Ontologie concept applications

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Présentation sur les ontologie :
le concept de base, les langages, et les applications dans les différents domaines.
Exposé présenté par Benouini Rachid, Adnane Eddariouache dans FST Fès 2013-2014.

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Ontologie concept applications

  1. 1. Les ontologies : concept de base et application Faculté des Sciences et Techniques Fès Université Sidi Mohamed Ben Abdellah Réalisé par : Rachid BENOUINI Adnane EDDARIOUACHE Encadré par : A. ZAHI 1 FST Fès 2013 - 2014 Ontologie Applications d’ontologie Logique de description Langages pour les ontologies Ontologie Arabe Conclusion MSIR FST Fès 2013-2014
  2. 2. 2 1 2 4 5 6 3 Ontologie Applications d’ontologie Logique de description Langages pour les ontologies Ontologie Arabe Conclusion Le Plan MSIR FST Fès 2013-2014 Définitions Ontologie Applications d’ontologie Logique de description Langages pour les ontologies Vue sur l’ontologie arabe Conclusion
  3. 3. 3 Ontologie Applications d’ontologie Logique de description Langages pour les ontologies Ontologie Arabe Conclusion Introduction Définitions dans la littérature Les composants d’ontologie Type ontologie Méthodes de construction d’ontologie Exemple ontologie Introduction MSIR FST Fès 2013-2014 La théorie d’existence tente d’expliquer les concepts qui existent dans le monde et comment ces concepts sont imbriquées et organisées pour donner du sens. Les concepts chez un être humaine sont des connaissances exprimables c’est ce qu’il peut exprimer c’est l’univers du discours qui sont complétées par des connaissances non exprimables (sensations, perceptions, sentiments non verbalisables, connaissances inconscientes, connaissances tacites, etc.). L'objectif premier d'une ontologie est de modéliser un ensemble de connaissances dans un domaine donné, qui peut être réel ou imaginaire en langage interprétable, pour qu’il soit utilisable par un ordinateur.
  4. 4. 4 Ontologie Applications d’ontologie Logique de description Langages pour les ontologies Ontologie Arabe Conclusion Introduction Définitions dans la littérature Les composants d’ontologie Type ontologie Méthodes de construction d’ontologie Exemple ontologie Définitions dans la littérature MSIR FST Fès 2013-2014 Le mot « Ontologie » vient du grec : ontos pour être, logie pour l’etude et logos pour univers. C'est un terme philosophique introduit au XIXème siècle qui caractérise l'étude des êtres dans son univers. En informatique, plusieurs définitions ont été données à l'ontologie parmi eux de [Gruber, 93]:« Une ontologie est une spécification explicite d’une conceptualisation » Ca veux dire une ontologie est une description formelle d’une vue abstraite et simplifiée du monde que l'on veut représenter. Ontologie La question qui se pose : Comment décrire ou représenter un domaine avec des ontologies ?
  5. 5. 5 Ontologie Applications d’ontologie Logique de description Langages pour les ontologies Ontologie Arabe Conclusion Introduction Définitions dans la littérature Les composants d’ontologie Type ontologie Méthodes de construction d’ontologie Exemple ontologie Les composants d’ontologie MSIR FST Fès 2013-2014 Concepts : sont des classes, ensembles, collections ou types d'objets. Relations : relations et interactions entre les concepts. Axiomes : sont utilisés pour décrire les assertions de l'ontologie qui seront considérés après comme vrais, pour but de définir les significations des composants d'ontologie. Fonctions : cas particuliers de relation, dans laquelle un élément de la relation, par exemple le nième élément est défini en fonction des n-1 éléments précédents. Instances : C'est une définition extensionnelle de l'ontologie, par exemple les individus « Karim » et « Amina » sont des instances du concept «personne». Les composants d’ontologie Pour décrire un domaine avec les ontologie on représente les connaissances de ce domaine par les cinq composants suivant :
  6. 6. 6 Ontologie Applications d’ontologie Logique de description Langages pour les ontologies Ontologie Arabe Conclusion Introduction Définitions dans la littérature Les composants d’ontologie Type ontologie Méthodes de construction d’ontologie Exemple ontologie Type ontologie MSIR FST Fès 2013-2014 Par rapport à l'objet de la conceptualisation de l'ontologie, trois catégories au moins peuvent être identifiées : Les ontologies de haut niveau (top-level ontologies) : décrivent des concepts très généraux comme l'espace, le temps, la matière, les objets, les événements, les actions, etc., qui sont indépendants d'un problème ou d'un domaine d’application particulier. Les ontologies de domaine (domaine ontologies) : décrivent le vocabulaire lié à un domaine générique (comme la médecine, ou les automobiles) ou une tâche ou une activité générique (comme le diagnostic ou la vente). Les ontologies d'application (application ontologies) : décrivent des concepts dépendant à la fois d'un domaine et d’une tâche particulière dans ce domaine. Ces concepts correspondent souvent aux rôles joués par des entités. Mais existe d’autre type d’ontologie.
  7. 7. 7 Ontologie Applications d’ontologie Logique de description Langages pour les ontologies Ontologie Arabe Conclusion Introduction Définitions dans la littérature Les composants d’ontologie Type ontologie Méthodes de construction d’ontologie Exemple ontologie Méthodes de construction d’ontologie MSIR FST Fès 2013-2014 Pour construire une ontologie on nous faut suivre un processus est un ensemble de règles, Il existe plusieurs méthodes pour cela parmi eux : Méthode de Bernaras et al [1996] Elle repose sur trois points : Spécifier l'application basée sur l'ontologie en particulier les termes à collecter et les tâches à effectuer en utilisant cette ontologie. Organiser les termes en utilisant les méta catégories : concepts, relations, attributs, etc. Affiner l'ontologie et la structurer selon des principes de modularisation et d'organisation hiérarchiques.
  8. 8. 8 Ontologie Applications d’ontologie Logique de description Langages pour les ontologies Ontologie Arabe Conclusion Introduction Définitions dans la littérature Les composants d’ontologie Type ontologie Méthodes de construction d’ontologie Exemple ontologie Exemple ontologie MSIR FST Fès 2013-2014 Un Animal est une classe. Une Plante est une classe, mais disjointe d'Animal. Un Arbre est une sous-classe de Plante. Une Branche est une partie d'un Arbre. Une Feuille est une partie d'une Branche Un Herbivore est un Animal qui ne mange qu'une Plante ou une partie d'une Plante. Un Carnivore est un Animal qui mange aussi un Animal. Une Girafe est un Herbivore qui ne mange que des Feuilles. Un Lion est un Carnivore qui ne mange que des Herbivores. 1 3 4 5 6 2 7 9 8
  9. 9. 9 Ontologie Applications d’ontologie Logique de description Langages pour les ontologies Ontologie Arabe Conclusion Applications d’ontologie MSIR FST Fès 2013-2014 Commerce électronique : le but et de formaliser des connaissances pour l'échange de données dans le domaine du Commerce Électronique. Ingénierie des Systèmes : par exemple exploite une ontologie couvrant tous les aspects liés à la modélisation mathématique en ingénierie. pour assister des ingénieurs dans le développement d’applications concernant l’ingénierie de systèmes physiques dynamiques. Recherche d’information : d'enrichir les requêtes et améliorer la qualité des résultats, à savoir la recherche de sens plutôt que la chaîne de recherche de correspondance. Web sémantique : comme une référence sémantique pour lever l'ambiguïté des significations utilisés dans les sites Web. Traduction (interlingua) : La traduction automatique et clarification des termes, en trouvant la cartographie exacte des concepts à travers les langues. Il existe d’autres application d’ontologie. Les ontologie a beaucoup d’utilisation :
  10. 10. 10 Ontologie Applications d’ontologie Logique de description Langages pour les ontologies Ontologie Arabe Conclusion Définition Composants de logique de description Exemple logique de description Décidabilité et complexité Raisonnement Logique de description DL MSIR FST Fès 2013-2014 La logique de description pas un langage, mais une famille de langage a deux buts : représenter les connaissances => ‘description’ raisonner à partir de ces connaissances => ‘logic’ La logique de description et composé de : Abox : Assertion box permet d’instancie des individus et les relations entre eux. Tbox : Terminological box pour la définition des concepts et des rôles base de connaissances de DL = Tbox  ABox Définition L’univers du discours est constitué d’individus, appartenant à des concepts (ou classes), et reliés entre eux par des rôles (ou propriété). Exemple : Individu minos, socrate, ab123cd Concept Menteur, Homme, Voiture Rôle connaît, conduit
  11. 11. 11 Ontologie Applications d’ontologie Logique de description Langages pour les ontologies Ontologie Arabe Conclusion Définition Composants de logique de description Exemple logique de description Décidabilité et complexité Raisonnement Composants de logique de description MSIR FST Fès 2013-2014 Composants de logique de description : DL Explication ⊤ concept universel (top) ⊥ concept absurde (bottom) ¬ C complément C ⊔ D union C ⊓ D intersection {a} extension ∃ r C qualificateur existentiel ∀ r C qualificateur universel = n r C quantificateur ≤ n r C quantificateur (max) ≥ n r C quantificateur (min) r⁻ rôle inverse r∘s rôle composé ¬r complément C ⊑ D subsomption de concepts r ⊑ s subsomption de rôles Exemples : ¬ Menteur Homme ⊔ Voiture Crétois ⊓ Menteur Voiture ⊓ (Rouge ⊔ ¬Ferrari) {john, paul, george, ringo} ∃ enfant ∀ conduit Ferrari (∃ conduit) ⊓ (∀ conduit Ferrari) = 2 conduit Ferrari ≥ 2 connait (Crétois ⊓ Menteur) conduit⁻ connait ∘ conduit connait ∘ connait Personne ⊑ Adulte ⊔ Enfant ami ⊑ connait Concepts complexes de restrictions Concepts complexes constructeurs ensemblistes Rôles Axiomes
  12. 12. 12 Ontologie Applications d’ontologie Logique de description Langages pour les ontologies Ontologie Arabe Conclusion Définition Composants de logique de description Exemple logique de description Décidabilité et complexité Raisonnement Exemple logique de description MSIR FST Fès 2013-2014 En peut le représenté les connaissance soit graphiquement soit en logique simplifiée : Animal Mammifère Fourrure Ours Eau Baleine Poisson Chat est-un vit-dans a a est-un est-un est-un est-un vit-dans
  13. 13. 13 Ontologie Applications d’ontologie Logique de description Langages pour les ontologies Ontologie Arabe Conclusion Définition Composants de logique de description Exemple logique de description Décidabilité et complexité Raisonnement Décidabilité et complexité MSIR FST Fès 2013-2014 Selon le niveaux d’expressivité du description qu’on veux atteint on doit utilisé un type de constructeurs, axiomes et rôles. une meilleur expressivité => grand complexité => temps du résonnement plus grand Et afin de garantir que les mécanismes de raisonnement seront décidables => on impose au DL des contraintes sur les axiomes et les constructeurs autorisés et la manière de les combiner. Expressivité (Famille-Syntaxe) ⊨ C ⊑ D ⊨ C(a) FLE C ⊓ D ∀ r C ∃ r P (Polynomial) P AL ¬ C P P ALE ∃ r C NP PSPACE ALCO Avec {a1,…} PSPACE SHOIN Avec r⁻ EXPTIME SHIQ Avec ≥ n r C EXPTIME
  14. 14. 14 Ontologie Applications d’ontologie Logique de description Langages pour les ontologies Ontologie Arabe Conclusion Définition Composants de logique de description Exemple logique de description Décidabilité et complexité Raisonnement Raisonnement MSIR FST Fès 2013-2014 Problème des modèles infinis : Exemple : Entier ⊑ (= 1 suivant Entier) ⊓ (≤ 1 suivant⁻) {zero} ⊑ Entier ⊓ (= 0 suivant⁻) Enjeux : Comme la logique de prédicats la logique de description a aussi des technique d’inférence. Une qui se base sur l’algorithme normalisation-comparaison (forme normal puis comparaison), autre sur une méthode qui s’appelle méthode des tableaux sémantique. Il existe plusieurs implémentations de raisonneurs sur la logique de description : Hermit, Pellet, Racer, FaCT … Raisonnement
  15. 15. 15 Ontologie Applications d’ontologie Logique de description Langages pour les ontologies Ontologie Arabe Conclusion Web sémantique Langage XML et RDF Langage OWL Outils pour travailler avec les ontologies Exemple Ontologie Web sémantique MSIR FST Fès 2013-2014 Le Web sémantique a pour objectif le partage de connaissances contenues dans des silos d'informations, appelés aussi bases de données. Baé sur la technologie XML. XML (eXtensible Markup Language) a été recommandé par le W3C en 1998. L’objectif était de pallier la sémantique « faible » de HTML. Web sémantique et XML <!-- XML --> <Perssone homepage="http://ahmadi.net/"> <nom>karim</nom> <prenom>El-ahmadi</prenom> <profession>Avocat</profession> </Perssone> <!-- HTML --> <a href="http://ahmadi.net/"> karim <strong>El-ahmadi</strong> (<em>Avocat</em>) </a> Exemple :
  16. 16. 16 Ontologie Applications d’ontologie Logique de description Langages pour les ontologies Ontologie Arabe Conclusion Web sémantique Langage XML et RDF Langage OWL Outils pour travailler avec les ontologies Exemple Ontologie Langage XML et RDF MSIR FST Fès 2013-2014 Resource Description Framework (RDF) dérivé de XML recommandé par le W3C en 1999, vise à munir le Web d’un modèle de données plus adapté, ayant une structure de graphe. L’objectif est de construire le "Semantic Web" dans lequel les machines ont accès à la sémantique des données. Toute information en RDF est représentée par un triplet : sujet, prédicat et objet. RDF sujet : FST prédicat : à-pour-master objet : MSIR Exemple :
  17. 17. 17 Ontologie Applications d’ontologie Logique de description Langages pour les ontologies Ontologie Arabe Conclusion Web sémantique Langage XML et RDF Langage OWL Outils pour travailler avec les ontologies Exemple Ontologie Langage OWL MSIR FST Fès 2013-2014 Web Ontology Language (OWL) devenues une recommandation du W3C fin 2012, est un langage de représentation des connaissances construit sur le modèle de données de RDF. Basé sur les recherches effectuées dans le domaine de la logique de description. Définition OWL-Lite : le plus simple, il est destiné à représenter des hiérarchies de concepts simples, Sa simplicité lui permet d’avoir une complexité faible, et le calcule de réponse est en temps raisonnable. OWL-DL : plus complexe fondé sur la logique descriptive, Il est adapté pour faire des raisonnements. OWL-Full : plus complexe du OWL utilisé pour avoir un haut niveau de capacité de description, quitte à ne pas pouvoir garantir la complétude et la décidabilité des calculs liés à l'ontologie. Les niveaux d'OWL
  18. 18. 18 Ontologie Applications d’ontologie Logique de description Langages pour les ontologies Ontologie Arabe Conclusion Web sémantique Langage XML et RDF Langage OWL Outils pour travailler avec les ontologies Exemple Ontologie Composantes OWL MSIR FST Fès 2013-2014 OWL offre des axiomes « de haut niveau » qui visent à : améliorer la lisibilité et optimiser le raisonnement . Axiomes sur les concepts DL OWL C ⊑ D rdfs:subClassOf C(a) rdf:type C ⊑ D et D ⊑ C owl:equivalentClass C ⊑ ¬D owl:disjointWith owl:AllDisjointClasses Axiomes sur les Rôles DL OWL DL OWL ⊤ ⊑ (≤ 1 r) owl:FunctionalProperty ∃ r ⊑ C rdfs:domain ⊤ ⊑ (≤ 1 r⁻) owl:InverseFunctionalProperty ∃ r⁻ ⊑ C rdfs:range r ∘ r ⊑ r owl:TransitiveProperty r ⊑ p rdfs:subPropertyOf r ⊑ r⁻ owl:SymetricProperty r ⊑ p et p ⊑ r owl:equivalentProperty r ⊑ ¬(r⁻) owl:AsymmetricProperty r ⊑ p⁻ et p⁻ ⊑ r owl:inverseOf r ⊑ ¬p owl:propertyDisjointWith ⊤ ⊑ ¬(∃ r self) owl:IreflexiveProperty owl:AllDisjointProperties ⊤ ⊑ (∃ r self) owl:ReflexiveProperty p ∘ q ∘ ... ⊑ r owl:propertyChainAxiom
  19. 19. 19 Ontologie Applications d’ontologie Logique de description Langages pour les ontologies Ontologie Arabe Conclusion Web sémantique Langage XML et RDF Langage OWL Outils pour travailler avec les ontologies Exemple Ontologie Requêtes sur OWL MSIR FST Fès 2013-2014 SPARQL Protocol and RDF Query Language, est un langage de requête et un protocole qui permet de rechercher, d'ajouter, de modifier ou de supprimer des données RDF donc va nous permettre de construire des requêtes sur le graphe de l’ontologie en OWL. Requêtes SPARQL PREFIX rdf: <http://www.w3.org/1999/02/22-rdf-syntax-ns#> PREFIX foaf: <http://xmlns.com/foaf/0.1/> PREFIX dc: <http://purl.org/dc/elements/1.1/> SELECT DISTINCT ?nom ?image ?description WHERE { ?personne rdf:type foaf:Person. ?personne foaf:name ?nom. ?image rdf:type foaf:Image. ?personne foaf:img ?image. ?image dc:description ?description } LIMIT 1000 Exemple de requête :
  20. 20. 20 Ontologie Applications d’ontologie Logique de description Langages pour les ontologies Ontologie Arabe Conclusion Web sémantique Langage XML et RDF Langage OWL Outils pour travailler avec les ontologies Exemple Ontologie Outils pour travailler avec les ontologies MSIR FST Fès 2013-2014 Protégé est le plus connu des éditeurs d'ontologie. Open-source, développé par l'université Stanford, il a intégrer à partir de 2003 les standards du Web sémantique et notamment OWL. Il offre de nombreux composants optionnels : raisonneurs, interfaces graphiques. Pour l‘edition des ontologie il utilise un syntaxe simplifier avec les axiomes en pseudo- anglais ce permet un bon lisibilité. Protégé Il existe plusieurs outils pour éditer des ontologies pour différents type d’application en particulier pour le web sémantique parmi eux : Protégé TopBraidComposer OntoStudio SWOOP Editeur d’ontologie
  21. 21. 21 Ontologie Applications d’ontologie Logique de description Langages pour les ontologies Ontologie Arabe Conclusion Web sémantique Langage XML et RDF Langage OWL Outils pour travailler avec les ontologies Exemple Ontologie Syntaxe de Protégé MSIR FST Fès 2013-2014 Protégé offre un syntaxe plus lisible qui viennent en fait du langage OWL : Concepts complexes constructeurs ensemblistes DL Protégé ⊤ Thing ⊥ Nothing ¬ C not C C ⊔ D C and D C ⊓ D C or D {a} {a} Concepts complexes de restrictions ∃ r C r some C ∀ r C r only C = n r C r exactly n C ≤ n r C r max n C ≥ n r C r min n C Rôles r⁻ inverse(r) r∘s r o s Axiomes sur les concepts DL Protégé C ⊑ D Super class(C,D) C(a) Member(C,a) C ⊑ D et D ⊑ C Equivalent class(C,D) C ⊑ ¬D Disjoint class(C,D) Axiomes sur les Rôles DL Protégé DL Protégé ⊤ ⊑ (≤ 1 r) Functional(r) ∃ r ⊑ C Domain(r,C) ⊤ ⊑ (≤ 1 r⁻) Inverse functional(r) ∃ r⁻ ⊑ C Range(r,C) r ∘ r ⊑ r Transitive(r) r ⊑ p Super property(r,p) r ⊑ r⁻ Symmetric(r) r ⊑ p et p ⊑ r Equivalent property(r,p) r ⊑ ¬(r⁻) Asymmetric(r) r ⊑ p⁻ et p⁻ ⊑ r Inverse property(r,p) ⊤ ⊑ (∃ r self) Reflexive(r) ⊤ ⊑ ¬(∃ r self) Irreflexive(r) r ⊑ ¬p Disjoint property(r,p)
  22. 22. 22 Ontologie Applications d’ontologie Logique de description Langages pour les ontologies Ontologie Arabe Conclusion Web sémantique Langage XML et RDF Langage OWL Outils pour travailler avec les ontologies Exemple Ontologie Exemple Ontologie MSIR FST Fès 2013-2014 Un Animal est une classe. Une Plante est une classe, mais disjointe d'Animal. Un Arbre est une sous-classe de Plante. Une Branche est une partie d'un Arbre. Une Feuille est une partie d'une Branche Un Herbivore est un Animal qui ne mange qu'une Plante ou une partie d'une Plante. Un Carnivore est un Animal qui mange aussi un Animal. Une Girafe est un Herbivore qui ne mange que des Feuilles. Un Lion est un Carnivore qui ne mange que des Herbivores. Un AnimalPlant est un Plant et est un Animal. 1 3 4 5 6 2 7 9 8 Le processus résonnement sur cet ontologie donne a la fin une contradiction sur la dernière assertion car Plant et Animal sont disjoint donc impossible que créer un sous concept qui hérite de ces deux.
  23. 23. 23 Ontologie Applications d’ontologie Logique de description Langages pour les ontologies Ontologie Arabe Conclusion Web sémantique Langage XML et RDF Langage OWL Outils pour travailler avec les ontologies Exemple Ontologie Exemple Ontologie MSIR FST Fès 2013-2014 Un Animal est une classe. Une Plante est une classe, mais disjointe d'Animal. Un Arbre est une sous-classe de Plante. Une Branche est une partie d'un Arbre. Une Feuille est une partie d'une Branche Un Herbivore est un Animal qui ne mange qu'une Plante ou une partie d'une Plante. Un Carnivore est un Animal qui mange aussi un Animal. Une Girafe est un Herbivore qui ne mange que des Feuilles. Un Lion est un Carnivore qui ne mange que des Herbivores. Un AnimalPlant est un Plant et est un Animal. 1 3 4 5 6 2 7 9 8 Le système d’inférence donne des explication pour quoi cet assertion est considéré comme absurde
  24. 24. 24 Ontologie Applications d’ontologie Logique de description Langages pour les ontologies Ontologie Arabe Conclusion Ontologie Arabe MSIR FST Fès 2013-2014 L’ontologie arabe est une représentation formelle des concepts que les termes arabes véhiculent, Pour chaque terme dans la langue arabe, un ensemble de sens et de relations sémantiques sont identifiés, pour créer un arbre de significations des termes arabes. Exemple :
  25. 25. 25 Ontologie Applications d’ontologie Logique de description Langages pour les ontologies Ontologie Arabe Conclusion Conclusion MSIR FST Fès 2013-2014 Le terme ontologie vient de la philosophie qui signifie l’étude de l’être dans son univers et était appliquée aux systèmes d'information a fin de représenter ou décrire des connaissance d’un domaine. Et pour avoir d’un moyenne de résonnement dans sa définition a était basé sur la logique de description a fin d’avoir un cohérence sémantique. Et par ce que les connaissances d’un domaine doit être partagées il n’y a pas de meilleurs que le web pour le partagé. Pour cela de nouvelles spécifications sont indispensables. Le langage OWL dérivé de XML et basé sur DL pour créer des Ontologie. Donc la notion d’ontologie a subie plusieurs transformations a fin d’introduire la notion sémantique au machines.
  26. 26. 26 Ontologie Applications d’ontologie Logique de description Langages pour les ontologies Ontologie Arabe Conclusion Questions MSIR FST Fès 2013-2014 Questions ?

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