disciplina : tópicos avançados em inteligência artificial simbólica professores:

Disciplina : Tópicos Avançados em Inteligência Artificial Simbólica

Professores: Dr. Fred Freitas / Dra. Bernadette Farias

Aluno:Clovis Holanda

Introdução à OBDA (Ontology Based Data Access)

Web Semântica e Ontologias

Recife, 27 de Fevereiro de 2013

•Introdução•Mapeamentos•Tradução•Abordagens•Dados Abertos•Conclusão•Referências

OBDA-Ontology Based Data Access

Conteúdo

•Introdução


•Heterogêneos•Redundantes•Incoerentes

Fonte: Ontology-Based Data Access - From Theory to Practice, Diego Calvanese, 2012.

•Empresas e Organizações necessitam cada vez mais de seus dados para sobreviver e crescer.•Utilidades das informações limitadas aos recursos dos SGBD ‘s e programas•Banco de Dados, Modelagem Relacional (ER e UML)


•Linguagens de descrição •Ferramentas•Metodologias

•Introdução

•Solução proposta: OBDA

•Gerenciar dados adotando princípios e técnicas estudadas em Representação do Conhecimento;

•Com base em formalismos fundamentadas na lógica, com semântica bem compreendida;

•Fornecer uma visão conceitual, representação de alto nível do domínio de interesse em termos de uma ontologia;

•Mapear a ontologia para as fontes de dados;

•Usar os serviços de inferência do sistema OBDA para traduzir os pedidosde consultas das fontes de dados.



•O que é ?

•Acesso a dados baseados em ontologias (Poggi, Calvanese et al. 2008)•Representar fontes de dados heterogêneas usando ontologias


•Para que serve ?

•Enriquecer o vocabulário de fontes de dadosAbstrair esquemas especificos de banco de dados

•Relaciona o vocabulário de diferentes fontes de dadosFornecer uma visão unificada para o usuário

•Permiti a inferência de fatos novosPermitir incompletude de dados

•Permiti consultas semânticasTermos do domínio


Fonte: Ontology-based Data Access - with Existential Rules, Marie-Laure Mugnier, 2012.

•Características

•Indepência entre as fontes de dados e a ontologia

•Prover meios expressivos avançados para representar a fonte de dadose especificações de consultas

•Permiti Raciocínio

•Desempenho Aceitável


Fonte: OntologyBased Data Access Systems, Russian Academy of Sciences, M. R. Kogalovsky, 2012.


Visão geral do processo de associação entre bancos de dados e ontologias.Fonte: LOPES, Fernanda L. R, 2011.


Create table Alunos (

Matricula smallintNome char(50)...

Primary Key(Matricula))

<?xml version="1.0"?><rdf:RDF xmlns:rdf=http://www.w3.org/1999/02/22-rdf-syntax-ns# xmlns:rdfs="http://www.w3.org/2000/01/rdf-schema#" xmlns:xsd="http://www.w3.org/2001/XMLSchema#" xmlns:owl=http://www.w3.org/2002/07/owl#

<owl:Ontology rdf:about=""/> <owl:Class rdf:ID=“Alunos"> </owl:Class>

<owl:DatatypeProperty rdf:ID="Matricula"> <rdfs:range rdf:resource="&xsd;int"/> </owl:DatatypeProperty>

<owl:DatatypeProperty rdf:ID="Nome"> <rdfs:range rdf:resource="&xsd;string"/> </owl:DatatypeProperty>

</rdf:RDF>

mapeamento

<?xml version="1.0"?><Mapeamento>

<Matricula>Property-Int</Matricula>

<Nome>Property-String</Nome>

</Mapeamento>

•Traduções de BD’S e XML – categorias:

•Exporta o esquema e geram mapeamentos simples;•Exporta apenas os esquemas;•Exporta os esquemas e os dados.


Categorias de tradução banco de dados e XML. Fonte: LOPES, Fernanda L. R, 2011.

Construtor no Esquema Relacional Construtor na Ontologia (OWL)

Atributo não pertencente à chave estrangeira

Propriedade de tipo de dado

Relação Classe

Atributo chave estrangeira Propriedade de objeto

Chave primária Propriedade funcional ou inversa funcional

Chave primária e estrangeira juntas Representada como herança

Restrição de UNIQUE Funcional ou inversa funcional

Restrição de NOT NULL Funcional ou cardinalidade mínima igual a 1

Tradução entre os construtores do modelo relacional e de uma ontologia OWL, Fonte: LOPES, Fernanda L. R, 2011.


•Traduções :

Abordagem Objetivo Entrada Nível de Automação

Aspectos analisados do BDPovoamento da Ontologia

Conexão da Ontologia com o BD

Validação

Relações e Atributos

Restrições Dados

Astrova[Astrova and Kalja 2008]

Migrar os dados para WebSemântica

SQL-DDL Automático Sim Sim Não Direto com asinstâncias do banco

Não mantémconexão

Experimental

RDB2ONT[Trinh et al. 2006]

Migrar os dados para Web Semântica e proverinteroperabilidade entreaplicações com ontologias

Esquema do BDRelacional

Automático Sim Parcialmente Não Direto com asinstâncias do banco

Não mantémConexão

Experimental

DataMaster[Nyulas et al. 2007]

Importar a estrutura de um BD relacional para uma ontologia OWL no ambiente Protegé


Automático Sim Parcialmente Não Direto com asinstâncias do banco

Não mantémConexão

Experimental

Resumo das abordagens para geração de ontologias a partir de bancos de dados relacionais





Validação


Restrições Dados

Sonia et al[Sonia and Khan 2008]

Criação de ontologia localpara um banco de dados

Banco de dadosRelacional

Automático Sim Sim Somente paraauxiliar nadeterminação dacardinalidade dosRelacionamentos

Não povoa Não mantémConexão

Experimental

Cerbah[Cerbah 2008]

Gerar uma ontologia bemestruturadas a partir de um BD


Automático ou SemiAutomático

Sim Parcialmente Sim, caso ousuário deseje

Direto com asinstâncias do banco

Não mantémconexão

Experimental

Lubyte[Lubyte and Tessaris2009]

Extrair uma ontologia quereflita precisamente oesquema do banco de dados Relacional


Automático Sim Sim Não Não povoa Geração demapeamentossimples estiloGAV

Teórica eExperimental






Validação


Restrições Dados

MASTRO

[Giacomo et al. 2012]

Gerar uma ontologia bemestruturadas a partir de um BD


Automático Sim Sim sim Direto com asinstâncias do banco

sim Teórica eExperimental



XML Ontologia

Tipos Complexos (Complex Type) Classe

Grupo de Elementos (Group) Classe

Grupo de Atributos (Attribute Group) Classe

Extensão ou Restrição em Tipos Complexos(extension, restriction)

Subclasse da classe correspondente ao tipo base

Elemento (element) Propriedade de tipo de dados (elemento simples) ou propriedade de objeto (relacionando subelementos)

Atributo (attribute) Propriedade de tipo de dado

Sequência (sequence) Classe não nomeada - Interseção

Construtor de elemento Opcional (choice) Classe não nomeada - União

Número máximo de Ocorrências (maxOccurs) maxCard

Número mínimo de Ocorrências (minOccurs) minCard

Tradução entre os construtores do modelo XML e de uma ontologia OWL Fonte: LOPES, Fernanda L. R, 2011.


Abordagem Objetivo Entrada Saida Nível de Automação

Povoamento da Ontologia

Conexão da Ontologia

Validação

XSD2OWL eXML2RDF[Garcia andCelma 2005]

Processo genérico aplicadoao domínio de metadadosMultimídia, com intuito defacilitar a integração erecuperação destesmetadados.

Esquema XML.Dados XML,caso se desejeimportá-los

Ontologia OWL.Instâncias norepositório RDF.

Automático Importa e armazenaos dados XMLcomo dados RDF,em um RDF Store.

Não mantém conexão

Experimental.Informaçõesdomínio demetadadosMultimídia

Bohring[Bohring andAuer 2005]

Gerar a ontologia, com suasrespectivas instâncias,quando não se dispõe doesquema XML da fonte dedados. Usa XSLT paraimportação dos dados emOWL.

Dados XML.Esquema,somente se esteexistir.

Ontologia OWLpovoada com asinstâncias dodocumento XML.

Automático Transforma osdados XML eminstâncias daontologia OWLgerada. Para isso,utiliza XSLT.

Não mantém conexão

Experimental.Arquivos doCiteseer

Resumo das abordagens para geração de ontologias a partir de esquemas/dados XML


Abordagem Objetivo Entrada Saida Nível de Automação

Povoamento da Ontologia

Conexão da Ontologia

Validação

X2OWL[Ghawi andCullot 2009]

Trata casos adicionais,específicos para elementos anônimos e mistos. Além disso, o gera o arquivo decorrespondências.

Esquema XML.

Ontologia OWL.Documento com asCorrespondências entreos esquemas.

Automático ouSemi-Automático(refinamentos)

Não povoa Gera umdocumento com as correspondências (em XPath) entre as entidades da fonte XML e da ontologia gerada.

Ferramenta com umestudo de casoutilizado comoexemplo

FrameworkXS2OWL[Tsinaraki andBikakis 2007],complementadopor [Bikakis etal. 2009a]

Prover funcionalidades para o processo completo de interoperabilidade entre XML e RDF: geração daontologia local em OWL,bem como dos mapeamentossimples; transformação de RDF para XML e acesso aosdados XML a partir de uma consulta SPARQL.

Esquema XML.

Ontologia OWL.Mapeamentos entre osesquemas / DocumentoXML do RDF.

Automático ouSemi-Automático(refinamentos)

Não povoa Gera: (i) mapeamentos(em XPath) entre o esquema XML e a ontologia; (ii) documentopara permitir atransformação RDFXML.

Experimental comesquemas edocumentosdiversos

Resumo das abordagens para geração de ontologias a partir de esquemas/dados XML


•Conclusão

•O grau de complexidade do mapeamento é determinado pelas características e necessidades das aplicações;

•Fundamentos teóricos fornece uma base sólida para desenvolver OBDA;

•A inclusão de Axiomas complexos é feita de forma manual;

•OBDA proporciona grande valor pratico, no entanto impõe problemas desafiadores.


Referências


•Astrova, I. and Kalja, A. (2008). Automatic transformation of sql relational databases to owl ontologies. In Proceedings of the Fourth International Conference on Web Information Systems and Technologies (WEBIST), pages 131–136, Madeira, Portugual.

•Bikakis, N., Gioldasis, N., Tsinaraki, C., and Christodoulakis, S. (2009a). Querying xml data with sparql. In Proceedings of the 20th International Conference on Database and Expert Systems Applications (DEXA), pages 372–381.

•Bikakis, N., Gioldasis, N., Tsinaraki, C., and Christodoulakis, S. (2009b). The sparql2xquery framework. Technical Report. Disponível em:http://www.music.tuc.gr/reports/SPARQL2XQUERY.pdf. Acessado em 15 de janeiro de 2013.

•Bohring, H. and Auer, S. (2005). Mapping xml to owl ontologies. Leipziger Informatik Tage, 72:147–156.

•Cerbah, F. (2008). Learning highly structured semantic repositories from relational databases: the RDBtoOnto tool. In Proceedings of the 5th European Semantic Web Conference on the Semantic Web (ESWC), pages 777–781. Springer-Verlag.

•Garcia, R. and Celma, O. (2005). Semantic integration and retrieval of multimedia metadata. In 5th International Workshop on Knowledge Markup and Semantic Annotation (SemAnnot 2005) located at the 4rd International Semantic Web Conference (ISWC), pages 69–80, Galway, Ireland.

•Ghawi, R. and Cullot, N. (2009). Building ontologies from XML data sources. In Proceedings of the International Workshop on Modelling and Visualization of XML and Semantic Web Data (MoVIX) - In conjunction with the 20th International Conference on Database and Expert Systems Application (DEXA), pages 480 – 484, Linz, Austria.

Referências


FIM !


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