کارگاه آموزشی وب معنایی

کارگاه آموزشی وب معنایی

اسلاید 1: Samad Paydarsamad.paydar@stu-mail.um.ac.irWTLab Research GroupFerdowsi University of MashhadSemantic Web Programming31 December 2009

اسلاید 2: موضوعات مورد ارائهمفهوم برنامه نویسی وب معناییپیاده سازی یک نمونه برنامه وب معنایینگاه دقیقتر به برنامه نویسی وب معنایی و ويژگی های آن

اسلاید 3: برنامه نویسی وب معناییمنظور از برنامه نویسی وب معنایی به زبان ساده: برنامه نویسی مبتنی بر تکنولوژی های وب معنایی نظیر آنتولوژی و RDFدر حالت کلی برنامه ها شامل دو قسمت اصلی هستند:داده منطق برنامه (Logic)در مورد داده ها، دو مفهوم اهمیت دارند:خود داده هامفهوم آن داده ها (semantic) یا metadataمقادیر مجاز، نوع داده، ارتباط آن با داده های دیگر

اسلاید 4: برنامه نویسی وب معناییدر ساده ترین شکل برنامه نویسیداده ها در متغیرها ذخیره می شوند. داده و کد در هم مخلوط شده اند.مفهوم داده ها بطور ضمنی (implicit) در داخل کد بیان شده است. از comment هم برای بیان معنای داده ها استفاده می شود.داده ها اصلا قابلیت اشتراک بین برنامه ها را ندارند.وابستگی کامل داده ها و منطق برنامه

اسلاید 5: برنامه نویسی وب معناییسطح بعد: برنامه نویسی سیستم های اطلاعاتی مبتنی بر پایگاه داده هاداده ها در جداول بانک اطلاعاتی ذخیره می شوند.مدل داده رابطه ای (جدول، رکورد، فیلد ...)زبان پرس و جوی SQLمنطق برنامه جدا از داده ها می باشد.مفهوم داده ها تا حد کمی در جداول بیان شده است. قسمت زیادی از مفهوم داده در کد و منطق برنامه و در query هایی که در برنامه می نویسیم ذخیره شده است.دیدگاه: Closed Worldداده ها تا حدی قابلیت اشتراک دارند. اما فقط در محدوده یک سازمان

اسلاید 6: برنامه نویسی وب معناییدر برنامه نویسی وب معناییداده ها با استفاده از مدل داده RDF بیان شده اند.مفهوم داده ها توسط آنتولوژی بیان می شود.زبان پرس و جوی SPARQLوابستگی منطق برنامه با ساختار و مفهوم داده ها کم می باشد. داده ها تا حد زیادی مستقل از برنامه کاربردی می باشند.وابستگی کم داده ها و منطق برنامه  داده ها می توانند در برنامه های مختلف با منطق متفاوت مورد استفاده قرار بگیرند  تولید کنندگان داده، داده های خود را منتشر می کنند و توسعه دهندگان، برنامه های خود را می نویسند.دیدگاه: Open World

اسلاید 7: پیاده سازی یک نمونه برنامه وب معنایی

اسلاید 8: پیاده سازی یک نمونه برنامه وب معناییمراحل انجام کار:مرحله اولload کردن آنتولوژی myfoaf.rdf در برنامهاجرای یک query بر روی این آنتولوژیمرحله دومافزودن آنتولوژی User.owl به برنامهاجرای مجدد همان queryمرحله سومتطبیق آنتولوژیاجرای مجدد همان query

اسلاید 9: myfoaf.rdfmefoaf:PersonSamad PaydarAli KhaliliAmin Milanifardrdf:typefoaf:namefoaf:namefoaf:namefoaf:knowsfoaf:knowsfoaf:Personrdf:typefoaf:Personrdf:type

اسلاید 10: SPARQL Queryنام افرادی که آنها را می شناسم را از آنتولوژی استخراج کن.select ?name where { ?x foaf:name “Samad Paydar” .?x foaf:knows ?person .?person foaf:name ?name }

اسلاید 11: User.owlmeUser:UserSamad PaydarMohammad DavarpourMahdi Kavehrdf:typeUser:hasNameUser:hasNameUser:hasNameUser:hasFriendUser:hasFriendUser:Userrdf:typeUser:Userrdf:type

اسلاید 12: تطبیق دو آنتولوژیfoaf:PersonUser:Userowl: equivalentClassfoaf:nameUser:hasNameowl: equivalentPropertyfoaf:knowsUser:hasFriendrdfs: subPropertyOf

اسلاید 13: نگاه دقیقتر به برنامه نویسی وب معنایی و مزایای آن

اسلاید 14: مزایای بدست آمدهداده ها را بهمراه معنای آنها در قالب آنتولوژی بیان کردیم.داده ها شامل اطلاعات شخصی و ارتباطات اجتماعی افرادقابلیت اشتراک قابلیت فهم برای ماشین و انسانجدایی داده های برنامه از منطقامکان توسعه و مشاهده داده ها بطور مستقل از برنامههمین آنتولوژی می تواند در یک برنامه دیگر برای کاربرد دیگر استفاده شود.اگر بجای آنتولوژی از جداول پایگاه داده استفاده کرده بودیم، چه فرقی داشت؟

اسلاید 15: مزایای بدست آمدهبحث یکپارچه سازی (integration) داده های منابع مختلف. دو آنتولوژی مختلف را با هم در یک برنامه استفاده کردیم.با استفاده از تطبیق آنتولوژی. در اینجا تطبیق را بصورت ذهنی انجام دادیم. برای آنتولوژی های بزرگ و پیچیده یا در کاربردهایی که آنتولوژی ها در زمان اجرا وبصورت on-the-fly ایجاد می شوند (مثلا بازیابی از موتور جستجو) نیازمند روشهای خودکار برای تطبیق آنتولوژی هستیم.آیا یکپارچه سازی پایگاه داده های مختلف در یک برنامه نیز به همین سادگی است؟

اسلاید 16: مزایای بدست آمدهبحث استنتاج توسط آنتولوژی. ما هیچ منطقی برای پیاده سازی روال استنتاج اضافه نکردیم. در کد برنامه از if-then برای پیاده سازی استنتاج استفاده نکردیم.استنتاج بطور خودکار توسط آنتولوژی انجام شد.کاری که عملا انجام دادیمیک مخزن داشتیم.آنتولوژی اول، شامل تعدادی سه گانه RDF، را در آن load کردیم.آنتولوژی دوم، شامل تعدادی سه گانه RDF، را در آن load کردیم.تعدادی سه گانه RDF برای تطبیق دو آنتولوژی، به مخزن اضافه کردیم.استنتاج خودکار صورت گرفت و سه گانه های جدید به مخزن اضافه شد.

اسلاید 17: مزایای بدست آمدهانعطاف پذیری (flexibility) و قابلیت توسعه (extendibility) برنامه زیاد است. می توانیم در زمان اجرا، آنتولوژی های جدیدی به برنامه اضافه کنیم و بشرطیکه قواعد تطبیق را هم اضافه کنیم، بسیاری از قسمتهای برنامه نیاز به تغییر ندارند.در برنامه قبل، با افزودن آنتولوژی دوم و سپس افزودن سه گانه های تطبیق، query هایی که از قبل نوشته بودیم، بدون تغییر، استفاده شدند.اگر از پایگاه داده استفاده کرده بودیم، چطور؟

اسلاید 18: مزایای بدست آمدهدر آنتولوژی، معنا (semantic) بصورت explicit بیان می شود. یعنی مثلا می توانیم صریحا بیان کنیم که کلاس Person با کلاس Animal مجزا هستند.اگر بخواهیم در برنامه نویسی بانک اطلاعاتی این کار را انجام دهیم، باید منطق مربوط به مجزا بودن را خودمان در برنامه بگنجانیم. یعنی از ظاهر جدولها نمی توان فهمید که دو جدول رابطه disjointWith دارند. یعنی semantic بصورت explicit نیست. بلکه implicit است.هرچقدر معنای داده ها با خود داده ها بیشتر همراه باشد، مطلوب تر است. چرا که داده ها را از یک application خاص مستقل می کند.

اسلاید 19: مزایای بدست آمدهمدل داده RDF یک مدل داده گرافیکی است. کاملا انعطاف پذیر. یعنی در هر زمان می توانیم به یک آنتولوژی، تعداد جدیدی سه گانه اضافه کنیم که ساختار یا معنای آن آنتولوژی را تغییر دهند.جداول بانک اطلاعاتی خیلی قابل تغییر نیستند و به نوعی fixed هستند. پس از عملیاتی شدن برنامه، افزودن یک ستون جدید به جدول ممکن است چندان ساده نباشد. در بستر وب با منابع داده نامتجانس و متغیر روبرو هستیم که یکپارچه سازی آنها با مدل رابطه ای ساده نیست. اگر قرار باشد برای استفاده از هر منبع داده جدید، جداول بانک اطلاعاتی سیستم را بازبینی و اصلاح کنیم، کار سخت است.

اسلاید 20: مزایای بدست آمدهمدل داده رابطه ای: ساده، قابل فهم. سرعت عملیات خیلی زیاد، رایجبرای استفاده از جداول دیگران نیازمند درک آنها هستیم  metadataدسترسی به متادیتا در مدل رابطه ای چندان ساده نیست. چون ممکن است صاحب داده معمولا داده هایش را منتشر کند اما نه متاداده هایش را. ضمنا برخی از مفاهیم در کد و query ها مستتر هستند و نه در خود اسکمای دیتابیس.در مدل داده RDF، هم data و هم metadata با یک قالب بیان می شوند کار راحت می شود

اسلاید 21: ويژگی های برنامه های وب معناییچهار ویژگی اساسی برنامه های وب معنایی:Web data–centricSemantic dataData integration/sharingDynamic dataبعنوان یک نمونه خوب می توان به برنامه هایی که در بستر ”وب داده“ و بر اساس ”داده های پیوندی“ عمل می کنند اشاره کرد.در ارائه بعد با ”داده های پیوندی“ آشنا می شویم.

اسلاید 22: جمع بندیدر برنامه نویسی وب معناییداده ها بطور مستقل از برنامه ها توسعه می یابند.برنامه باید توانایی استفاده از منابع مختلف داده را داشته باشد.این منابع داده لزوما از قبل مشخص و ثابت نیستند.داده ها دارای قابلیت اشتراک زیادی می باشند.داده هایی که یک برنامه با آنها سر و کار دارد در طول زمان دائما در حال افزایش می باشند.با استفاده از قابلیت های آنتولوژی، مزایایی نظیر توانایی استنتاج، به برنامه ها افزوده می شود.