セマンティックWebにおける知識表現
武田 英明

国立情報学研究所

総合研究大学院大学

東京大学
人工物工学研究センター

hhttp://www-kasm.nii.ac.jp///
kii j /
takeda@nii.ac.jp
Hideaki Takeda @ {National Institute of Informatics, The University of Tokyo}

あらましセマンティックWebの枠組み
z オントロジーの世界
オント ジ の世界
z Linked Dataの世界
z メタデータの創造的流通
タデ タ 創造的流通z

Hideaki Takeda @ {National Institute of Informatics, The University of Tokyo}

セ ンティックWebの目的
セマンティックWebの目的
z“The Semantic Web is an extension of the current web in
which information is given well
well-defined
defined meaning
meaning, better
enabling computers and people to work in cooperation.”((セマンティックWebとは現在のWebの拡張であり，そこでは情報はちゃんと定義された意味を与えられていてコンピュータと人のよりよい協調が可能となる）．
Th SemanticTheSti Web,W b Scientific
S i tifi American,
Ai
M 2001,
May
2001 Ti
Tim B
Berners-Lee,L
JJames Hendler
H dl andd Ora
O Lassila
Lilz

The Semantic Web is a vision: the idea of having data on theweb defined and linked in a way that it can be used bymachines not just for display purposes, but for automation,
integration and reuse of data across various applications.
(セマンティックWebとはビジョンである．データはきちんと定義されリンクされており，単に表示用ではなく自動化，統合，アプリケーションを超えたデータの再利用などに使える）
超デ タ 再利用な使 る）
http://www.w3.org/2001/sw/
Hideaki Takeda @ {National Institute of Informatics, The University of Tokyo}

Semantic Webz

Realization of various information exchanging via WebAutomation
Atti
自動化
Integration
統合
Re-use of data
データの再利用

Hideaki Takeda @ {National Institute of Informatics, The University of Tokyo}

Next Generation Webz

Webの進化 HTML: 表示のためのWeb表示のための b
 XML:シンタックスをもったWeb
 ?? :セマンティックスをもったWeb
ク をも たz

なぜセマンティックスをWebのメカニズムの中に組み込なねぜズ
ばならないか 人間のためのWeb
人間のためのW bから
 人間と機械のためのWeb
人間と機械 ため
ヘcf. 機械ためだけのWeb
機械だ
Hideaki Takeda @ {National Institute of Informatics, The University of Tokyo}

どうやって意味を記述するか情報に関する情報を記述する仕組みが必要 メタデータ
メタデ タ データに関するデータ
z 共通に理解し合える仕組みが必要
共通 理解 合える仕組 が必要 シンタックス（言語） 語彙（オントロジー，クラス）
 データ（インスタンス）z

Hideaki Takeda @ {National Institute of Informatics, The University of Tokyo}メタデ タ
メタデータ
メタデータとは データに関するデータ
デ タに関するデ タ さまざまなまとまりとしての情報オブジェクトに関わる言明の集まり
z メタデータの中身は
 内容：オブジェクト自身にかかわる情報．内在性
内容 オブジ クト自身にかかわる情報 内在性
 コンテクスト：オブジェクトの生成などに関わる人，場
所 理由など 外在性所，理由など．外在性
 構造：オブジェクト内部あるいはオブジェクト間の関係
zSetting the State, Anne J.Gilliand-Swetland, Introduction to Metadata – Pathways to Digital
Information, Murthsa Baca (ed.), Getty Information Institute.
Hideaki Takeda @ {National Institute of Informatics, The University of Tokyo}

メタデ タ
メタデータ
オブジェクト全体へのメタデータ
 書誌情報，Dublin
書誌情報
bli Corez オブジェクトの部分あるいは構造に対するメタデータ
 設計図，RDF，RDFS,設計図
DAML+OILz

種類：トラクター
所有者：山田太郎
車齢：10年

車体軸
車体と車輪を接続

車輪
Hideaki Takeda @ {National Institute of Informatics, The University of Tokyo}

SemanticSe
a t c Webの階梯zzz

RDF (Resource Description Framework) 最も原始的な意味記述の枠組みを提供
最も原始的な意味記述の枠組みを提供ー＞SVOモデル＞SVOモデル Entity-Relation Model(実体関連モデル）
 セマンティックネット
RDF Schemah RDFに最も原始的な概念記述の仕組みを追加
 class-subclass関係，制約関係，制約OWL (Web Ontology Language) 記述論理(description logics)に基づいた概念とその関係を記述する言語

Tim Berners-Lee http://www.w3.org/2002/Talks/09-lcs-sweb-tbl/
Hideaki Takeda @ {National Institute of Informatics, The University of Tokyo}

Architecture for the Semantic Webz

オントロジー（クラス）の世界

z

インスタンスの世界

Tim Berners-Lee http://www.w3.org/2002/Talks/09-lcs-sweb-tbl/
Hideaki Takeda @ {National Institute of Informatics, The University of Tokyo}Architecture for the Semantic Webz

オントロジー（クラス）の世界

Tim Berners-Lee http://www.w3.org/2002/Talks/09-lcs-sweb-tbl/
Hideaki Takeda @ {National Institute of Informatics, The University of Tokyo}

セ ンティックWebにおける知識表現
セマンティックWebにおける知識表現z

一般の知識表現 意味は知識表現言語によって定義される
意味は知識表現言語によ て定義される
 例：一階述語論理による公理
 知識表現言語で表現されたものがすべて⇒閉じた系
知識表現言語 表現されたも がすべ閉じた系
 外部に依存しない
 推論：表現されたものの一貫性
z 定義間の矛盾z 定理の導出
z 外部のデータを表現して，既存の表現との一貫性をみる

Hideaki Takeda @ {National Institute of Informatics, The University of Tokyo}

知識表現の例

zabove(X,Z)
b (X Z) <- on(X,(X Y) ^ on(Y,Z)(Y Z)

zon(ybox, bbox), on(rbox, ybox)

zabove(rbox,bbox)

Hideaki Takeda @ {National Institute of Informatics, The University of Tokyo}

セ ンティックWebにおける知識表現
セマンティックWebにおける知識表現z

セマンティックWeb
 開いた系：Webのデータは常に不完全開いた系
bのデ タは常に不完全 概念の定義は不完全 概念の列挙も不完全概念 列挙も 完全 おおよその定義で満足しざるをえない 様々な定義
 発散してしまう可能性

Hideaki Takeda @ {National Institute of Informatics, The University of Tokyo}

開いた系

onon’

on

on'on’’
on’’on’’
on’

above(X,Z)
b (X Z) <- on(X,(X Y) ^ on(Y,Z)(Y Z)
z on(ybox, bbox), on(rbox, ybox)
zzabove(rbox,bbox)?

Hideaki Takeda @ {National Institute of Informatics, The University of Tokyo}

U 共有による意味の共有URI共有による意味の共有z

セマンティックWebのおける開いた系の取り扱い方
 URIの共有による意味の共有の共有による意味の共有z

URI (Uniform Resource Identifier) 概念やデータの識別子として使う

z

URIの共有 ある概念，データを指し示すときに一つのURIを使う
 このURIを使うということが意味を共有するという意思表示

Hideaki Takeda @ {National Institute of Informatics, The University of Tokyo}

<!DOCTYPE rdf:RDF [Animal<!ENTITY pi 'http://ex.org/personinfo#><!ENTITY rdf 'http://www.w3.org/1999/02/22-rdf-syntax-ns#'>“The class of person”
s<!ENTITY rdfs 'http://www.w3.org/2000/01/rdf-schema#'>
http://www.w3.org/2000/01/rdf schema# >rdfs:comment]>
Person<rdf:RDF xml:lang="en"ddxmlns:rdf="&rdf;" xmlns:rdfs="&rdfs“ xmlns:pi="&pi;“> maritalStatusd<rdfs:Class rdf:ID
rdf:ID=“&pi;Person">&pi;Person >rssnage<rdfs:comment>The class of people.</rdfs:comment>
MaritalStatus<rdfs:subClassOf rdf:resource="http://www.w3.org/r2000/03/example/classes#Animal"/>rdfs:comment</rdfs:Class>Integer<rdf:Property ID="&pi;maritalStatus">
tt<rdfs:range rdf:resource="&pi;MaritalStatus"/>“Social Security Number”
MarriedSinglet<rdfs:domain rdf:resource="&pi;Person"/></rdf:Property>
Windowedt = rdf:type<rdf:Property ID="&pi;ssn">
d = rdfs:domaint<rdfs:comment>Social Security Number</rdfs:comment>r = rdfs:range<rdfs:range rdf:resource="http://www.w3.org/2000/03/example/classes#Integer"/>Divorced= class< df d<rdfs:domain
i rdf:resource="&pi;Person"/>df"& i P"/>= class instance</rdf:Property>= property<rdf:Property ID="&pi;age"><rdfs:range rdf:resource="http://www.w3.org/2000/03/example/classes#Integer"/><rdfs:domain
df di rdf:resource="&pi;Person"/>df"& i P"/</rdf:Property><rdfs:Class rdf:ID="&pi;MaritalStatus"/><ex:MaritalStatus rdf:ID="&pi;Married"/><ex:MaritalStatus rdf:ID="&pi;Divorced"/>Resource Description Framework(RDF) Schema Specification 1.0<ex:MaritalStatus rdf:ID="&pi;Single"/>http://www.w3.org/TR/2000/CR-rdf-schema-20000327/<ex:MaritalStatus rdf:ID="&pi;Widowed"/></rdf:RDF>
Hideaki Takeda @ {National Institute of Informatics, The University of Tokyo}

RDF Schema

RDF Schema
http://ex.org/personinfo#Person -> 「人（の情報）」の定義
z http://ex.org/personinfo#age
h ///i f-> 「年齢」の定義「年齢 の定義zz<http://ex.org/personalinfo#Person rdf:ID=“Takeda”<http://ex.org/personalinfo#age rdf:resource=20 /><http://ex org/personalinfo#maritalstatus<http://ex.org/personalinfo#maritalstatus
rdf:resource=“Married” />/>Hideaki Takeda @ {National Institute of Informatics, The University of Tokyo}Architecture for the Semantic Webz

インスタンスの世界

Tim Berners-Lee http://www.w3.org/2002/Talks/09-lcs-sweb-tbl/
Hideaki Takeda @ {National Institute of Informatics, The University of Tokyo}

Linked Data
Linked Dataとは “Web of Data”
 RDFで公開されるデータで公開されるデ タ 外部から参照可能
z Linked Dataのための4条件
ため 条件
 事柄の名前にURIを使うこと
 すべてのモノ，コトにURIを！
 名前の参照がHTTP URIでできること
 DOIとかいったURNは使わないでね URIを参照したときに関連情報が手に入るようにz理解可能なデータを提供してね．

 外部へのリンクも含めようのようにリンクでつながるデータを作ろう Web

Linked Data, TBL, http://www.w3.org/DesignIssues/LinkedData.html
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Linkingg Openp Data ((LOD))
公開されたLinked Dataを集めるプロジェクトz 主要なLinked
主要な i k d Dataz （データ変換）
 Dbpedia (Wikipedia) : 百科事典,科事典 2.7億文
億文
 Geonames：地名と緯度経度, 9300万文
 MusicBrainz：音楽
 WordNet：辞書
 DBLP bibliography：論文の書誌，2800万文
 US Census Data: 米国国勢調査(2000年), 10億文z （クロール）
 FOAF (Friend Of A Friend)：個人と個人関係のプロファイル
z （ラッパー） Flickr Wrapper
Hideaki Takeda @ {National Institute of Informatics, The University of Tokyo}
zHideaki Takeda @ {National Institute of Informatics, The University of Tokyo}

LODをどう使うか
O をどう使うかLinked Data
BrowserThingsLinked Data
MashupThingsThingsLinked Data
Search Engine

ThingsThings

Hideaki Takeda @ {National Institute of Informatics, The University of Tokyo}

LODをどう使うか
O をどう使うかz

Semantic Data Mash-up Applications
様々なサイトの様々なデ タをつなげて見せる
様々なサイトの様々なデータをつなげて見せる SemaPlorer http://btc.isweb.uni-koblenz.de/
htt //bt i
b i k bld / Dbpedia Mobile http://wiki.dbpedia.org/DBpediaMobile
htt // iki db di/DB di M bil Bio2RDF
 http://bio2rdf.org/
h //bi 2 df/

Hideaki Takeda @ {National Institute of Informatics, The University of Tokyo}

DBpediapMobile

Hideaki Takeda @ {National Institute of Informatics, The University of Tokyo}

Hideaki Takeda @ {National Institute of Informatics, The University of Tokyo}

コミュニティベースのメタデータ流通の枠組み
ミ
ティスのメタデ タ流通の枠組みz

メタデータの自由で柔軟な生成と流通
 コミュニティに基づく流通
ミ
テ に基づく流通 コミュニティに基づく生成
メタデ タ連携
メタデータ連携
オントロジー・
メタデータ・レベル
タデ タ ベコミュニケーション・レベル
Hideaki Takeda @ {National Institute of Informatics, The University of Tokyo}

Stylid:Styd: 社会Webによる構造的メタデ
社会Webによる構造的メタデータの共有
タの共有
z目的 構造的メタデータの共有基盤の構築
構造的メタデ タの共有基盤の構築
 簡単な作成，共有
 多様性の実現
多様性 実現z 人々間の違い，時間の違い
 統合する仕組み

z Stylid: Structure your own linked data
 http://www.stylid.org

Hideaki Takeda @ {National Institute of Informatics, The University of Tokyo}

多様性のある定義を書く
Hotel

Virtual Concept
Hotel (user3)

Hotel ((user1))

Hotel - ver.1 (user3)
Hotel - ver.1 (user1)

Name

Hotel (user2)

Hotel - Namever.2 (user1)

Lat

AddressLong

Hotel - Namever.3 (user1)

Hotel - ver.1 ((user2))

Country
AddNameAddress
Phone-number
Location

Hotel - Namever.2 (user2)
Capacity
Name
ZiZip-code
Zip-codedRating

Price29
Hideaki Takeda @ {National Institute of Informatics, The University of Tokyo}

概念を定義する
Creating a new Concept“Project” concept
Attribute labels

Description

Suggested Value Range

5/21/2008

30
Hideaki Takeda @ {National Institute of Informatics, The University of Tokyo}

インスタンスを書く

Enter Instance Data
Literal value

Suggested range concepts

Resource URI

Multiple Values

5/21/2008

31Hideaki Takeda @ {National Institute of Informatics, The University of Tokyo}

インスタンスの表示
Project concept
created by Username (version no.)no )attributes•Machine readable data (RDF, RDFa)•Scripts can provide useful operations

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Hideaki Takeda @ {National Institute of Informatics, The University of Tokyo}

多様性のある概念の表示

Concept
Ct Cloud
Cl dConsolidated
concept

Sub-Cloud5/21/2008

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概念のアラインメント
Concept versions

xAlignment API with WordNet
http://alignapi.gforge.inria.fr/

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インスタンスの統合表示

Uniform Table View
Unified attributes

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構造的検索

Search on Consolidated Concept

SPARQL
5/21/2008

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Linked Dataz

Link data：ＵＲＩを通じたインスタンスデータの関連づけ
例：
Dbpedia: Wikipedia（のinfobox）の情報をＲＤＦ化して公開

z

Wikipediaコンテンツとの結びつけ ユーザは通常のwikipediaのページを指示
ザは通常ののペ ジを指示
 ＳｔｌｙｉｄはDBpediaのインスンタスに関連付け

StYLiD(User friendly)

Wiki di URI
Wikipedia

DB di URI
DBpedia(Machine friendly)
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まとめ
Web of Data としてのLinked Dataは普及しつつある 新しいレイヤー
新しいレイヤz 新しいサービス，新しいアプリケーション
 Semantic Mashupz 多様な可能性
z

クラスの世界インスタンスの世界
文書の世界
Hideaki Takeda @ {National Institute of Informatics, The University of Tokyo}