Il web semantico: mito o realt

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Il web semantico mito o realtà?
Roma, 24 novembre 2005

• Marco Colombetti
• Politecnico di Milanoe Università della Svizzera
  italiana

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Il computer oggi

• Fasi storiche delluso del computer
• come strumento di calcolo scientifico e tecnico
• come strumento per la gestione di dati e archivi
• come strumento per la comunicazione e
  linterazione umana
• Il passaggio alla terza fase è essenzialmente
  dovuto alla diffusione di internet e in
  particolare al web

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Il web

• Il web non è un insieme di documenti, è un
  insieme di luoghi disposti in un territorio
  virtuale
• I luoghi del web sono punti dingresso per
  linterazione fra individui e individui, fra
  individui e organizzazioni, fra organizzazioni e
  organizzazioni
• Interazione
• scambio di informazioni e documenti
• accesso a servizi
• commercio elettronico
• amministrazione pubblica
• formazione
• salute
• ...

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Muoversi nel web

• I problemi fondamentali del web
• trovare i luoghi pertinenti
• sfruttare le informazioni e i servizi disponibili
• I motori di ricerca sono essenziali per muoversi
  nel web ma stanno diventando rapidamente
  insufficienti
• di solito troppi risultati, per la maggior parte
  inutili
• a volte nessun risultato
• dipendenza del risultato dal vocabolario (ricerca
  per parole o sequenze di parole)
• localizzazione di una pagina per volta

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Un esempio

• Una biblioteca intende acquistare un lotto di
  volumi sul web
• identificare i servizi di vendita
• identificare lofferta migliore
• eseguire lacquisto
• monitorare il processo di evasione dellordine
  identificando eventuali problemi
• Ipotesi di soluzione
• un agente software che accede direttamente alle
  informazioni e ai servizi disponibili sul web
• Problema
• attualmente le informazioni e i servizi sul web
  sono pensati per laccesso umano

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Il web semantico

• La soluzione
• il web semantico
• Che cosè il web semantico?
• A new form of Web content that is meaningful to
  computers
• Tim Berners-Lee, James Hendler, Ora Lassila The
  Semantic Web, Scientific American, Maggio 2001
• Ma che cosa significa?
• consentire la localizzazione delle informazioni e
  dei servizi per concetti anziché per parole
  chiave
• consentire la completa automazione dei servizi

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I problemi da risolvere

• Nel web semantico le informazioni e i servizi
  sono direttamente accessibili alle applicazioni
  software
• Problemi
• definire formati standard per assicurare
  linteroperabilità delle applicazioni
• possibilità di eseguire ragionamenti deduttivi in
  modo completamente automatico a partire dalle
  informazioni disponibili

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Formati standard

• Superare le limitazioni di HTML
• Alcuni standard per il web semantico sviluppati e
  sostenuti dal W3C (World Wide Web Consortium,
  http//www.w3.org)

OWLWeb Ontology Language
RDFResource Description Framework
XMLExtensible Markup Language
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Le deduzioni automatiche

• Lutilizzo del web semantico richiede la capacità
  di dedurre automaticamente nuovi dati
• Esempi
• cerco informazioni sui marsupiali
• il motore di ricerca semantico localizza una
  foto del lupo della tasmania in una pagina dove
  la parola marsupiale non compare
• voglio acquistare un vaso cinese
• il motore di ricerca semantico localizza tre
  aste elettroniche che trattano vasi cinesi e due
  spedizionieri specializzati nel trasporto di
  oggetti fragili

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Logica descrittiva

• I sistemi di ragionamento automatico si basano
  sulle tecniche sviluppate nellambito della
  logica formale e in particolare della logica
  descrittiva
• La logica descrittiva consente di
• definire concetti e relazioni logiche fra
  concetti
• gestire dati espressi nei termini dei concetti e
  delle relazioni logiche predefinite
• rispondere a interrogazioni sulla base di
  ragionamenti deduttivi
• Luso di una logica descrittiva garantisce che
  tutte le interrogazioni poste a un ragionatore
  automatico ricevano risposta in tempo finito

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Ontologie

• La definizione formale di un insieme di concetti
  con le loro relazioni logiche è chiamata
  ontologia
• I linguaggi RDF e OWL (nelle versioni Lite, DL e
  Full) consentono di definire ontologie per il web
  semantico
• Sono disponibili strumenti software per
• lutilizzo di ontologie RDF o OWL da parte di
  applicazioni software (ad es. Jena)
• la definizione e laggiornamento di ontologie RDF
  o OWL (ad es. Protégé)
• lesecuzione automatica di ragionamenti deduttivi
  in OWL DL (ad es. Racer)

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Un esempio OWL DL concetti e relazioni

• Persone e sesso
• il sesso può essere femmina o maschio
• SESSO f,m
• il sesso si attribuisce alle persone
• Sesso PERSONA ??? SESSO
• ogni persona ha esattamente un sesso
• PERSONA v 1Sesso
• una donna è una persona di sesso femminile
• DONNA v 9Sesso.f
• un uomo è una persona di sesso maschile
• UOMO v 9Sesso.m

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Un esempio OWL DL concetti e relazioni

• Stato civile
• a ogni persona si può associare una persona come
  coniuge
• Coniuge PERSONA ??? PERSONA
• la relazione coniugale è simmetrica
• Coniuge v Coniuge
• ogni persona ha al più un coniuge (per volta...)
• PERSONA v 1Coniuge
• leventuale coniuge è una persona dellaltro
  sesso
• DONNA v 8Coniuge.UOMO
• UOMO v 8Coniuge.DONNA
• un celibe è una persona priva di coniuge
• CELIBE v PERSONA u 9Coniuge
• ...

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Un esempio OWL DL dati e deduzioni

• Dati
• P0036 è coniugato con P0145 Coniuge(P0036,P0145)
  
• P0036 è una donna DONNA(P0036)
• Alcune deduzioni automatiche possibili
• P0036 è una persona PERSONA(P0036)
• P0036 è di sesso femminile Sesso(P0036,f)
• P0145 è una persona PERSONA(P0145)
• P0145 è un uomo UOMO(P0036)
• P0145 è di sesso maschile Sesso(P0145,m)
• P0145 è coniugato con P0036 Coniuge(P0145,P0036)
  
• P0036 e P0145 non sono celibi CELIBE(P0036)
  CELIBE(P0145)
• ...

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Limiti del web semantico

• Come ogni tecnologia, anche il web semantico ha i
  suoi limiti
• Ecco alcuni fatti da non scordare
• i computer non capiscono i concetti che
  manipolano si limitano ad applicare ciecamente
  le definizioni
• i concetti umani hanno sfumature che è
  praticamente impossibile tradurre in definizioni
  formali
• anche se è garantita la conclusione dei
  ragionamenti in tempo finito, a volte possono
  essere necessarie ingenti risorse di calcolo
• gli attuali linguaggi per definire ontologie non
  consentono di dire tutto ciò che si vuole, e
  alcuni limiti espressivi della logica descrittiva
  non potranno essere superati

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Conclusioni

• Con tutti i loro limiti, le tecnologie del web
  semantico sono potenti e potenzialmente
  utilissime
• Ci sono attualmente quasi tutte le condizioni per
  ladozione di queste tecnologie da parte delle
  imprese e delle amministrazioni pubbliche
• le tecnologie sono mature
• sono disponibili gli strumenti necessari a costi
  accessibili
• sussiste una forte esigenza socio-economica di
  realizzare i servizi resi possibili dal web
  semantico
• Tuttavia, è ancora insufficiente la diffusione
  delle competenze tecniche necessarie

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Per saperne di più

• T. Berners-Lee, J. Hendler, O. Lassila. The
  semantic web, Scientific American, Maggio 2001
• Reperibile dal sito del W3C, www.w3.org, link
  Semantic Web
• G. Antoniou, F. Van Harmelen. A semantic web
  primer, MIT Press, Cambridge, MA.
• Materiale dal sito del corso di Ingegneria della
  conoscenza del Politecnico di Milano
• http//www.elet.polimi.it/upload/colombet/IC_2005
  /index.html