Architecture et langages du Web sémantique

 Architecture et langages du Web sémantique 

Architecture du Web sémantique

La vision courante du Web sémantique proposée par [Berners-Lee et al., 2001] peut être représentée dans une architecture en plusieurs couches différentes (c.f. Figure 2). Les couches les plus bases assurent l’interopérabilité syntaxique : la notion d’URI  fournit un adressage standard universel permettant d’identifir les ressources tandis que Unicode est un encodage textuel universel pour échanger des symboles. Rappelons que l’URL , comme l’URI, est une chaîne courte de caractères qui est aussi utilisée pour identifier des ressources (physiques) par leur localisation. XML fournit une syntaxe pour décrire la structure du document, créer et manipuler des instances des documents. Il utilise l’espace de nommage (namespace) afin d’identifier les noms des balises (tags) utilisées dans les documents XML. Le schéma XML permet de définir les vocabulaires pour des documents XML valides. Cependant, XML n’impose aucune contrainte sémantique à la signification de ces documents, l’interopérabilité syntaxique n’est pas suffisante pour qu’un logiciel puisse “comprendre” le contenu des données et les manipuler d’une manière significative.

Les couches RDF M&S (RDF Model and Syntax) et RDF Schéma sont considérées comme les premières fondations de l’interopérabilité sémantique. Elles permettent de décrire les taxonomies des concepts et des propriétés (avec leurs signatures). RDF fournit un moyen d’insérer de la sémantique dans un document, l’information est conservée principalement sous forme de déclarations RDF. Le schéma RDFS décrit les hiérarchies des concepts et des relations entre les concepts, les propriétés et les restrictions domaine/co-domaine pour les propriétés.

La couche suivante Ontologie décrit des sources d’information hétérogènes, distribuées et semi-structurées en définissant le consensus du domaine commun et partagé par plusieurs personnes et communautés. Les ontologies aident la machine et l’humain à communiquer avec concision en utilisant l’échange de sémantique plutôt que de syntaxe seulement. Les règles sont aussi un élément clé de la vision du Web sémantique, la couche Règles offre la possibilité et les moyens de l’intégration, de la dérivation, et de la transformation de données provenant de sources multiples, etc. La couche Logique se trouve au-dessus de la couche Ontologie. Certains considèrent ces deux couches comme étant au même niveau, comme des ontologies basées sur la logique et permettant des axiomes logiques. En appliquant la déduction logique, on peut inférer de nouvelles connaissances à partir d’une information explicitement représentée. Les couches Preuve (Proof) et Confiance (Trust) sont les couches restantes qui fournissent la capacité de vérification des déclarations effectuées dans le Web Sémantique. On s’oriente vers un environnement du Web sémantique fiable et sécurisé dans lequel nous pouvons effectuer des tâches complexes en sûreté. D’autre part, la provenance des connaissances, des données, des ontologies ou des déductions est authentifiée et assurée par des signatures numériques, dans le cas où la sécurité est importante ou le secret nécessaire, le chiffrement est utilisé.

Langages du Web sémantique

Dans le contexte du Web Sémantique, plusieurs langages ont été développés. La plupart de ces langages reposent sur XML ou utilisent XML comme syntaxe. Nous allons présenter brièvement certains langages principaux XML, XML Schéma, RDF(S), OWL, SPARQL, RDFa et RIF.

XML (eXtensible Markup Language) 

XML est un langage de balisage extensible et est considéré comme une spécification pour les documents “lisible par les machines”. Il est naturellement utilisé pour encoder les langages du Web sémantique. Le balisage signifie que certaines suites des caractères du document peuvent contenir de l’information indiquant le rôle du contenu du document. XML se sert de balises (tags, par exemple ou ) pour décrire un classement des données du document et sa structure logique. Cependant, le caractère extensible indique la différence importante avec d’autres langages précédents qui est aussi la caractéristique essentielle du XML. XML est un métalangage (une description de type de document, DTD, permet de décrire la grammaire des documents admissibles) : en effet XML fournit un structure pour représenter d’autres langages d’une manière normalisée.

DTD (Document Type Definition) et Schéma XML 

Une DTD permet de définir formellement l’ensemble des éléments, des attributs et des entités qui sont utilisés dans le document XML. La DTD spécifie l’imbrication des éléments, les attributs possibles des documents et les types des attributs. En définissant les types de DTD, on peut aussi vérifier si un document est valide ou pas grâce aux types définis dans la DTD.

RDF (Resource Description Framework) – modèle de donnée RDF 

RDF est un formalisme pour la description des méta-données; il fournit l’interopérabilité entre les applications qui échangent des informations sur le Web qui peuvent être compréhensible par les machines [Lassila and Swick, 1999]. RDF augmente la facilité de traitement automatique des ressources Web. Il peut être utilisé pour annoter des documents écrits dans des langages non structurés, ou comme une interface pour des documents écrits dans des langages ayant une sémantique équivalente. La syntaxe de RDF repose sur le langage de balisage extensible XML. XML fournit une syntaxe pour encoder des données tandis que RDF fournit un mécanisme décrivant le sens des données. Un des buts de RDF est de rendre possible la spécification de la sémantique des données basées sur XML d’une manière standardisée et interopérable.

Un document RDF est un ensemble de triplets de la forme <ressource, propriété, valeur>. Une ressource est une entité accessible via un URI11 sur l’Internet (par exemple un document HTML ou XML, une image, une page Web ou même une partie de la page Web). Une propriété définit une relation binaire entre une ressource et une valeur (associer de l’information à une ressource). Une valeur est une ressource ou une valeur littérale (chaîne de caractères). Un énoncé (ou une déclaration) RDF spécifie la valeur d’une propriété d’une ressource. On peut le décrire comme propriété(ressource, valeur). Les éléments de ces triplets peuvent être des URIs, des littéraux ou des variables. Cet ensemble de triplets peut être représenté de façon naturelle par un graphe (plus précisément un multi-graphe orienté étiqueté), où les éléments apparaissant comme ressource ou valeur sont les sommets, et chaque triplet est représenté par un arc dont l’origine est sa ressource et la destination sa valeur .

RDFS (Resource Description Framework Schema) – méta-modèle 

Le langage RDFS a été développé en se basant sur RDF [Brickley and Guha, 2000]. Le modèle des données RDF ne précise que le mode de description des données mais ne fournit pas la déclaration des propriétés spécifiques au domaine ni la manière de définir ces propriétés avec d’autres ressources. RDFS a pour but d’étendre RDF en décrivant plus précisément les ressources utilisées pour étiqueter les graphes. Pour cela, il fournit un mécanisme permettant de spécifier les classes dont les instances seront des ressources, comme les propriétés.

RDFS s’écrit toujours à l’aide de triplets RDF en utilisant deux propriétés fondamentales subClassOf et type pour représenter respectivement les relations de subsomption entre classes et les relations d’instanciation entre instances et classes. Les classes spécifiques au domaine sont déclarées comme des instances de la ressource Class et les propriétés spécifiques au domaine comme des instances de la ressource Property. Les propriétés subClassOf et subPropertyOf permettent de définir des hiérarchies de classes et de propriétés. D’autre part, RDFS ajoute à RDF la possibilité de définir les contraintes de domaine et co-domaine de valeurs avec l’aide des attributs rdfs:domain et rdfs:range. Les ressources instances sont décrites en utilisant le vocabulaire donné par les classes définies dans ce schéma. Pour résumer, XML peut être vu comme la couche de transport syntaxique, RDF comme un langage relationnel de base. RDFS offre des primitives de représentation de structures ou primitives ontologiques [Laublet et al., 2002].

Table des matières

Introduction
1 État de l’art
1.1 Web sémantique
1.1.1 Architecture et langages du Web sémantique
1.1.2 Composants principaux du Web sémantique
1.1.3 De la Mémoire d’entreprise au Web sémantique d’entreprise
1.2 Évolution du système de gestion des connaissances
1.2.1 Problème de changements et de l’évolution
1.2.2 Approches principales sur la gestion de l’évolution
1.3 Conclusion
2 Évolution du Web Sémantique d’Entreprise
2.1 Introduction
2.1.1 Web sémantique d’entreprise – Approche Acacia
2.1.2 Cycle de développement
2.1.3 Applications du Web Sémantique d’entreprise
2.2 Problèmes d’évolution du WSE
2.2.1 Causes possibles des problèmes d’évolution
2.2.2 Scénarios d’évolution
2.3 Aspects importants de l’évolution de l’ontologie
2.3.1 Processus d’évolution
2.3.2 Représentation des changements
2.3.3 Détection des changements ontologiques
2.3.4 Vérification et résolution des inconsistances
2.3.5 Comparaison et Gestion des versions de l’ontologie
2.3.6 Discussion
2.4 Aspects importants de l’évolution de l’annotation sémantique
2.4.1 Analyse des effets des changements ontologiques sur l’annotation
2.4.2 Détection des annotations inconsistantes
2.4.3 Résolution des annotations inconsistantes
2.4.4 Discussion
2.5 Conclusion
3 CoSWEM – un système de gestion de l’évolution du WSE
3.1 Motivations
3.2 Architecture du système CoSWEM
3.2.1 Architecture
3.2.2 Description des composants du système
3.2.3 Intégration de CoSWEM dans un Web sémantique d’entreprise
3.3 Évolution de l’ontologie dans le système CoSWEM
3.3.1 Propagation des changements de l’ontologie
3.3.2 Principaux aspects de l’évolution de l’ontologie
3.4 Évolution de l’annotation sémantique dans le système CoSWEM
3.4.1 Étapes principales
3.4.2 Approches de détection et de résolution des inconsistances
3.5 Outils de support utilisés dans le système CoSWEM
3.5.1 CORESE – Moteur de recherche sémantique
3.5.2 ECCO – Editeur Collaboratif et Contextuel d’Ontologie
3.5.3 SemTag – Librairie de tags JSP sémantiques
3.6 Conclusion
4 Évolution de l’ontologie
4.1 Démarche générale
4.1.1 Modèle de l’ontologie
4.1.2 Processus d’évolution de l’ontologie
4.2 Représentation des changements de l’ontologie
4.2.1 Classification des changements ontologiques
4.2.2 Construction de l’ontologie d’évolution
4.2.3 Trace de changement
4.3 Résolution des changements de l’ontologie
4.3.1 Niveau d’inconsistance
4.3.2 Stratégies de résolution
4.3.3 Résolution des inconsistances de l’ontologie
4.3.4 Gestion et comparaison des versions de l’ontologie
4.4 Propagation des changements de l’ontologie
4.4.1 Propagation aux ontologies dépendantes
4.4.2 Propagation aux annotations sémantiques
4.5 Conclusion
Conclusion

Télécharger le rapport complet