Cours 5 Ontologies, Web Sémantique, Métadonnées Spatio-Temporelles

14/10/09
Cours 5
Ontologies, Web Sémantique,
Métadonnées Spatio-Temporelles
ème2 Volet
Ontologies Spatio-Temporelles et Web Sémantique Géospatial
Jérôme Gensel
Laboratoire d’Informatique de Grenoble / Equipe STEAMER
Université Pierre Mendès France
Jerome.Gensel@imag.fr
ECOLE D’ÉTÉ DU GDR MAGIS, 7 - 11 Septembre 2009, Aussois
Plan du cours
•  Ontologies
•  Web Sémantique
•  OWL
•  WGéospatial
•  Ontologies Spatiales
•  Ontologies Temporelles
•  Vers la mise en œuvre…
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Ontologies
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Un peu d’histoire…
•  Un terme provenant de la Philosophie…
– Etude de l’être, de l’existence, des propriétés
générales d’un être (qualités, substance), science de
l’être en tant qu’être…
– Du grec onto (participe présent du verbe être) et
logos (discours)…
•  Repris en Intelligence Artificielle
– Années 1980 : un modèle computationnel permettant
des raisonnements automatisés. Une théorie d’un
monde modélisé et un composant Système à Base de
Connaissances
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Définitions
•  En 1993, Tom Gruber
–  ‘An ontology is a formal, explicit specification of a shared
conceptualization’
•  En 2008, Tom Gruber
–  Une ontologie définit (spécifie) les concepts, relations, et autres
distinctions qui sont pertinents pour modéliser un domaine
–  Cette spécification doit s’appuyer sur une syntaxe formelle et
une sémantique non ambiguë
–  Une vue pragmatique :
•  ‘an ontology is a tool and product of engineering and thereby
defined by its use’
•  ‘ontologies provide the representational machinery with which to
instantiate domain models in knowledge bases, make queries to
knowledge-based services, and represent the results of calling such
services.’
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Généralités
•  Une ontologie doit être formulée dans un langage de
représentation
–  à un certain niveau de spécification sémantique
–  indépendamment de la stratégie de modélisation ou de
l’implémentation
•  Typiquement, les ontologies sont décrites dans des
langages qui sont proches en pouvoir d’expression des
formalismes logiques tels que le calcul des prédicats
•  Cela permet au concepteur d’une ontologie de spécifier
des contraintes sémantiques sans avoir à les coder
(elles sont inhérentes au langage)
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Généralités
•  Le choix (la richesse) du langage a donc son importance
–  Les relations taxonomiques (instance-de, sous-classe-de) sont elles
présentes ?
–  Les définitions de termes, de contraintes, sont-elles possibles ?
–  …
•  Une ontologie d’accord… Mais pour quoi faire ?
–  Rassembler de la connaissance générale ou spécifique à un domaine
–  Partager de la connaissance : entre des humains, des systèmes, des
agents logiciels
–  Réutiliser de la connaissance
•  (Ré)Utiliser une ontologie existante… Se poser la question de…
–  Qualité de la connaissance (contenu)
–  Confiance dans le contenu, les concepteurs
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Construire une ontologie
•  Faire des choix de représentation
–  capables de capturer les caractéristiques pertinentes du domaine cible
–  au plus haut niveau d’abstraction
–  tout en étant le plus clair possible sur la signification des termes…
•  Les phases
–  Spécification : appréhender l’étendue et le but (propos) de l’ontologie
–  Acquisition : comment, avec quoi, peupler l’ontologie ?
–  Conceptualisation : glossaire de termes, approches top-down ou
bottom-up ou middle-out
–  Intégration d’ontologies existantes
–  Evaluation en termes de clarté, cohérence, extensibilité, biais minimal
en termes de codage, consensus maximal
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Des exemples…
http://www.cs.utexas.edu/users/mfkb/related.html
–  Mental Causation –  Air Traffic Services (aviation) Ontology (from the FAA)
–  Mikrokosmos (for NLP) –  BPMO - The Business Process Management Ontology
–  MindNet (derived from NLP on dictionaries) –  The Component Library (CLib) - A knowledge-base of formally represented ,
–  the Ontolingua Ontology Library general concepts.
–  The OpenMind database and the ConceptNet –  The Cell Cycle Ontology
knowledge base derived from it –  CYC
–  PharmGKB - the Pharmacogenetics and –  DAML-S The DAML Services ontology.
Pharmacogenomics Knowledge Base
–  DOLCE - a Descriptive Ontology for Linguistic and Cognitive Engineering.
–  PSL (process specification)
–  The eHealth Ontology Project
–  SENSUS (for NLP)
–  The Enterprise Ontology (for business enterprises)
–  discussions for an IEEE Standard Upper
–  Ontologies for ethology (animal behavior), in particular for the Loggerhead
Ontology
Turtle
–  STEP (for product data exchange)
–  GandrKB (Gene Annotation Data Representation KB)
–  SUMO (the Suggested Upper Merged Ontology)
–  The Gene Ontology (GO)
–  the Twente Ontology Collection
–  FrameNet (lexical reference)
–  VerbNet a semantically rich verb lexicon
–  FreeBase - "database of all the world's knowledge", collaboratively built.
–  The Verb Semantics Ontology
–  the Generalized Upper Model (for NLP)
–  WebKB-2 (a lexically oriented KB, includes a
–  HIRO (Health Incident and Reporting Ontology)
"tidied up" version of WordNet 1.7)
–  Linguistic ontologies and resources - Roberto Navigli's collection
–  WikiTaxonomy - extracted from Wikipedia
–  various medical terminologies
–  WordNet (lexical reference)
–  YAGO (a large semantic knowledge base)
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Un exemple : Gene Ontology (en owl..)
<?xml version="1.0"?>
<rdf:RDF xmlns="http://purl.org/obo/owl/" xmlns:rdf="http://www.w3.org/1999/02/22-rdf-syntax-ns#"
xmlns:rdfs="http://www.w3.org/2000/01/rdf-schema#" xmlns:owl="http://www.w3.org/2002/07/
owl#" xmlns:xsd="http://www.w3.org/2001/XMLSchema#" xmlns:oboInOwl="http://…
<rdfs:comment>
This is an OWL translation of an ontology whose native representational form …
</rdfs:comment>
</owl:Ontology>
<owl:Class rdf:about="http://purl.org/obo/owl/GO#GO_0000001">
<rdfs:label xml:lang="en">mitochondrion inheritance</rdfs:label>
<oboInOwl:hasDefinition>
<oboInOwl:Definition>
<rdfs:label xml:lang="en">The distribution of mitochondria, including the mitochondrial genome ,
into daughter cells after mitosis or meiosis, mediated by interactions between mitochondria and
the cytoskeleton.</rdfs:label>
<oboInOwl:hasDbXref>…
<oboInOwl:hasExactSynonym>
<oboInOwl:Synonym>
<rdfs:label xml:lang="en">mitochondrial inheritance</rdfs:label>
</>
…
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Des outils
http://www.cs.utexas.edu/users/mfkb/related.html
–  Chimaera
–  EXPECT
–  the Generic Knowledge-Base Editor
–  JOE (Java Ontology Editor)
–  Jumper (for biological data)
–  KAON
–  KACTUS
–  OntoEdit
–  Ontosaurus
–  Protégé
–  Sigma
–  Shaken
–  Snobase
–  VINE - A tool to map ontologies
–  WordMap
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Un outil : Proté