Web Semantique1-2006

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							Introduction au Web sémantique
N. Aussenac-Gilles (IRIT) aussenac@irit.fr
Le site d’un groupe de chercheur qui a fait le point en 2003 http://www.lalic.paris4.sorbonne.fr/stic/ -> des tutoriels, un excellent rapport final

http://www.w3.org/2001/sw/Activity Cours de Fabio Civaregna « Intelligent Web »: http://www.dcs.shef.ac.uk/%7Efabio/COM4280/ http://websemantique.org/
Février 2006 - URFIST Toulouse Web sémantique : 1 - Introduction au WS N. Aussenac-Gilles 1

Le Web Sémantique : profession de foi

“The Semantic Web is an extension of the current web in which information is given well-defined meaning, better enabling computers and people to work in cooperation. The mix of content on the web has been shifting from exclusively human-oriented content to more and more data content. The Semantic Web brings to the web the idea of having data defined and linked in a way that it can be used for more effective discovery, automation, integration, and reuse across various applications. For the web to reach its full potential, it must evolve into a Semantic Web, providing a universally accessible platform that allows data to be shared and processed by automated tools as well as by people.” W3C Semantic Web Activity Statement
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Plan du cours
1.

Introduction au web sémantique
   
 

Motivations, Définitions Scenarios envisagés Les défis technologiques Solutions techniques prévues
Le modèle en couches Ontologies, méta-données, services web

2.

Les ontologies : représentation du sens
    

Les ontologies : définition OWL Intérêt de la formalisation Difficulté de la construction TAL et apprentissage
Web sémantique : 1 - Introduction au WS N. Aussenac-Gilles 3

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Plan du cours (suite)
3.

Donner du sens aux documents du web
 
 

Des textes aux ontologies Des ontologies et des méta-données aux pages web :
Annotation indexation, Recherche d’information et ontologies





Regard critique
 

Le web sémantique : une utopie ou une réalité dans 5 ans ? Les technologies du web sémantique : que retenir ?

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Web sémantique : 1 - Introduction au WS

N. Aussenac-Gilles

4

Cours 1 – Introduction au web sémantique
1. 2. 3. 4.

Motivations, Définitions Scenarios envisagés Les défis technologiques Solutions techniques prévues



 

Le modèle en couches Ontologies Méta-données Services web

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Web sémantique : 1 - Introduction au WS

N. Aussenac-Gilles

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1 - Motivations
 

Le web a un énorme potentiel mal exploité Aller vers un « web intelligent »


Utiliser des connaissances dans les applications :







Rechercher des informations précises, mal formulées (au delà des mots clés) Mieux exploiter des informations brutes (annotation, indexation) Aider à la résolution de problème Gestion des connaissances anticiper des besoins, combiner plusieurs ressources et applications, utiliser des heuristiques commerciales, des profils utilisateurs (Business rules …



Commerce ciblé :




Offrir des services nouveaux, élaborés
Web sémantique : 1 - Introduction au WS N. Aussenac-Gilles 6

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1 – Motivations : le web aujourd’hui
   

Données de formats hétérogènes Applications incapables d’accéder à ces données Données brutes, et non connaissances Organisation et utilisation




guidée par l’offre, par celui qui met des informations à disposition, et non par la demande, par les besoins des utilisateurs

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Web sémantique : 1 - Introduction au WS

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1 – Motivations : Le Web aujourd'hui








Beaucoup d'informations mais la description de l'information (métadonnées) est limitée HTML ne donne que des liens sans sémantique (non utilisables par les machines) Les moteurs de recherche par mots clés laissent beaucoup de travail à l'utilisateur Et plus généralement, trouver les bonnes ressources, analyser le contenu des pages, dégager les bonnes informations, combiner les différents résultats est coûteux en temps …et parfois fastidieux !

L'information et les services sur le Web sont aujourd'hui peu exploitables par des machines … Et de moins en moins exploitables sans l'aide des machines …

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1 - Motivations : Le Web de demain vu par le W3C


un vaste espace d'échanges de ressources entre machines permettant l'exploitation de grands volumes d'informations et de services variés, aidant les utilisateurs en les libérant d'une (bonne) partie de leur travail de recherche, et de combinaison de ces ressources
" Le Web sémantique n'est pas un Web séparé, mais une extension du Web actuel dans lequel l'information est munie d'une signification bien définie permettant aux ordinateurs et aux personnes de mieux travailler en coopération "
traduit de T. Berners-Lee , J. Hendler et O.Lassila, Scientific American 2001



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1 – Motivations : « Sémantiser » le Web


Ajouter des connaissances
 

Associées aux pages du web : « sur-couche » sémantique Associées aux applications : agents logiciels intelligents, capables de raisonner sur les descriptions En terme de services : web services Mieux communiquer, échanger, sécuriser, accéder à des sources hétérogènes : définir des standards Infrastructures standards : protocoles, langages, mécanismes, ... Décrire les contenus (métadonnées) Structurer les ressources (liens hypertextes étiquetés) Anticiper les raisonnements : formalisation
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

Définir autrement les applications
 





Rôle d'une « couche sémantique »





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1 – Motivations : « Sémantiser » le Web


Les connaissances ajoutées
  

Ressources, données -> documents, ontologies, données Règles, heuristiques -> axiomes, règles Algorithmes, modèles de tâches et d’interaction -> contrôle, modules de résolution de problème



Proposer des "vocabulaires" partagés pour différentes communautés




ontologies … comme conceptualisations partagées, au cœur du WS Permettent d’exprimer différents types de métadonnées

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1 – Motivations : Méta-données, annotations et ontologies
Le Web aujourd'hui Le Web Sémantique
Software ontology

Person ontology

Les ontologies
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W3C Semantic Web Activity, KoivunenN. Aussenac-Gilles and Miller, 2001 Web sémantique : 1 - Introduction au WS

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2 - Scénario (1) : le moteur de recherche sémantique


Trouver des informations sur des monuments à Paris restaurés par un architecte élève de Viollet le Duc
http://web.mit.edu/museum/ware/viollet_le_duc.html
  



Le site concerne Viollet le Duc Viollet le Duc est un architecte Viollet le Duc a comme élève Paul Boeswillwald

Méta-données associées aux sites



http://www.mediathequepatrimoine.culture.gouv.fr/fr/biographies/boeswillwald_paul.html
 

Le site concerne Paul Boeswillwald Paul Boeswillwald est un architecte



http://www.musee-moyenage.fr/pages/page_id18390_u1l2.htm


A comme nom Hotel de Cluny  Restauré par Paul Boeswillwald  A comme lieu Paris  Web sémantique : 1 - Introduction au WS Février 2006… - URFIST Toulouse

Liens étiquetés entre sites
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2 - Scénario (2) : objets pédagogiques


Trouver des cours sur le Web sémantique, de niveau avancé, avec des exercices associés dans une université parisienne. Chaque document ( cours, exercices, …), associé à une URL (cas particulier des URI), a ses méta-données et est relié aux autres ressources par certaines relations




Peut utiliser certains standards comme LOM (Learning object metadata)

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2 - Scénario (3) : l’organisation de la visite d’une ville
Un outil dédié exploite et combine les ressources pour une tâche donnée


Descriptions de ressources touristiques précises : méta-données
 

Les différents musées, monuments, … Réutilisation d’une ontologie des objets culturels et historiques Les différents moyens de transport sont …



Connaissances générales sur le tourisme : ontologie




Connaissances sur les préférences de l’utilisateur : profil attaché à sa page Web personnelle comme un ensemble de méta-données …


Art Baroque, Art nouveau, Le Gréco,



Connaissances sur les itinéraires …

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2 - Scénario : Implications du scénario (3)
L’outil dédié


peut utiliser les mêmes langages de représentation des ontologies et de méta-données : RDF, OWL … nécessite en plus : l’intégration de sources de données hétérogènes et la médiation de requêtes globales vers des structures locales
 



musées ayant chacun leur format de métadonnées ….. …



nécessite des capacités de raisonnement : formalisation

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2 - Scénario (4) : les services Web .. sémantiques
Un outil qui fait appel, exploite et combine des services
 

Réservation d’un musée, d’un guide, d’un bateau Commande de brochures … Accès aux services Web proposés par le portail du musée, de la compagnie de bateau Accès aux services Web de réservation des guides de la ville … …



 

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2 - Scénario (5) : Aide à la navigation sémantique


Voir le Web comme un vaste réseau interconnecté par des liens sémantiques



Utilisation d’un portail de formation à distance Navigation dans des ressources touristiques
utilisables par les êtres humains utilisables par les machines



Des liens étiquetés






Nécessité de méthodes (et d'outils) pour présenter ou visualiser




localement des parties du Web

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3 – Défis technologiques
   

Les langages pour le WS Méta-données Ontologies pour le WS Logiciels d’annotations : associer ontologies et ressources (pages, BD, etc.) Intégration de sources d'information hétérogènes Services Web … sémantiques Sécurisation Personnalisation et adaptation
http://rtp-doc.enssib.fr/ http://rtp-doc.enssib.fr/archiveas.html http://www.lalic.paris4.sorbonne.fr/stic/
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

 



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3 – Défis « humains »
 

Les langages pour le WS : utilisabilité Méta-données : consensus au sein de communautés Ontologies pour le WS : comment les construire ? Les utiliser ? Logiciels d’annotations : associer ontologies et ressources (pages, BD, etc.) Qui va annoter ?

 



Intégration de sources d'information hétérogènes : logique d’usage
Services Web … sémantiques : logique d’usage Personnalisation et adaptation
http://rtp-doc.enssib.fr/ http://rtp-doc.enssib.fr/archiveas.html http://www.lalic.paris4.sorbonne.fr/stic/
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



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3 – Défis « humains »


Le web sémantique a un coût
  

Développer des ontologies Annoter des pages, des ressources Modéliser des besoins d’utilisateurs



Qui va le prendre en charge ?



 

Auteurs des pages Utilisateurs Gestionnaires du web Développeurs d’applications innovantes (et rémunératrices)
http://rtp-doc.enssib.fr/ http://rtp-doc.enssib.fr/archiveas.html http://www.lalic.paris4.sorbonne.fr/stic/

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4 - Les solutions techniques


Un modèle en couches
Des langages standards





Des ontologies
Des méta-données



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4 - Les solutions techniques : le modèle en couches du W3C

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4 - Les solutions techniques : Niveau 1 : les URI
 

Uniform Resource Identifiers Plusieurs sortes d’URL, comme
 

URN Universal Resource Names : noms uniques URL Universal Resource Locators : accès à des ressources



Unicode à la place de ASCII pour gérer le multilinguisme

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4 - Les solutions techniques : Niveau 2 : XML


Pourquoi XML ?
  

format standard pour sérialiser des données à l’aide de tags Profiter du succès de HTML, dont il est proche Ajouter de la rigueur XSLT pour la transformation Parsers Langages de schémas pour la validation (comme XML schéma) Interrogation grâce à Xquery
Xmlns = http://www.wireless-village.org/CSP1.0 Qualifieur (vocabulaire) + fragment (élément) Ontologies + concepts
Web sémantique : 1 - Introduction au WS N. Aussenac-Gilles 25



Profiter des nombreux outils
 






Les espaces de noms XML





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4 - Les solutions techniques : Niveau 2 : XML


Exemple

<WV-CSP-Message xmlns="http://www.wireless-village.org/CSP1.0"> <TransactionContent xmlns="http://www.wirelessvillage.org/TRC1.0"> <CapabilityList> <ClientType>MOBILE_PHONE</ClientType> <InitialDeliveryMethod>P</InitialDeliveryMethod> <AcceptedContentLength>32767</AcceptedContentLength> </CapabilityList> </TransactionContent> </WV-CSP-Message>

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4 - Les solutions techniques : Niveau 3 : RDF
 

Resource Description Framework Au départ standard de description de méta-données (97-99) Utilisation de graphes étiquetés orientés
 



triplets sujet – propriété (prédicat) - objet ou ressource - propriété - valeur (ressource ou chaîne)



Utilise les URIs



utilisables pour les pages (et parties de pages) mais aussi pour tout objet qui dispose d ’un schéma URI (documents, …)
et des espaces de nom XML



Dispose d'une syntaxe XML




RDF Schema (98-2000)  modèle de classes …. sur RDF
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4 - Les solutions techniques : Niveau 3 : Le modèle de base de RDF


Les triplets (« statements »)



une propriété d’une certaine ressource a telle valeur ou correspond à telle ressource
http://www.lalic.paris4.sorbonne.fr/laublet/coursRepConnaissances

createur illustréPar

http://www.lalic.paris4.sorbonne.fr/annuaire/laublet.htm http://.....// exercices nom Philippe Laublet
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e-mail Philippe.Laublet@paris4.sorbonne.fr

4 - Les solutions techniques : Niveau 3 : La syntaxe XML de RDF
<?xml version="1.0"?> <rdf:RDF xmlns:rdf="http://www.w3.org/1999/02/22-rdf-syntax-ns#" xmlns:s="http:// www.lalic.paris4.sorbonne.fr/schema"> <rdf:Description about="http://www.lalic.paris4.sorbonne.fr/laublet/tutorielWS2002" > <s:refAuteur resource="http://www.lalic.paris4.sorbonne.fr/annuaire/p.laublet" /> </rdf:Description> <rdf:Description about ="http://www.lalic.paris4.sorbonne.fr/annuaire/p.laublet" > <s:nom>Philippe Laublet> </s:nom> <s:e-mail>Philippe.Laublet@paris4.sorbonne.fr> </s:e-mail> </rdf:Description> </rdf:RDF>


Des syntaxes abrégées existent dans certains cas
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4 - Les solutions techniques : Niveau 3 : Les énoncés sur les énoncés
filiale Société123-45 Société48

référence http://www.catalogueSociétés.org <rdf:Description > <rdf:subject resource = "#Société123-45" /> <rdf:predicate resource= "eco:filiale" /> <rdf:object resource= "#Société48" /> <rdf:type resource ="rdf:Property" /> <eco:référence resource="http://www.catalogueSociétés.org" /> </rdf:Description>
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4 - Les solutions techniques : Niveau 3 : Avantages - limites de RDF


Par rapport aux BD
 

 

Représentation de données semi-structurées Très coûteux en mémoire (graphe dont tous les nœuds et les arcs sont indexés) Format homogène Mais fusion pas si simple : risque de conflits, à automatiser si gros volume de données Définit l’interprétation logique d’un modèle



Il existe une théorie des modèles de RDF




Les sérialisations sont multiples
  

Les parseurs XML standards ne fonctionnent pas Les parseurs RDF sont lents : passer de XML à RDF RDF / XML est difficile à comprendre


À cause des espaces de noms : utiliser des préfixes

myvocab:someProperty rdf:resource=“http://example.com/someURI#blah/”>

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4 - Les solutions techniques : Niveau 4 : RDFS


À chaque domaine applicatif peut être associé un schéma identifié par un préfixe particulier et correspondant à une URI


Un schéma définit les termes qui seront utilisés par les descriptions RDF



RDF(S) propose des constructeurs très généraux permettant de construire ces schémas spécialisés


 

Ensemble de déclarations de classes et de propriétés contraintes par les classes Peut être défini par raffinement du schéma du noyau RDFS Les données instances sont ensuite décrites en utilisant ce nouveau vocabulaire Pas de capacités de raisonnement intégrées dans le modèle



Représentation d'ontologies simples


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4 - Les solutions techniques : Niveau 4 : Le schéma de base de RDF(S)

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cf. http://www.w3.org/TR/2000/CR-rdf-schema-20000327
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4 - Les solutions techniques : Niveau 4 : Contraintes de RDF(S)

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cf. http://www.w3.org/TR/2000/CR-rdf-schema-20000327
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4 - Les solutions techniques : Niveau 4 : RDF Schema, exemple
 

Les classes spécifiques à un domaine sont déclarées comme instances de la ressource Class Les propriétés spécifiques à un domaine comme des instances de la ressource Property Les éléments reliés sont contraints







Ontologie « exemple » Exemple:hasEmailAddress (property) Domain = Exemple:Human , range = exemple:EmailAddress



RDF schéma a été défini pour produire des inférences

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4 - Les solutions techniques : Niveau 4 : RDF Schema, exemple

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4 - Les solutions techniques : Niveau 4 : Utilisation de RDFS


Métadonnées : aide à la recherche de documents, aide à la personnalisation


RDFPic pour la recherche d'images numériques systèmes d'annotation - Annotea bookmarks partagés



Collaboration
 


   

Cartes de sites, cartes de sujets : aide à la navigation Thesaurus : Limber ( ELSST), ... Catalogue de produits : UNSPSC, … commerce électronique Grid computing …
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4 - Les solutions techniques : Niveau 5 : langages de définition d’ontologies
  

DAML : standard DARPA OIL : proposition d’un projet européen OWL : Ontology Web language


standard du W3C



Cf suite du cours Langages de représentation des connaissances inspirés de l’IA
 



Production d’inférences Validation formelle de propriétés (cardinalité, transitivité des relations, etc.)
Web sémantique : 1 - Introduction au WS N. Aussenac-Gilles 38

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4 - Les solutions techniques : Niveau 5 : Ontology Web Language (OWL)
 

Hiérarchies de Classes Hiérarchies de Propriétés
 

Types de données simples « Propriétés objets (relations entre classes) »



Descriptions de classes
 

Peuvent être utilisées au lieu de classes nommées Énumérations


EstimationDeCrise = oneOf (normal, dommagesMatériels, grave, trèsGrave LieuGéo and atleast (3000, aCommeHabitants) RouteSecours and not RouteTerrestre
Web sémantique : 1 - Introduction au WS N. Aussenac-Gilles 39



Restrictions




Enoncés logiques


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4 - Les solutions techniques : Niveau 6 : règles
 



Complément à OWL Capacités d’inférence sur les vocabulaires, les données structurées Même objectif que celui poursuivi avec les BD déductives

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4 - Les solutions techniques : Niveau 7, 8, 9 : logique, preuves et confiance


Encore non développés
FACT et d’autres logiques de description permettent de formaliser les parties les plus simple de OWL (OWL lite) Recherches en cours sur la confiance à accorder à des connaissances trouvées sur le web : comment l’attester ?







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N. Aussenac-Gilles

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4 - Les solutions techniques : Résumé




OWL : langage de représentation d'ontologies plus complexes RDFS : langage de classes, simple


représentation de structures et d'ontologies simples avec description hiérarchique des concepts et des propriétés



RDF : réseau sémantique de base


métadonnées, ...



XML : couche de transport syntaxique
Février 2006 - URFIST Toulouse Web sémantique : 1 - Introduction au WS N. Aussenac-Gilles 42

4 - Les solutions techniques : Méta-données et annotations


Grande diversité
   

annotations documentaires annotations structurelles annotations sur les contenus ... catalogage recherche d'information aide à la navigation construction dynamique de ressources : adaptation et personnalisation ...



Variété de leur rôles
    



 

De leurs conditions de productions
quels acteurs : professionnels / usagers de "base" statique / dynamique ...
Web sémantique : 1 - Introduction au WS N. Aussenac-Gilles 43

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4 - Les solutions techniques : Diversité des méta-données : exemple - CanCore


Générales : attributs de l’objet pédagogique


titre, langue, sujet, description … nom, date de publication, information de publication et de version … contributeurs, langue, date, validation



Cycle de vie : circonstances du développement de l’objet




Méta-métadonnées : sur le dossier des métadonnées




Techniques et éducationnelles


format technique, taille, emplacement …
type de ressources, contexte, niveau d’age, …



Pédagogiques


 



Droits Relations : avec d’autres ressources Classification : place dans une classification
Canadian Core Learning Resource Metadata Application Profile

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Web sémantique : 1 - Introduction au WS

N. Aussenac-Gilles

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4 - Les solutions techniques : Ontologies


Spécifications déclaratives des concepts et des rôles dans un domaine de discours Fournissent des vues structurées et partageables des ressources





Donnent, entre autres, un vocabulaire pour les métadonnées
Par leur formalisation, permettent l'automatisation de certains raisonnements
http://www.daml.org/ontologies/



Février 2006 - URFIST Toulouse

Web sémantique : 1 - Introduction au WS

N. Aussenac-Gilles

45

4 - Les solutions techniques : Les deux rôles des ontologies


Définir / fournir une sémantique formelle pour l’information permettant son exploitation par un ordinateur Définir / fournir une sémantique d'un domaine du monde réel fondée sur un consensus et permettant de lier le contenu exploitable par la machine avec sa signification pour les humains



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Web sémantique : 1 - Introduction au WS

N. Aussenac-Gilles

46

4 - Les solutions techniques : ex : l’ontologie CRM (CIDOC – ICOM)


De très nombreux jeux de méta-données et même beaucoup de standards dans les institutions culturelles et historiques Une solution : l’ontologie du CRM 80 classes et 130 propriétés






Deux hiérarchies par spécialisation



Standard ISO en 2004 ?
Web sémantique : 1 - Introduction au WS N. Aussenac-Gilles 47

Février 2006 - URFIST Toulouse

4 - Les solutions techniques : Objectifs du CRM


La médiation de requêtes globales à des structures locales : intégration de sources de données hétérogènes L’extraction de faits précis à partir d’unités documentaires plus importantes La transformation de données pour migrer vers d’autres systèmes La fusion de données dans des entrepôts de données plus importants









Un point de départ pour de nouvelles modélisations conceptuelles
Web sémantique : 1 - Introduction au WS N. Aussenac-Gilles 48

Février 2006 - URFIST Toulouse

Types

The ICOM/CIDOC Conceptual Reference Model

refine

Making Sense of Cultural Infodiversity Tony Gill

Actors

Conceptual Objects Physical Entities

participate in

affect location

Temporal Entities occur at Time-Spans

Places
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Février 2006 - URFIST Toulouse

Web sémantique : 1 - Introduction au WS

N. Aussenac-Gilles

50

4 - Les solutions techniques : L’aspect temporel
Entité CRM 0,n est identifiée par (identifie) 0,n s'insère dans 0,n (inclut) 0,n 1,1 a pour tranche chrono. est tranche chrono. de 1,n 0,n Appellation est identifiée par (identifie) 0,n 0,n s'insère dans (inclut) 0,n 0,n
État de Conservation

Lieu

Entité Temporelle

1,n à un moment dans Tranche Chronologique 1,n

0,n Primitif Temporel 0,n Élément Durable

perdure tout au long de

Appellation de Temps

Période

0,n 0,1

comprend (fait partie de)

Date 1,n Événement a assisté à
(était présent lors de)

Février 2006 - URFIST Toulouse

Web sémantique : 1 - Introduction au WS

Extrait de la définition du Modèle Conceptuel de Référence du CIDOC (CRM 3.4) N. Aussenac-Gilles

51

4 - Les solutions techniques : Ontologies, métadonnées, agents logiciels et … utilisateurs

www.semanticweb.org
Février 2006 - URFIST Toulouse Web sémantique : 1 - Introduction au WS N. Aussenac-Gilles 52

4 - Les solutions techniques : Les services Web
1. Requête UDDI

2. Métadonnées pour des services Client de Service wEB Serveur UDDI

2. Requête initiale XML-SOAP
4.5…..N Echanges XML-SOAP

Fournisseur de Service Web
Février 2006 - URFIST Toulouse Web sémantique : 1 - Introduction au WS N. Aussenac-Gilles 53

4 - Les solutions techniques : Sémantiser les services Web


Applications accessibles en utilisant les protocoles Internet standard


effectuent certaines actions ou modifications sur l'état du monde







Les applications peuvent automatiquement découvrir et invoquer les e-services qui satisfont le mieux leur besoin L'enchaînement (composition et interopérabilité) des services peut être géré par des outils Les services Web auront besoin d’une couche sémantique  vers une ontologie des services : DAML-S


Web Services for Digital Libraries – Thomas Hickey / ELAG 2003
Web sémantique : 1 - Introduction au WS N. Aussenac-Gilles 54

Février 2006 - URFIST Toulouse


						
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