分散情報システム構築法
第12回セマンティックWeb

セマンティックWeb

文書のWebからデータのWebへ
- 文書のWeb: 人間が可読しやすい
- データのWeb: 機械 (エージェントなど) も可読しやすい
情報・知識共有の場

検索

単純な検索: キーワード検索
1. ある単語が含まれているページを検索
2. ヒットしたページから目的の文を探索
3. 他の単語によって絞りこむ
4. 2-3の繰り返し
プログラムには難しい
- 自然言語: 単語の意味や文脈の把握など
- "三田のおいしいレストランを探して予約"

メタデータ

データについてのデータ
- 書誌情報
- 曲情報
- ...
Web上のメタデータ例
- HTTP Header
- HTML
- PICS
- XML
- RDF

HTTP Header

Content-Language: ja
Content-Length: 7123
Content-Type: text/html; charset=utf8

HTML

要素: meta, title, link, address
属性: lang

<html lang="ja">
<head>
  <meta http-equiv="Content-Type" content="text/html; charset=EUC-JP">
  <title>ほげほげのページ</title>
</head>

PICS: (Platform for Internet Content Selection)

Webページにラベルをつける方法
ブラウザなどがラベルを用いてフィルタリング
- 子供にとっての有害情報など
値は数字のみ

(PICS-1.1 "http://example.org/pics-service"
    by "Fumihiro Kato"
    for "http://w3.org/PICS/"
    ratings (age 11))

XML

XMLはデータの記述方法を決める言語
XMLによるメタデータ例: RSS2.0
XMLは意味を表現しない
- 書き方はいろいろ
- 他と混ぜて使えない
- XMLの演習課題

<大学 name="慶應義塾大学">
  <キャンパス name="SFC">
    <学部 name="総合政策学部">
      <学科 name="総合政策学科" 終了学年="4" 学年1="true" 学年2="true" 学年3="true" 学年4="true" 学年5="false" 学年6="false"/>
    </学部>
   ....
------
<SFC>
  <faculty>
    <name>総合政策学部</name>
  </faculty>
  ...

RDF (Resource Description Framework)

汎用的なデータ記述方式
URI Resourceが基盤
データを3つ組 (RDF Triple) で表現
- 主語 (subject): resource
- 述語 (predicate): property resource
- 目的語 (object): resource or literal
述語が重要: predicateがsubjectとobjectを結びつける
例) SFCには環境情報学部がある (SFC has the faculty of Environmental Information)
- 主語: http://www.sfc.keio.ac.jp/
- 述語: edu:hasFaculty
- 目的語: 環境情報学部
データの関係を3つ組の集合 (有向ラベル付きグラフ) で表現
RDFの例: RSS1.0, FOAF, CC/PP (第9回参照)

有向ラベル付きグラフ

3つ組1つの基本形

有向ラベル付きグラフ (2)

3つ組の集合

有向ラベル付きグラフ (3)

学部について述べたい場合は学部もresourceとする

RDF/XML

XML: Web上で交換可能な形式

<?xml version="1.0"?>
<rdf:RDF xml:lang="ja"
   xmlns:rdf="http://www.w3.org/1999/02/22-rdf-syntax-ns#"
   xmlns:edu="http://example.org/education#">

<rdf:Description rdf:about="http://www.sfc.keio.ac.jp/">
  <edu:hasFaculty>環境情報学部</edu:hasFaculty>
</rdf:Description>

<?xml version="1.0"?>
<rdf:RDF xml:lang="ja"
   xmlns:rdf="http://www.w3.org/1999/02/22-rdf-syntax-ns#"
   xmlns:edu="http://example.org/education#">

<rdf:Description rdf:about="http://www.sfc.keio.ac.jp/">
  <edu:hasFaculty>環境情報学部</edu:hasFaculty>
  <edu:hasFaculty>総合政策学部</edu:hasFaculty>
  <edu:hasFaculty>看護医療学部</edu:hasFaculty>
</rdf:Description>

<?xml version="1.0"?>
<rdf:RDF xml:lang="ja"
   xmlns:rdf="http://www.w3.org/1999/02/22-rdf-syntax-ns#"
   xmlns:edu="http://example.org/education#">

<rdf:Description rdf:about="http://www.sfc.keio.ac.jp/">
  <edu:hasFaculty>
    <rdf:Description rdf:about="http://www.sfc.keio.ac.jp/EnvironmentalInformation">
      <edu:name>環境情報学部</edu:name>
      <edu:dean>富田勝</edu:name>
    </rdf:Description>
  </edu:hasFaculty>
</rdf:Description>

RDF Site Summary (RSS) 1.0

<?xml version="1.0"?>
<rdf:RDF
  xmlns:dc="http://purl.org/dc/elements/1.1/"
  xmlns:rdf="http://www.w3.org/1999/02/22-rdf-syntax-ns#"
  xmlns="http://purl.org/rss/1.0/"
  xml:lang="ja">
  <channel rdf:about="http://www.sfc.keio.ac.jp/">
    <title>SFC 新着情報</title>
    <link>http://www.sfc.keio.ac.jp</link>
    <description> SFC サイトの最新ニュース</description>
    <items>
      <rdf:Seq>
        <rdf:li rdf:resource="http://www.sfc.keio.ac.jp/faculty/news/articles/20040630_1054_4285.html"/>
      </rdf:Seq>
    </items>

    <item rdf:about="http://www.sfc.keio.ac.jp/students_soukan/news/articles/20040630_1054_4285.html">
      <title>2007年度教育奨励基金採用者発表</title>
      <link>http://www.sfc.keio.ac.jp/students_soukan/news/articles/20040630_1054_4285.html</link>
      <description />
      <dc:date>2007-07-04T18:15:00+09:00</dc:date>
    </item>
  </channel>
</rdf:RDF>

セマンティックWeb Layer Cake

RDF Schema

予備知識
- クラス: オブジェクトの型
- プロパティ: クラスの属性
- 継承: 親の性質を子が引き継ぐ事
RDFの型システム
- RDFはグラフ構造を決めているだけ
- 簡単なクラスとプロパティの定義方法を提供
- "SFC"はcampus classのインスタンス
- propertyベースのオブジェクト指向
- Classによる制約
  - edu:hasFaculty propertyはsubjectがCampusでobjectがFacultyである

RDF Schema (2)

RDF Schema (3)

<rdf:Description rdf:about="http://www.sfc.keio.ac.jp/">
  <rdf:type rdf:resource="http://example.org/education#Campus"
</rdf:Desciprion>

<rdf:Description rdf:about="http://www.sfc.keio.ac.jp/EnvironmentalInformation">
  <rdf:type rdf:resource="http://example.org/education#Faculty"
</rdf:Desciprion>

<rdfs:Property rdf:about="http://example.org/education#hasFaculty">
  <rdf:domain rdf:resource="http://example.org/education#Campus"
  <rdf:range rdf:resource="http://example.org/education#Faculty"
</rdf:Desciprion>

オントロジ (Ontology)

分類体系と関係の記述
Web上に分散しているデータの意味を関連づける
知識表現的視点
- 公理 (Axiom): クラスやプロパティの定義
- 事実 (Fact): インスタンスの記述 (実際に存在するもの)
RDF Schema: シンプルなOntology
OWL (Web Ontology Language)
- クラスの制約やクラス間の関係などをより詳しく定義可能
- 3つの仕様
  - OWL Full: オントロジー構築に必要な要素が全てある
  - OWL DL: 記述論理(Description Logic) をベースにタイプの区別を厳密にする
  - OWL Lite: DLのサブセット。実装しやすい部分だけ

OWL (Web Ontology Language)

クラスの関係
- edu:Facultyとsch:Departmentはインスタンスが同じである

<owl:Class rdf:about="http://example.org/education#Faculty">
 <owl:equivalentClass rdf:resource="http://school.org/school#Department"/>
</owl:Class>

OWL (Web Ontology Language) (2)

クラスの関係
- edu:Facultyとsch:GraduateSchoolは共通インスタンスがない

<owl:Class rdf:about="http://example.org/education#Faculty">
 <owl:disjointWith rdf:resource="http://school.org/school#GraduateSchool"/>
</owl:Class>

OWL (Web Ontology Language) (3)

制約条件
- edu:Campusはedu:hasFacultyを必ず1つ以上含まなければならない

<owl:Class rdf:about="http://example.org/education#Campus">
 <owl:subClassOf>
  <owl:Resriction>
    <owl:onProperty rdf:resource="http://example.org/education#hasFaculty"/>
    <owl:minCardinality>1</owl:minCardinality>
  </owl:Resriction>
 <owl:subClassOf>
</owl:Class>

OWL (Web Ontology Language) (4)

プロパティの関係
- edu:hasFacultyとsch:hasDepartmentはインスタンスが等しい

<owl:ObjectProperty rdf:about="http://example.org/education#hasFaculty">
  <owl:equivalentProperty rdf:resource="http://school.org/school#hasDepartment"/>
</owl:ObjectProperty>

OWL (Web Ontology Language) (5)

プロパティの論理的な性質
- 推移的:P(x,y)かつP(y,z)なら P(x,z)
- 対称的: P(x,y) <=> P(y,x)
- 関数: subjectによってobjectが唯一に定まるプロパティ
- 逆関数: objectによってsubjectが唯一に定まるプロパティ

<owl:InverseFunctionalProperty rdf:about="http://example.org/education#studentNumber">
  <rdfs:domain rdf:resource="http://example.org/education#Student"/>
</owl:FunctionalProperty>

SPARQL

RDFのためのクエリ言語
HTTPとSOAPへのバインディング

PREFIX edu: <http://example.org/education#>
SELECT ?faculty
WHERE { <http://www.sfc.keio.ac.jp/> edu:Faculty ?faculty }

<?xml version="1.0"?>
<sparql xmlns="http://www.w3.org/2005/sparql-results#">
 <head>
   <variable name="faculty"/>
 </head>
 <results distinct="false" ordered="false">
   <result>
     <binding name="faculty"><uri>http://www.sfc.keio.ac.jp/EnvironmentalInformation</uri></binding>
   </result>
   <result>
     <binding name="faculty"><uri>http://www.sfc.keio.ac.jp/PolicyManagement</uri></binding>
   </result>
 </results>
</sparql>

RIF (Rule Interchange Format)

ルールベースのシステムは既にたくさんある
ルール交換用フォーマット
- RIF Condition Language
- RIF Rule Language
まだ策定が始まったばかり

RIF Condition Language

条件ルール
Horn節: (P1 ∧ P2 ∧ …) → Q
RDF,OWLのインスタンスがファクト

RIF Rule Language

Condition Languageを拡張して Horn節の集合を書ける
PrologのWeb版だと思えば良い

If an item is perishable and it is delivered to John more than 10 days after the scheduled delivery date then the item will be rejected by him.

Forall ?item ?deliverydate ?scheduledate ?diffdate
      (
        reject(John ?item) :-
           And ( perishable(?item)
                 delivered(?item ?deliverydate John)
                 scheduled(?item ?scheduledate)
                 timediff(?diffdate ?deliverydate ?scheduledate)
                 greaterThan(?diffdate 10) )
      )
----
<Ruleset>
  <Forall>
    <declare><Var>item</Var></declare>
    <declare><Var>deliverydate</Var></declare>
    <declare><Var>scheduledate</Var></declare>
    <declare><Var>diffdate</Var></declare>
    <formula>
      <Implies>
        <then>
          <Uniterm>
            <Const>reject</Const>
            <Const>John</Const>
            <Var>item</Var>
          </Uniterm>
        </then>
        <if>
          <And>
            <Uniterm>
              <Const>perishable</Const>
              <Var>item</Var>
            </Uniterm>
            <Uniterm>
              <Const>delivered</Const>
              <Var>item</Var>
              <Var>deliverydate</Var>
              <Const>John</Const>
            </Uniterm>
            <Uniterm>
              <Const>scheduled</Const>
              <Var>item</Var>
              <Var>scheduledate</Var>
            </Uniterm>
            <Uniterm>
              <Const>timediff</Const>
              <Var>diffdate</Var>
              <Var>deliverydate</Var>
              <Var>scheduledate</Var>
            </Uniterm>
            <Uniterm>
              <Const>greaterThan</Const>
              <Var>diffdate</Var>
              <Const>10</Const>
            </Uniterm>
          </And>
        </if>
      </Implies>
    </formula>
  </Forall>
  <Forall>
    <declare><Var>item</Var></declare>
    <formula>
      <Implies>
        <then>
          <Uniterm>
            <Const>reject</Const>
            <Const>Fred</Const>
            <Var>item</Var>
          </Uniterm>
        </then>
        <if>
          <Uniterm>
            <Const>unsolicited</Const>
            <Var>item</Var>
          </Uniterm>
        </if>
      </Implies>
    </formula>
  </Forall>
</Ruleset>

Proof & Trust

Proof
- RuleやLogicの証明
- 矛盾がないか
Trust
- Metadataは信頼できるのか
- 推論システムは信頼できるのか
まだ形になっていない

もっと勉強したい人へ

メタ情報とセマンティック・ウェブ
A Semantic Web Primer
CD-ROMで始めるセマンティックWeb (A Semantic Web Primerの日本語訳)

CSSの講義について

Contest for CSS class
dis@tom.sfc.keio.ac.jp宛に、一番良いと思うグループの代表者ログイン名を投稿してください
自分のグループに投票はダメ
一番良かったグループにKarlから本のプレゼント

最終課題

Webサイト, オーサリングツール, Web開発ツールの中から興味のあるものを選ぶ
1.で選んだものに対して様々な視点(例: 国際化, アクセシビリティ)から評価する
どのように改善したら良いかを提案する

発表: 2007/07/12の講義
レポート: HTMLかPDF形式。レポートへのリンクを講義の前までにdis@tom.sfc.keio.ac.jpへ提出

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メタデータ

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XML

RDF (Resource Description Framework)

有向ラベル付きグラフ

有向ラベル付きグラフ (2)

有向ラベル付きグラフ (3)

RDF/XML

RDF Site Summary (RSS) 1.0

セマンティックWeb Layer Cake

RDF Schema

RDF Schema (2)

RDF Schema (3)

オントロジ (Ontology)

OWL (Web Ontology Language)

OWL (Web Ontology Language) (2)

OWL (Web Ontology Language) (3)

OWL (Web Ontology Language) (4)

OWL (Web Ontology Language) (5)

SPARQL

RIF (Rule Interchange Format)

RIF Condition Language

RIF Rule Language

Proof & Trust

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最終課題

参考文献

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