Różnice między wybraną wersją a wersją aktualną.
|
pl:prolog:prolog_lab:prolog_lab_semweb [2009/05/27 18:04] piw09 |
pl:prolog:prolog_lab:prolog_lab_semweb [2019/06/27 15:50] |
||
|---|---|---|---|
| Linia 1: | Linia 1: | ||
| - | ====== Integracja z Semantic Web ====== | ||
| - | Celem laboratorium jest przetestowanie wykorzystania Prologu w aplikacjach związanych z [[wp>Semantic Web]]. | ||
| - | |||
| - | ===== Wprowadzenie ===== | ||
| - | |||
| - | ==== Semantic Web ==== | ||
| - | |||
| - | Podstawowymi standardami Semantic Web są: | ||
| - | * [[http://www.w3schools.com/rdf/default.asp|RDF]] | ||
| - | * umożliwia opis relacji pomiędzy zasobami w postaci trójek: ''(subject predicate object)'' | ||
| - | * każdy element trójki RDF identyfikowany jest przez URI | ||
| - | * składnia oparta na XML | ||
| - | * [[http://www.w3schools.com/rdf/RDFvalidationresult.htm|zobacz przykład]] trójek RDF zapisanych w postaci tabeli, w składni RDF/XML oraz w postaci graficznej | ||
| - | * istnieje szereg słowników dla RDF, np. zbiór relacji opisujących zależności między ludźmi (FOAF ([[http://api.iknow.co.jp/users/Rattle_turtle.rdf|przykład]])), zbiór relacji do opisu metadanych zbiorów informacyjnych ([[http://www.w3schools.com/rdf/rdf_dublin.asp|DublinCore]]) i inne. | ||
| - | * RDFS | ||
| - | * pozwala na tworzenie prostych taksonomii, czyli hierarchii pojęć | ||
| - | * rozszerza RDF o predykaty typu //Class//, //subClassOf//, //Property//, //subPropertyOf//, //Resource// itd. | ||
| - | |||
| - | * [[http://www.w3schools.com/rdf/rdf_owl.asp|OWL]] | ||
| - | * daje więcej możliwości niż RDFS, umożliwia tworzenie ontologii, czyli pewnego rodzaju modelu dziedziny w postaci pojęć (classes/concepts) oraz relacji między nimi (properties/roles). | ||
| - | * OWL jest oparty na wariancie Logiki Opisowej (Description Logic) i posiada formalną semantykę (znaczenie pojęć i relacji jest ściśle określone i pozwala na automatyczne wnioskowanie dot. np. hierarchii pojęć, instancji klas itd.) | ||
| - | * ontologie można tworzyć w [[http://protege.stanford.edu/|Protege'u]], przeglądać online w [[http://pellet.owldl.com/ontology-browser|OWL Sight]], a silnik wnioskujący to np. [[http://clarkparsia.com/pellet|Pellet]] | ||
| - | |||
| - | Dokumenty Semantic Web mogą znajdować się w sieci w postaci plików z rozszerzeniem *.rdf, *.owl, do ich wyszukiwania służy wyszukiwarka [[http://swoogle.umbc.edu/|Swoogle]] | ||
| - | |||
| - | Adnotacje semantyczne mogą też być dodawane do istniejących stron, za pomocą odpowiedznich standardów, np.RDFa ( | ||
| - | [[http://www.planbooktravel.com.au/region-images/QLD/outback-queensland/outback-queensland-400x272/dinosaur-footprints-lark-quarry.jpg/discussion_reply_form|zobacz przykład]] (aby zobaczyć adnotacje pokaż źródło strony i wyszukaj "rdf")). | ||
| - | |||
| - | |||
| - | ==== SWI-Prolog ==== | ||
| - | SWI-Prolog udostępnia [[http://www.swi-prolog.org/web/index.txt|kilka pakietów]] pozwalających na pracę z Semantic Web. | ||
| - | |||
| - | [[http://www.swi-prolog.org/pldoc/package/semweb.html|Podstawowy pakiet]] do przetwarzania dokumentów RDF, umożliwia wczytywanie, wykonywanie zapytań oraz przechowywanie dokumentów Semantic Web oraz zawiera biblioteki XPCE do wizualizacji i edycji tych dokumentów. | ||
| - | |||
| - | Dodatkowe pakiety to: | ||
| - | * [[http://www.swi-prolog.org/web/Triple20.html|The Triple20 ontology editor]] - narzędzie do tworzenia, edycji i przeglądania ontologii. | ||
| - | * [[http://e-culture.multimedian.nl/software/ClioPatria.shtml|The ClioPatria semantic search web-server]] - serwer umożliwiający wykonywanie zapytań w językach SPQRQL i SeRQL | ||
| - | * [[http://www.semanticweb.gr/TheaOWLLib/|Thea, an OWL library for SWI-Prolog]] - pakiet umożliwiający pracę z ontologiami zapisanymi w OWL. Umożliwia interakcję z silnikami wnioskującymi dla DL (Description Logics, formalizm , na którym oparty jest OWL). | ||
| - | |||
| - | |||
| - | Podstawowe moduły: | ||
| - | * ''library(semweb/rdf_db.pl)'' - przechowywanie i zapytania do RDF | ||
| - | * ''library(rdf.pl)'' - parser RDF | ||
| - | * ''library(semweb/rdfs.pl)'' - zapytania RDFS | ||
| - | * ''library(semweb/rdf_edit.pl)'' - edytowanie dokumentów Semantic Web | ||
| - | * ''library(semweb/owl.pl)'' - zapytania OWL | ||
| - | Aktualna wersja biblioteki SWI-Prolog nie zawiera modułu owl.pl. | ||
| - | Podstawowe wsparcie dla OWL jest częścią edytora Triple20. | ||
| - | |||
| - | **Ćwiczenie:** | ||
| - | |||
| - | Uruchom : | ||
| - | <code prolog> | ||
| - | ?- use_module(library('semweb/rdf_db')). | ||
| - | </code> | ||
| - | |||
| - | ===== Praca z dokumentami RDF ===== | ||
| - | W tym ćwiczeniu pokazana zostanie (część) funkcjonalności [[http://www.swi-prolog.org/pldoc/package/semweb.html|podstawowej biblioteki swi-prolog semweb]]. | ||
| - | |||
| - | Prosze pobrać przykładowe pliki: | ||
| - | * [[http://www.w3.org/TR/owl-guide/wine.rdf|wine.rdf]] | ||
| - | * [[http://139.91.183.30:9090/RDF/VRP/Examples/moviedatabase.rdf|moviedatabase.rdf]] | ||
| - | * [[http://athena.ics.forth.gr:9090/RDF/VRP/Examples/earthrealm.rdf|earthrealm.rdf]] | ||
| - | * [[http://protege.stanford.edu/junitOntologies/testset/animals-vh.owl|animals-vh.owl]] | ||
| - | |||
| - | ==== Wczytywanie i zapisywanie plików ==== | ||
| - | * ''rdf_load(+InOrList)'' - wczytanie trójek z podanego źródła | ||
| - | * ''rdf_unload(+Spec)'' - usunięcie trójek z podanego źródła | ||
| - | * ''rdf_save(+File)'' - zapis do pliku | ||
| - | |||
| - | **Ćwiczenie:** | ||
| - | Wczytaj plik RDF/XML: | ||
| - | <code prolog> | ||
| - | ?- rdf_load('sciezka_do_pliku'). | ||
| - | </code> | ||
| - | Np. | ||
| - | <code prolog> | ||
| - | ?- rdf_load('wine.rdf'). | ||
| - | ?- rdf_load(['moviedatabase.rdf','earthrealm.rdf']). | ||
| - | ?- rdf_unload('moviedatabase.rdf'). | ||
| - | </code> | ||
| - | |||
| - | |||
| - | ==== Zapytania do bazy RDF ==== | ||
| - | |||
| - | === Podstawowy predykat - rdf/3 === | ||
| - | |||
| - | Podstawowy predykat: ''rdf(?Subject, ?Predicate, ?Object))'' ([[http://www.swi-prolog.org/pldoc/man?predicate=rdf%2f3|rdf/3]]). | ||
| - | * Subject i Predicate są atomami reprezentującymi identyfikator URI zasobu. | ||
| - | * Object - może być URI lub tzw. literałem, czyli konkretną wartością. Literał może być typu: | ||
| - | * Atom - jeżeli Object jest prostym tekstem, bez specyfikowania typu danych | ||
| - | * lang(LangID, Atom) - Atom reprezentuje tekst w podanym języku langID | ||
| - | * type(TypeID, Value) - atrybuty o określonym typie danych (według ''rdf:datatype'') TypeID. | ||
| - | |||
| - | |||
| - | **Ćwiczenie** | ||
| - | |||
| - | Pobierz i wczytaj plik [[http://www.w3.org/TR/owl-guide/wine.rdf|wine.rdf]] | ||
| - | Przetestuj działanie predykatu rdf/3: | ||
| - | |||
| - | <code prolog> | ||
| - | ?- rdf(A,S,D). | ||
| - | ?- rdf(A,S,literal(lang(fr,D))), write(D), nl. | ||
| - | ?- rdf(_,_,literal(Literal)). | ||
| - | </code> | ||
| - | |||
| - | Jakie są możliwe typy danych? | ||
| - | Z jakiej przestrzeni nazw pochodzą? | ||
| - | |||
| - | === Wybieranie elementów z trójki === | ||
| - | |||
| - | ''rdf_subject(?Subject)'' służy do pobierania pierwszych elementów trójek. | ||
| - | W przeciwieństwie do zapytania '':-rdf(Subject, _, _).'' nie zwraca duplikatów. | ||
| - | |||
| - | Przeglądu wszystkich literałów można dokonać przez: | ||
| - | |||
| - | <code prolog> | ||
| - | ?- rdf(_,_,literal(Literal)). | ||
| - | </code> | ||
| - | |||
| - | **Ćwiczenie:** | ||
| - | Proszę przetestować: | ||
| - | <code prolog> | ||
| - | ?- rdf_current_literal(D). | ||
| - | ?- rdf_subject(Subject). | ||
| - | ?- rdf(Subject, _, _). | ||
| - | </code> | ||
| - | |||
| - | === Zaawansowane wyszukiwanie === | ||
| - | |||
| - | W celu wykonania bardziej zaawansowanych zapytań na tekstach, zmienna Object może być zastąpniona przez ''literal(+Query, -Value)''. | ||
| - | ''+Query'' może mieć postać: | ||
| - | * ''exact(+Text)'' - dokładne dopasowanie wzorca (bez rozróżnienia wielkości liter) | ||
| - | * ''su bstring(+Text)'' - szukany tekst zawiera ''+Text'' | ||
| - | * ''word(+Text)'' - szukany tekst zawiera ''+Text'' zakończony znakiem niealfanumerycznym | ||
| - | * ''prefix(+Text)'' - szukany tekst zaczyna się od ''+Text'' | ||
| - | * ''like(+Pattern)'' - wyszukiwanie za pomocą wyrażeń regularnych | ||
| - | |||
| - | **Ćwiczenie** | ||
| - | |||
| - | Proszę poeksperymentować z powyższymi zapytaniami. | ||
| - | |||
| - | |||
| - | ==== Przestrzenie nazw ==== | ||
| - | |||
| - | Każdy zasób identyfikowany jest przez URI, zawyczaj zawierający //namespace//. | ||
| - | Np. definicja ''Class'' jest identyfikowana przez URI: ''http://www.w3.org/2000/01/rdf-schema#Class'' | ||
| - | |||
| - | Biblioteka SWI-Prolog dostarcza specjalny predykat ns do mapowania przestrzeni nazw na krótsze nazwy symboliczne: | ||
| - | |||
| - | ns(rdf, 'http://www.w3.org/1999/02/22-rdf-syntax-ns#').\\ | ||
| - | ns(rdfs, 'http://www.w3.org/2000/01/rdf-schema#').\\ | ||
| - | ns(owl, 'http://www.w3.org/2002/7/owl#').\\ | ||
| - | ns(xsd, 'http://www.w3.org/2000/10/XMLSchema#').\\ | ||
| - | ns(dc, 'http://purl.org/dc/elements/1.1/').\\ | ||
| - | ns(eor, 'http://dublincore.org/2000/03/13/eor#').\\ | ||
| - | |||
| - | Aby móc w tworzonych predykatach uzywać tego mapowania należy użyć [[http://www.swi-prolog.org/pldoc/man?predicate=rdf_meta%2f1|rdf_meta/1]]. | ||
| - | |||
| - | Aby dodać nową przestrzeń nazw należy użyć predykatu ''rdf_register_ns/2''. | ||
| - | |||
| - | **Ćwiczenie** | ||
| - | Pobierz i wczytaj plik: {{:pl:prolog:prolog_lab:card.pl|}} | ||
| - | Przeanalizuj działanie. | ||
| - | |||
| - | Więcej o przestrzeniach nazw [[http://www.swi-prolog.org/pldoc/doc_for?object=section%283%2c%20%273.5%27%2c%20swi%28%27%2fdoc%2fpackages%2fsemweb.html%27%29%29|w dokumentacji]]. | ||
| - | |||
| - | ==== Zapytania z użyciem RDFS ==== | ||
| - | Predykat ''rdf_has(?Subject, ?Predicate, ?Object, -TriplePred)''. | ||
| - | Predykat ''rdf_has/3'' używa relacji ''rdfs:subPropertyOf''. | ||
| - | Zwraca trójki, w których własność (predicate) jest taka jak //Predicate// lub jest jego pochodną (''subPropertyOf'') | ||
| - | Przykładowe użycie: znajdź wszystkie podklasy klasy Wine (UWAGA: każda klasa zdefiniowana jest przez unikalne URI, zatem np. klasa Wine to 'http://www.w3.org/TR/2003/PR-owl-guide-20031209/wine#Wine') | ||
| - | |||
| - | <code prolog> | ||
| - | ?- findall(S, rdf_has(S, rdfs:subClassOf, 'http://www.w3.org/TR/2003/PR-owl-guide-20031209/wine#Wine'),SubClasses). | ||
| - | </code> | ||
| - | |||
| - | Predykat rdf_reachable(?Subject, +Predicate, ?Object) sprawdza, czy Object jest osiągalny z Subject poprzez przechodnią relację Predicate | ||
| - | |||
| - | |||
| - | **Ćwiczenie** | ||
| - | |||
| - | Proszę napisać predykat ''subclasses(Class, SubClasses)'', który wyszuka wszystkie podklasy zadanej klasy Class i zunifikuje je z SubClasses. | ||
| - | |||
| - | Proszę pobrać plik: [[http://139.91.183.30:9090/RDF/VRP/Examples/moviedatabase.rdf|moviedatabase.rdf]]. | ||
| - | Ten plik stosuje identyfikatory względne, przestrzeń nazw jest określona przez bieżący katalog. | ||
| - | |||
| - | Proszę dodać nową przestrzeń nazw, prowadzącą do bieżącego katalogu, np: | ||
| - | |||
| - | <code prolog> | ||
| - | ?- rdf_register_ns(movie, 'file:///home/users/students/temp/wfurmanska/prolog/lab_semweb/moviedatabase.rdf#') | ||
| - | </code> | ||
| - | |||
| - | Proszę wczytać plik [[http://139.91.183.30:9090/RDF/VRP/Examples/moviedatabase.rdf|moviedatabase.rdf]]. | ||
| - | |||
| - | Proszę napisać predykat wyszukujący rodzaje filmów (podklasy klasy Movie). | ||
| - | |||
| - | Proszę napisać predykat wyszukujący osoby pracujące przy tworzeniu filmu: (predicate 'participates'). | ||
| - | |||
| - | ==== Modyfikowanie bazy ==== | ||
| - | Podstawowe: | ||
| - | * ''rdf_assert(+Subject, +Predicate, +Object)'' | ||
| - | * ''rdf_retractall(?Subject, ?Predicate, ?Object)'' | ||
| - | * ''rdf_update(+Subject, +Predicate, +Object, +Action)'' - modyfikacja jednego z elementów trójki w zal. od argumentu ''+Action'' | ||
| - | |||
| - | Zaawansowane - z uzyciem biblioteki ''rdf_edit'' - umożliwia transakcje i dostęp wielowątkowy | ||
| - | * ''rdf_transaction(:Goal, +Id)'' | ||
| - | |||
| - | |||
| - | ===== Ontologie ===== | ||
| - | |||
| - | ==== Klasy, role, instancje ==== | ||
| - | Ontologie typowo składają się z //klas//, //ról/własności// (properties, predicates) i //instancji// (instances, individuals). | ||
| - | |||
| - | W RDFS: | ||
| - | * **klasa** to zasób (subject), którego własnością (predicate) jest ''rdf:type'', a jej wartością (object) jest ''rdfs:Class'' | ||
| - | * **podklasy** definiuje się poprzez własność ''rdfs:subClassOf'' | ||
| - | * **instancje** klasy C to zasoby, których własność ''rdf:type'' ma wartość C | ||
| - | * zasób może być instancją więcej niż jednej klasy | ||
| - | * **własności** są instancjami klasy ''rdfs:Property'' | ||
| - | * istnieją dwie ważne własności: ''rdfs:domain'' do określania dziedziny danej własności, oraz ''rdfs:range'' do określania przeciwdziedziny (klasa lub typ danych) | ||
| - | |||
| - | ==== RDFS ==== | ||
| - | |||
| - | Przykładowe predykaty z biblioteki ''semweb/rdfs'': | ||
| - | * ''rdfs_subproperty_of(?SubProperty, ?Property)'' | ||
| - | * ''rdfs_subclass_of(?SubClass, ?Class)'' | ||
| - | * ''rdfs_class_property(+Class, ?Property)'' - zwraca true, jeśli dziedzina ''Property'' zawiera klasę ''Class'' | ||
| - | * ''rdfs_individual_of(?Resource, ?Class)'' - zwraca true jeżeli dany zasób jest instancją danej klasy. Oznacza to, że w trójce RDF (subject predicate object) predicate to ''rdf:type'' a object to pewna klasa. Predykat może być użyty to testowania przynależności do klasy, generowania instancji danej klasy lub generowania klas, do których nalezy dana instancja. | ||
| - | |||
| - | **Ćwiczenie** | ||
| - | Proszę napisać predykaty: | ||
| - | * wyszukanie wszystkich klas zdefiniowanych w danym pliku | ||
| - | * znalezienie instancji danej klasy (jeśli w pliku nie ma żadnych instancji, proszę zastosować predykat rdf_assert/3 i dodać jakieś instancje dowolnej klasy) | ||
| - | * z użyciem własności ''rdfs:range'' znalezienie możliwych typów danych | ||
| - | |||
| - | ==== OWL ==== | ||
| - | OWL rozgranicza własności, których przeciwdziedziną są obiekty klas - są to ''owl:ObjectProperty'' oraz te, których przeciwdziedziną są prymitywne typy danych ''owl:DatatypeProperty''. | ||
| - | |||
| - | Np. | ||
| - | ?- rdf(S,rdf:'type',owl:'ObjectProperty'). | ||
| - | wyszuka wszystkie własności zdefiniowane w ontologii win, których przeciwdziedziną są obiekty klas. | ||
| - | |||
| - | **Ćwiczenie** | ||
| - | Proszę wyszukać własności typu owl:'DatatypeProperty'. | ||
| - | |||
| - | |||
| - | ==== Edytor Triple20 ==== | ||
| - | Tworzenie i edytowanie ontologii możliwe jest dzięki edytorowi [[http://www.swi-prolog.org/web/Triple20.html|Triple20]]. | ||
| - | Edytor ten wykorzystuje bibliotekę semweb. | ||
| - | |||
| - | Aby uruchomić edytor Triple20 należy wpisać w konsoli: | ||
| - | |||
| - | <code> | ||
| - | triple20 | ||
| - | </code> | ||
| - | |||
| - | **Ćwiczenie:** | ||
| - | Proszę uruchomić Triple20. | ||
| - | |||
| - | Następnie proszę wczytać uprzednio ściągnięte pliki oraz pliki ontologii bazowych. \\ | ||
| - | Proszę przeanalizować przykładowe ontologie. | ||
| - | |||
| - | Jakie są typowe własności klas (properties)?\\ | ||
| - | Jak budowana jest hierarchia?\\ | ||
| - | Jaka klasa jest najbardziej ogólna w przestrzeni rdfs?\\ | ||
| - | A jaka w przestrzeni OWL?\\ | ||
| - | |||
| - | |||
| - | |||
| - | |||
| - | |||
| - | ==== Tworzenie ontologii ==== | ||
| - | Proszę stworzyć prostą ontologię opartą na [[https://ai.ia.agh.edu.pl/wiki/hekate:semweb:dl_intro#history_and_background|diagramie]]. | ||
| - | |||
| - | Uwaga: W węzłach grafu znajdują się nazwy klas i instancji. | ||
| - | Słowa pisane z welkiej litery (na diagramie) oznaczaja instancje danej klasy, | ||
| - | słowa pisane z małej litery oznaczają nazwy klas. | ||
| - | Na krawędziach grafu znajduja się role (properties). | ||
| - | |||
| - | |||
| - | Proszę porównać zbudowaną ontologię z: [[http://www.cs.man.ac.uk/~horrocks/ISWC2003/Tutorial/people+pets.owl.rdf|tą tutaj]]. | ||
| - | |||
| - | |||
| - | W miarę czasu i możliwości proszę poeksperymentować z tworzeniem i edycją ontologii, a także przeglądnąć przykładowe ontologie "bazowe", takie jak FOAF, SKOS itd. | ||
| - | |||
| - | |||
| - | ==== Wizualizacja grafów RDF ==== | ||
| - | |||
| - | Na podstawie [[https://ai.ia.agh.edu.pl/wiki/pl:prolog:prolog_lab:prolog_lab_system#tematgraphviz_i_imagemagick|ćwiczenia z Lab. Metaprogramowanie]] oraz przykładu poniżej, napisz program, który stworzy graf RDF na podstawie wczytanego pliku RDF/XML. | ||
| - | |||
| - | Przykład pliku dla graphViza: | ||
| - | |||
| - | <code> | ||
| - | digraph D{ | ||
| - | Fred -> person [label = "is an instance of" ]; | ||
| - | Fred -> Tibbs [label = "has pet" ]; | ||
| - | Tibbs -> cat [label = "is an instance of" ]; | ||
| - | cat -> animal [label = "is an" ]; | ||
| - | person -> animal [ label= "is an" ]; | ||
| - | man -> adult [label = "is an" ]; | ||
| - | man -> male [label ="is a" ]; | ||
| - | man -> person [label = "is a" ]; | ||
| - | cat_liker -> person [label = "is a" ]; | ||
| - | cat_liker -> cat [label = "likes" ]; | ||
| - | vegetarian -> animal [label = "is an" ]; | ||
| - | vegetarian -> animal [label = "doesn't eat"]; | ||
| - | cow -> vegetarian [label = "is a" ]; | ||
| - | sheep -> animal [label = "is an" ]; | ||
| - | sheep -> grass [label = "eats only" ]; | ||
| - | } | ||
| - | </code> | ||
| - | |||
| - | ===== Dla Zainteresowanych ===== | ||
| - | * [[http://www.google.pl/url?sa=t&source=web&ct=res&cd=6&url=http%3A%2F%2Fftp.informatik.rwth-aachen.de%2FPublications%2FCEUR-WS%2FVol-287%2Fpaper_1.pdf&ei=-rAAStiVNZCZ_Qb4xYTyBg&usg=AFQjCNHhlNu6e0nuEOKjRsLMkN5wGCN0xw&sig2=X8tnc9A71XDvswaVmxCxSQ|Using Prolog as the fundament for applications on the semantic web]] | ||
| - | * [[http://hcs.science.uva.nl/projects/SWI-Prolog/articles/iswc-03.pdf|Prolog-based Infrastructure for RDF: Scalability and Performance]] | ||
| - | |||
| - | ====== Uwagi, komentarze, propozycje ====== | ||
| - | Tu studenci mogą wpisywać swoje uwagi. | ||
| - | |||
| - | --- //[[gjn@agh.edu.pl|Grzegorz J. Nalepa]] 2009/05/06 09:13// | ||
| - | |||
| - | Za mało przykładów (przydałby się np. do punktu Zaawansowane wyszukiwanie). Nie za bardzo wiadomo jak ma działać obsługa przestrzeni nazw (gdzie to można zastosować). | ||
| - | |||
| - | --- //[[szymek@adres.pl|Szymon Świerkosz]]// | ||
