Danilo Poccia - Tecnologia et al.

Dal Semantic Web ai Semantic Web Services

La visione di un Web Semantico è iniziata nel 2001, quando Tim Berners-Lee pubblicò l'articolo omonimo su Scientific American:

• The Semantic Web, Tim Berners-Lee, James Hendler and Ora Lassila, Scientific American, May 2001

Gli standard che avevano creato l'incredibile rete di conoscenza nota come World Wide Web (WWW) erano incentrati sulla definizione di una sintassi comune per la trasmissione (HTTP) e la presentazione (HTML) di informazioni. Ma queste informazioni non potevano essere manipolate senza ambiguità: pensiamo ai risultati di una ricerca su Google per la parola "principi" in cui si otterranno risposte miste che interpretano la parola come "prìncipi" o "princìpi". Ciò che mancava alla sintassi che aveva creato il Web era una descrizione semantica delle informazioni.

Per fornire tale descrizione semantica al Web l'approccio indicato nell'articolo, e poi formalizzato dal World Wide Web Consortium (W3C), è di aggiungere un insieme di metadati (ovvero dati che descrivono dati) ai contenuti del web. Tali descrizioni sono spesso chiamate annotazioni semantiche e legano i contenuti sintattici informativi a schemi concettuali o ad una ontologia. Creato questo "strato" semantico si può pensare ad un Web dove degli Agenti Software sono in grado di analizzare i contenuti semantici ed automatizzare (rendendole particolarmente efficienti ed evitando ambiguità sintattiche) una serie di ricerche e correlazioni che ad oggi è possibile effettuare solo con intervento umano. La visione del Semantic Web è proprio questa: una rete di dati intercambiabili ed interagibili tra persone e "macchine". Per tale motivo è spesso definito un "Web del Dati".

Ma l'evoluzione verso un Web semantico non si è ancora concretizzata, e lo stesso Tim Barners-Lee ha aggiornatola sua visione nel 2006 in un nuovo articolo:

• The Semantic Web Revisited, Nigel Shadbolt, Tim Berners-Lee and Wendy Hall, IEEE Intelligent Systems 21(3) pp. 96-101, May/June 2006

La situazione attuale è che i principali standard abilitanti per la creazione del Semantic Web sono stati formalizzati, alcuni standard che possono essere utili sono in corso di definizione, altri ancora sono ancora strettamente legati ad ambiti accademici.

Gli standard del Semantic Web 

Le annotazioni semantiche sono espresse e formalizzate utilizzando il Resource Description Framework (RDF) sviluppato dal World Wide Web Consortium (W3C). L'RDF permette di creare una associazione tra contanuti del Web con una sintassi del tipo "soggetto, predicato, oggetto": infatti tutti e tre gli elementi della precedente "tripletta" sono specificati tramite un Uniform Resource Identifier (URI) (vedi l'RDF Primer per ulteriori informazioni).

Gli schemi concettuali e le ontologie sono espresse e formalizzate utilizzando il linguaggio RDF Schema (RDFS), che permette di definire un vocabolario per l'RDF, o l'Ontology Web Language (OWL), che rispetto all'RDFS permette un maggior potere espressivo. Sia RDFS che OWL sono stati standardizzati dal W3C all'interno delle attività del gruppo di lavoro per il Semantic Web.

OWL è in realtà il frutto di una rielaborazione del linguaggio DAML+OIL, a sua volta nato come integrazione del DARPA Agent Markup Language (DAML) con l'Ontology Inference Layer (OIL), il primo nato all'interno di un gruppo di lavoro del Defense Advanced Research Projects Agency (DARPA) del Dipartimento per la Difesa degli Stati Uniti, il secondo in ambito accademico.

Lo standard OWL prevede tre dialetti (o sotto-linguaggi) che, in ordine crescente rispetto al potere espessivo che permettono, sono chiamati Lite, DL e Full.

Ciascuno dei tre dialetti è una estensione del precedente, sia per quanto riguarda l'espressività del linguaggio che per le conclusioni che possono essere ottenute dai concetti espressi. Sono quindi vere le seguenti espressioni (ma non il contrario):

• ogni ontologia OWL Lite valida è a sua volta una ontologia OWL DL valida

• ogni ontologia OWL DL valida è a sua volta una ontologia OWL Full valida

• ogni conclusione valida per OWL Lite è una conclusione valida per OWL DL

• ogni conclusione valida per OWL DL è una conclusione valida per OWL Full

Solo i primi due dialetti (OWL-Lite e OWL-DL) assicurano la complettezza computazionale, ovvero la possibilità di raggiungere in un tempo finito la conclusione di un ragionamento.

In particolare l'OWL-DL, basato su una branca della logica denominata Logica Descrittiva (in inglese Description Logics, da cui l'acronimo DL), permette di modellare gli schemi e le ontologie secondo un modello studiato e analizzato da più di venti anni.

Tale modello parte dalla definizione di una base di conoscenza (in inglese Knlowledge Base) suddivisa in due componenti:

• un TBox (Terminology Box o conoscenza intensionale) che contiene la definizione di concetti e loro classificazione (ad esempio in una tassonomia)

• un ABox (Assertion Box o conoscenza estensionale) che contiene le asserzioni, ovvero istanze di concetti classificati nella TBox (ad esempio un modello specifico all'interno di una casistica più generale)
  

Utilizzando l'OWL-DL si ha il beneficio di poter utilizzare gli studi del settore che permettono di effettuare ragionamenti sui dati inseriti nella base di conoscenza (ad esempio tramite sussunzione) utilizzando algoritmi ottimizzati. Gli studi di Logica Descrittiva permettono infatti di sapere se il tempo computazionale necessario ad ottenere una risposta esaustiva per un ragionamento basato su OWL-DL sia finito e se la crescita della complessità di un ragionamento sia polinomiale (e quindi computazionalmente efficiente ed utilizzabile).

Dal Semantic Web ai Semantic Web Services

In parallelo all'evoluzione auspicata verso un Web Semantico (e quindi dei Dati), si assiste ad un uteriore cambiamento: la diffusione di un Web dei Servizi, basato ovviamente su tutte le tecnologie abilitanti legate ai Web Services (e quindi SOAP, UDDI, WSDL, WS-*, ecc.). Ma non esiste ad oggi uno standard riconosciuto per associare contenuto semantico ai servizi applicativi ed in un contesto più generale ai Web Services.

Una delle tecnologie più promettenti in questo ambito è chiamata Semantic Annotations for WSDL (SAWSDL). SAWSDL nasce come evoluzione del precedente WSDL-S (Web Service Semantics), proposto come sottomissione al W3C dal Large Scale Ditributed Information Systems (LSDIS) dell'Università della Georgia negli Stati Uniti. E' importante notare tuttavia che SAWSDL è ad oggi un Working Draft del W3C e vanno tenute sotto controllo le future evoluzione degli standard in questo particolare ambito.

Per concludere questa carrellata sulle tecnologie è importante sottolineare altri due componenti fondamentali per poter interagire (e ragionare) con un Web semantico:

• un motore di ragionamento (basato sulla Logica Descrittiva), dove sono incentrati gli sforzi del mondo accademico in questa area
  
• una interfaccia di query, dove sembra si stia formalizzando uno protocollo standard, in via di definizione presso il W3C: il Simple Protocol and RDF Query Language (SPARQL).

Per ulteriori informazioni:

• http://www.w3.org/2001/sw/
• http://en.wikipedia.org/wiki/Semantic_Web

Posted at 09:35AM gen 15, 2007 by danilop in Internet  |  Comments[3]