Разработка и сопровождение информационных систем, базирующихся на онтологии и Wiki-технологии Шестаков В.К., аспирант НГУ Научный руководитель: Загорулько Ю.А.

Wiki-технология Wiki технология взаимодействия пользователя с веб-сайтом, предназначенная для коллективной разработки, хранения, структуризации информации. Достоинства удобство сбора и хранения информации различного типа простота доступа и освоения Недостатки позволяет отслеживать в создаваемых информационных системах только структурную целостность ссылок, не обеспечивая при этом логической непротиворечивости и семантической согласованности используемых в них понятий затруднено построение сложных информационных систем (в том числе путем построения сложно-структурированной информационной Wiki-системы на основе нескольких близких по тематике систем)

Подход к построению ИС Идея предлагаемого подхода состоит в создании инструментария, который бы обеспечивал заполнение Wiki- системы информацией с согласованной системой понятий, а также предоставлял средства для ее сопровождения и развития. Такую семантически согласованную информационную Wiki- систему можно получить, если заполнять ее на основе логически непротиворечивой онтологии, описывающей предметную область будущей системы. Для контроля, сопровождения, развития и трансформации уже существующих информационных Wiki-систем в этот инструментарий должна входить обратная процедура метод извлечения онтологий из Wiki-систем.

Онтология Онтология формальная, явная спецификация концептуализации (Tom Gruber) Онтология обеспечивает: строгую формализацию знаний; явную концептуализацию предметной области (ПО), позволяющую описывать семантику данных; совместное использование разнородных данных и знаний в рамках одной системы; формирование и фиксацию общего разделяемого всеми экспертами знания о ПО; переиспользование знаний.

Обзор средств создания Wiki-систем с использованием семантических технологий OntolingeWiki Создание Wiki-интерфейса по онтологии и визуальная навигация по нему. Semantic MediaWiki Расширение MediaWiki, добавление семантической информации за счет расширенной Wiki-разметки. BOWiki Расширение MediaWiki, семантический Wiki-движок, специализирующийся на био-онтологиях. RDFIO Расширение MediaWiki, импорт произвольных RDF-триплетов. LinkedWiki Расширение MediaWiki, получение данных с внешнего сервиса и отображение этих данных в Wiki-системе.

Обзор подходов к извлечению знаний и онтологий из Wiki-систем YAGO Автоматическое построение онтологии верхнего уровня значительного объема, включающую факты, извлеченные из Википедии с высокой точностью. DBpedia Извлечение структурированной информации из Википедии и предоставление доступа к ней. Constructing Large-Scale Person Ontology from Wikipedia Построение крупномасштабной онтологии людей. Harvesting Wiki Consensus – Using Wikipedia Entries as Ontology Elements Использование Википедии в качестве среды для разработки онтологий.

Обзор подходов к извлечению знаний и онтологий из Wiki-систем Corpus Exploitation from Wikipedia for Ontology Construction Использование Википедии как источника корпуса текстов для построения онтологии конкретной предметной области. Building and Using Geospatial Ontology in the BioCaster Surveillance System Выявление и отслеживание вспышек инфекционных заболеваний на основе новостных сообщений. Wikipedia2Onto --- Adding Wikipedia Semantics to Web Image Retrieval Попытка автоматического построения крупномасштабной мульти-модальной онтологии для классификации веб- изображений.

Предлагаемый подход: Onto2Wiki & Wiki2Onto Две составляющие: Onto2Wiki отображение онтологии в Wiki-систему Wiki2Onto извлечение онтологии из Wiki-системы

Onto2Wiki: общая схема заполнения информационной Wiki-системы на основе онтологии Онтология предметной области Wiki Эксперты Пользователи Эксперт предметной области Onto2Wiki

Отличительные особенности такого подхода Получается семантически согласованная информационная Wiki-система. Онтология полностью определяет всю структуру Wiki-системы Независимость от изначальной онтологии, т.е. есть возможность изменения и дополнения структуры средствами самой Wiki-системы.

Средства реализации Wiki-движок комплекс программных средств для преобразования Wiki-разметки в код, предназначенный для отображения в браузере. Wiki-движок: MediaWiki Расширение: Semantic MediaWiki

Wiki-разметка Обычная Wiki-ссылка: [[название_страницы]] Свойство (Semantic MediaWiki): [[имя_свойства::значение_свойства]] На странице свойства: [[Имеет тип::тип]]

Средства реализации Бот специальное клиентское приложение для выполнения заданного набора операций. Применение в Википедии: переименование категорий и статей, расстановка интервики ссылок, исправление ссылок, удаление спама, и т.п. Python WikipediaBot Framework библиотека для написания ботов на языке Python. MediaWiki API специальный интерфейс прикладного программирования) для взаимодействия с MediaWiki-системой. RDFLib библиотека Python для работы с RDF.

Onto2Wiki: схема системы Редактор онтологий Онтология на языке OWL MediaWiki Semantic MediaWiki Python Wikipediabot Framework + RDFLib Onto2Wiki

Onto2Wiki: таблица соответствия Конструкция онтологииКонструкция Wiki owl:ClassКатегория rdfs:subClassOfПодкатегория owl:NamedIndividualСтраница owl:ObjectProperty Свойство с типом «Страница» owl:DatatypeProperty Свойство с соотв. типом

Пример: Технология создания экспертных систем Рассмотрим работу Onto2Wiki на примере построения учебной информационной системы «Технология создания экспертных систем»: 1.Построение онтологии в редакторе Protégé. 2.Отображение полученной онтологии в Wiki-систему.

Построение онтологии предметной области

Онтология ПО Технология создания экспертных систем

Пример страницы (экземпляр категории Литература по ЭС)

Wiki2Onto: извлечение онтологии из Wiki-системы Wiki2Onto модуль для извлечения онтологий из Wiki-систем. Wiki2Onto обеспечивает извлечение онтологии из Wiki-систем, построенных как с использованием расширения Semantic MediaWiki, так и без него.

Wiki2Onto: схема системы Онтология на языке OWL MediaWiki Semantic MediaWiki Python Wikipediabot Framework + RDFLib Wiki2Onto

Wiki2Onto: таблица соответствия Конструкция WikiКонструкция онтологии Категорияowl:Class Подкатегорияrdfs:subClassOf Страницаowl:NamedIndividual Обычная ссылка owl:ObjectProperty «Ссылается на» СвойствоЗависит от типа

Wiki2Onto: соответствие при извлечении стандартных типов Тип свойстваТип в онтологии Страницаowl:ObjectProperty Строкаstring Числоdouble Булевоboolean ДатаdateTime Текстstring Кодstring Телефонный номерowl:Annotation property URLowl:Annotation property Почтаowl:Annotation property URI аннотацииowl:Annotation property

Отличительные особенности Wiki2Onto Позволяет получить в виде онтологии структуру конкретной Wiki-системы. Может извлекать как явно размеченные семантические данные, так и другую имеющуюся в Wiki-системе информацию. Не требует внесения изменений на стороне сервера.

Пример извлечения онтологии Заглавная страница [[Индивид::Человек|Статья о человеке]]

Пример извлечения онтологии

Человек Его зовут [[Имя::Эдуард]]. Количество сыновей: [[Количество сыновей::2]] Он [[Женат::false|не женат]]. Родился [[Дата рождения::4 декабря 1976]] Характеристика: [[Описание::характер стойкий, нордический]] Пример кода: [[Отрывок кода:: ]] Его телефон: [[Номер мобильного телефона:: ]] Сайт: [[Сайт:: Электронная почта: [[Электронная См. также: [[См также:: [[Категория:Люди]]

Пример извлечения онтологии Название свойстваТип свойства ИмяСтрока Количество сыновейЧисло ЖенатБулево Дата рожденияДата ОписаниеТекст Отрывок кодаКод Номер мобильного телефонаТелефонный номер СайтURL Электронная почтаПочта См такжеURI аннотации

Пример извлечения ex:. rdf:type owl:Ontology. ex:Дата_рождения rdf:type owl:DatatypeProperty. ex:Женат rdf:type owl:DatatypeProperty. ex:Заглавная_страница rdf:type owl:NamedIndividual; :Индивид ex:Человек. ex:Имя rdf:type owl:DatatypeProperty. ex:Индивид rdf:type owl:ObjectProperty. ex:Количество_сыновей rdf:type owl:DatatypeProperty. ex:Несуществующие_страницы rdf:type owl:Class; rdfs:comment "Служебный класс"^^xsd:string. ex:Номер_мобильного_телефона rdf:type owl:AnnotationProperty, owl:DatatypeProperty. ex:Описание rdf:type owl:DatatypeProperty. Онтология, записанная в нотации Turtle:

Пример извлечения онтологии ex:Отрывок_кода rdf:type owl:DatatypeProperty. ex:Сайт rdf:type owl:AnnotationProperty, owl:DatatypeProperty. ex:См_также rdf:type owl:AnnotationProperty, owl:DatatypeProperty. ex:Электронная_почта rdf:type owl:AnnotationProperty, owl:DatatypeProperty. ex:Люди rdf:type owl:Class. ex:Человек :Дата_рождения " T00:00:00"^^xsd:dateTime; :Женат "false"^^xsd:boolean; :Имя "Эдуард"^^xsd:string; :Количество_сыновей "2"^^xsd:double; :Номер_мобильного_телефона ; :Описание "характер стойкий, нордический"^^xsd:string; :Отрывок_кода " "^^xsd:string; :Сайт ; :См_также ; :Электронная_почта ; rdf:type ex:Люди, owl:NamedIndividual.

Варианты применения подхода Контроль качества заполненной на основе онтологии Wiki-системы в течение всего ее жизненного цикла. Wiki Wiki2Onto Онтология Анализ

Варианты применения подхода Возможность реинжиниринга информационных Wiki- систем. Wiki Wiki2Onto Онтология Onto2Wiki Онтология '

Варианты применения подхода Возможность построения предварительных вариантов онтологий предметных областей на основе существующих Wiki-систем. Wiki 1 Wiki2Onto Онтология 1 Онтология Wiki 2 Wiki2Onto Онтология 2 Wiki n Wiki2Onto Онтология n …

Варианты применения подхода Возможность построения обобщенной информационной Wiki-системы на основе нескольких близких по тематике Wiki-систем. Wiki 1 Wiki2Onto Онтология 1 Wiki 2 Wiki2Onto Онтология 2 Онтология Onto2Wiki Wiki

Результаты Рассмотрен подход к построению информационных систем на основе Wiki- технологии и онтологий предметных областей. Предложены метод заполнения Wiki- систем на основе онтологий и метод извлечения онтологий из существующих Wiki-систем. Разработан прототип инструментальной системы. Рассмотрены варианты применения этой системы.