Ontologie per il Web Semantico: un'analisi comparativa

Il lavoro svolto in questa tesi è stato quello di analizzare il Web Semantico e i suoi linguaggi di rappresentazione delle informazioni. Inoltre sono state introdotte le ontologie evidenziando il loro ruolo all’interno del Web Semantico. Infine è stato fatto uno studio riguardo le ontologie attualmente sviluppate, allo scopo di portare a termine un’analisi comparativa delle stesse.

Generazione di ontologie da rappresentazioni grafiche

La produzione ontologica è un processo fondamentale per la crescita del Web Semantico in quanto le ontologie rappresentano i vocabolari formali con cui strutturare il Web of Data. Le notazioni grafiche ontologiche costituiscono il mezzo ideale per progettare ontologie OWL sensate e ben strutturate. Tuttavia la successiva fase di generazione ontologica richiede all'utente un fastidioso cambio sia di prospettiva sia di strumentazione. Questa tesi propone dunque GraMOS, Graffoo to Manchester OWL Syntax, un motore di trasformazione da modelli Graffoo a ontologie formali in grado di fondere le due fasi di progettazione e generazione ontologica.

Confronto tra strumenti per lo sviluppo di ontologie

Nella tesi viene effettuato un confronto tra diversi strumenti di sviluppo per ontologie, considerando vari criteri e caratteristiche relativi a questi strumenti. Viene inoltre approfondito il contesto in cui operano tali editor, presentando il Web Semantico, e tutte le tecnologie, linguaggi e applicazioni di supporto per lo sviluppo ontologico.

Tool per lo sviluppo di ontologie per il web semantico

La trattazione di questa tesi ha lo scopo di fornire esempi di ontologie, nonché una panoramica sugli editor per la creazione e lo sviluppo di queste, evidenziandone pregi e difetti. Dopo un’introduzione generale al Web Semantico, tale documento fornisce dei tutorial, sempre affiancati da molteplici screenshot e da tutto il codice necessario, molto utili per “avventurarsi” nello sviluppo di ontologie. Le ontologie, per essere fruibili, devono essere pubblicate. Si è deciso pertanto di dare una descrizione dei principali vocabolari attualmente utilizzati nell’ambito del Web Semantico, così da dare un’idea al lettore dei diversi tipi di vocabolario presenti sul web. Infine è stato esaminato Jena: un framework per le applicazioni del Web Semantico sviluppate in Java. Anche in questo caso è stato creato un tutorial in cui tale framework è stato integrato in Eclipse. Vengono mostrati l’installazione delle librerie, l’importazione e l’interrogazione di un file RDF. Poiché per importare un file RDF il lettore deve averne uno, è stata colta l’occasione per fornire anche una guida utile alla creazione di un documento RDF, attraverso FOAF-a-Matic, un’applicazione Javascript che permette di creare una descrizione di se stessi in formato FOAF.

BIRD-A: una piattaforma per la creazione di interfacce Web basate su ontologie per l'authoring di dati RDF

Lo scopo del progetto Bird-A è di mettere a disposizione uno strumento basato su ontologie per progettare un'interfaccia web collaborativa di creazione, visualizzazione, modifica e cancellazione di dati RDF e di fornirne una prima implementazione funzionante. La visione che sta muovendo la comunità del web semantico negli ultimi anni è quella di creare un Web basato su dati strutturati tra loro collegati, più che su documenti. Questo modello di architettura prende il nome di Linked Data ed è basata sulla possibilità di considerare cose, concetti, persone come risorse identificabili tramite URI e di poter fornire informazioni e descrivere collegamenti tra queste risorse attraverso l'uso di formati standard come RDF. Ciò che ha però frenato la diffusione di questi dati strutturati ed interconnessi sono stati gli alti requisiti di competenze tecniche necessarie sia alla loro creazione che alla loro fruizione. Il progetto Bird-A si prefigge di semplificare la creazione e la fruizione di dati RDF, favorendone la condivisione e la diffusione anche fra persone non dotate di conoscenze tecniche specifiche.

Interfaccia web per un sistema di condivisione semantica dell'informazione: studio e implementazione

Questa tesi progettuale nasce per integrare gli sforzi attuali sullo sviluppo del web semantico. La piattaforma di riferimento sulla quale è stato svolto il presente lavoro è SMART-M3. Questa piattaforma mette a disposizione uno spazio condiviso di informazioni, rappresentate e accessibili secondo le tecnologie del web semantico. In questo scenario, nasce la necessità di disporre di un'interfaccia web capace di interagire con la piattaforma - in grado di risolvere la complessità intrinseca dei dati semantici - allo scopo di averne un completo controllo; ricerche precedenti a questo proposito hanno dato come frutto una libreria PHP che mi è stata consegnata come strumento per lo sviluppo dell'interfaccia. La tesi si è articolata in 3 fasi principali: una fase iniziale di documentazione sull'argomento, eseguita principalmente sul libro “A developer's guide to the semantic web” di Liyang Yu e sulla tesi “Ontologie per il web semantico: un'analisi comparativa.” di Indrit Beqiri; una seconda fase, quella principale, di sviluppo del progetto informatico; una terza fase, infine, di sviluppo di questo elaborato di tesi, da considerarsi come la trattazione di tutto il percorso soprascritto, dall'inizio alla fine, secondo l'ordine cronologico in cui si svolto l'intero processo della tesi.

Conversione per il Semantic Web di dati Turistico-Culturali: il progetto QRPlaces - Semantic Events

Il progetto QRPlaces - Semantic Events, oggetto di questo lavoro, focalizza l’attenzione sull’analisi, la progettazione e l’implementazione di un sistema che sia in grado di modellare i dati, relativi a diversi eventi facenti parte del patrimonio turistico - culturale della Regione Emilia Romagna 1, rendendo evidenti i vantaggi associati ad una rappresentazione formale incentrata sulla Semantica. I dati turistico - culturali sono intesi in questo ambito sia come una rappresentazione di “qualcosa che accade in un certo punto ad un certo momento” (come ad esempio un concerto, una sagra, una raccolta fondi, una rappresentazione teatrale e quant’altro) sia come tradizioni e costumi che costituiscono il patrimonio turistico-culturale e a cui si fa spesso riferimento con il nome di “Cultural Heritage”. Essi hanno la caratteristica intrinseca di richiedere una conoscenza completa di diverse informa- zioni correlata, come informazioni di geo localizzazione relative al luogo fisico che ospita l’evento, dati biografici riferiti all’autore o al soggetto che è presente nell’evento piuttosto che riferirsi ad informazioni che descrivono nel dettaglio tutti gli oggetti, come teatri, cinema, compagnie teatrali che caratterizzano l’evento stesso. Una corretta rappresentazione della conoscenza ad essi legata richiede, pertanto, una modellazione in cui i dati possano essere interconnessi, rivelando un valore informativo che altrimenti resterebbe nascosto. Il lavoro svolto ha avuto lo scopo di realizzare un dataset rispondente alle caratteristiche tipiche del Semantic Web grazie al quale è stato possibile potenziare il circuito di comunicazione e informazione turistica QRPlaces 2. Nello specifico, attraverso la conversione ontologica di dati di vario genere relativi ad eventi dislocati nel territorio, e sfruttando i principi e le tecnologie del Linked Data, si è cercato di ottenere un modello informativo quanto più possibile correlato e arricchito da dati esterni. L’obiettivo finale è stato quello di ottenere una sorgente informativa di dati interconnessi non solo tra loro ma anche con quelli presenti in sorgenti esterne, dando vita ad un percorso di collegamenti in grado di evidenziare una ricchezza informativa utilizzabile per la creazione di valore aggiunto che altrimenti non sarebbe possibile ottenere. Questo aspetto è stato realizzato attraverso un’in- terfaccia di MashUp che utilizza come sorgente il dataset creato e tutti i collegamenti con la rete del Linked Data, in grado di reperire informazioni aggiuntive multi dominio.

Una base dati per il knowledge discovery in genetica medica

L'innovazione delle tecnologie di sequenziamento negli ultimi anni ha reso possibile la catalogazione delle varianti genetiche nei campioni umani, portando nuove scoperte e comprensioni nella ricerca medica, farmaceutica, dell'evoluzione e negli studi sulla popolazione. La quantità di sequenze prodotta è molto cospicua, e per giungere all'identificazione delle varianti sono necessari diversi stadi di elaborazione delle informazioni genetiche in cui, ad ogni passo, vengono generate ulteriori informazioni. Insieme a questa immensa accumulazione di dati, è nata la necessità da parte della comunità scientifica di organizzare i dati in repository, dapprima solo per condividere i risultati delle ricerche, poi per permettere studi statistici direttamente sui dati genetici. Gli studi su larga scala coinvolgono quantità di dati nell'ordine dei petabyte, il cui mantenimento continua a rappresentare una sfida per le infrastrutture. Per la varietà e la quantità di dati prodotti, i database giocano un ruolo di primaria importanza in questa sfida. Modelli e organizzazione dei dati in questo campo possono fare la differenza non soltanto per la scalabilità, ma anche e soprattutto per la predisposizione al data mining. Infatti, la memorizzazione di questi dati in file con formati quasi-standard, la dimensione di questi file, e i requisiti computazionali richiesti, rendono difficile la scrittura di software di analisi efficienti e scoraggiano studi su larga scala e su dati eterogenei. Prima di progettare il database si è perciò studiata l’evoluzione, negli ultimi vent’anni, dei formati quasi-standard per i flat file biologici, contenenti metadati eterogenei e sequenze nucleotidiche vere e proprie, con record privi di relazioni strutturali. Recentemente questa evoluzione è culminata nell’utilizzo dello standard XML, ma i flat file delimitati continuano a essere gli standard più supportati da tools e piattaforme online. È seguita poi un’analisi dell’organizzazione interna dei dati per i database biologici pubblici. Queste basi di dati contengono geni, varianti genetiche, strutture proteiche, ontologie fenotipiche, relazioni tra malattie e geni, relazioni tra farmaci e geni. Tra i database pubblici studiati rientrano OMIM, Entrez, KEGG, UniProt, GO. L'obiettivo principale nello studio e nella modellazione del database genetico è stato quello di strutturare i dati in modo da integrare insieme i dati eterogenei prodotti e rendere computazionalmente possibili i processi di data mining. La scelta di tecnologia Hadoop/MapReduce risulta in questo caso particolarmente incisiva, per la scalabilità garantita e per l’efficienza nelle analisi statistiche più complesse e parallele, come quelle riguardanti le varianti alleliche multi-locus.

Estrazione e annotazione di una rete citazionale da articoli scientifici

Lavoro svolto per la creazione di una rete citazionale a partire da articoli scientifici codificati in XML JATS. Viene effettuata un'introduzione sul semantic publishing, le ontologie di riferimento e i principali dataset su pubblicazioni scientifiche. Infine viene presentato il prototipo CiNeX che si occupa di estrarre da un dataset in XML JATS un grafo RDF utilizzando l'ontologia SPAR.

Sviluppo e verifica di un framework basato su logica computazionale per la selezione dinamica di web services tramite informazioni

La presenza sempre più massiccia di fornitori di servizi basati su web service ha portato in rilievo uno dei limiti di questo approccio, l’impossibilità di rendere automatizzabili i task di ricerca, invocazione e orchestrazione dei servizi. Il raggiungimento di questo obiettivo risulta impossibile a causa della mancanza di informazioni comprensibili ad una macchina attraverso le quali un agente software può effettuare delle scelte tra vari servizi esposti. Il fallimento della “ricerca intelligente” di un servizio pubblicato sta nella stessa modellazione dei servizi. I linguaggi attualmente disponibili permettono di modellare un servizio solo dal punto di vista sintattico. Definire le operazioni proposte, il tipo di parametri accettati e il tipo di output prodotto non è sufficiente a comprendere cosa il servizio può fare. I web services semantici consentono di superare questo limite fornendo uno stack semantico, il quale ha il compito di racchiudere le informazioni relative ai servizi, il loro funzionamento e gli obiettivi raggiungibili organizzando la conoscenza in ontologie. La formalizzazione dei modelli ontologici e la loro integrazione con i servizi esistenti è uno dei problemi più interessanti che ha catturato l’attenzione di numerosi studi di settore. Negli ultimi anni numerose sono state le soluzioni proposte. Tra queste si possono considerare due principali vie di sviluppo che hanno visto un’intensa attività sperimentale. Il primo scenario è volto a modellare in maniera formale la conoscenza legata ai servizi esposti, il secondo integra i servizi già esistenti con nuove strutture semantiche in modo da conservare le infrastrutture presenti. Entrambi i filoni hanno come scopo quello di fornire la conoscenza adatta a sistemi esperti che consentano di automatizzare la ricerca dei servizi in base ai desideri dei clienti, permettendo la loro composizione dinamica basata su un’interazione utile e indipendente dai protocolli che vincolano il trasporto delle informazioni.

Navigazione di articoli scientifici e citazioni: un ambiente scalabile e flessibile

Questo lavoro di tesi si concentra sulle estensioni apportate a BEX (Bibliographic Explorer), una web app finalizzata alla navigazione di pubblicazioni scientifiche attraverso le loro citazioni. Il settore in cui si colloca è il Semantic Publishing, un nuovo ambito di ricerca derivato dall'applicazione delle tecnologie del Semantic Web allo Scholarly Publishing, che ha come scopo la pubblicazione di articoli accademici a cui vengono associati metadati semantici. BEX nasce all'interno del Semantic Lancet Project del Dipartimento di Informatica dell'Università di Bologna, il cui obiettivo è costruire un Linked Open Dataset di pubblicazioni accademiche, il Semantic Lancet Triplestore (SLT), e fornire strumenti per la navigazione ad alto livello e l'uso approfondito dei dati in esso contenuti. Gli scholarly Linked Open Data elaborati da BEX sono insiemi di triple RDF conformi alle ontologie SPAR. Originariamente BEX ha come backend il dataset SLT che contiene metadati relativi alle pubblicazioni del Journal Of Web Semantics di Elsevier. BEX offre viste avanzate tramite un'interfaccia interattiva e una buona user-experience. L'utente di BEX è principalmente il ricercatore universitario, che per compiere le sue attività quotidiane fa largo uso delle Digital Library (DL) e dei servizi che esse offrono. Dato il fermento dei ricercatori nel campo del Semantic Publishing e la veloce diffusione della pubblicazione di scholarly Linked Open Data è ragionevole pensare di ampliare e mantenere un progetto che possa provvedere al sense making di dati altrimenti interrogabili solo in modo diretto con queries SPARQL. Le principali integrazioni a BEX sono state fatte in termini di scalabilità e flessibilità: si è implementata la paginazione dei risultati di ricerca, l'indipendenza da SLT per poter gestire datasets diversi per struttura e volume, e la creazione di viste author centric tramite aggregazione di dati e comparazione tra autori.