TOCAI.IT: Tecnologie Orientate alla Conoscenza per l

TOCAI.IT: Tecnologie Orientate
alla Conoscenza per
l’Interoperabilità
Maurizio Lenzerini
DASI-lab, Data and Service Integration Laboratory
Dipartimento di Informatica e Sistemistica “A. Ruberti”
Sapienza Università di Roma
Camogli, 25 giugno 2009
June
7, 2004
Maurizio
Lenzerini
Ontologies
interoperability
La sfidafor
della
semantica
1
1
Scenario
• Le piccole e medie imprese oggi devono essere in grado
di affrontare problemi urgenti e complessi
•
•
•
•
•
•
cooperazione con altri soggetti
continua ed efficace analisi di dati e processi
ottimizzazione dei loro processi
veloce adattamento a nuovi scenari di business
rafforzamento della sicurezza
….
• Sfida: soluzioni basate sulle tecnologie orientate alla
conoscenza (e perciò alla semantica)
Maurizio Lenzerini
La sfida della semantica
2
Il progetto TOCAI.IT
 Progetto FIRB (luglio 2006 – luglio 2009)
http://www.dis.uniroma1.it/~tocai/
 Partecipanti: Cini, CNR, Selex, CM, Think3
 Obiettivo: Il progetto TOCAI.IT (Tecnologie Orientate
alla Conoscenza per Aggregazioni di Imprese in
InterneT) ha come obiettivo lo sviluppo di un insieme
integrato di metodologie, tecniche e strumenti software
basati sulle più avanzate tecnologie della conoscenza,
che consentano l’analisi, la specifica, l’implementazione
e la valutazione sul campo di nuovi modelli di
organizzazione per le (piccole e medie) imprese, in una
prospettiva di “internetworked enterprise”
Maurizio Lenzerini
La sfida della semantica
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TOCAI.IT: la sfida
• Il progetto prevede di investigare 3 diversi modelli organizzativi
dell’impresa innovativa (scenari):
• l’integrazione intra-azienda (Think3 – M. Sebastianis)
• l’integrazione inter-azienda a livello di filiera (Selex – R.
Vertucci)
• la cooperazione e l’interoperabilità a livello di distretto (CM – P.
Naggar)
• La sfida del progetto è individuare un insieme coerente di
metodologie e soluzioni tecnologiche avanzate adatte ai tre casi,
superando i limiti e la frammentazione dei prodotti e servizi oggi
disponibili per l’azienda integrata, e soprattutto contribuendo a
creare una cultura aziendale più consapevole delle potenzialità e
degli strumenti delle tecnologie della conoscenza.
Maurizio Lenzerini
La sfida della semantica
4
TOCAI.IT: la struttura
Il progetto è caratterizzato da una struttura a quattro livelli
1.
analisi economica dei modelli di organizzazione considerati, e
dell’impatto delle corrispondenti soluzioni tecnologiche (E.
Mollona)
2.
analisi organizzativa e tecnica dei tre scenari rappresentati
dalle tre aziende partecipanti alla ricerca (P. Ciancarini, M.
Sebastianis, R. Vertucci, P. Naggar)
3.
integrazione delle tecniche di base
•
•
•
•
4.
modellazione e analisi ontologica e linguistica (N. Guarino)
cooperazione centrata su dati e servizi (M. Lenzerini)
cooperazione centrata su processi (U. Montanari)
scoperta “bottom-up” dei pattern più rilevanti di uso dei dati e di
esecuzione dei processi (D. Saccà)
infrastruttura di base: piattaforme basate su griglie per la
collaborazione e la condivisione di risorse e servizi (D. Talia)
Maurizio Lenzerini
La sfida della semantica
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Rilevanza della conoscenza/semantica
Interoperabilità: “the ability of two or more systems or
components to exchange information and to use the
information that has been exchanged“
In ogni forma efficace di interoperabilità il significato delle
informazioni scambiate è rilevante. Il problema quindi non
è se la semantica entra in gioco nell’interoperabilità, ma
come essa entra in gioco
• la semantica è implicita
• la semantica è esplicita
Tesi: trattare la semantica in modo esplicito porta vantaggi
tangibili (e sfide interessanti)
Maurizio Lenzerini
La sfida della semantica
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Semantica implicita
Un’organizzazione offre funzionalità predefinite
che sono in relazione (non esplicitata) con le sue
risorse
Risorsa
1
Risorsa
2
….. Risorsa
n
Esempio paga ici
Maurizio Lenzerini
..
.
servizi
La sfida della semantica
7
Semantica implicita
Esempio: pagamento ICI
PagaICI(f,e)
Risorsa
1
Risorsa
2
….. Risorsa
n
..
.
servizi
Maurizio Lenzerini
La sfida della semantica
8
Semantica implicita: caratteristiche
• Le funzionalità si definiscono a “livello delle
risorse” (esempio: manipolazione di dati
relazionali)
• Nuova funzionalità si “programmano”
• L’interoperabilità si realizza “funzionalità per
funzionalità”
• Valutazione della qualità:
• Alto accoppiamento
• Bassa estendibilità
Maurizio Lenzerini
La sfida della semantica
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Semantica esplicita (primo livello)
Primo livello: i servizi sono espressi in termini di una
rappresentazione concettuale, più astratta rispetto al
livello logico delle risorse
C1
C2
C3
Ontologia
Mapping
Risorsa
1
Maurizio Lenzerini
Risorsa
2
Risorsa
n
La sfida della semantica
servizi
10
Semantica esplicita (primo livello)
pre:
Esempio: pagamento ICI
Ontologia
Proprietà
Fabbricato
f: fabbricato
e: intero < 500
post:
∃p in PagamentoICI ….
PagaICI(f,e)
anno
qta
anno
PagamentoICI
Proprietario
Mapping
Risorsa
1
Maurizio Lenzerini
Risorsa
2
Risorsa
n
La sfida della semantica
servizi
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Vantaggi (al primo livello)
• Le funzionalità si definiscono a “livello
concettuale”, indipendentemente dalla loro
realizzazione in termini delle risorse
• Le funzionalità possono essere descritte in
modo “cognitivamente” più adeguato, con un
esplicito riferimento ai concetti dell’ontologia
• L’individuazione di funzionalità rilevanti o
interessanti è facilitato dal livello concettuale
• La realizzazione può beneficiare di tecniche di
sintesi (che sfruttano i mapping)
Maurizio Lenzerini
La sfida della semantica
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Le sfide del primo livello
• Quale linguaggio per l’ontologia
• 25+ anni di ricerca nella rappresentazione della
conoscenza sui linguaggi per ontologie
• Quale linguaggio per i mapping
• la ricerca sui linguaggi di mapping è più recente
• La realizzazione delle funzionalità deve essere
condotta ancora a livello logico
• intensa attività di programmazione (sebbene aiutata
in linea di principio da strumenti di sintesi)
Maurizio Lenzerini
La sfida della semantica
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Semantica esplicita (secondo livello)
Secondo livello: ai servizi tradizionali si affiancano servizi generici
(definiti ad un livello di astrazione più alto) e servizi di base
(componibili in altri servizi)
C1
servizi
disponibili
servizi
generici
servizi
di base
C2
C3
Ontologia
Mapping
Risorsa
1
Maurizio Lenzerini
Risorsa
2
Risorsa
n
La sfida della semantica
servizi
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Semantica esplicita (secondo livello)
Esempio: interoperabilità di dati
C1
C2
Answer(Q)
C3
Ontologia
Mapping
dati 1
Maurizio Lenzerini
dati 2
dati n
La sfida della semantica
servizio “generico”di
query answering
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Interoperabilità di dati: le sfide
• Il servizio generico di query answering è realizzato una
volta per tutte
• Nella realizzazione di questo servizio, il sistema deve
essere in grado di
• ragionare sulla ontologia
• ragionare sui mapping
• tradurre automaticamente la richiesta espressa in termini
dell’ontologia in una richiesta espressa in termini delle sorgenti
di dati
• Teniche di ragionamento automatico sono essenziali
• Tecnologia ancora basata su prototipici di ricerca
(MASTRO - http://www.dis.uniroma1.it/~quonto/)
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La sfida della semantica
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Semantica esplicita (secondo livello)
Esempio – Goal g: ∃p in PagamentoICI : anno(p)=2007
and fabbricato(p)=f and qta=1000
Ontologia
Proprietà Answer(Q)
Fabbricato
anno
qta
anno
PagamentoICI
ReachGoal(G)
Proprietario PagaICI(f,e)
Mapping
Risorsa
1
Maurizio Lenzerini
Risorsa
2
Risorsa
n
La sfida della semantica
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Semantica esplicita (secondo livello)
Esempio – Sintesi di ReachGoal(g):
PagaICI(f,500) ; PagaICI(f,500)
Ontologia
Proprietà Answer(Q)
Fabbricato
anno
qta
anno
PagamentoICI
ReachGoal(G)
Proprietario PagaICI(f,e)
Mapping
Risorsa
1
Maurizio Lenzerini
Risorsa
2
Risorsa
n
La sfida della semantica
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Interoperabilità semantica di dati e servizi: le sfide
• Il servizio generico di composizione automatica è
realizzato una volta per tutte
• Il sistema deve essere in grado di
•
•
•
•
ragionare sul goal
ragionare sulla ontologia e sui servizi disponibili
ragionare sui mapping
tradurre automaticamente la richiesta espressa in termini
dell’ontologia in una richiesta espressa in termini dei servizi di
base e dei servizi disponibili
• Teniche di ragionamento automatico sono di nuovo
essenziali, questa volta anche su specifiche dinamiche
("DASIbench - Data and Service Integration
Workbench”, joint project DIS-IBM Watson Research
Center)
Maurizio Lenzerini
La sfida della semantica
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Semantica esplicita (secondo livello)
Alcune qualità
• Alto livello di astrazione
• Basso accoppiamento
• Altissima estendibilità
• Sistema totalmente dichiarativo (sforzo minimo di
programmazione)
Le sfide sono ancora oggetto di intensa ricerca: la
composizione automatica di servizi è uno dei problemi più
complessi e stimolanti della ricerca attuale nell’ingegneria
del software e nella rappresentazione della conoscenza
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La sfida della semantica
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Semantica esplicita: P2P data and service integration
Maurizio Lenzerini
La sfida della semantica
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