UNIVERSIDAD NACIONAL DE LOJA

AREA DE ENERGIA LAS INDUSTRIAS Y LOS RECURSOS

NATURALES NO RENOVABLES

INGENIERIA EN SISTEMAS

INTELIGENCIA ARTIFICIAL

“WEB SEMÁNTICA Y ONTOLOGIAS”

Integrantes:

José Fernando Castillo Alba Jesennia Marible Iñiguez Banegas

Jennifer Jomaira Loayza Castro Sonia María Miranda Costa Gabriela Maria Narváez Chamba

Modulo: X Paralelo: “A”

Docente:

Ing. Luis Antonio Chamba Eras

LOJA-ECUADOR

2012

WEB SEMÁNTICA Y ONTOLOGÍAS

1. Definición de terminología

1.1. Ontología

El siguiente concepto de ontología, es el más aceptado que es definido por Thomas

Gruber:

“Una Ontología es una especificación formal y explícita de una

conceptualización compartida.”

Dónde:

Conceptualización: significa modelo abstracto de un fenómeno, que puede ser visto como un conjunto de reglas informales que restringen su estructura, que por lo general se expresa como un conjunto de conceptos (entidades, atributos, procesos), sus definiciones e interrelaciones.

Formal: implica una organización teórica de términos y relaciones usados como herramienta para el análisis de los conceptos de un dominio

Explícita: se refiere a la especificación de los conceptos y a las restricciones sobre éstos.

Compartida: significa que captura un conocimiento consensual que es aceptado por una comunidad.

Es así que se define a una ontología es una descripción (como la especificación formal

de un programa) de conceptos y relaciones que pueden existir para un agente o una

comunidad de agentes[1].

Las siguientes de definiciones son aportes de los compañeros de clase:

Relaciones componentes del entorno

Descripción de conceptos, relaciones

Explicita y formal de conceptos en un dominio

Modelo abstracto de un dominio de un mundo posible

Estándar los términos y sus relaciones en un dominio

Describir todo lo que pueda ser representado computacionalmente

1.2. Elementos

Se presentan a continuación los componentes de las ontologías que se describen a

continuación:

Clases: Una clase es un conjunto de objetos (físicos, tareas, funciones). Cada

objeto en una clase es una instancia de esa clase

Axioma: Elementos que permiten el modelado de verdades que se cumplen

siempre en la realidad. Los axiomas pueden ser estructurales y/o no

estructurales

Instancias o individuos: Son objetos, miembros de una clase, que no pueden

ser divididos sin perder su estructura y características funcionales.

Relaciones: Se establecen entre conceptos de una ontología para representar

las interacciones entre éstos. Pueden ser agrupados en clases. Algunas de las

relaciones más utilizadas son:

Instancia de: Asocian objetos a clases.

Relaciones temporales:Implican precedencia en el tiempo.

Relaciones topológicas: Establecen conexiones espaciales entre

conceptos.

Frame: Un objeto que incluye clases, instancias y relaciones.

Conceptualización: Conjunto de conceptos, relaciones, objetos y restricciones

que caracterizan un domino.

Taxonomía: Conjunto de conceptos organizados jerárquicamente. Las

taxonomías definen las relaciones entre los conceptos, pero no los atributos de

éstos.

Vocabulario: Conjunto de palabras con una explicación y documentación que

persigue la universalidad y el formalismo en el contexto de un dominio. [1]

Propiedad (Atributo, Slot): Característica que permite describir más

detalladamente la clase y sus instancias. Establece que la clase o concepto

posee una propiedad que se concretará mediante un valor. Los valores de las

propiedades o atributos pueden ser tipos básicos como cadenas de caracteres o

números, pero también pueden ser otras clases o instancias.

Herencia: Propiedad de la relación 'es_un' que permite que las clases

relacionadas (heredadas) cuenten con los atributos de la clase con la cual se

relacionan (clase padre).

Herencia múltiple: Se da cuando una clase dada hereda o cuenta con las

propiedades de dos clases padre con las que establece dos relaciones del tipo

'es_un'[2].

Los más importantes para la utilización de las ontologías son: clases, relaciones,

atributos e instancias.

2. ¿Por qué desarrollar una ontología?

A continuación se citan algunas razones porque es necesario desarrollar

ontologías:

Compartir un entendimiento común de una estructura de información entre

personas o agentes software

Posibilitar la reutilización de conocimiento de un dominio

Separar el conocimiento de un dominio del conocimiento operacional, o

analizar el conocimiento de un dominio

Hacer explícitas suposiciones de un dominio[1].

Permitir la reutilización de conocimiento de un dominio

Analizar el conocimiento de un dominio

Permiten compartir la interpretación de la estructura de la información entre

personas/agentes.

El establecer una ontología sobre un dominio permite que dos agentes puedan

entenderse sin ambigüedad y sepan a qué se refieren

Permiten reusar el conocimiento

Hacer una descripción de un dominio permite que esta pueda ser usada por

otras aplicaciones que necesiten tratar con ese conocimiento

Hacen que nuestras suposiciones sobre el dominio se hagan explicitas

Facilita replantearse las suposiciones sobre el dominio y ayuda a que otros

puedan entender su descripción[3].

3. Ejemplo de ontología

En el Fig.1 se puede ver la representación de clases y subclases de una ontología

de periféricos de ordenador [4].

Figura 1: Ontología sobre periféricos de ordenador

Dominio: Hardware

Que representan: La clasificación de los periféricos del computador

Perifericos

Entrada

Teclado Ratón

Almacenamiento

Discos duros

Seagate Maxtor

Cintas backup

Salida

Monitores Altavoces

4. Metodología para desarrollar ontologías

La metodología ENTERPRISE está constituida por cuatro pasos y considera además un

conjunto de guías o recomendaciones de diseño que se deben tener presentes en cada

paso del método:

1. Identificar el propósito y el alcance de la ontología. Se señala claramente

el propósito para el que se desea construir la ontología así como el alcance de

la misma

2. Construir la ontología. Este paso considera tres aspectos necesarios para la

construcción de la ontología, a saber:

a. Capturar el conocimiento:Se identifican los conceptos claves y sus

relaciones en el dominio.

b. Codificar el conocimiento:Se representa en un lenguaje formal la

conceptualización capturada en el paso anterior.

c. Integrar el conocimiento: Se examinan las ontologías existentes y se

verifica si pueden ser integradas a la que se está

3. Evaluar la ontología. Se hace un juicio técnico a la ontología considerando la

conceptualización, el ambiente, el software y la documentación, con respecto

a una referencia. Esta referencia puede ser: requisitos de especificación,

preguntas de competencias y/o el mundo

4. Documentar la ontología. Se documenta adecuadamente el conocimiento

expresado en la ontología, para así garantizar que sea apropiadamente

compartido y reutilizado [1].

5. Creación ontología en Protégé

Parte 1:

a. Implementar el esquema de la figura 2 incluyendo los datos

Figura 2: Estructura Jerárquica de Personas y Vehículos

b. Agregar las siguientes instancias:

PERSONAS

JUAN

Slot Value Type Range

nombre Juan

apellidos Lopez Perez

dirección C/ del medio, nro 5

edad 25 1 - 100

MARIA

Slot Value Type Range

nombre María

apellidos Borrell Almunia

dirección C/ de la izquierda, nro 3

edad 32 1 - 100

LUIS

Slot Value Type Range

nombre Luis

apellidos Aznar Oreja

dirección C/ de la derecha, nro 7

edad 58 1 - 100

COCHES

COCHE 1

Slot Value Type Range

matricula V-6543-DP

modelo SEAT TOLEDO

num_puertas 5 2 - 5

color Azul

COCHE 3

Slot Value Type Range

matricula B-2563-ED

modelo RENAULT 5

num_puertas 2 2 - 5

color verde metalizado

MOTOS

MOTO 1 MOTO2

Slot Value Type

matricula V-2000-A

modelo KAWASAKI 1000

color negra

c. Ingrese la siguiente información

"Juan es el dueño del coche3"

"Jose es el dueño del coche1 y coche 2"

"María es la dueña de la moto1"

“Luis es el dueño de la mato 2”

Parte 2

Sobre la estructura anterior contestar a las siguientes preguntas (almacenar

cada consulta en la biblioteca de consultas de Protégé):

Consulta 1: Devuelve la información de aquellas motos de color blanco

Consulta 2: Devuelve el nombre de todos los propietarios

Consulta 3: Indica los vehículos cuya matrícula contiene un 2

Consulta 4: Devuelve los vehículos del propietario que vive en la calle “del

medio”

DESARROLLO

La práctica sobre ontologías fue desarrollada con la herramienta Protégé, la cual

permite crear ontologías. A continuación se describe cada una de las actividades

realizadas:

Al ejecutar a Protégé, se muestra un cuadro de dialogo con la opción de abrir un

documento existente o de crear un proyecto nuevo. Al escoger la segunda opción se

muestra una segunda ventana en donde se debe escoger el tipo de proyecto (ver

figura 3); para la práctica realizada se creó un proyecto de tipo RDF Files.

Figura 3: Elección del tipo de proyecto

Slot Value Type

matricula V-2001-B

modelo VESPINO GL

color blanca

Para implementar la figura 2 en Protége primeramente se crearon las clases. Por

ejemplo para la clase PERSONA:

En el Class Browser, seleccionar la clase THING, clic derecho y escoger la

opción Create Class (figura 4). A continuación en la parte derecha, Class

Editor, se establece:

o Name: PERSONA.

o Role: CONCRETE (para todas las clases y subclases)

Figura 4: Creación de Clases en Protégé

EL proceso antes descrito se repite para la crear la clase Vehículo y las subclases

Motos y Coches. Una vez creadas todas las clases se debe añadir los slots respectivos.

Por ejemplo para la clase Vehículo se debe:

Seleccionar la clase Vehículo y en la parte Template Slots del Class Editor, hacer

clic en el icono , esto desplegará la ventana que se muestra en la figura 5 en

donde se debe definir:

o Name: Nombre del slot, en el caso de Vehículo uno de los slots es “matricula”

o Value Type: “String”, que es el tipo de Valor que recibe el slot “matricula”.

o Cardinality: “Requeried”, esto hace que obligatoriamente se deba establecer un

valor para el slot “matricula”

Figura 5: Ventana que permite agregar los slots a la Clase Vehículo

Para el caso del slot “Propietario” el valor que recibirá es de tipo “Instance” por lo

tanto además de lo antes descrito se debe establecer que clases se van instanciar.

Como se puede observar en la figura 2, una PERSONA es propietaria de un VEHICULO,

entonces en la parte de Allowed Clasess se debe añadir la clase PERSONA (ver figura

6)

Figura 6: Definición del Atributo Propietario

De igual forma se procede con los demás slots. Finamente, ir a la pestaña Instances,

que permite la creación de las diferentes instancias para cada una de las clases. Por

ejemplo para crear la instancia JOSÉ de la clase PERSONA:

Seleccionar la clase PERSONA y clic en el icono de Instance Browser,

inmediatamente aparecerá en la parte derecha los slots de la clase PERSONA

(nombre, apellido, dirección, edad) que debenser llenados con la información de la

instancia JOSE (figura 7)

Figura 7: Creación de la Instancia José de la clase Persona

Una vez creadas todas las instancias de las diferentes clases de acuerdo a la

información proporcionada. Se puede proceder a la PARTE 2 de la práctica que es la

realización de Consultas

La figura 8 muestra la estructura de la consulta: La información de aquellas

motos de color blanco y el resultado que es “VESPINO GL”

Figura 8: Resulta y estructura de la consulta 1

La figura 9 muestra el resultado y la estructura de la consulta: Devuelve el

nombre de todos los propietarios

Figura 9: Resulta y estructura de la consulta 2

La figura 10 muestra el resultado y la estructura de la consulta: Indica los

vehículos cuya matrícula contiene un 2

Figura 10: Resulta y estructura de la consulta 3

La figura 11 muestra el resultado y la estructura de la consulta: Devuelve los

vehículos del propietario que vive en la calle “del medio”

Figura 11: Resulta y estructura de la consulta 4

6. Proyecto Ontologías

“USO DE LA HERRAMIENTA PROTÉGÉ PARA LA CREACION DE UNA ONTOLOGÍA

QUE REPRESENTE LOS ESTILOS DE APRENDIZAJE PREDOMINANTES EN LOS

ESTUDIANTES DE SEGUNDO MÓDULO DE INGENIERÍA EN SISTEMAS”

REFERENCIAS BIBLIOGRÁFICAS

[1]. GARCÍA PEÑALVO Francisco José. Web Semántica y Ontologías[Online].

España. Disponible en:

http://zarza.fis.usal.es/~fgarcia/doctorado/iuce/WSemantica.pdf

[2]. CONTRERAS Jesús. Tutorial Ontologías [Online]. España. Disponible en:

http://www.sedic.es/gt_normalizacion_tutorial_ontologias.pdf

[3]. BEJAR Javier. Representación del Conocimiento [Online]. Disponible en:

http://www.lsi.upc.edu/~bejar/ia/transpas/teoria/3-RC3-Ontologias.pdf

[4]. PEDRAZA-JIMÉNEZ Rafael; CODINA Lluís y ROVIRA Cristòfol. Web semántica y

ontologías en el procesamiento de la información documental [Online].España,

2007. Disponible en:

http://www.lluiscodina.com/webSemanticaOntologias2007.pdf

[5]. UNIVERSIDAD POLITÉCNICA DE VALENCIA, FACULTAD DE INFORMÁTICA.

Sistemas de Representación y Procesamiento Automático del

Conocimiento[Online]. España, 2003. Disponible en:

http://personales.upv.es/ccarrasc/extdoc/p1_2_parte.pdf