PDF de programación - Introducción a las Ontologías en la Web Semántica

Introducción a las Ontologías

en la Web Semántica

Fundamentación lógica, Lenguajes y

Herramientas

Dpto. de Economía Financiera y Dirección de Operaciones

Universidad de Sevilla (Spain)

(c)Antonio Paredes Moreno

Resumen

El objetivo de este modesto trabajo no es otro que intentar desbrozar el camino,
ayudando a descubrir la ruta que, iniciada con la Web a finales de los 80, se abre pa-
so hacia el esperanzador futuro que significa la Web semántica. Arrancamos de una
perspectiva a la vez atrayente y problemática. Atrayente, por su enorme acumulación
de contenidos, recursos y datos. Problemática, por la enorme dispersión y heterogenei-
dad de los datos representados la web. Partiendo de esta realidad actual, se intentarán
afrontar temas candentes tales como la representación del conocimiento, para lo cual se
analizará cómo está estructurada la Web actual, con sus carencias y prometedoras líneas
de investigación hacia una nueva Web, la Web semántica. Dentro de este panorama de
la Web, se verán las bases de datos, desde su perfil de representaciones de datos más o
menos estructuradas. Veremos también el papel central que deberá asumir la lógica a
la hora de mostrarnos esa realidad de la Web de forma estructurada y con sentido. En-
traremos, por tanto, en el campo de las ontologías, con las cuales redefinir los objetos en
la Web, logrando así una visión homogénea e integradora que convierta la información
en conocimiento. Se analizarán los fundamenos lógicos de las ontologías, así como el
bagaje de herramientas y lenguajes con que se vá dotando este prometedor campo de
de investigación.

Índice general

1. La Web actual

1.1. Organización de la información en la Web actual . . . . . . . . . . . . . .
1.2. Hacia una Web semántica: Origen, entorno, problemática . . . . . . . . .
1.2.1. La World Wide Web . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .
1.2.2. Desarrollo de la Web . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .
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. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .
1.2.3. Algunos conceptos útiles
1.2.4.
Incapacidades de la Web actual . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .
1.2.5. El problema de la integración y el comercio electrónico . . . . . .
1.2.6. Sistemas de representación del conocimiento . . . . . . . . . . . .
1.2.7. La lógica contextual
. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .
.
1.2.8. Bases de datos Deductivas . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .
.
1.2.9. Bases de datos Distribuidas . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .
1.2.10. Trabajos relacionados
.

. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .

2. La Web semántica: Lenguajes y Herramientas

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2.1. XML .

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2.1.1. Ventajas de XML . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .
2.1.2. Deficiencias de XML . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .
.
2.1.3. Trabajar con XML: Lenguaje XSL . . . . . . . . . . . . . . . . . . .
2.1.4. Transformaciones XSL (XSLT) . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .
2.1.5. Fundamentos de XSLT . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .
.
2.1.6. Programación basada en plantillas . . . . . . . . . . . . . . . . . .
2.1.7. Espacio de nombres y XSLT . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .

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2.1.8. Acceso a los nodos XML con expresiones XPath . . . . . . . . . .
2.1.9. Formateado de Objetos (XSL-Formating Objects) . . . . . . . . . .
2.1.10. Procesadores FO . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .
2.1.11. Conclusiones . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .
. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .
2.2.1. Modelo formal para RDF . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .
. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .
2.3.1. Desventajas de RDFS . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .

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2.3. RDF Schema .

2.2. RDF .

3. La Web semántica: Fundamentos lógicos de la integración

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Introducción .

3.4. Extensiones ontológicas

. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .

. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .
3.1.
3.2. Lenguajes de la lógica de primer orden . . . . . . . . . . . . . . . . . . .
3.3. Primeros acercamientos basados en ontologías . . . . . . . . . . . . . . .
3.3.1. Definiciones de Ontología . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .
3.3.2. Definiciones de Recursos
. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .
3.3.3. Perspectivas ontológicas simples . . . . . . . . . . . . . . . . . . .
.
3.4.1. Definiciones de Extensión ontológica . . . . . . . . . . . . . . . .
3.4.2. Ejemplo de extensiones ontológicas . . . . . . . . . . . . . . . . .
3.4.3. Perspectivas ontológicas extendidas . . . . . . . . . . . . . . . . .
.
3.5. Evolución de las Ontologías . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .
3.6. Ejemplos de evolución de las Ontologías . . . . . . . . . . . . . . . . . . .
3.7. Definiciones de la revisión ontológica . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .
3.8. Perspectivas compatibles ontológicamente . . . . . . . . . . . . . . . . .
.
3.9. Divergencias ontológicas . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .
3.9.1. Diferencias de dominio . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .
.
3.9.2. Resolviendo diferencias ontológicas . . . . . . . . . . . . . . . . .
. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .
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. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .

3.10. Inconsistencia .
3.11. Escalabilidad .
.
3.12. Consultas en la Web semántica . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .
3.13. Resumen .

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. 106

4. La Web semántica: Ontologías.

Introducción .

4.1.
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4.2. Lógicas descriptivas

.

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. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .
4.2.1. Formalismos de las lógicas descriptivas . . . . . . . . . . . . . . .
4.2.2. Los lenguajes de las lógicas descriptivas . . . . . . . . . . . . . . .
4.2.3. La cajaT (terminologías). . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .
.
4.2.4. La cajaA (individuos en el dominio). . . . . . . . . . . . . . . . . .
4.2.5. Razonamiento en las lógicas descriptivas . . . . . . . . . . . . . .
4.2.6. Razonando para los conceptos (cajasT)
. . . . . . . . . . . . . . .
4.2.7. Razonando para los individuos (cajasA) . . . . . . . . . . . . . . .
4.2.8. Extensiones del lenguaje DL . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .
4.3. OWL: El lenguaje de las Ontologías en la Web . . . . . . . . . . . . . . .
.
4.3.1. Estructura de la ontología . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .
.
4.3.2. Restricciones
. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .
.
4.3.3. Comandos OWL útiles para la integración de ontologías . . . .
.
4.3.4. Clases complejas . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .
.
4.3.5. Clases enumeradas . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .
.
4.3.6. Clases disjuntas . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .
4.3.7. Correspondencia entre OWL y DL . . . . . . . . . . . . . . . . . .
4.3.8. El lenguaje OWL vs bases de datos . . . . . . . . . . . . . . . . . .
. . . . . . . .
4.4.1. El editor de ontologías Protégé . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .
4.4.2. Editor de clases . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .
4.4.3. El editor de ontologías Swoop . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .
4.4.4. Razonadores: RacerPro . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .
4.4.5. Razonadores: Pellet
.
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. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .
4.5. Aplicaciones de las ontologías . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .

4.4. Herramientas de edición y razonamiento para ontologías

Bibliografía

A. Ontologías OWL

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. 107
. 112
. 114
. 117
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. 121
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A.1. Vino.owl
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A.2. Pizza.owl .
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A.3. Enterprise.owl .
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A.4. Koala.owl
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A.5. Financial.owl
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A.6. Otras ontologías OWL . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .

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. 173
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. 276
. 287
. 293
. 322

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Índice de figuras

1.1. Ordenación de los niveles de interoperabilidad. Tomada de [nA05].
1.2. Prototipo de COIN. [? ]

. . .
. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .

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. 36

2.1. Transformaciones XSL . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .
2.2. Transformaciones XSLT . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .
2.3.
Instrucciones XSLT . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .

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da León].

3.1. Mapa conceptual de la Web semántica [Keilyn Rodriguez y Rodrigo Ron-
. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .
. . . . . . . . .
3.2. Red semántica y red de datos [Miguel A. Abián] [nA05].
3.3. Modelo de capas propuesto por Tim Berners-Lee para la Web semántica.
3.4. Ejemplo de extensión ontologica.
.
.
3.5. Ejemplo de extensión ontológica.
.
3.6. Añadir téminos a una ontología.
3.7. Eliminar téminos a una ontología.
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. . . . . . . . .
3.8. Cambiando el significado de un término en la ontología.
3.9. Métodos para resolver divergencias en ontologías.
. . . . . . . . . . . . .

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