Σημασιολογικός Ιστός

Διδάσκων: Νικόλαος Βασιλειάδης, Αναπληρωτής Καθηγητής

Περιγραφή του Μαθήματος

Αντικείμενο του μαθήματος είναι ο Σημασιολογικός Ιστός, ο οποίος αποτελεί το επόμενο μεγάλο βήμα εξέλιξης στο διαδίκτυο. Η ανάπτυξη του Παγκόσμιου Ιστού (World Wide Web) κατέστησε το διαδίκτυο προσβάσιμο σε εκατομμύρια χρήστες, επιτρέποντας την απρόσκοπτη δημοσιοποίηση και πρόσβαση σε έγγραφα στο διαδίκτυο. Η εκρηκτική ανάπτυξη του Παγκόσμιου Ιστού δημιούργησε προβλήματα "πληροφοριακής υπερφόρτισης". Η παγκόσμια ερευνητική κοινότητα έχει στραφεί εδώ και αρκετά χρόνια σε μία νέα κατεύθυνση εξέλιξης του ιστού, η οποία ονομάζεται "Σημασιολογικός Ιστός " (Semantic Web) και περιλαμβάνει τη σαφή αναπαράσταση του νοήματος των πληροφοριών και των εγγράφων, επιτρέποντας την αυτόματη επεξεργασία και ενοποίηση διαδικτυακών πόρων από "έξυπνα" προγράμματα-πράκτορες. Ο Σημασιολογικός Ιστός θα επιτρέψει τον γρήγορο και ακριβή εντοπισμό πληροφοριών στον παγκόσμιο ιστό καθώς και την ανάπτυξη ευφυών διαδικτυακών πρακτόρων οι οποίοι θα διευκολύνουν την επικοινωνία μεταξύ πληθώρας ετερογενών ηλεκτρονικών συσκευών με πρόσβαση στο διαδίκτυο.

Η κεντρική ιδέα είναι η ύπαρξη δεδομένων στον ιστό, οριζόμενων και συνδεδεμένων με έναν τρόπο που να επιτρέπει την αποδοτική ανακάλυψη, αυτοματοποίηση, ενσωμάτωση και επαναχρησιμοποίηση τους μέσω διαφόρων εφαρμογών χωρίς να είναι απαραίτητη η ανθρώπινη παρέμβαση. Ο Σημασιολογικός Ιστός περιέχει πόρους (resources) που αντιστοιχούν σε αντικείμενα υπερμέσων και ιστοσελίδες, αλλά και αντικείμενα όπως φυσικά πρόσωπα, οργανισμοί ή γεγονότα. Εμπεριέχει πολλά και διαφορετικά ήδη σχέσεων ανάμεσα στους πόρους, ενσωματώνοντας έννοιες και όρους κατανόησης του περιεχομένου. Έτσι ο Σημασιολογικός Ιστός δεν αποτελεί έναν ιστό από έγγραφα, αλλά έναν ιστό σχέσεων μεταξύ των πόρων, αναδεικνύοντας τα αντικείμενα του πραγματικού κόσμου. Η δομή του ιστού όπου τα αντικείμενα αναγνωρίζονται με μοναδικό και κοινώς αποδεκτό τρόπο μπορεί να αποκαλύψει τον ορισμό των αντικειμένων, τις πιθανές σχέσεις τους με οποιαδήποτε άλλα αντικείμενα, να επιτρέψει την εφαρμογή κανόνων λογικής και την εξαγωγή συμπερασμάτων.

Στο μάθημα αυτό θα εξεταστούν αρχικά οι γενικοί στόχοι και οι προταθείσες αρχιτεκτονικές που διέπουν το σημασιολογικό ιστό, καθώς και οι πρότυπες τεχνολογίες και γλώσσες αναπαράστασης δεδομένων/μεταδεδομένων που θα χρησιμοποιηθούν (XML, RDF, OWL). Επίσης, θα παρουσιαστεί ο ρόλος των οντολογιών, της λογικής και της εξαγωγής συμπερασμάτων στο σημασιολογικό ιστό. Επίσης, θα εξεταστούν οι υπηρεσίες παγκόσμιου ιστού (web services) ως όχημα υλοποίησης των ευφυών πρακτόρων στο διαδίκτυο. Τέλος, θα παρουσιαστούν πληθώρα εφαρμογών που υπάρχουν ή αναπτύσσονται παγκοσμίως οι οποίες θα δικαιώσουν τη δημιουργία και θα προωθήσουν την ανάπτυξη του σημασιολογικού ιστού, όπως είναι για παράδειγμα τα ανοιχτά συνδεδεμένα δεδομένα (linked open data).

Δελτίο Περιγραφής Μαθήματος στο Πληροφοριακό Σύστημα της ΜΟΔΙΠ.

Ταυτότητα Μαθήματος
Εξάμηνο Α
Διδακτικές Μονάδες 3
Ώρες Διδασκαλίας (εβδομαδιαία) 3
Προαπαιτούμενα Μαθήματα -

Διδασκαλία

Η διδασκαλία περιλαμβάνει διαλέξεις που γίνονται κάθε Τετάρτη 15:00 - 17:70 στην Αίθουσα Ι3, στο ισόγειο του κτιρίου Βιολογίας. Κατά τη διάρκεια των μαθημάτων θα γίνουν αναθέσεις 4 ασκήσεων στους φοιτητές.

Υπάρχει η δυνατότητα ο φοιτητής να απαλλαγεί από τις τελικές εξετάσεις με την εκπόνηση μιας μεγαλύτερης σε έκταση και δυσκολία εργασίας, η οποία περιλαμβάνει στο τέλος και παρουσίαση της εργασίας, αλλά και όλων των εργαλείων που χρησιμοποιήθηκαν. Η δυνατότητα για εκπόνηση μιας τέτοιας εργασίας θα συζητηθεί με τον διδάσκοντα, ανάλογα και την διαθεσιμότητα των θεμάτων.

Ο προγραμματισμός των διαλέξεων είναι ο ακόλουθος:
A/A Ημ/νία Περιεχόμενο Παρουσιάσεις & Εργασίες
1 7/10 Εισαγωγή -
2 14/10 XML
Περιγραφή γλώσσας, DTD, επίδειξη εργαλείου XML
 
3 21/10 XML
XML Schema, Namespaces, επίδειξη εργαλείου XML
Ανάθεση 1ης άσκησης
4 4/11

XML
XPath, XSLT, επίδειξη εργαλείουXML

5 11/11

XML
XSLT (συν.), επίδειξη εργαλείου XSLT

RDF
Γενική περιγραφή RDF

 
6 18/11

RDF
XML σύνταξη της RDF, Βασικές έννοιες RDF Schema, Περιγραφή της γλώσσας RDF Schema, Επίδειξη εργαλείου RDF

 
7 25/11 RDF
Τα Namespaces της RDF/RDFS, Σημασιολογία των RDF/RDFS, Ερωτήσεις σε έγγραφα RDF/RDFS με SPARQL, Επίδειξη εργαλείου RDF
8 2/12

RDF
Ερωτήσεις σε έγγραφα RDF/RDFS με SPARQL (συν.), Linked Open Data, Επίδειξη εργαλείου RDF

Ανάθεση 2ης άσκησης

9 9/12

OWL
Βασικές έννοιες οντολογιών και OWL, Περιγραφή της γλώσσας και σύνταξη, Εκδοχές της γλώσσας, Σύνταξη της γλώσσας, Εκδοχές της γλώσσας

 

10 16/12

OWL
Παραδείγματα Οντολογιών (African wildlife), Αναπαράσταση της OWL σε OWL

Ανάθεση 3ης άσκησης
11 23/12

OWL (Μελλοντικές επεκτάσεις, Επίδειξη Protege-OWL)

OWL 2

Οδηγίες για το τι να αποφεύγεται όταν αναπτύσσετε μιαν οντολογία σε OWL με Protege

12 13/1

Λογική, Κανόνες & Οντολογίες

Video με οδηγίες για το πώς εκτελούνται οι κανόνες SWRL στο Protege
13 20/1

Επανάληψη + Προετοιμασία για τις εξετάσεις

 

 

Ασκήσεις - Εργασίες - Παρουσιάσεις

Στα πλαίσια της Διδασκαλίας παραδίδονται (άλυτες) εργασίες στους φοιτητές. Οι εργασίες θα πρέπει να επιστρέφονται λυμένες μέχρι την καταληκτική ημερομηνία που ανακοινώνεται.

A/A Ημερομηνία Ανακοίνωσης Ανακοίνωση Θέματος Σχετικό Υλικό
Ημερομηνία Παράδοσης-Παρουσίασης
Μονάδες Απαντήσεις
Εργασία XML
21/10

Δημιουργία λεξιλογίου XML

Εργαλείο (version 2011,
version 2013)

11/11

1


(Βαθμολογία)


Κριτήρια Βαθμολόγησης

Υπόδειγμα παλιάς εργασίας
(Σημείωση: Η εργασία δεν θεωρείται "τέλεια" και δεν είχε βαθμολογηθεί με το "άριστα" - αποτελεί απλό δείγμα)
Εργασία XSLT 11/11 Εκφώνηση Εργαλείο
(βλ. Εργασία XML)
6/12

1,5


(Βαθμολογία)


Κριτήρια Βαθμολόγησης

Υπόδειγμα παλιάς εργασίας
(Σημείωση: Η εργασία εξερευνά όλες τις δυνατότητες παρουσίασης δεδομένων XML με XSLT με τη χρήση πολλαπλών αρχείων. Το καλύτερο θα ήταν να υπήρχε 1 μόνο XML αρχείο με 3 XSLT μετατροπές. Εναλλακτικά υπήρχαν και εργασίες που είχαν 1 XML και 1 XSLT και παρήγαγαν 1 HTML αρχείο. Στην κατηγορία αυτή οι άριστες εργασίες χρησιμοποιούσαν και άλλες τεχνολογίες για βελτιστοποίηση του αποτελέσματος (CSS, Javascript, κλπ), τα οποία όμως δεν θεωρούνται απαραίτητα για την εργασία. Η οπτική βελτιστοποίηση του αποτελέσματος είναι ζητούμενο, δηλαδή μία τεράστια-δυσανάγνωστη HTML σελίδα δεν θεωρείται άριστο αποτέλεσμα. Το υπόδειγμα που δίνεται θεωρήθηκε άριστο κυρίως γιατί χρησιμοποιούσε πολλές προχωρημένες δυνατότητες της XSLT.)

Παράδειγμα XSLT για βιβλιοθήκη (μετατροπή XML σε XML)

Εργασία RDF, SPARQL
02/12 Δημιουργία λεξιλογίου RDF

Protege 3.5

30/12

1,5


(Βαθμολογία)


Κριτήρια Βαθμολόγησης

Υπόδειγμα παλιάς εργασίας
(Σημείωση: Η εργασία είχε θεωρηθεί σχεδόν άριστη. Το documentation είναι υπέρ-πλήρες. Τα screenshots έχουν γίνει με κάποιο UML εργαλείο - μπορούν να γίνουν και με εργαλεία του Protege. Το μαναδικό "μειονέκτημα" ήταν η έλλειψη containers ή collections. Επίσης, δεν υπήρχαν τότε ερωτήματα SPARQL)
Εργασια OWL, SWRL
16/12

Δημιουργία λεξιλογίου OWL

Δημιουργία κανόνων SWRL

(video με οδηγίες εκτέλεσης SWRL κανόνων)

Protege 3.5


10/2

1,5


(Βαθμολογία)


Κριτήρια Βαθμολόγησης OWL

Κριτήρια Βαθμολόγησης SWRL

Υπόδειγμα παλιάς εργασίας
(Σημείωση: Η εργασία είχε θεωρηθεί άριστη με τα πρότυπα της εποχής 2003-2004. Δεν υπήρχαν δηλαδή απαιτήσεις για χρήση reasoner και εργαλείων οπτικοποίησης οντολογιών)

Απαλλακτική Εργασία

 

Θέματα Εργασιών

(παλαιοτέρων ετών - ενδεικτικά)

  1/2 5  

Τρόπος Αξιολόγησης / Εξέτασης

Ο τρόπος αξιολόγησης περιγράφεται στον παρακάτω πίνακα.

Τύπος Συμβολή Σχόλια
Γραπτές Εξετάσεις 50% Γραπτά τα οποία δεν συγκεντρώνουν βαθμολογία μεγαλύτερη της βάσης (3/5 ή 6/10) απορρίπτονται, άσχετα με την συνολική βαθμολογία (γραπτές + εργασίες) που συγκεντρώνει ο φοιτητής.
Εργασίες 55%

Η βαθμολογία δίνεται από το άθροισμα της βαθμολογίας των εργασιών που παραδίδουν οι φοιτητές. Οι εργασίες βαθμολογύνται ως εξής: XML (10%), XSLT (15%), RDF (15%), OWL (15%)

Απαλλακτική Εργασία 50% Εναλλακτικά των ασκήσεων και των παρουσιάσεων μπορεί κάποιος φοιτητής να εκπονήσει μία μεγαλύτερης έκτασης και δυσκολίας εργασία, η οποία περιλαμβάνει στο τέλος του μαθήματος και παρουσίαση τόσο της εργασίας, όσο και των εργαλείων που χρησιμοποιήθηκαν.
Υπάρχει και η δυνατότητα ο φοιτητής να απαλλαγεί από τις τελικές εξετάσεις αν επιλέξει να εκπονήσει την εργασία επιπλέον των ασκήσεων και της παρουσίασης.

Ο συνολικός βαθμός προκύπτει από το άθροισμα της βαθμολογίας (εναλλακτικά):

Προβιβάσιμος βαθμός θεωρείται το 6/10.

Προϋπόθεση για να προστεθούν οι μονάδες των ασκήσεων και των παρουσιάσεων ή των εργασιών αποτελεί να είναι προβιβάσιμος ο βαθμός των γραπτών εξετάσεων, δηλαδή 3/5. Εαν ο φοιτητής επιλέξει τον τρόπο εξέτασης "εργασίες + απαλλακτική εργασία" και δεν συγκεντρώνει προβιβάσιμο βαθμό ή δεν ικανοποιείται από τη βαθμολογία του, μπορεί να δώσει εξετάσεις.

Βιβλιογραφία

Βασικά Συγγράμματα

Συμπληρωματική Βιβλιογραφία (προαιρετικά)

Εξεταστέα Ύλη

Εκπαιδευτικό Υλικό


Χρήσιμοι Σύνδεσμοι στο Internet

 


Επικοινωνία

Καθημερινά, στο γραφείο του διδάσκοντα (Ημιόροφος Κτιρίου Βιολογίας)

Νικόλαος Βασιλειάδης

e-mail: nbassili @ csd.auth.gr .


Ανακοινώσεις