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Semantic Web 의 개요와 활용방안

Semantic Web 의 개요와 활용방안. 2004 년 5 월 동아대학교 경영정보과학부. 차례. I. 시맨틱 웹의 개요. II. 시맨틱 웹의 구조와 활용. III. 결론. I. 시맨틱 웹의 개요. 현재의 웹 시맨틱 웹의 등장배경 시맨틱 웹의 탄생 시맨틱 웹의 정의 컴퓨터가 이해할 수 있는 의미 ? 웹의 진화방향 HTML vs Semantic Web. 현재의 웹. 개 요. ?. 사용자의 클릭을 통한 웹 네비게이션 검색 엔진을 이용한 정보소재 파악

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Semantic Web 의 개요와 활용방안

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  1. Semantic Web의 개요와 활용방안 2004년 5월 동아대학교 경영정보과학부

  2. 차례 I.시맨틱 웹의 개요 II.시맨틱 웹의 구조와 활용 III.결론

  3. I.시맨틱 웹의 개요 현재의 웹 시맨틱 웹의 등장배경 시맨틱 웹의 탄생 시맨틱 웹의 정의 컴퓨터가 이해할 수 있는 의미? 웹의 진화방향 HTML vs Semantic Web

  4. 현재의 웹 개 요 ? • 사용자의 클릭을 통한 웹 네비게이션 • 검색 엔진을 이용한 정보소재 파악 • HTML을 사용하여 작성한 수많은 자료들은 정보를 잘 포장하여, 웹을 보는 “사람”이 읽고 작업하기 편하도록 만들어짐

  5. Semantic Web의 등장배경 개 요 사람뿐만 아니라 자동화된 프로그램, 즉 “기계”(Agent)가 사람을 대신하여 웹 상의 정보를 읽고 작업하고 나아가 이를 가공하여 새로운 정보를 만들어 낼 수 있도록 한다 전제조건: Agent를 실현하기 위해서는 웹 상의 정보가 사람 눈이 아니라 컴퓨터 프로그램이 이해하기 쉬운 “의미” 즉 Semantic을 가지고 있어야 한다. ※ 스프레드 시트로 전달된 자료가 다른 정보 형태로 손쉽게 변환되거나 처리될 수 있다. [그림] Fax vs. Spread Sheet Program

  6. Semantic Web의 탄생 개 요 • 인터넷의 역사 • 1989 Tim Berners-Lee에 의해 창시 • 1991년 일반에 공개 • 1994년 10월 Tim Berners-Lee의 주도로 MIT와 공동으로 W3C 설립 • 웹의 다음 단계의 발전…?! "The Semantic Web is an extension of the current web in which information is given well-defined meaning, better enabling computers and people to work in cooperation." Tim Berners-Lee, James Hendler, Ora Lassila The Semantic Web, Scientific American, May 2001

  7. Semantic Web 정의 개 요 • “컴퓨터가 정보의 의미를 이해하고 의미를 조작할 수 있는 웹 ” • 웹에서 정보 리소스(URI)들 사이의 연관성을 잘 표현해 준다면 웹에서 의미처리가 가능 • 이것은 마치 관계형 DB에서 Relation을 정의하는 것과 같음 • 데이터 정보 지식 연관성 에이전트 추론

  8. 컴퓨터가 이해할 수 있는 의미? 개 요 • 문서의 각 부분을 컴퓨터가 이해할 수 있는 형식으로 기술(description) • 사용 예 고속철도를 이용하여 1박2일의 관광을 할 수 있는 장소 중 가장 저렴한 관광 여행상품은 무엇인가? 고속철도 1박2일 가장 저렴한 Agent Agent Agent 관광상품

  9. 신뢰할 수 있는 웹 자원들 Shared terms/terminologyMachine-Machine communication Proof, 로직, 온토롤지 언어 RDF 스스로 표현된 문서들 XML HTML 현재의 웹 기반 HTTP 웹의 진화 방향 개 요 웹의 진화방향 (자료: 팀 버너스리, 네이쳐,2001)

  10. HTML vs Semantic Web 개 요 • HTML : 보여주기 위한 웹  사람의 관점 • Semantic Web : 컴퓨터가 의미를 이해할 수 있는 웹  컴퓨터(프로그램,에이전트)의 관점 문서의 의미 문서의 내용 HTML 문서의 구조 -비구조화 -구조화 -준구조화 XML 문서의 스타일 문서의 구성요소

  11. II.시맨틱 웹의 구조 요소와 활용 시맨틱 웹의 구성, 자원서술 XML RDF 예제, 지식 서술 RDF Spec 및 예제 Ontology에 대하여 Ontology 계층과 다른 계층과의 관계도 Ontology에 대한 프로젝트, 통합운용 전자상거래에 대한 시맨틱 웹의 활용

  12. Semantic Web의 구성 시맨틱 웹의 요소 Resource Description Framework Semantic Web Ontology Technique Agent Program

  13. 계층적 구조 시맨틱 웹의 요소 시맨틱 웹의 구조 (자료: 팀 버너스리, 네이쳐,2001)

  14. Semantic Web 기술요소 시맨틱 웹의 요소 • 자원서술 : 메타데이터 • 데이터의 형식에 대한 내용 • 정보검색의 향상 • 누구든 자유롭게 어휘의 사용을 정의 • 예: 도서관의 목록카드와 같은 양식, 프로파일 등 • 지식 표현(Knowledge Representation) • 인공지능의 핵심분야 중 하나 • 정보 리소스간의 의미적 연관성 • 시맨틱 웹의 상호운용성

  15. 자원서술 시맨틱 웹의 요소 • 메타데이터: 일반적으로 “데이터를 위한 데이터”라고 정의 • 의미 부여를 위해서는 데이터뿐만 아니라 데이터에 대한 추론을 규정하는 규칙의 표현이 필요 • 시맨틱 웹에서 제시한 해결책은 웹에 수록된 정보를 기술하기 위해 메타데이터를 사용 • 구현: XML(eXtensible Markup Language) + RDF(Resource Description Framework) XML 임의의 문서구조를 지정할 수 있음. 문서의 의미를 해석하는 역할을 하지는 않음 RDF 문서의 의미를 지정하는 역할. RDF에서는 표현하고자 하는 대상을 *URI를 이용하여 정의. *URI(Unifrom Resource Identifier): The generic set of all names/addresses that are short strings that refer to resources. URL(Unifrom Resource Locator): An informal term (no longer used in technical specifications) associated with popular URI schemes: http, ftp, mailto, etc.

  16. XML,RDF 예제 시맨틱 웹의 요소 http://www.w3.org <?XML version=“1.0”> <employees> List of persons in company: <person name=“John”> <phone>47782></phone> On leave for 2001. </person> </employee> created by http://www.w3.org XML 표현 예 phone name A directed labeled graph representation 항목이 3개 있는 RDF description Object Attribute Value http://www.w3.org Created_by #anonymous_resource #anonymous_resource name “John” 인용 Michel Klein, XML, RDF, and Relatives, IEEE Intelligent System, 2001 #anonymous_resource phone 47782

  17. 계층적 구조(1) - XML 시맨틱 웹의 요소 • HTML을 대체하는 차세대 웹 언어이다? • Similar to HTML but different • HTML은 메타언어가 아닌 메타언어를 통해 만들어진 애플리케이션 • XML은 현재 가장 보편적인 메타데이터 언어 • XML의 한계 • 컴퓨터가 이해할 수 없다?

  18. 계층적 구조(2) - RDF 시맨틱 웹의 요소 • Resource Description Framework • Is a declarative language and provides a standard way for using XML to represent metadata in the form of statements about properties and relationships of items (a Web address) on the Web. • A foundation for processing metadata. • Provides interoperability between applications that exchange machine-understandable information on the Web.

  19. 계층적 구조(2) - RDF 시맨틱 웹의 요소 • 메타데이터 기술과 교환을 위한 프레임워크 • 메타데이터의 상호운용성 • 메타데이터의 상호운용성 지원 • 기계가 이해할 수 있는 메타데이터의 의미정의 • 풀 텍스트 검색보다 자원탐색에서 향상된 정확성 실현

  20. RDF Spec과 예제 시맨틱 웹의 요소

  21. Simple Explanation of Concepts 시맨틱 웹의 요소 <RDF xmlns="http://www.w3.org/1999/02/22-rdf-syntax-ns#" xmlns:dc="http://purl.org/dc/elements/1.1/"> <Description about="http://www.w3.org/Press/99Folio.pdf"> <dc:title>The W3C Folio 1999</dc:title> <dc:creator>W3C Communications Team</dc:creator> <dc:date>1999-03-10</dc:date> <dc:subject>Web development, World Wide Web Consortium, Interoperability of the Web </dc:subject> </Description> </RDF>

  22. Basic RDF 시맨틱 웹의 요소 • Basic RDF Model • Examples • Basic RDF Syntax • Basic Serialization Syntax • Basic Abbreviated Syntax • Schemas and Namespaces

  23. Basic RDF Model 시맨틱 웹의 요소 • Resources • Properties • Statements

  24. Resources 시맨틱 웹의 요소 • Can be anything provided that it has a Web address. • Can be anything that has a URI; the extensibility of URIs allows the introduction of identifiers for any entity imaginable.

  25. Properties 시맨틱 웹의 요소 • A property is a specific aspect, characteristic, attribute, or relation used to describe a resource. • Each property has a specific meaning, defines its permitted values, the types of resources it can describe, and its relationship with other properties.

  26. Statements 시맨틱 웹의 요소 • RDF Statement • A specific resource (subject) together with a named property (predicate) plus the value (object) of that property. • The object of a statement (the property value) • Can be another resource specified by a URI • Can be a simple string

  27. RDF Description Property Resource URI PropertyType Value RDF Model 시맨틱 웹의 요소 Renato Iannella, 1998.9

  28. RDF Description Property Type1 Property Type2 Resource 1 Resource 2 Resource 3 Property Type3 Property Type4 AtomicValue AtomicValue RDF Model… 시맨틱 웹의 요소 Eric Miller, 1998

  29. http://www.w3.org/Home/Lassila Creator “Ora Lassila” Simple node and arc diagram RDF Example 1 시맨틱 웹의 요소 • Ora Lassila is the creator of the resource http://www.w3.org/Home/Lassila.

  30. http://www.w3.org/Home/Lassila Property with structured value Creator Email Name Ora Lassila lassila @w3.org RDF Example 2 시맨틱 웹의 요소 • http://www.w3.org/Home/Lassila has creator something and something has name Ora Lassila and email lassila@w3.org

  31. http://www.w3.org/Home/Lassila Structured value with identifier Creator http://www.w3.org/sttaffid/85740 Email Name Ora Lassila lassila @w3.org RDF Example 3 시맨틱 웹의 요소 • The individual reffered to by employee id 85740 is named Ora Lassila and has the email address lassila@w3.org. The resource http://www.w3.org/Home/Lassila was created by this individual.

  32. Basic RDF Serialization Syntax 시맨틱 웹의 요소 • [1] RDF ::= ['<rdf:RDF>'] description* ['</rdf:RDF>'] • [2] description ::= '<rdf:Description' idAboutAttr? '>' propertyElt* '</rdf:Description>' • [3] idAboutAttr ::= idAttr | aboutAttr • [4] aboutAttr ::= 'about="' URI-reference '"' • [5] idAttr ::= 'ID="' IDsymbol '"' • [6] propertyElt ::= '<' propName '>' value '</' propName '>' | '<' propName resourceAttr '/>' • [7] propName ::= Qname • [8] value ::= description | string • [9] resourceAttr ::= 'resource="' URI-reference '"' • [10] Qname ::= [ NSprefix ':' ] name • [11] URI-reference ::= string, interpreted per [URI] • [12] IDsymbol ::= (any legal XML name symbol) • [13] name ::= (any legal XML name symbol) • [14] NSprefix ::= (any legal XML namespace prefix) • [15] string ::= (any XML text, with "<", ">", and "&" escaped)

  33. Using Default Namespace Syntax 시맨틱 웹의 요소 • Ora Lassila is the creator of the resource http://www.w3.org/Home/Lassila. <?xml version="1.0"?> <RDF xmlns="http://www.w3.org/1999/02/22-rdf-syntax-ns#" xmlns:s="http://description.org/schema/"> <Description about="http://www.w3.org/Home/Lassila"> <s:Creator>Ora Lassila</s:Creator> </Description> </RDF>

  34. <rdf:RDF xmlns:rdf="http://www.w3.org/1999/02/22-rdf-syntax-ns#" xmlns:s="http://description.org/schema/"> <rdf:Description about=“http://www.w3.org/Home/Lassila”> <s:Creator>Ora Lassila</s:Creator> </rdf:Description> </rdf:RDF> 순서화 문법 <rdf:RDF> xmlns:rdf="http://www.w3.org/1999/02/22-rdf-syntax-ns#" xmlns:s="http://description.org/schema/"> <rdf:Description about=“http://www.w3.org/Home/Lassila” s:Creator=“Ora Lassila” /> </rdf:RDF> 단축형 문법 Abbreviated Syntax 시맨틱 웹의 요소

  35. RDF Schema 시맨틱 웹의 요소 • Provides a framework in which independent communities can develop vocabularies that suit their specific needs and share vocabularies with other communities.

  36. RDF Schema 시맨틱 웹의 요소 • RDF Data Model이 자원 간의 관계를 ERD와 같이 간략하게 기술하기 위한 목적이었다면, RDF Schema는 Data Model과 Syntax를 이용하여 각 속성들의 특성을 정의하기 위한 메커니즘을 제공함. • XML DTD와 XML Schema가 XML 문서 구조에 대해 제한하는 기능을 하는 것이었다면, RDF Schema는 RDF Data Model에 의해 선언된 구문을 해석하여 정보를 제공하는 역할을 하는 일종의 사전과 같은 기능을 하는 것으로, RDF 구문에서 사용되는 용어에 대해 정의하고, 그들에게 특정한 의미를 부여하는 역할을 함. • Schema는 Property 이용에 있어서 용어를 정의하고 제한하는 기능을 하기 때문에, 같은 용어가 다른 의미로 쓰이는 중복성을 막기위해 XML의 Namespace 기법을 이용함.

  37. <Classes and Resources as Sets and Elements> Classes and Properties 시맨틱 웹의 요소

  38. <Class Hierarchy for the RDF Schema> Classes and Properties 시맨틱 웹의 요소

  39. 지식 표현 시맨틱 웹의 요소 • 문서들이 단순한 디스플레이만을 위해 사용되어서는 안 됨 • 데이터간의 연관관계가 잘 정의되어 있어야 함 • 다양한 응용영역에서 자동화되고 통합화된 데이터의 공유가 필요 • 구현: Ontology 철학 온톨로지: 존재의 본질과 유형에 관한 이론 시맨틱 웹 온톨로지: 특정 주제에 과한 지식용어들의 집합으로서 이들 용어뿐만 아니라 용어들간의 의미적 연결관계와 간단한 추론 규칙을 포함 출처: 강상수, 한양대학교 지능시스템 연구실, http://islab.hanyang.ac.kr/~sgkang/

  40. 계층적 구조(3) - Ontology 시맨틱 웹의 요소 • 논리적 추론을 위한 기술 • 지식표현을 위한 담당

  41. Ontology 에 대하여 시맨틱 웹의 요소 • 철학분야에 국한되어 사용되었으나 근래에 컴퓨터공학 분야에 적용되어 널리 사용 • 특히 지식공학, 지식 표현, 데이터베이스 디자인, 정보 모델링, 정보 통합/관리/조직, 에이전트 기반 시스템 등에서 널리 사용 • 인공지능(AI) 학문에 있어서 Ontology는 "개념화의 명세(specification of a conceptualization)"로 정의 • . • Ontology 는 "engineering artifact"로 어떤 사실을 기술하기 위해 필요한 object(객체)의 집합인 "vocabulary(universe of discourse)"와 객체들간의 관계인 relation과 function들의 집합으로 이루어짐 • 온토로지는 객체의 집합과 객체들간의 관계의 정의에 의해 어떤 사실이나 상태를 표현하고자 하는 지식 표현 기법 출처: 강상수, 한양대학교 지능시스템 연구실, http://islab.hanyang.ac.kr/~sgkang/

  42. Ontology의 계층과 다른 계층과의 관계도 시맨틱 웹의 요소 heuristic engine Search Proof Rules Logic Rules Data Data Data Ontologies

  43. Ontology에 대한 프로젝트 시맨틱 웹의 요소 *OIL ***DAML+OIL • Product of the **On-to-Knowledge Project • Standard for the definition and exchange of Ontology • It allows the definition of classes, relationships, and the possibility of doing inference well. • Semantic markup language based on OIL • Previous version of the ontology language DAML-ONT. • Similar to OIL • RDF schema extension *OIL: An Ontology Infrastructure for the Semantic Web. Web based ontology language. **On-to-Knowledge: European Project that has goal of developing method and tools that allow to exploit the potential of ontologies in the field of knowledge management. http://www.ontoknowledge.org ***DAML(DARPA(미국방성고등계획연구국) Agent Markup Language): DARPA program similar in some ways to the On-To-Knowledge project. The main goal of DAML is the developing of language and tools to facilitate the implementation of the Semantic Web. http://www.daml.org

  44. DAML+OIL: an Ontology Language for the Semantic Web

  45. DAML+OIL Design Objectives • Well designed • Intuitive to (human) users • Adequate expressive power • Support machine understanding/reasoning • Well defined • Clearly specified syntax (obviously) • Formal semantics (equally important) • Extend existing web standards • DAML+OIL is built on top of RDF(S)

  46. Why Build on RDF • Provides basic ontological primitives • Classes and relations (properties) • Class (and property) hierarchy • Can exploit existing RDF infrastructure • Provides mechanism for using ontologies • RDF triples assert facts about resources • Use vocabulary from DAML+OIL ontologies

  47. DAML+OIL DC PICS XHTML SMIL RDF(S) HTML XML The Cake!

  48. Why RDF Is Not Enough • Expressive inadequacy • Only range/domain constraints (on properties) • No properties of properties (unique, transitive, inverse etc.) • No equivalence, disjointness, coverings etc. • No necessary and sufficient conditions (for class membership) • Poorly (un) defined semantics

  49. How DAML+OIL Builds ON RDFS • Extends expressive power • Constraints (restrictions) on properties of classes (existential/universal/cardinality) • Boolean combinations of classes and restrictions • Equivalence, disjointness, coverings • Necessary and sufficient conditions • Constraints on properties

  50. How DAML+OIL Builds ON RDFS • Provides well defined semantics • Meaning of DAML+OIL statements is formally specified • Both model theoretic and axiomatic specifications provided • Allows for machine understanding and automated reasoning

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