Análise do problema Observações Problema Necessidade de automatizar o processo de interoperabilidade Diferentes comunidades de informação Diferentes conceptualizações de domínios parcialmente sobrepostos Interoperabilidade baseada em dados ou informação Problema É pouca e pobre a interoperabilidade automática entre diferentes comunidades de informação

Objectivos Investigação dum processo semi-automático de mapeamento de ontologias que facilite a interoperabilidade baseada em conhecimento entre entidades heterogéneas. Desenvolvimento de ferramentas que permitam avaliar a viabilidade e utilidade das ideias resultantes da investigação realizada, nomeadamente no contexto da Web Semântica.

Requisitos identificados Áreas analisadas Sistemas de informação Web semântica Organizações virtuais e Negócios electrónicos Gestão do conhecimento Requisitos Identificação, especificação e representação de relações entre conceptualizações Transformação da informação das comunidades de acordo com as relações anteriores Negociação das relações anteriores entre comunidades de informação Manutenção das relações anteriores Integração (mas minimização da participação do) ser humano no processo Adopção de tecnologia do âmbito da web semântica

Ontologia “ontologia é uma especificação explícita duma conceptualização ” (Gruber, 1993) “ontologia é uma especificação explícita e formal duma conceptualização partilhada” (Studer et al., 1998) Ontologia vs. Esquema de base de dados Ontologia descreve um domínio de conhecimento segundo uma perspectiva

Modelo de Ontologia Ontologia Conceitos Hierarquia de conceitos Propriedades Propriedades e conceitos Nível Léxico Nível semântico

Modelo de Base de Conhecimento Instâncias de conceitos Instanciação de conceitos Instanciação de propriedades

Mapeamento de Ontologias Um processo em duas fases: A nível Intencional Especificação de relações semânticas entre Entidades da ontologia de origem (i.e. conceitos, relações, atributos), e Entidades da ontologia de destino A nível Extensional Executar as relações semânticas especificadas, Transformando instâncias da ontologia de origem em Instâncias da ontologia de destino

Ou seja…

MAFRA – MApping FRAmework Evolução Negociação Pós-processamento Conhecim. & Restrições do Domínio Conhecim. & Restrições do Domínio Interface gráfica Interface gráfica Execução Execução Especificação Especificação Medição de Semelhanças Medição de Semelhanças „Lift“ & Normalização

Conceptualização Tipos de heterogeneidade Sintáctica Modelo Semântica Dimensões identificadas das relações semânticas: Tipos de entidades Transformação Cardinalidade Restrições Estrutura

Representação – Semantic Bridging Ontology (SBO) Mapeamento ConceptBridge (CB) PropertyBridges (PB) Serviços Relação entre CBs e PBs Hierarquia entre CBs

Representação - Semantic Bridging Ontology (SBO) SBO é uma ontologia acerca do processo de mapeamento entre ontologias SBO é uma meta-ontologia Instanciação de SBO é um mapeamento entre ontologias Trata-se de: Taxonomia de relações semânticas (pontes semânticas) Relações entre pontes semânticas Caracterização semântica das pontes semânticas e das suas relações Mecanismos de transformação Mecanismos de controlo do fluxo de transformação Mecanismos de manipulação das entidades das ontologias Caracterização semântica das relações entre pontes semânticas e entidades Implementada completamente em código Java Implementada parcialmente em RDFS e DAML+OIL

Execução Processo em duas fases Vantagens: Inexistência de ordem de execução entre pontes semânticas Especificação e compreensão simples do mapeamento Execução determinística

Execução – Transformation Information Table (TI2)

Execução – Especificação extensional

Serviços Multi-dimensionais Observações Capacidade de transformação virtualmente incompleta Papel central dos serviços de transformação Especificação Negociação Evolução Proposta Serviços competentes em diversas fases do processo (multi-dimensionais) Serviços independentes das fases do processo de mapeamento Serviços auto-caracterizados Serviços automaticamente interligáveis com o resto do sistema

Arquitectura de sistema

Processo automático de especificação Matching MOMIS like Resnik like Type matcher Hyponymic Matcher Y matchers Clustering CopyInstance Split CopyAttribute CopyRelation serviços Currency Converter Semantic Bridging serviços SBO CopyInstance Split CopyAttribute CopyRelation Currency Converter

Implementação – MAFRA Toolkit

Aplicações Projectos nacionais Projectos internacionais OntoMapper I&D de soluções de mapeamento entre ontologias SANSKI I&D de soluções e interoperabilidade baseada em conhecimento na empresa virtual Harmonise Interligação entre grandes operadores turísticos Artemis Interligação de informação de repositórios de informação médica Satine Interligação entre pequenas e médias empresas de turismo Harmo-TEN follow up do projecto Harmonise, com vista a desenvolver soluções pré-comerciais

Experiências Harmonise Ontologia Alojamento Eventos Conceitos Propriedes Propriedades Atributos Relações IMHO 136 340 543 86 174 328 MEK 2 104 1 47 TIS 26 57 38 41 WoW - 20 40 Alojamento Ontologia origem Ontologia destino ConceptBridges PropertyBridges IMHO WoW 12 33 26 64 MEK 1 39 28 70 TIS 23 46 Eventos Ontologia origem Ontologia destino ConceptBridges PropertyBridges MEK IMHO 26 74 TIS 11 45

Mapping através de merging Comparação MAFRA Toolkit vs. OntoMerge Características OntoMerge MAFRA Toolkit Estratégia de mapeamento Mapping através de merging Mapping puro Representação das pontes semânticas Axiomas em Web-PDDL Instâncias RDF de SBO Estratégia de execução Inferência Funcional Representação de Ontologia Web-PDDL RDFS com ext. léxicas Representação de BC RDF Input Ficheiro RDF na Web Ficheiro RDF Output Ambiente de execução Web Java virtual machine Disponibilidade Privado Público OntoMerge MAFRA Toolkit Pentium III 800 MHz Pentium II Pentium 4M Experiência em 2002 Experiência em 2003 Experiências em 2003 1320 segundos 59 segundos < 120 segundos < 77 segundos

Conclusões (1) MAFRA – MApping FRAmework Sistematiza e organiza as fases do processo de mapeamento de ontologias Propõe e representa um processo de mapeamento Processo iterativo e interactivo Funciona como uma ferramenta de classificação e caracterização e trabalhos relacionados Semantic Bridging Ontology (SBO) Conceptualização do problema de especificação de relações semânticas Conceptualização simples e compacta Completamente formalizada Método declarativo da representação das relações semânticas Possibilidade de múltiplas notações e sintaxes

Conclusões (2) Processo de execução Processo genérico baseado em cinco fases: interrogação-filtragem-transformação-filtragem-instanciação Processo funcional suportado por serviços externos Restrições de execução sobre ambas as bases de conhecimento Formalização completa baseada em álgebra relacional Especificação extensional Arquitectura baseada em serviços multi-dimensionais Serviço é promovido a Serviço Multi-dimensional Serviços independentes das fases do processo de mapeamento Serviços auto-descritivos e auto-caracterizáveis Serviços dinamicamente interligáveis

Conclusões (3) Processo automático de especificação de pontes semânticas Caso de teste da arquitectura baseada em serviços multi-dimensionais Serviços parameterizáveis Matches são entidades genéricas e independentes do sistema Adopta, segue e explora a caracterização semântica proposta na SBO Gera um mapeamento válido MAFRA Toolkit Aplicações e Experiências Diversas áreas de aplicação Diversos projectos internacionais

Trabalho futuro Combinação de serviços Abstração da representação da especificação extensional Processo automático de especificação Melhoria da interface gráfica Evolução Negociação Integração em sistemas de terceiros Re-engenharia do MAFRA Toolkit Standardização Experiências

Publicações mais relevantes “Multi-Dimensional Service-Oriented Ontology Mapping”; Nuno Silva e João Rocha; International Journal of Web Engineering and Technology; Inderscience Publishers; aceite para publicação. “Proposal for the combination of ontology assemble and ontology mapping processes”; Nuno Silva, Jorge Santos e João Rocha; ICKEDS’2004; Porto, Portugal; Julho de 2004. Semantic Web Complex Ontology Mapping; Nuno Silva e João Rocha; Web Intelligence and Agent Systems Journal; 1(3-4) 235-248; IOS Press; 2003. “Ontology Mapping for Interoperability in Semantic Web”; Nuno Silva e João Rocha; ICWI'2003; Algarve, Portugal; Novembro de 2003. “Service-Oriented Ontology Mapping System”; Nuno Silva e João Rocha; ISWC’2003 Workshop on Semantic Integration; Sanibel Island (FL), EUA; Outubro de 2003. “E-Business Interoperability through Ontology Semantic Mapping”; Nuno Silva, João Rocha e José Cardoso; PRO-VE’2003; Lugano, Suiça; Outubro de 2003. “Semantic Web Complex Ontology Mapping”; Nuno Silva e João Rocha; IEEE Web Intelligence 2003 conference; Halifax, Canada; Outubro de 2003. “MAFRA – An Ontology MApping FRAmework for the Semantic Web”; Nuno Silva e João Rocha; 6th BIS; Colorado Springs (CO), EUA; Maio de 2003. “MAFRA - A Mapping Framework for Distributed Ontologies”; A. Maedche, B. Motik, N. Silva, R. Volz; 13th EKAW, Madrid, Espanha, Setembro de 2002. “MAFRA - A Mapping Framework for Distributed Ontologies in the Semantic Web”; A. Maedche, B. Motik, N. Silva, R. Volz; ECAI WS on Knowledge Transformation; Lyon, França, Julho de 2002. “Merging Ontologies using a Bottom-up Lexical and Structural Approach”; Nuno Silva e João Rocha; 7th ISKO; Granada, Espanha; Julho de 2002.