Είσοδος

Τεχνολογίες Σημασιολογικού Ιστού

Γενικά στοιχεία

 

 
Περιγραφή

Στόχος του μαθήματος είναι η παρουσίαση των βασικών τεχνολογιών του Σημασιολογικού Ιστού. Πιο συγκεκριμένα, στο πλαίσιο του μαθήματος θα παρουσιαστούν φορμαλισμοί αναπαράστασης γνώσης όπως η Λογική Πρώτης Τάξης, οι Περιγραφικές Λογικές, ο Λογικός Προγραμματισμός και επεκτάσεις τους. Θα αναλυθεί η σύνταξη και η σημασιολογία τους με έμφαση στα χαρακτηριστικά που καθορίζουν το πεδίο της εφαρμογής τους. Στη συνέχεια, θα μελετηθούν αλγόριθμοι, μέθοδοι και συστήματα συλλογιστικής για γνώσεις που έχουν αναπτυχθεί με βάση τους παραπάνω φορμαλισμούς. Τέλος, θα παρουσιαστούν σύγχρονες τεχνολογίες οντολογικής μηχανικής και ανάπτυξης συστημάτων γνώσης και στο πλαίσιο αυτό θα παρουσιαστούν τα πρότυπα του Σημασιολογικού Ιστού (RDF, OWL) που χρησιμοποιούνται για την ανάπτυξη και διαχείριση συστημάτων γνώσης στον Παγκόσμιο Ιστό.

Η παρουσίαση των παραπάνω θεμάτων θα γίνεται με στόχο την κατανόηση των εννοιών, των βασικών στοιχείων των μεθοδολογιών, του τρόπου με τον οποίο οργανώνεται η εφαρμογή τους και των σημαντικών ερευνητικών κατευθύνσεων. Για το σκοπό αυτό δεν θα δίνεται έμφαση στην πλήρη και λεπτομερή ανάλυση των επιμέρους τεχνολογιών, εκτός από τα σημεία εκείνα που κρίνονται απαραίτητα για την κατανόηση των εννοιών και των μεθοδολογιών.

Οι διαλέξεις θα γίνονται στην Αίθουσα 1.1.29, στο παλιό Κτίριο Ηλεκτρολόγων, κάθε Τετάρτη στις 10:45-13:30.

 

Ύλη

Στο πλαίσιο του μαθήματος παρουσιάζονται τα παρακάτω θέματα:

ΜΕΡΟΣ Α. ΘΕΩΡΗΤΙΚΟ ΥΠΟΒΑΘΡΟ

1. Εισαγωγή στην Αναπαράσταση Γνώσης και τη Συλλογιστική
Αρχικοί Ορισμοί, Δόμηση Πληροφορίας και Γνώσης, Βασικοί Φορμαλισμοί Αναπαράστασης Γνώσης, Λογική Πρώτης Τάξης, Λογικές Υψηλότερης Τάξης, Υποσύνολα Λογικής Πρώτης Τάξης,  Δηλωτική και Διαδικαστική Σημασιολογία, Σημασιολογία Ανοικτού και Κλειστού Κόσμου,  Περιγραφικές Λογικές, Λογικός Προγραμματισμός, Συλλογιστική, Αποφανσιμότητα, Ορθότητα και Πληρότητα, Πολυπλοκότητα Συλλογιστικής, Μονότονη και μη-Μονότονη Συλλογιστική, Εργαλεία Ανάπτυξης και Διαχείρισης Γνώσης, Εργαλεία Συλλογιστικής.

2. Αλγόριθμοι Αυτόματης Συλλογιστικής
Ορισμοί Τυπικής Σημασιολογίας Λογικής Πρώτης Τάξης, Προβλήματα Συμπερασματολογίας, Στρατηγικές Απόδειξης Θεωρημάτων, Τύποι Αλγορίθμων Συλλογιστικής, Αλγόριθμοι Ανάλυσης (Resolution), Ανάλυση SLD, Διαδικαστικός Έλεγχος της Συλλογιστικής, Αλγόριθμοι Tableaux, Κανόνες και Αποδείξεις Tableau.

3. Περιγραφικές Λογικές
Εισαγωγή στις Περιγραφικές Λογικές, Σύνταξη και Σημασιολογία Περιγραφικών Λογικών, Σώμα ορολογιών, Σώμα Ισχυρισμών, Υπηρεσίες Συλλογιστικής,, Αλγόριθμοι Tableaux για Βασικές Περιγραφικές Λογικές, Τερματισμός, Ορθότητα και Πληρότητα, Μοντέλα, Πολύ Εκφραστικές Περιγραφικές Λογικές, Αλγόριθμοι Εξαγωγής Συμπερασμάτων για Πολύ Εκφραστικές Περιγραφικές Περιγραφικές Λογικές, Βατές Περιγραφικές Λογικές, Εκφραστικότητα και Πολυπλοκότητα.

4. Λογικός Προγραμματισμός
Σύνταξη και Σημασιολογία Λογικών Προγραμμάτων, Δηλωτική και Διαδικαστική Σημασιολογία, Μοντέλα Λογικών Προγραμμάτων, Βάση Herbrand, Σημασιολογία Σταθερού Σημείου, Ελάχιστα Μοντέλα, Άρνηση, Άρνηση σαν Αποτυχία.

ΜΕΡΟΣ Β. ΤΕΧΝΟΛΟΓΙΕΣ 

1. Αναπαράσταση Γνώσης στο Σημασιολογικό Ιστό: το πρότυπο RDF
Εισαγωγή στο Σημασιολογικό Ιστό, Σημασιολογία στον Παγκόσμιο Ιστό, Δόμηση Πληροφορίας και Γνώσης, Οντολογική Γνώση, Γλώσσες Αναπαράστασης Γνώσης στο Σημασιολογικό Ιστό, Δόμηση Πληροφορίας σε XML, Περιγραφή Πόρων στην RDF, Σημασιολογία της RDF, RDF Schema, Σημασιολογία της RDF(S)

2. Αναπαράσταση οντολογιών στο πρότυπο OWL
Σύνταξη και Σημασιολογία της OWL 2, Συλλογιστική, Διάλεκτοι της OWL, Βατά Υποσύνολα της OWL, Μοντελοποίηση και Αναπαράσταση Οντολογιών στην OWL, Διαχείριση Δομών Δεδομένων

3. Διαχείριση Δεδομένων στο Σημασιολογικό Ιστό
Εκτέλεση Επερωτημάτων στο Σημασιολογικό Ιστό, Ανάκτηση Δεδομένων RDF, OWL, Η γλώσσα SPARQL, Σημασιολογία Γλωσσών Αναπαράστασης Επερωτημάτων, Αναπαράσταση Κανόνων στο Σημασιολογικό Ιστό, Κανόνες και Οντολογίες, Η Γλώσσα SWRL, Αποφάνσιμα Υποσύνολα της SWRL, Το πρότυπο RIF  

4. Μηχανική Γνώσης και Εργαλεία Ανάπτυξης Συστημάτων Γνώσης
Συστήματα Κανόνων, Prolog, Συστήματα Παραγωγής, CLIPS, Έμπειρα Συστήματα, Εννοιολογική αναπαράσταση με αντικειμενοστραφή μοντέλα, Οντολογίες, Άτομα και αντικείμενα του κόσμου, Έννοιες, Ιεραρχίες Εννοιών, Ρόλοι, Ιεραρχίες Ρόλων, Μεθοδολογία Εννοιολογικής Μοντελοποίησης, Ανάπτυξη Οντολογιών, Εργαλεία Ανάπτυξης Οντολογιών, Εργαλεία Συλλογιστικής.

 

Για τον προγραμματισμό των διαλέξεων που καλύπτουν την παραπάνω ύλη, βλέπε στην ενότητα Πρόγραμμα.

Βιβλιογραφία


Knowledge Representation and Reasoning, Ronald Brachman, Hector Levesque, Elsevier, 2004.

The Description Logic Handbook: Theory, Implementation and Applications, Edited by F. Baader, D. Calvanese, D. McGuiness, D. Nardi, P. Patel-Schneider, Second Edition, Cambrige University Press, 2007.

Handbook of Automated Reasoning, Alan Robinson and Andrei Voronkov, The MIT Press, 2001.

Foundations of Logic Programming, J.W. Lloyd, Springer-Verlag, 1984.

A Semantic Web Primer, G. Antoniou and F. van Hermelen, The MIT Press, Second Edition 2008.

Foundations of Semantic Web Technologies, Pascal Hitzler,  Markus Krötzsch,  Sebastian Rudolph, Chapman & Hall/CRC, 2009.

Linked Data: Evolving the Web into a Global Data Space, Tom Heath, Christian Bizer, 2010.

Τεχνητή Νοημοσύνη - Μια Σύγχρονη Προσέγγιση, Russell and Norvig, Κλειδάριθμος, 2004 (διανέμεται στο πλαίσιο του μαθήματος).

Αναπαράσταση οντολογικής γνώσης και συλλογιστική, Γ. Στάμου, διαθέσιμο στο Αποθετήριο «Κάλλιπος» [http://repository.kallipos.gr/handle/11419/4225].

Σημειώσεις - Ασκήσεις - Διαφάνειες διαλέξεων. 

 

Εργασίες

Κάθε σπουδαστής θα αναλάβει την παρουσίαση βιβλιογραφικής εργασίας για την οποία θα παραδώσει γραπτή αναφορά. Εναλλακτικά μπορεί να αναλάβει την ανάπτυξη συστήματος γνώσης για συγκεκριμένο πεδίο εφαρμογών το οποίο θα καθοριστεί κατόπιν συνεννόησης. Το σύστημα γνώσης αυτό θα παρουσιαστεί κατά τη διάρκεια του μαθήματος και θα παραδοθεί η αντίστοιχη αναφορά. Τα θέματα των βιβλιογραφικών εργασιών θα καθοριστούν κατά τη διάρκεια του μαθήματος και θα αφορούν στη θεματολογία που καλύπτεται από τις διαλέξεις. Ενδεικτικές εργασίες φαίνονται στην ενότητα Εργασίες. Οι ημερομηνίες παρουσίασης θα καθοριστούν σε συνεννόηση με το διδάσκοντα, ενώ η γραπτή αναφορά θα παραδοθεί την 1η Μαρτίου 2016, ηλεκτρονικά σε μορφή pdf, με χρήση της ιστοσελίδας του μαθήματος (στην Ενότητα Εργασίες). Εκπρόθεσμες εργασίες ή εργασίες που παραδίδονται με άλλο τρόπο δεν θα γίνονται δεκτές.

 

Mέθοδοι αξιολόγησης

Η τελική βαθμολογία υπολογίζεται από την παρουσίαση και από την εργασία που παραδίδεται στο τέλος του εξαμήνου.

 

Διδάσκοντες

Γ. Στάμου

 

Βοηθοί

Αλέξανδρος Χορταράς

 



Συγχρηματοδότηση
από την Ε.Ε.