semantica - Forum PA

Interoperabilità: la sfida della
semantica
Maurizio Lenzerini
DASI-lab, Data and Service Integration Laboratory
Dipartimento di Informatica e Sistemistica “A. Ruberti”
La Sapienza Università di Roma
FORUM PA – Roma, 22 maggio 2007
June
7, 2004
Maurizio
Lenzerini
Ontologies
interoperability
La sfida for
della
semantica
1
1
Cosa intendiamo per “semantica”
Significato di un insieme di simboli di uno
schema di rappresentazione
• presuppone un metodo per specificare e
comunicare il significato inteso di un insieme
di oggetti “sintattici”
• da non confondere con “semantica formale” di
un linguaggio (che comunque è essenziale)
Maurizio Lenzerini
La sfida della semantica
2
Rilevanza della 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
3
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
4
Semantica implicita
Esempio: pagamento ICI
PagaICI(f,e)
Risorsa
1
Risorsa
2
….. Risorsa
n
..
.
servizi
Maurizio Lenzerini
La sfida della semantica
5
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
6
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
7
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
8
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
9
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
10
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
servizi
Risorsa
2
Risorsa
n
La sfida della semantica
11
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
12
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 immatura (prototipici accademici,
cfr. QuOnto http://www.dis.uniroma1.it/~quonto/)
Maurizio Lenzerini
La sfida della semantica
13
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
14
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
15
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
Maurizio Lenzerini
La sfida della semantica
16
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
Maurizio Lenzerini
La sfida della semantica
17