi persona che ha biso-

gno di referire risorse. Esse assomigliano ad URLs ma non sono accessibili in rete attraverso

l'indirizzo di cui sono formate [11]. RDF usa URI references (URI refs). Un URIrefs consiste

fragment identier

in un URI e in a . Esso può essere, per esempio, come segue:

http : // eegdatabase . kiv . zcu . cz / home . html # article5

http://eegdatabase.kiv.zcu.cz/home.html article5 fragment iden-

dove rappresenta l'URI ed è il

tier

. statements di risorse

I pilastri sui quali si basa RDF sono chiamati .

Uno statement aggiunge un pezzo d'informazione alle risorse. Questo concetto è basato sull'i-

statements

dea che qualsiasi cosa venga descritta attraverso delle proprietà. Gli sono formati

triple

da tre parti (per questo sono chiamate anche ) -un soggetto, un predicato ed un oggetto.

Il soggetto è la risorsa che viene descritta, il predicato è la proprietà e l'oggetto è il valore.

Qualsiasi parte di una tripla può essere considerata una risorsa. Per questo dovrebbe es-

statement

sere identicata da un URIref. In questo modo, qualsiasi riguardante questa risorsa

può essere aggiunto, se necessario.

Solo gli oggetti che rappresentano valori concreti (esempio testuale o numerico) sono identi-

literals

cati direttamente da un valore (per questo vengono chiamati ).

statements

RDF permette di creare un modello di grafo (set di triple) di questi . Sia il soggetto

che l'oggetto rappresentano il nodo. Mentre, il predicato rappresenta un arco (orientato dal

soggetto all'oggetto).

Un esempio di questo tipo di grafo è mostrato in Figura 1.3. Esso descrive una persona chia-

mata Jan Novák, trentacinquenne, che ha alcuni colleghi. literals

I nodi identicati da URIref (persone), sono disegnati come ellissi mentre, gli oggetti

(nomi ed anni), sono rappresentati da nodi quadrati.

Un modo, non graco, di rappresentare le stesse informazioni è con l'uso della notazione

Tiple Notation N-Triple

( ), che scrive tutte le triple in un semplice formato testuale. Ogni

QNames

XML qualied names

tripla si conclude con un punto. RDF usa ( ) al ne di abbre-

viare URIref che sono lunghi. Questi sono composti da un presso ed un nome locale. 13

Ontologie Figura 1.3: Esempio di un grafo RDF

Il presso è dichiarato con un'abbreviazione per l'URI (chiamato namespace) ed il nome locale

fragment identier

corrisponde al dell'URIref.

Triple Notation

statements

Un esempio di in che esprime le stesse informazioni del graco

in Figura 1.3 è quello descritto in Figura 1.4.

Figura 1.4: Esempio della notazione N-Triple

RDF/XML usa funzionalità comuni di XML come namespaces e QNames, datatypes denite

da uno schema XML, entità ed altro. Tutti i tag appartenenti a RDF hanno un sso e ben

http://www.w3.org/1999/02/22-rdf-syntax-ns#

noto namespace , che solitamente è abbreviato

rdf:RDF

con rdf. La radice della root è [11].

1.3.2 Web Ontology Language

Web Ontology Language OWL

Il ( ) è un linguaggio per la rappresentazione di ontologie,

è stato denito nel 2004 dal World Wide Web.

La semantica formale del linguaggio OWL specica come derivare le conseguenze logiche al-

l'interno di un'ontologia, ovvero i fatti che non sono presenti letteralmente nell'ontologia, ma

derivati logicamente dalla semantica. Queste derivazioni logiche possono essere basate su un

14

Ontologie

singolo documento o su più documenti distribuiti che sono stati combinati fra loro usando dei

predeniti meccanismi OWL.

Il linguaggio OWL è stato rilasciato in tre diverse versioni (riassunte in Figura 1.5), con

espressività e potere espressivo crescenti, come illustrato in Figura 1.5.

OWL-Lite

ˆ è la versione sintatticamente più semplice, attraverso cui denire gerarchie

di classi e vincoli poco complessi;

OWL-DL OWL Description Logics

ˆ o è la versione intermedia, ore un potere

espressivo più elevato e mantiene la competenza computazionale (tutte le soluzioni sono

computabili) e la decidibilità (tutte le computazioni si concludono in un tempo nito);

OWL-Full

ˆ ore la massima espressività, senza orire nessuna garanzia riguardo la

completezza e la decidibilità.

Figura 1.5: Versioni di OWL

Concetti base delle ontologie OWL

Di seguito sono elencati i costrutti e i concetti base utilizzati per modellare ontologie che

rispettano lo standard W3C OWL.

Classi

ˆ : rappresentano insieme di oggetti (istanze) accomunati da una certa concet-

tualizzazione. Hanno un nome, una label, delle proprietà che le caratterizzano e sono

organizzate in strutture gerarchiche chiamate tassonomie. Le classi sfruttano il principio

dell'ereditarietà e possono essere fra loro equivalenti nel caso tutte le istanze di una siano

anche le istanze dell'altra o, disgiunte, nel caso non vi siano istanze in comune. Di fatto

le classi sono gli elementi principali per descrivere i concetti e denire il vero e proprio

modello di una ontologia e possono essere viste come i nodi di un grafo orientato. 15

Ontologie

Proprietà

ˆ : sono relazioni binarie denite a partire da una classe dominio. A seconda

DataType Object

del codominio possono essere di tipo o . L e prime legano una classe a

un valore di tipo datatype (stringa, URL, numerico etc...), mentre, le seconde, legano

una classe ad un'altra e rappresentano di fatto gli archi di un grafo orientato. Anche le

proprietà possono essere organizzate in maniera tassonomica e possono essere di vario

tipo a seconda delle relazione che modellano: functional, simmetriche, transitive, etc...

Istanze (individuals)

ˆ : sono gli elementi degli insiemi deniti dalle classi. In una

ontologia i valori veri e propri su cui solitamente eettuare delle query sono appunto

istanze. Le ontologie OWL ammettono istanze di classi diverse (purché non siano classi

disgiunte) in modo da ereditare l'unione delle proprietà delle classi;

Restrizioni

ˆ : le restrizioni sono vincoli che è possibile esplicitare sulle proprietà di una

certa classe e servono per caratterizzarne ulteriormente le relazioni e restringere i possibili

hasValue

valori di una proprietà. E' possibile, per esempio, denire restrizioni come per

someValueFrom

ssare un valore di proprietà, per asserire che almeno un valore deve

allValuesFrom

essere di un certo tipo (classe) o , per asserire che tutti i valori devono

essere di un certo tipo.

1.4 Le rules

rules regole

Le (in italiano ) consentono di inferire nuova conoscenza. In altre parole, permet-

tono di formulare una conclusione a partire da una premessa. Inoltre, una regola è formata da

una serie di premesse e dalla conclusione, come illustrato nel Listato 1.1. Le proposizioni as-

sunte come premesse devono essere in numero nito e nel caso siano tutte vere, allora saranno

vere anche una o più proposizioni che rappresentano la conclusione [12]. In questo elaborato

Semantic Web Rule Language SWRL

verrà preso come esempio il linguaggio ( ).

Listato 1.1: Struttura generale di una regola di inferenza

premessa #1

premessa #2

...

premessa # n

___________

conclusione

1.4.1 Il linguaggio SWRL

SWRL

L' è un linguaggio per la rappresentazione di regole. Esso è basato sulla combinazione

Una-

dei sottolinguaggi OWL DL e OWL Lite del linguaggio OWL, con il sottolinguaggio

ry/Binary Datalog RuleML Rule Markup

del linguaggio . SWRL permette agli utenti di

scrivere rules che possono essere espresse in termini di concetti OWL per fornire una maggiore

potenza deduttiva dell'OWL standard [13]. body corpo

Una rule SWRL è formata da una parte antecedente, chiamata ( ) ed una parte

head testa

conseguente, conosciuta come ( ). 16

Ontologie

antecedent -> consequent

Entrambe le parti fanno uso di legami positivi di atomi:

atom ^ atom .... -> atom ^ atom

Se tutti gli atomi nel body della rule sono veri, allora tutti gli atomi nella head devono essere

veri.

Un atomo è un'espressione che ha la seguente forma:

p( arg1 , arg2 , ... argn )

p arg1 arg2 argn

dove è il simbolo del predicato e , , ..., sono i termini o gli argomenti dell'e-

spressione.

In SWRL, i simboli dei predicati possono includere classi OWL, proprità e tipi di dati. Gli

argomenti possono essere individui OWL, dati o variabili che si riferiscono ad essi.

1.4.2 Gli atomi in SWRL

SWRL prevede sette tipi di atomi, i più usati sono i seguenti:

Class atom

ˆ : consiste nel nome di una classe o espressione ed un atomo singolo che

rappresenta un individuo OWL.

Esempio tutti gli individui della classe Man sono anche individui della classe Persona

:

Man (? p) -> Person (? p)

Individual Property atoms

ˆ : consiste in una proprietà dell'oggetto e due argomenti

che rappresentano individui OWL.

hasBrother (?x , ? y)

hasBother è una proprietà dell'oggetto e ?x, ?y sono variabili che rappresentano indi-

vidui OWL.

Data Valued Property atoms

ˆ : consiste in una proprietà e due argomenti, il primo

rappresenta un individuo OWL, il secondo un valore che può assumere quell'individuo,

come mostrato nell'esempio.

Esempio tutte le persone che hanno una macchina sono conducenti

:

Person (? p) ^ hasCar (?p , true ) -> Driver (? p)

hasCar è una proprietà OWL e ?p è una variabile che rappresenta l'individuo OWL.

17

Ontologie

Built-in atom

ˆ : una delle più potenti caratteristiche di SWRL è la sua abilità a sup-

built-in

portare buil-ins denite dall'utente. Una è un predicato che prende uno o più

argomenti e li valuta veri se essi soddisfano il predicato.

e