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<title>Ontologías</title>
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<meta name="author" content="Miguel Expósito Martín">
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# semántica
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- Redes semánticas
- Minería de textos y minería web
- **Ontologías**
- Linked Data
- Análisis de redes complejas
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# Ontologías
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### Ontologías
- Introducción a RDF
- Introducción a Ontologías
- RDFs
- OWL
- SKOS
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# Introducción a RDF
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## ¿Qué es RDF?
> Un marco de trabajo para expresar información sobre recursos.
documentos, personas, objetos físicos y/o abstractos...
- información en la web necesita ser procesada por aplicaciones
- RDF ofrece un marco común sin pérdida de significado
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## ¿Para qué RDF?
- para añadir información legible para motores de búsqueda
- para enriquecer un dataset enlazándolo con datasets de terceros
- para entrelazar feeds de APIs, facilitando su descubrimiento
- para construir agregaciones de datos sobre determinados temas
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## ¿Para qué RDF?
- para proporcionar un estándar de intercambio de datos entre BBDDs
- para permitir consultas cruzadas a datasets de una organización
- para enriquecer, describir y contextualizar los datos
- para fomentar nuevas asociaciones entre datasets
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## ¿Y el modelo relacional?
- una tabla es fácil de mostrar, ordenar y editar
- su semántica está en las filas y columnas de sus tablas
- una BDR permite cruzar varias tablas de forma estándar
- evolucionar los esquemas es complejo:
datos + consultas
</script>
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<section data-id="1" data-markdown>
<script type="text/template">
## ¿Y el modelo relacional?
- además, los esquemas se pueden volver tremendamente complicados
soluciones: procedimientos almacenados y ORMs
#### a veces, es necesario modelar para lo inesperado: flexibilidad
</script>
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<section data-id="1" data-markdown>
<script type="text/template">
## modelo de datos RDF
- RDF permite hacer declaraciones sobre recursos.
- El formato de una declaración es sencillo:
**sujeto + predicado + objeto**
- El predicado representa la naturaleza de la relación
- Las declaraciones RDF se denominan tripletas
</script>
</section>
<section data-id="1" data-markdown>
<script type="text/template">
## ejemplo informal de tripletas
<Bob> <is a> <person>.
<Bob> <is a friend of> <Alice>.
<Bob> <is born on> <the 4th of July 1990>.
<Bob> <is interested in> <the Mona Lisa>.
<the Mona Lisa> <was created by> <Leonardo da Vinci>.
<the video 'La Joconde à Washington'> <is about> <the Mona Lisa>.
</script>
</section>
<section data-id="1" data-markdown>
<script type="text/template">
## ejemplo informal de tripletas
<!-- .element: height="75%" width="75%"-->
</script>
</section>
<section data-id="1" data-markdown>
<script type="text/template">
## IRIs, URIs, URLs
- URI: identifica un recurso físico o abstracto
- IRI: como la URI, pero incorpora UTF-8
- URL: una URI que, además de identificar, proporciona una forma de localizar el recurso a través de su mecanismo de acceso primario
http://dbpedia.org/resource/Leonardo_da_Vinci
**son identificadores únicos (fuertes)**
</script>
</section>
<section data-id="1" data-markdown>
<script type="text/template">
## IRIs, URIs, URLs
Es común acortar los URIs asignando un espacio de nombres a su base:
http://www.w3.org/1999/02/22-rdf-syntax-ns#type
rdf = http://www.w3.org/1999/02/22-rdf-syntax-ns#
**rdf:type**
</script>
</section>
<section data-id="1" data-markdown>
<script type="text/template">
## literales
valores básicos que no son IRIs (strings, dates...)
Muchos [tipos de datos](https://www.w3.org/TR/2014/REC-rdf11-concepts-20140225/#section-Datatypes) provienen de XML Schema
</script>
</section>
<section data-id="1" data-markdown>
<script type="text/template">
## blank nodes
- A veces es útil representar un recurso sin usar un identificador.
- Se asemejan a variables en álgebra: representan algo cuyo valor se desconoce.
- Pueden aparecer en las posiciones de sujeto y objeto.
- Se usan para agrupar conjuntos de declaraciones.
</script>
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<section data-id="1" data-markdown>
<script type="text/template">
## ejemplo de blank nodes
</script>
</section>
<section data-id="1" data-markdown>
<script type="text/template">
## grafos múltiples
RDF permite agrupar declaraciones en varios grafos y asociarlos a un IRI determinado
<http://example.org/bob#me> <http://www.w3.org/1999/02/22-rdf-syntax-ns#type> <http://xmlns.com/foaf/0.1/Person> <http://example.org/bob>
**se denominan quads**
</script>
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## formatos de serialización
N-triples:
<http://example.org/bob#me> <http://www.w3.org/1999/02/22-rdf-syntax-ns#type> <http://xmlns.com/foaf/0.1/Person> .
<http://example.org/bob#me> <http://xmlns.com/foaf/0.1/knows> <http://example.org/alice#me> .
<http://example.org/bob#me> <http://schema.org/birthDate> "1990-07-04"^^<http://www.w3.org/2001/XMLSchema#date> .
<http://example.org/bob#me> <http://xmlns.com/foaf/0.1/topic_interest> <http://www.wikidata.org/entity/Q12418> .
</script>
</section>
<section data-id="1" data-markdown>
<script type="text/template">
## formatos de serialización
Turtle:
BASE <http://example.org/>
PREFIX foaf: <http://xmlns.com/foaf/0.1/>
PREFIX xsd: <http://www.w3.org/2001/XMLSchema#>
PREFIX schema: <http://schema.org/>
PREFIX dcterms: <http://purl.org/dc/terms/>
PREFIX wd: <http://www.wikidata.org/entity/>
<bob#me>
a foaf:Person ;
foaf:knows <alice#me> ;
schema:birthDate "1990-07-04"^^xsd:date ;
foaf:topic_interest wd:Q12418 .
</script>
</section>
<section data-id="1" data-markdown>
<script type="text/template">
## formatos de serialización
blank node:
PREFIX lio: <http://purl.org/net/lio#>
<http://dbpedia.org/resource/Mona_Lisa> lio:shows _:x .
_:x a <http://dbpedia.org/resource/Cypress> .
</script>
</section>
<section data-id="1" data-markdown>
<script type="text/template">
## formatos de serialización
JSON-LD:
{
"@context": "example-context.json",
"@id": "http://example.org/bob#me",
"@type": "Person",
"birthdate": "1990-07-04",
"knows": "http://example.org/alice#me",
"interest": {
"@id": "http://www.wikidata.org/entity/Q12418",
"title": "Mona Lisa",
"subject_of": "http://data.europeana.eu/item/04802/243FA8618938F4117025F17A8B813C5F9AA4D619",
"creator": "http://dbpedia.org/resource/Leonardo_da_Vinci"
}
}
</script>
</section>
<section data-id="1" data-markdown>
<script type="text/template">
## formatos de serialización
JSON-LD context:
{
"@context": {
"foaf": "http://xmlns.com/foaf/0.1/",
"Person": "foaf:Person",
"interest": "foaf:topic_interest",
"knows": {
"@id": "foaf:knows",
"@type": "@id"
},
"birthdate": {
"@id": "http://schema.org/birthDate",
"@type": "http://www.w3.org/2001/XMLSchema#date"
},
"dcterms": "http://purl.org/dc/terms/",
"title": "dcterms:title",
"creator": {
"@id": "dcterms:creator",
"@type": "@id"
},
"subject_of": {
"@reverse": "dcterms:subject",
"@type": "@id"
}
}
}
</script>
</section>
<section data-id="1" data-markdown>
<script type="text/template">
## formatos de serialización
RDF/XML:
<?xml version="1.0" encoding="utf-8"?>
<rdf:RDF
xmlns:dcterms="http://purl.org/dc/terms/"
xmlns:foaf="http://xmlns.com/foaf/0.1/"
xmlns:rdf="http://www.w3.org/1999/02/22-rdf-syntax-ns#"
xmlns:schema="http://schema.org/">
<rdf:Description rdf:about="http://example.org/bob#me">
<rdf:type rdf:resource="http://xmlns.com/foaf/0.1/Person"/>
<schema:birthDate rdf:datatype="http://www.w3.org/2001/XMLSchema#date">1990-07-04</schema:birthDate>
<foaf:knows rdf:resource="http://example.org/alice#me"/>
<foaf:topic_interest rdf:resource="http://www.wikidata.org/entity/Q12418"/>
</rdf:Description>
<rdf:Description rdf:about="http://www.wikidata.org/entity/Q12418">
<dcterms:title>Mona Lisa</dcterms:title>
<dcterms:creator rdf:resource="http://dbpedia.org/resource/Leonardo_da_Vinci"/>
</rdf:Description>
<rdf:Description rdf:about="http://data.europeana.eu/item/04802/243FA8618938F4117025F17A8B813C5F9AA4D619">
<dcterms:subject rdf:resource="http://www.wikidata.org/entity/Q12418"/>
</rdf:Description>
</rdf:RDF>
</script>
</section>
<section data-id="1" data-markdown>
<script type="text/template">
## vocabularios
- RDF se utiliza conjuntamente con vocabularios para proporcionar información semántica.
- Para definir vocabularios, RDF proporciona la herramienta básica RDF Schema (RDFs)
</script>
</section>
<section data-id="1" data-markdown>
<script type="text/template">
## vocabularios
- Clase: categoría para clasificar recursos.
- Tipo: relación entre instancia y su clase correspondiente.
- Dominio: colección de tipos que usan una propiedad.
- Rango: tipos de valores que puede tomar una propiedad.
**un recurso se considera miembro de una clase por sus propiedades**
</script>
</section>
<section data-id="1" data-markdown>
<script type="text/template">
## vocabularios
<!-- .slide: style="font-size:30px" -->
|Construct|Sintaxis|
|---------|--------|
|Class (class)|`C rdf:type rdfs:Class`|
|Property (class)|`P rdf:type rdf:Property`|
|type (property)|`I rdf:type C`|
|subClassOf (property)|`C1 rdfs:subClassOf C2`|
|subPropertyOf (property)|`P1 rdfs:subPropertyOf P2`|
|domain (property)|`P rdfs:domain C`|
|range (property)|`P rdfs:range C`|
</script>
</section>
<section data-id="1" data-markdown>
<script type="text/template">
## modelo informal
<Person> <type> <Class>
<is a friend of> <type> <Property>
<is a friend of> <domain> <Person>
<is a friend of> <range> <Person>
<is a good friend of> <subPropertyOf> <is a friend of>
</script>
</section>
<section data-id="1" data-markdown>
<script type="text/template">
## modelo real
<!-- .element: height="75%" width="75%"-->
</script>
</section>
</section>
<section>
<section data-id="1" data-markdown>
<script type="text/template">
# Introducción a Ontologías
</script>
</section>
<section data-id="1" data-markdown>
<script type="text/template">
## Definición
Para un filósofo:
>Un sistema particular de categorías sistematizando cierta visión del mundo [Guarino, 1998]
</script>
</section>
<section data-id="1" data-markdown>
<script type="text/template">
## Definición
Para un científico de datos:
>Una especificación formal de una conceptualización compartida [Struder et. al., 1998]
</script>
</section>
<section data-id="1" data-markdown>
<script type="text/template">
## Componentes
Clases
- Representan conceptos tomados en su sentido más amplio
- Suelen estar organizadas en taxonomías
</script>
</section>
<section data-id="1" data-markdown>
<script type="text/template">
## Componentes
Relaciones
- Representan un tipo de asociación entre los conceptos del dominio
- Las contenidas en una ontología normalmente son binarias (dominio - rango)
- Se utilizan también para expresar atributos de conceptos (su rango es un tipo de datos y no un concepto)
</script>
</section>
<section data-id="1" data-markdown>
<script type="text/template">
## Componentes
Axiomas
- Modelan afirmaciones que son siempre ciertas
- Sirven para verificar la consistencia de la ontología o de sus conocimientos almacenados
- Son útiles para inferir conocimientos nuevos
</script>
</section>
<section data-id="1" data-markdown>
<script type="text/template">
## Componentes
Instancias
- Representan individuos o elementos en una ontología
</script>
</section>
<section data-id="1" data-markdown>
<script type="text/template">
## Beneficios
- Proporcionan definiciones comunes y compartidas sobre conceptos de un dominio
- Permiten reutilizar conocimientos de un dominio
- Proporcionan términos a utilizar al crear documentos RDF
- Ofrecen un mecanismo de codificar conocimiento y semántica para ser procesados por máquinas
</script>
</section>
</section>
<section>
<section data-id="1" data-markdown>
<script type="text/template">
## RDFs
RDF Schema
</script>
</section>
<section data-id="1" data-markdown>
<script type="text/template">
## modelado con RDFs
- Lenguaje de esquema básico y ligero
- En su naturaleza, es orientado a objetos
- Declarar tipos es sencillo (frente a las PKs y FKs de una BDR)
>su propósito es definir vocabularios compartidos entre aplicaciones para facilitar el intercambio de datos entre ellas
</script>
</section>
<section data-id="1" data-markdown>
<script type="text/template">
## modelado con RDFs
`rdf:type`
- Permite especificar que un concepto es instancia de una clase
ex:miHondaCivic rdf:type ex:Vehiculo
ex:miHondaCivic rdf:type ex:ArticuloEnVenta
ex:miHomdaCivic rdf:type ex:BienAsegurado
</script>
</section>
<section data-id="1" data-markdown>
<script type="text/template">
## modelado con RDFs
`rdf:class` y `rdfs:property`
- Relacionan clases y propiedades
ex:articuloEnVenta rdf:type rdf:Class
ex:precio rdf:type rdfs:property
</script>
</section>
<section data-id="1" data-markdown>
<script type="text/template">
## modelado con RDFs
`rdfs:domain` y `rdfs:range`
- Dominio: conceptos a la que esa propiedad aplica
- Rango: valores que la propiedad puede aceptar
ex:precio rdfs:domain rdf:ArticuloEnVenta
ex:precio rdfs:range XSD:int
</script>
</section>
<section data-id="1" data-markdown>
<script type="text/template">
## modelado con RDFs
`subClassOf`
- Las instancias de una subclase lo son de su clase padre
- Las propiedades de una clase lo son de su clase hija
ex:cocheUsado rdfs:subClassOf rdf:ArticuloEnVenta
</script>
</section>
<section data-id="1" data-markdown>
<script type="text/template">
## modelado con RDFs
`subPropertyOf`
- Propiedades incluidas en otra propiedad más general
ex:Madre rdfs:subPropertyOf rdf:Progenitor
</script>
</section>
<section data-id="1" data-markdown>
<script type="text/template">
## modelado con RDFs
otros constructs
- `rdfs:Label`: texto descriptivo del recurso
- `rdfs:Comment`: comentario más extenso sobre el recurso
- `rdfs:SeeAlso`: enlaces a otras fuentes relevantes
- `rdfs:Literal`: tipo de dato primitivo
</script>
</section>
</section>
<section>
<section data-id="1" data-markdown>
<script type="text/template">
## OWL
Web Ontology Language
- Uno de los estándares principales de la web semántica
- Permite un modelado rápido y flexible
- Base para un razonamiento automático eficiente
</script>
</section>
<section data-id="1" data-markdown>
<script type="text/template">
## OWL: características
- Más expresivo que otros lenguajes de modelado
- Flexible: modelado incremental
- Eficiente: permite soportar varios tipos de tareas de razonamiento
</script>
</section>
<section data-id="1" data-markdown>
<script type="text/template">
## OWL: diferencias con RDFs
vocabulario
- OWL incluye RDFs y ofrece mucho más
ex:Madre owl:unionOf (ex:Progenitor, ex:Mujer)
IFCA:JohnSmith owl:sameAs PersonalDatabase:JohnQSmith
ex:MiPais owl:allValuesFrom (Pais:España, Pais:Italia, …)
</script>
</section>
<section data-id="1" data-markdown>
<script type="text/template">
## OWL: diferencias con RDFs
flexibilidad
- OWL permite especificar cómo usar un vocabulario y cómo no usarlo
- OWL permite restringir los modelos de datos para permitir consultas más rápidas
>En RDFs un recurso puede definirse como clase e instancia simultáneamente. OWL no lo permite.
</script>
</section>
<section data-id="1" data-markdown>
<script type="text/template">
## OWL: diferencias con RDFs
anotaciones y meta-metadatos
- OWL ofrece anotaciones para enlazar modelos de datos
owl:Import
owl:versionInfo
owl:backwardsCompatibleWith
owl:deprecatedProperty
</script>
</section>
<section data-id="1" data-markdown>
<script type="text/template">
## perfiles de OWL
- Existen para permitir un trade-off entre expresividad en el modelado y requisitos computacionales en el razonamiento automático
- Si no se está usando OWL para razonamiento automático, se puede usar el perfil más expresivo (´OWL 2 / Full´)
</script>
</section>
<section data-id="1" data-markdown>
<script type="text/template">
## perfiles de OWL: OWL 2 / Full
- El perfil más expresivo, permite usar todos los constructs disponibles
- Las reglas de inferencia pueden ser tan complejas que disparen el coste computacional (tiempo)
</script>
</section>
<section data-id="1" data-markdown>
<script type="text/template">
## perfiles de OWL: OWL 2 / EL
- Útil si se tienen muchas clases y propiedades enlazadas a través de relaciones complejas y se desea que el reazonador descubra nuevas relaciones
- Dichas relaciones entre clases pueden inferirse en tiempo polinomial
</script>
</section>
<section data-id="1" data-markdown>
<script type="text/template">
## perfiles de OWL: OWL 2 / QL
- Orientado hacia un procesamiento eficiente de muchos datos de tipo instancia (por ejemplo, provenientes de una BDR)
- Está lo suficientemente limitado para poder reescribir una consulta en SQL
</script>
</section>
<section data-id="1" data-markdown>
<script type="text/template">
## perfiles de OWL: OWL 2 / RL
- Orientado hacia la ejecución eficiente en un motor de reglas de negocio
- Funciona mejor con datos en RDF y reglas que podrían implementar cualquier lógica de negocio arbitraria
</script>
</section>
<section data-id="1" data-markdown>
<script type="text/template">
## OWL: clases
- Una colección de individuos
- Una forma de describir parte del mundo
- Ej: persona, animal, dispositivo
</script>
</section>
<section data-id="1" data-markdown>
<script type="text/template">
## OWL: propiedades
- Una colección de relaciones entre individuos
- Una forma de describir un tipo de relación entre individuos
- Ej: tienePadre, tieneAnimal, cumpleAños
</script>
</section>
<section data-id="1" data-markdown>
<script type="text/template">
## OWL: individuos
- Objetos en el mundo
- Pertenecen a clases
- Se relacionan con otros objetos y con valores de datos a través de propiedades
- Ej: Miguel, AyuntamientoDeSantander, IFCA
</script>
</section>
<section data-id="1" data-markdown>
<script type="text/template">
## OWL: clases y recursos
`intersectionOf`
- Cualquier instancia de la primera clase lo es también de las especificadas en la lista
ex:Madre owl:intersectionOf (ex:Mujer, ex:Progenitor)
</script>
</section>
<section data-id="1" data-markdown>
<script type="text/template">
## OWL: clases y recursos
`unionOf`
- Cualquier instancia de la primera clase lo es también de **al menos una** especificadas en la lista
ex:Progenitor owl:unionOf (:Madre, :Padre)
</script>
</section>
<section data-id="1" data-markdown>
<script type="text/template">
## OWL: clases y recursos
`complementOf`
- La primera clase es equivalente a todo lo que no esté en la segunda
ex:Progenitor owl:complementOf ex:NoProgenitor
</script>
</section>
<section data-id="1" data-markdown>
<script type="text/template">
## OWL: clases y recursos
`disjointWith`
- La primera clase y la segunda no tienen miembros en común
ex:Hombre owl:disjointWith ex:Mujer
</script>
</section>
<section data-id="1" data-markdown>
<script type="text/template">
## OWL: clases y recursos
`equivalentClass`
- La primera clase y la segunda contienen los mismos miembros
ex:HumanoHembraAdulto owl:equivalentClass ex:Mujer
</script>
</section>
<section data-id="1" data-markdown>
<script type="text/template">
## OWL: clases y recursos
`sameAs`
- El primer recurso se refiere exactamente al mismo que el segundo
ex:Spiderman owl:sameAs ex:PeterParker
</script>
</section>
<section data-id="1" data-markdown>
<script type="text/template">
## OWL: clases y recursos
`differentFrom`
- El primer recurso se refiere a uno distinto del segundo
ex:AnaPastorMinistra owl:differentFrom ex:AnaPastorPeriodista
</script>
</section>
<section data-id="1" data-markdown>
<script type="text/template">
## OWL: propiedades
`DatatypeProperty`
- La propiedad enlaza a valores de datos simples
`ex:cumpleAños` enlaza a una fecha
</script>
</section>
<section data-id="1" data-markdown>
<script type="text/template">
## OWL: propiedades
`ObjectProperty`
- La propiedad enlaza a otro recurso
`ex:tieneConyuge` enlaza a una persona (otro recurso)
</script>
</section>
<section data-id="1" data-markdown>
<script type="text/template">
## OWL: propiedades
`TransitiveProperty`
- Si la propiedad enlaza A con B y B con C, también enlaza A con C
`ex:tieneAncestro`
</script>
</section>
<section data-id="1" data-markdown>
<script type="text/template">
## OWL: propiedades
`SymmetricProperty`
- Si la propiedad relaciona A con B, también B con A
`ex:tieneConyuge`
</script>
</section>
<section data-id="1" data-markdown>
<script type="text/template">
## OWL: propiedades
`AsymmetricProperty`
- Si la propiedad relaciona A con B, nunca relaciona B con A
`ex:tieneHijo`
</script>
</section>
<section data-id="1" data-markdown>
<script type="text/template">
## OWL: propiedades
`ReflexiveProperty`
- La propiedad enlaza algo consigo mismo
`ex:viveCon`
</script>
</section>
<section data-id="1" data-markdown>
<script type="text/template">
## OWL: propiedades
`IrreflexiveProperty`
- La propiedad nunca enlaza algo consigo mismo
`ex:tieneConyuge`
</script>
</section>
<section data-id="1" data-markdown>
<script type="text/template">
## OWL: propiedades
`FunctionalProperty`
- La propiedad solo enlaza como mucho con un recurso
`ex:cumpleAños`
</script>
</section>
<section data-id="1" data-markdown>
<script type="text/template">
## OWL: propiedades
`InverseFunctionalProperty`
- El sujeto de esta propiedad se identifica unívocamente por el valor de la misma
`ex:tieneDNI`
</script>
</section>
<section data-id="1" data-markdown>
<script type="text/template">
## OWL: propiedades
`InverseOf`
- Las dos propiedades son inversas la una de la otra
ex:tieneHijo owl:InverseOf ex:tieneProgenitor
</script>
</section>
<section data-id="1" data-markdown>
<script type="text/template">
## OWL: propiedades
`equivalentProperty`
- Las dos propiedades son exactamente las mismas, aunque tengan distinta intencionalidad
ex:fechaNacimiento owl:equivalentProperty ex:cumpleAños
</script>
</section>
<section data-id="1" data-markdown>
<script type="text/template">
## OWL: restricciones