Metamodellazione in RDF

1
Metamodellazione in RDF

• Tesina del corso di Seminari di Ingegneria del
  Software
• Alberto Cerullo

2
Overview

• RDF/RDFS
• Metamodellazione in RDF
• Esempi di metamodellazione

3
RDF

• Il Resosurce Description Framework (RDF) è un
  linguaggio per la rappresentazione di
  informazioni di risorse del web
• Utile per la rappresentazione dei metadati
• E costituito da  
•   RDF Model and Syntax che definisce il data
  model di RDF e la sua codifica XML
•   RDF Schema che permette la definizione di
  vocabolari per i metadati.
• Il data model è un insieme di triple o statement

4
Statement RDF
Soggetto Il soggetto identifica la risorsa che deve essere descritta nello statement. Appartiene a Resource
Predicato Il predicato identifica la proprietà della risorsa che si sta descrivendo, infatti viene anche chiamata proprietà. Appartiene a Property. Serve per rappresentare attributi,caratteristiche o relazioni di una risorsa.
Oggetto L oggetto identifica il valore della proprietà. Appartiene a Resource o Literal.
5
Un semplice esempio

• Lautore di http//www.website.it è Alberto
  Cerullo
• lt?xml version"1.0"?gt
• ltrdfRDF
• xmlnsrdf"http//www.w3.org/1999/02/22-rdf-syntax
  -ns"
• xmlnsc"http//somewhere"gt
• ltrdfDescription rdfabout"http//www.website.it"
  gt
• ltcautoregtAlberto Cerullolt/cautoregt
• lt/rdfRDFgt

6
RDFS

• RDF Schema è una sorta di vocabolario per RDF
• Permette di definire classi e proprietà
• Classi simili ai linguaggi di programmazione come
  Java

7
RDFS
rdftype Serve per esprimere una relazione del tipo is-member-of. Indica lappartenenza di una risorsa ad una determinata classe. Una risorsa può essere istanza di una o più classi.
rdfsClass Le classi RDF rappresentano un concetto simile a quello di classe previsto nei linguaggi object-oriented come ad esempio Java. Quando viene definita una classe, la risorsa che la rappresenta deve presentare la proprietà rdftype impostata a rdfsClass
rdfssubClassOf Rappresenta una relazione is-a e specifica la relazione di ereditarietà fra classi. Permette di definire una classe come sottoclasse di unaltra o di più classi (ereditarietà multipla).
8
RDFS
rdfsdomain E un istanza di rdfProperty ed è usata per indicare che una particolare proprietà si applica ad una designata classe. La tripla S rdfsdomain C dichiara che S è istanza della classe rdf Property, che C è unistanza della classe rdfsClass e che la risorsa che presenta come predicato S è istanza della classe C. Una proprietà può avere zero, uno o più domini.
rdfsrange E unistanza di rdfProperty e viene usata per dichiarare che il valore di una proprietà è istanza di una classe. La tripla S rdfrange C asserisce che S è unistanza della classe rdfProperty, che C è unistanza della classe rdfClass e che le risorse presenti nelle terni con oggetto S sono delle istanze di C.
9
Metamodellazione (1/2)

• La metamodellazione è la costruzione o
  modellazione di un insieme di concetti relativi
  ad un certo dominio.
• Un modello è lastrazione di elementi del mondo
  reale un metamodello è unulteriore astrazione
  relativa a proprietà superiori del modello
  stesso.
• Il metamodello, quindi, rappresenta concetti di
  un livello più alto rispetto a quelli del
  semplice modello.

10
Metamodellazione (2/2)
11
Metamodellazione in RDF

• 2 possibili strategie
• definizione di diversi livelli di risorse (uso
  di rdftype per creare istanze di rdfsClass)
• reificazione

12
Prima strategia

• i rdftype C ? i appartiene al livello
  estensionale
• C rdftype rdfsClass ?C appartiene al livello
  intensionale
• M rdftype rdfsClass
• C rdftype M ?M appartiene al metalivello

13
Seconda strategia reificazione

• La reificazione (riduzione ad oggetto) è lo
  strumento attraverso il quale si possono definire
  statement RDF tramite altri statement RDF.
• i rdftype C ? i appartiene al livello
  estensionale
• C rdftype rdfsClass ?C appartiene al livello
  intensionale
• C rdftype M
• x rdftype rdfStatement
• x rdfsubject M
• x rdfpredicate rdftype
• x rdfobject rdfsClass ?M appartiene al
  metalivello

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Esempi di metamodellazione

• Gli esempi sono stati realizzati in Jena un
  framework Java che fornisce API per la creazione
  di grafi RDF
• Per ogni grafo va costruito il relativo model
  attraverso metodi ad hoc come createDefaultModel()
  
• Per poter inferire proprietà sullo schema (ad es.
  rdfssubClassOf ) va usato createRDFSModel ()
• Le query sui grafi sono scritte in SPARQL
• Jena permette anche la definizione di regole di
  inferenza come ad esempio
• (?a exp ?b) (?b exp?c) -gt (?a exp?c)

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Animali - Cibo
16
grafo RDF
ltrdfDescription rdfabout"http//somewhereCarol
ina"gt ltrdftype rdfresource"http//somewhere
Mucca"/gt lturinomegtCarolinalt/urinomegt
lt/rdfDescriptiongt ltrdfDescription
rdfabout"http//somewhereVarenne"gt
lturinomegtVarennelt/urinomegt ltrdftype
rdfresource"http//somewhereCavallo"/gt
lt/rdfDescriptiongt ltrdfDescription
rdfabout"http//somewherePersona"gt
ltrdftype rdfresource"http//www.w3.org/2000/01/
rdf-schemaClass"/gt lt/rdfDescriptiongt
ltrdfDescription rdfabout"http//somewhereJohnS
mith"gt lturipasto rdfresource"http//somewhe
reCarne"/gt lturipossiede rdfresource"http/
/somewhereVarenne"/gt ltvcardFNgtJohn
Smithlt/vcardFNgt ltrdftype rdfresource"http
//somewherePersona"/gt lt/rdfDescriptiongt ltrdfD
escription rdfabout"http//somewhereUncleTom"gt
lturipasto rdfresource"http//somewhereVerd
ura"/gt lturipossiede rdfresource"http//some
whereCarolina"/gt ltvcardFNgtUncle
Tomlt/vcardFNgt ltrdftype rdfresource"http//
somewherePersona"/gt lt/rdfDescriptiongt
ltrdfDescription rdfabout"http//somewherepossi
ede"gt ltrdfsdomain rdfresource"http//somewh
erePersona"/gt ltrdfsrange rdfresource"http
//somewhereAnimale"/gt lt/rdfDescriptiongt
ltrdfDescription rdfabout"http//somewherepasto
"gt ltrdfsrange rdfresource"http//somewhere
Cibo"/gt ltrdfsdomain rdfresource"http//some
wherePersona"/gt lt/rdfDescriptiongt

• ltrdfRDF
• xmlnsuri"http//somewhere"
• xmlnsrdf"http//www.w3.org/1999/02/22-rdf-sy
  ntax-ns"
• xmlnsrdfs"http//www.w3.org/2000/01/rdf-sche
  ma"
• xmlnsvcard"http//www.w3.org/2001/vcard-rdf/
  3.0" gt
• ltrdfDescription rdfabout"http//somewhereCibo"
  gt
• ltrdftype rdfresource"http//www.w3.org/2000
  /01/rdf-schemaClass"/gt
• lt/rdfDescriptiongt
• ltrdfDescription rdfabout"http//somewhereCarne
  "gt
• ltrdfssubClassOf rdfresource"http//somewher
  eCibo"/gt
• ltrdftype rdfresource"http//www.w3.org/2000
  /01/rdf-schemaClass"/gt
• lt/rdfDescriptiongt
• ltrdfDescription rdfabout"http//somewhereVer
  dura"gt
• ltrdfssubClassOf rdfresource"http//somewher
  eCibo"/gt
• ltrdftype rdfresource"http//www.w3.org/2000
  /01/rdf-schemaClass"/gt
• lt/rdfDescriptiongt
• ltrdfDescription rdfabout"http//somewhereErba"
  gt
• ltrdftype rdfresource"http//somewhereVerdu
  ra"/gt
• ltrdftype rdfresource"http//www.w3.org/2000
  /01/rdf-schemaClass"/gt

17
Query sul metamodello

• Chi mangia?
• 1 PREFIX uriRDF lthttp//www.w3.org/1999/02/22-
  rdf-syntax-nsgt
• 2 PREFIX uri lthttp//somewheregt
• 3 PREFIX uriFN lthttp//www.w3.org/2001/vcard-r
  df/3.0gt
• 4
• 5 SELECT ?nome ?cibo
• 6 WHERE
• 7 ?x uriFNFN ?nome
• 8 uripasto ?cibo .
• 9
• 10 UNION
• 11 ?x urinome ?nome
• 12 uriRDFtype ?type .
• 13 ?type urimangia ?cibo .
• 14
• 15

Risultato Uncle Tom http//somewhereVerd
ura John Smith http//somewhereCarne
Carolina http//somewhereErba Varenne
http//somewhereErba
18
Query sul metamodello

• Proprietari ed animali che mangiano lo stesso
  tipo di cibo
• 1 PREFIX uriRDF lthttp//www.w3.org/1999/02/22-
  rdf-syntax-nsgt
• 2 PREFIX uri lthttp//somewheregt
• 3 PREFIX uriRDFS lthttp//www.w3.org/2000/01/rd
  f-schemagt
• 4 PREFIX uriFN lthttp//www.w3.org/2001/vcard-r
  df/3.0gt
• 5
• 6 SELECT ?nome ?nomeAnimale ?cibo
• 7 WHERE
• 8 ?x uripossiede ?animale
• 9 uriFNFN ?nome
• 10 uripasto ?cibo .
• 11 ?animale urinome ?nomeAnimale
• 12 uriRDFtype ?tipoAnimale .
• 13 ?tipoAnimale urimangia ?ciboAnimale .
• 14 ?ciboAnimale uriRDFtype ?cibo .
• 15

Risultato Uncle Tom Carolina
http//somewhereVerdura
19
Query sul metamodello

• Una persona può mangiare il proprio animale?
• 1 PREFIX uriRDF lthttp//www.w3.org/1999/02/22-r
  df-syntax-nsgt
• 2 PREFIX uri lthttp//somewheregt
• 3 PREFIX uriRDFS lthttp//www.w3.org/2000/01/rd
  f-schemagt
• 4 PREFIX uriFN lthttp//www.w3.org/2001/vcard-r
  df/3.0gt
• 5
• 6 SELECT ?nome ?nomeAnimale
• 7 WHERE
• 8 ?x uripossiede ?animale
• 9 uriFNFN ?nome
• 10 uripasto ?cibo .
• 11 ?animale uriRDFtype ?type
• 12 urinome ?nomeAnimale .
• 13 ?type uriRDFtype ?cibo .
• 14

Risultato John Smith Varenne
20
Animali Cibo reificato

•  
• ltrdfRDF
• xmlnsuri"http//somewhere"
• xmlnsrdf"http//www.w3.org/1999/02/22-rdf-sy
  ntax-ns"
• xmlnsrdfs"http//www.w3.org/2000/01/rdf-sche
  ma"
• xmlnsvcard"http//www.w3.org/2001/vcard-rdf/
  3.0" gt
• ltrdfDescription rdfnodeID"A0"gt
• ltrdfsubject rdfresource"http//somewhereCi
  bo"/gt
• ltrdfpredicate rdfresource"http//www.w3.org
  /1999/02/22-rdf-syntax-nstype"/gt
• ltrdfobject rdfresource"http//www.w3.org/20
  00/01/rdf-schemaClass"/gt
• ltrdftype rdfresource"http//www.w3.org/1999
  /02/22-rdf-syntax-nsStatement"/gt
• lt/rdfDescriptiongt
• ltrdfDescription rdfnodeID"A1"gt
• ltrdfsubject rdfresource"http//somewhereVe
  rdura"/gt
• ltrdfpredicate rdfresource"http//www.w3.org
  /1999/02/22-rdf-syntax-nstype"/gt
• ltrdfobject rdfresource"http//www.w3.org/20
  00/01/rdf-schemaClass"/gt
• ltrdftype rdfresource"http//www.w3.org/1999
  /02/22-rdf-syntax-nsStatement"/gt
• lt/rdfDescriptiongt
• ltrdfDescription rdfnodeID"A2"gt

21
Query sul metamodello reificato

• Una persona può mangiare il proprio animale?
• 1 PREFIX uriRDF lthttp//www.w3.org/1999/02/22-r
  df-syntax-nsgt
• 2 PREFIX uri lthttp//somewheregt
• 3 PREFIX uriRDFS lthttp//www.w3.org/2000/01/rd
  f-schemagt
• 4 PREFIX uriFN lthttp//www.w3.org/2001/vcard-r
  df/3.0gt
• 5
• 6 SELECT ?nome ?nomeAnimale
• 7 WHERE
• 8 ?x uripossiede ?animale
• 9 uriFNFN ?nome
• 10 uripasto ?cibo .
• 11 ?animale uriRDFtype ?type
• 12 urinome ?nomeAnimale .
• 13 ?type uriRDFtype ?cibo .
• 14

Risultato John Smith Varenne
22
Pattern Tipi di Entità

• Scopo serve ad identificare e categorizzare i
  tipi più generali degli oggetti che fanno parte
  del dominio di un discorso.
• Requisiti che tipo di entità è questa? E un
  evento o un oggetto? E un valore astratto o la
  qualità di unentità?
• Elementi i tipi di entità consistono dei
  seguenti elementi
•    Abstract, unentità che non può essere
  localizzata nel tempo o nello spazio. Ad esempio
  entità matematiche, elementi formali della
  semantica,etc.
•         Event, qualsiasi processo, evento o
  stato fisico, sociale o mentale. Gli eventi
  possono essere classificati in diversi modi, ad
  esempio basandosi sulla tipologia o su coloro che
  vi partecipano (ad esempio persone, elementi
  astratti,etc.)
•  
•    Object, qualsiasi elemento o sostanza
  fisica.
•  
•   Qualità, un qualsiasi aspetto di
  unentità (ma non una parte di esso) che non può
  esistere senza tale entità. Ad esempio la
  superficie di uno specifico oggetto fisico è una
  entità.

23
Entity -Libro
24
Query sul metamodello

• Quali sono gli elementi ed i relativi
  metaconcetti di riferimento
• 1 PREFIX uriRDF lthttp//www.w3.org/1999/02/22-
  rdf-syntax-nsgt
• 2 PREFIX uri lthttp//somewheregt
• 3 PREFIX uriRDFS lthttp//www.w3.org/2000/01/rd
  f-schemagt
• 4 PREFIX uriFN lthttp//www.w3.org/2001/vcard-r
  df/3.0gt
• 5
• 6 SELECT DISTINCT ?x ?type
• 7 WHERE
• 8 ?x uriRDFtype ?type .
• 9 ?type uriRDFSsubClassOf uriEntity .
• 10

Risultato http//somewherePDick
http//somewhereObject http//somewhereUbik
http//somewhereObject http//somewherele
ttura Ubik http//somewhereEvent
http//somewherePaycheck http//somewhereObje
ct http//somewhereLibro
http//somewhereObject http//somewheretitol
o http//somewhereAbstract
http//somewhereAutore http//somewhereObject
http//somewheregenere
http//somewhereAbstract http//somewhereLet
turaPubblica http//somewhereEvent
25
Description

• Scopo serve per rappresentare formalmente un
  concetto o un contesto descrittivo.
• Requisiti Quale sono le assunzioni, per le quali
  un determinato elemento viene descritto? Quali
  sono i concetti coinvolti nella descrizione di un
  certo elemento? Quale è linterpretazione di
  questa osservazione?
• Elementi
•  
•          Description, una descrizione
  rappresenta una concettualizzazione . Può essere
  pensata anche come un contesto descrittivo che
  definisce alcuni concetti. Ad esempio un Piano è
  la descrizione di alcune azioni che devono essere
  eseguite da agenti in una determinata maniera,
  con certi parametri,etc.
•  
•         Concept, può essere un idea,una
  nozione ed èd definita nella descrizione. Una
  volta definito, un concetto può essere usato in
  altre descrizioni.
•  
• IsDefinedIn, rappresenta una relazione
  tra una descrizione ed un concetto

26
Description Articoli scientifici
27
Query sul metamodello

• Quali Concept sono in relazione con Description
• 1 PREFIX uriRDF lthttp//www.w3.org/1999/02/22-r
  df-syntax-nsgt
• 2 PREFIX uri lthttp//somewheregt
• 3
• 4 SELECT DISTINCT ?x
• 5 WHERE
• 6 ?x uriRDFtype uriConcept .
• 7 ?y uriRDFtype uriDescription
• 8 ?p ?x .
• 9

Risultato http//somewhereChristofides
algorithm http//somewheredefinisceAlgoritmo
http//somewhereminimum spanning tree
http//somewhereusa http//somewhereEuleria
n path http//somewhereusa
28
Conclusioni

• La metamodellazione che può essere realizzata in
  RDF è piuttosto semplice a causa dei limiti di
  RDF stesso.
• RDF, insieme ad RDFS, è un linguaggio troppo
  debole per realizzare metamodelli molto
  articolati.
• Non si possono ad esempio rappresentare vincoli
  di cardinalità o sul range ed il dominio di
  proprietà.