7.2 Concepto de Web semántica

7.2 Concepto de Web semántica
La Web “Heredada”
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En la Web que conocemos, la información se
representa mediante medios “legibles para humanos”
pero no “legibles para máquinas”.
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HTML no proporciona información sobre la semántica o la
estructura de sus contenidos.
No existen medios normalizados para describir las
capacidades de consulta ofrecidas por una fuente web, ni un
modelo subyacente unificado, ni una forma estándar de
realizar consultas y obtener sus resultados.
Web “Semántica” (1)
n
La Web Semántica pretende crear normas, lenguajes
y protocolos para que la información en la Web sea
“legible para máquinas”.
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La estructura y semántica de los elementos de información
debe poder definirse de forma clara (XML y XML Schemas).
Debe poderse expresar conocimiento que relacione entre sí
a diversos elementos (RDF).
Debe ser posible definir “ontologías” (similar a “taxonomías”,
veremos la diferencia más adelante) para los elementos, de
forma que sea posible saber si elementos creados
independientemente se refieren o no al mismo contenido
semántico (e.g. ¿son estos elementos un “libro”? Si lo son ,
¿son un “libro de ficción”?).
Web “Semántica” (2)
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n
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No puede esperarse que haya una única ontología de
referencia: debe ser fácil expresar traducciones entre
vocabularios.
Debe ser posible expresar reglas de inferencia que obtengan
nuevo conocimiento partiendo de otros conocimientos
previos.
Como en la web, cualquiera puede expresar cualquier
conocimiento, es necesario poder autenticar quién expresa
una información o conocimiento concreto.
Pueden establecerse relaciones de confianza (Web of Trust):
n
Por ejemplo, una regla de inferencia ejecutada por un
programa de una organización A puede tomar como base sólo
conocimientos expresados por organizaciones de las que A se
fíe.
Web “Semántica” (3)
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En la actualidad, se han desarrollado normas sólo
para las primeras partes del problema:
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URIs para identificar unívocamente elementos.
XML y XML Schema para definir la estructura de elementos
de información.
RDF para expresar afirmaciones (“conocimiento”) sobre
elementos.
Ontologías (OWL, DAML+OIL, RDF Schema) para expresar
vocabularios y taxonomías de conceptos, y cómo estos se
relacionan entre sí. Estas ontologías se expresan muchas
veces utilizando primitivas similares a las del diseño OO
(herencia, agregación, …).
Los Servicios Web también se mencionan a veces como
parte de la Web Semántica.
Las partes de reglas de inferencia y cadenas de confianza
aún no se ha desarrollado.
Ejemplo de Web “Semántica” (1)
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Ejemplo (Berners-Lee en Scientific American):
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Los Beatles cantan “We can work it out” en el equipo de
sonido de Bob cuando el teléfono suena…
El teléfono avisa a todos los dispositivos que tienen “control
de volumen” para que lo bajen automáticamente…
Es su hermana Lucy al teléfono. Su madre va a necesitar
sesiones de fisioterapia y tienen que turnarse para
acompañarla. Acuerdan que sus agentes (que residen
probablemente en algún móvil o PDA) hagan los arreglos
necesarios.
El agente de Lucy recoge la prescripción de los sistemas del
médico, busca clínicas en un área de 20 millas que tengan
un nivel de confianza por parte de organismos fiables de
“alto” o “muy alto”, y que su rango de precios esté en un
margen determinado.
Ejemplo de Web “Semántica” (2)
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Ejemplo (Berners-Lee en Scientific American):
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Una vez escogida la clínica, el agente de Lucy contacta con
el de su hermano. Cotejan sus agendas personales, y fijan
las fechas en las que cada uno acompañará a su madre.
Los agentes plantean las opciones a sus usuarios. A Lucy le
parece bien, pero a Bob no. A la hora a la que son las
sesiones, hay mucho tráfico desde su casa al hospital
escogido. Así que Bob especifica a su agente criterios más
estrictios de hora y localización.
El agente de Bob busca otras opciones y las encuentra
siempre que cambie un par de citas de su agenda. Bob lo
acepta.
El nuevo plan es enviado al agente de Lucy, quién lo acepta.
Viabilidad Web “Semántica” (1)
n
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Como puede verse, el concepto global de Web
Semántica es muy ambicioso.
Mucha gente tiene dudas sobre la viabilidad actual de
la versión más ambiciosa:
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Los sistemas basados en reglas de inferencia (estilo
Inteligencia Artificial más o menos clásica) no han acabado
de funcionar bien salvo en dominios muy específicos.
La infraestructura de las redes de confianza puede ser
costosa y difícil de montar.
Definir ontologías de amplio uso es un proceso lento y difícil.
Problema del “momento cero”. Círculo vicioso:
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¿Por qué el médico tendría un sistema de Web Semántica si
montarlo tiene un coste importante y casi ningún paciente lo
usa? ¿Por qué los usuarios tendrían agentes, si casi ningún
proveedor (e.g. médico) lo soporta?
Viabilidad Web “Semántica” (2)
n
Sin embargo, formas menos ambiciosas de la Web
Semántica siguen siendo extraordinariamente útiles:
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Sólo con etiquetación, las organizaciones podrían utilizar
enormes volúmenes de información no estructurada y semiestructurada disponible ya en la actualidad en Internet.
Etiquetar información no estructurada permite realizar
consultas “precisas” y procesamientos complejos que serían
impensables en otro caso.
Además, muchas tareas que aparentemente requieren
“inteligencia”, requieren sólo formas estandarizadas de
comunicación inter-aplicación.
Viabilidad Web Semántica (3)
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Otro ejemplo: ¿Qué hace hoy un secretario de una
empresa para organizar un viaje a un congreso?
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El viajero le dice más o menos cuando quiere llegar, cuando
quiere irse y la ciudad y dirección del congreso ...
El asistente contrata los vuelos, reserva un hotel cerca de la
exposición y además lo hace al mejor precio posible.
Tiene en cuenta conflictos con otras actividades de la
agenda del viajero.
Antes de confirmarlo todo, pregunta si esta todo bien
Viabilidad Web Semántica (y 4)
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¿Puede un agente artificial asumir estas tareas ?
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Imagínese que tenemos fácilmente accesibles servicios web
o webs etiquetadas para consultar y contratar hoteles, otros
para vuelos, y además un perfil personal del usuario con sus
preferencias de viaje y con su agenda.
Supóngase además que hay una serie de normas que
estandarizan los intercambios entre partners para
contratación de viajes.
Programar el sistema se transforma en un problema de
Integración de Aplicaciones.
Por lo tanto, muchas veces el problema no es de
“inteligencia”, sino disponer de una manera común de
entendimiento entre aplicaciones.
Esto puede ser perfectamente posible en ámbitos verticales
(B2B es un ejemplo claro), aunque no lo acabe siendo a
nivel tan general como en la Web Semántica.
URIs (1)
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Una URI (Uniform Resource Identifier) es un
identificador que identifica un recurso o un objeto
cualquiera dentro de la Web Semántica.
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E.g. http://mysite.com/myObject
Una URI NO tiene por qué proporcionar una forma de
acceder a dicho recurso o a información sobre dicho
recurso.
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De hecho, una URI puede referenciar a un objeto que no
esté disponible en la web, y sobre el que no tiene por qué
haber ninguna información.
Las URLs (Uniform Resource Locators) son tipos especiales
de URIs que sí dicen cómo localizar un recurso, además de
identificarlo.
URIs (y 2)
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No hay gestión centralizada de las URIs:
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Cualquiera puede crear sus propias URIs de la
forma que desee.
Puede ocurrir que varias URIs representen el
mismo objeto, recurso o concepto.
XML
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n
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A diferencia de HTML, XML especifica la estructura de
sus contenidos.
XML Schema permite definir esquemas que describen
la sintaxis (orden, tipos de dato y formatos) de los
documentos XML.
El hecho de que el parsing contra el esquema sea
interpretado, da bastante flexibilidad para tratar con
sitios web nuevos (no es preciso distribuir parsers a
priori).
RDF (1)
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RDF (Resource Description Framework) es una manera de
expresar sentencias simples.
Cada sentencia RDF consta de tres partes, que se especifican
mediante URIs:
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Sujeto
Predicado
Objeto
Ejemplo:
<rdf:RDF
xmlns:rdf=“http://www.w3.org/1999/02/22-rdf-syntax-ns#”
xmlns:like=http://like.example.org/terms/
>
<rdf:Description rdf:about=“http://udc.es/staff/apan”>
<like:reallyLikes
rdf:resource=“http://amazon.com/books/SemanticWeb”/>
</rdf:Description>
</rdf:RDF>
RDF (y 2)
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¿Por qué no directamente XML?
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Habría muchas maneras de expresar algo similar en XML.
Estaríamos imponiendo una sintaxis concreta para expresar
el conocimiento, lo cuál dificulta la interoperabilidad.
Además, la semántica en XML no es explícita, sino implícita.
Por tanto, RDF es una manera de expresar relaciones entre
conceptos sintácticamente bien definidos y no una manera
de definir nuevos elementos sintácticos.
Si bien RDF no está siendo tan utilizado como XML y
hay un alto grado de confusión sobre su uso, está
ganando aceptación con cierta rapidez.
Ontologías (1)
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Una ontología es un artefacto de ingeniería que
contiene un vocabulario de conceptos, así como una
serie de relaciones, restricciones y reglas sobre esos
conceptos.
Las ontologías describen las relaciones entre los
conceptos de un determinado dominio de una forma
estándar.
Una ontología puede actuar como modelo de
referencia común entre sistemas diferentes que
utilizan conceptos similares: facilitan
interoperabilidad.
Si no todo el mundo usa la misma ontología: pueden
definirse reglas de “mapping”.
Ontologías (2)
n
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Una ontología también puede permitir a los
programas “razonar semánticamente” sobre
determinados conceptos, sin haber sido programados
explícitamente para ello, sino utilizando una serie de
primitivas generales en términos de las cuáles están
definidos los conceptos que forman las ontologías.
Estas primitivas básicas tienen bastante que ver con
las utilizadas en diseño OO.
Ontologías (3)
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Lenguajes:
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Una ontología contiene:
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DAML+OIL. Fusión de DAML (desarrollado por DARPA USA)
y OIL (proyecto financiado por la unión europea).
OWL. Lenguaje emergente que sustituye al anterior.
Clases. Conceptos generales en el dominio.
Instancias. Instancias particulares del concepto.
Relaciones entre instancias/clases.
Propiedades de clases e instancias.
Funciones y procesos que involucran a clases e instancias.
Restricciones y reglas de inferencia.
Los lenguajes para ontologías también incluyen
mecanismos de “mapping” entre ontologías.
Ontologías (4)
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Ejemplo: Definición de vino
El vino es una subclase de los “líquidos potables”
asociado a al menos un “productos”, elaborado a
partir de al menos un “tipo de uva” (de tipos uvas
válidos para fabricar vino).
El vino, además, vienen de una “región productora
de vino” (subclase de “región”), y tiene tres
propiedades: “color”, “cuerpo” y “sabor”.
Ontologías (y 5)
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Ventajas:
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n
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Aplicaciones de fabricantes, productores, distribuidores,
clientes, etc. pueden interoperar más fácilmente.
La ontología no exige una sintaxis estricta, sino mappings
de cómo una sintaxis se ajusta a la ontología.
Un programa genérico que no esté programado
específicamente para el problema de tratar vinos, será
capaz de realizar igualmente bastantes procesamientos con
items de tipo vino.
Uso Hoy de la Web Semántica (1)
n
Una organización puede sacar un enorme partido de
tener su información etiquetada estructural y
semánticamente.
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Es posible realizar consultas precisas sobre toda la
información, combinándola además entre sí: sólo eso es ya
un enorme avance.
Sería posible también usar RDF para expresar
conocimientos sencillos sobre los que ejecutar reglas de
inferencia sencillas (más dudoso a corto plazo).
Además, etiquetar la información de acuerdo a
estándares facilita las cosas:
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Más fácil de implementar y mantener: Herramientas.
Permite la interoperabilidad.
Uso Hoy de la Web Semántica (y 2)
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Lo mismo vale a la hora de definir y utilizar
ontologías:
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Las organizaciones de estándares tienden a utilizar
lenguajes de la Web Semántica para definir vocabularios,
aunque estos muchas veces sean menos generales que el
poder de una ontología compleja.
Conclusión:
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Independientemente de que la Web Semántica logre o no
hacer realidad su visión más ambiciosa, se está
convirtiendo en una norma de facto para etiquetar
información.
Etiquetar sintáctica y semánticamente toda la información
proporciona enormes ventajas a una organización.
Por lo tanto, la Web semántica tiene ya hoy espacio para su
aplicación.