Linked Data: da Web de Documentos para a Web de Dados

LINKED DATA: da Web de Documentos para

a Web de Dados Danusa Ribeiro Bernadette Lóscio Damires Souza

V ERCEMAPI - Escola Regional de Computação Ceará, Maranhão e Piauí.

como tudo Começou?

V ERCEMAPI - Escola Regional de Computação Ceará, Maranhão e Piauí. 2

Os dados viviam isolados em ilhas de informação


Os dados eram guardados em arquivos e tinham

muitos problemas de redundância entre si.

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Para solucionar esses problemas, os dados começaram

a se organizar em banco de dados.

livro editora

autor

prod venda

item

projeto eng.

dept

Com o passar do tempo, os bancos de dados foram se

organizando em grupos e daí surgiram os sistemas de bancos de dados distribuídos e as federações de bancos de dados.


... com o passar dos anos, eis que surgiu:

a World Wide Web


Criada por Tim Berners Lee.

“A ideia é que a máquina consiga entender e interpretar os dados da Web de forma a raciocinar sobre eles, inferindo

novos conhecimento e provendo informações e serviços relevantes aos

usuários”

The World Wide Web: Past, Present and Future

Tim Berners-Lee

Agosto, 1996


A Web organiza as informações disponíveis na

Internet por meio de hipertexto e torna a

interação do usuário com a rede mundial

mais amigável.


a Web atual

Páginas direcionadas para pessoas e não para o processamento

O principal foco é apresentação de informações

O processo de interpretação é feito pelos usuários


... Daí, volume de dados digitais cresceu

imensamente e a Web tornou-se um espaço global de informações.


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Páginas HTML

a Web atual

Porque os computadores não conseguem

interpretar as informações?

...faltam informações sobre as Páginas =(


a Web atual...

é apenas Sintática.


web Sintática

mecanismos de busca baseados em

palavras-chave

Grande número de páginas com pouca precisão

Informações distribuídas em várias páginas e

integração manual


14

... mas

nem todos os dados podem ser encontrados por meio dos mecanismos de busca

não é possível especificar consultas complexas sobre os dados

assim como no tempo dos arquivos, os dados na Web ainda vivem isolados uns dos outros



O que fazer para transformar a Web em um verdadeiro espaço global de dados?

aumentar a estrutura do conteúdo da Web ?

prover significado para os dados ?

estabelecer padrões para a publicação de dados e criação de links entre eles ?

Então, Tim Berners Lee teve mais uma brilhante ideia...

“The Semantic Web is the extension of the World Wide Web that enables people to share

content beyond the boundaries of applications and websites. It has been described in rather

different ways: as a utopic vision, as a web of data, or merely as a natural paradigm shift in

our daily use of the Web.”

semanticweb.org


Web Semântica

Representar o conteúdo da Web para facilitar o seu processamento

Categorizar as informações para facilitar o acesso

os dados estão mais ricos, são associados a vocabulários e possuem um significado


Aaaaaagora sim...

os dados não precisam mais viver isolados e

podem ser compartilhados por diversas

aplicações

os dados, agora chamados de recursos, são

únicos e possuem a sua própria identificação na Web!


Tááá legal, mas onde entra Linked Data nessa história?


Conjunto de melhores práticas para a publicação de dados estruturados na Web.

“Linked Data is about using the Web to connect related data that wasn't previously linked, or using

the Web to lower the barriers to linking data currently linked using other methods.”

linkeddata.org

"a term used to describe a recommended best practice for exposing, sharing, and connecting pieces of data, information, and knowledge on the Semantic Web

using URIs and RDF.”

wikipedia


Arquitetura da Web Clássica


A B C

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Navegadores Máquinas de Busca

Hiperlinks

Web APIs e Mashups


A B C

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Mashups

Web APIs Web APIs

APIs tem interface proprietárias

Mashups são baseados em um conjunto fixo de fontes de dados

Não se pode „linkar‟ item de dados de APIs

diferentes

1 2

3


Reproduzido de www.economist.com (illustration by David Simonds)

Linked Data


RDF

RDF

RDF

RDF

RDF

RDF RDF

RDF

RDF

Link RDF

Link RDF

Link RDF

Link RDF

Contextualizando....

Web de Documentos

Navegadores HTML (HyperText Markup

Language)

hiperlinks

URIs, HTTP, HTML


Web de Dados

Navegadores RDF (Resource Description

Framework)

links RDF

URIs, HTTP, RDF, SPARQL

Padrões Linked Data

• URIs – Uniform Resource Identifiers

URI é uma cadeia de caracteres compacta usada para identificar ou denominar um recurso na Internet, onde um recurso pode ser um documento html, uma

figura ou uma pessoa.

O principal propósito desta identificação é permitir a interação com representações do recurso através de uma rede, tipicamente a Web, usando protocolos

específicos.





URL URN

Livro Romeu e Julieta

Identifica o Item Localiza o item

ISBN: 0-486-27557-4 file://home/Desktop/RomeoAndJuliet.pdf



identificar objetos e conceitos

Por exemplo, a URI http://www.w3.org/People/Berners-Lee/card#i

identifia o pesquisador Tim Bernes-Lee.



• HTTP – HyperText Transfer Protocol

responsável pelo tratamento de pedidos e respostas entre cliente e servidor na Web

utilizado para a comunicação entre computadores

na Internet e a especificar como seriam realizadas as transações entre clientes e servidores, através do uso de

regras básicas



• HTTP – HyperText Transfer Protocol


Servidor

PC rodando Mozila

PC rodando Chrome



[Redes de Computadores e a Internet - James F. Kurose, Keith W. Ross]

HTTP – HyperText Transfer Protocol


• RDF – Resource Description Framework

“RDF is a standard model for data interchange on the Web. RDF has features that facilitate data merging

even if the underlying schemas differ, and it specifically supports the evolution of schemas over

time without requiring all the data consumers to be changed.”

http://www.w3.org/RDF/



• RDF – Resource Description Framework

Como representar os dados dos bds ou das páginas html para que os eles possam ser

compartilhados na Web?


id title professor

FUP 01 Berna Farias

year

02

03

04

05

Programação

2007 algoritmos

genre

Berna Farias 2009 algoritmos

BD I Berna Farias BD 2009

Damires Souza 2010 BD

BDNC Berna Farias 2011 BD

SGBD

Disciplinas computação


Os dados podem ser distribuídos em:

Linhas Colunas Células

36 V ERCEMAPI - Escola Regional de Computação Ceará, Maranhão e Piauí.

1

2

3

Distribuição por linha


03 BD I Berna Farias BD 2009

02 Programação Berna Farias 2009 algoritmos

FUP 01 Berna Farias

04

2007 algoritmos

Damires Souza 2010 BD SGBD

05 BDNC Berna Farias 2011 BD

eita... Cadê o esquema? Quem é o quê?



1

2

3

03 BD I Berna Farias BD 2009

02 Programação Berna Farias 2009 algoritmos

FUP 01 Berna Farias

04

2007 algoritmos

Damires Souza 2010 BD SGBD

05 BDNC Berna Farias 2011 BD

Title

year genre

professor title

1 2

3

Distribuição por coluna


FUP

Programação

BD I

BDNC

SGBD

2007 algoritmos

2009 algoritmos

BD 2009

2010 BD

2011 BD

Berna Farias

Berna Farias

Berna Farias

Damires Souza

Berna Farias

... e agora??? Quem é quem?

Id


year genre

professor title

1 2

3

FUP

Programação

BD I

BDNC

SGBD

2007 algoritmos

2009 algoritmos

BD 2009

2010 BD

2011 BD

Berna Farias

Berna Farias

Berna Farias

Damires Souza

Berna Farias

BD I

title

row 3 Berna Farias

professor

row 1

2011

year

row 5

genre

algoritmo row 1

genre

algoritmos row 2 1

2

3

Distribuição por célula


Iiiihhhhhhh... Agora complicou =(

Como eu vou saber “quem é o quê” e “quem é quem” ?


Quer dizer então que eu preciso ter uma maneira global para referenciar?

As linhas

As colunas

E os valores

sujeito

predicado

objeto


subject predicate

Row 5

object

Row 2

BDNC

title Programação

Row 2 year 2009

professor Damires Souza

Row 3 genre BD

Row 4

BD

Nós precisamos de triplas!


subject predicate

Berna Farias

object

Claudia

BDNC

é_irmã Berna Farias

Berna Farias mora_em Recife

Is in Pernambuco

Pernambuco parte_de Brasil Recife

leciona

Ceará Parte_de Brasil

Berna Farias Programação leciona

Várias triplas podem fazer referência a uma mesma entidade!


Triplas de diferentes fontes podem ser facilmente combinadas para formar um único grafo

Além disso, é possível usar termos de diferentes vocabulários para representar os dados.

O modelo RDF ainda permite a representação de dados em diferentes níveis de estruturação, sendo possível representar desde dados semiestruturados

a dados altamente estruturados.



• SPARQL

é a linguagem de consulta padrão recomendada pelo W3C para recuperação de informações contidas em grafos RDF



• SPARQL

• Select: Especifica uma projeção sobre os dados como a ordem e a quantidade de atributos e/ou instâncias que serão retornados.

• From: Declara as fontes que serão consultadas. Esta cláusula é opcional. Quando não especificada, assumimos que a busca será feita em um documento RDF/RDFS particular.

• Where: Impões restrições na consulta. Os registros retornados pela consulta deverão satisfazer as restrições impostas por esta cláusula.


uma consulta que retorna o escritor que

escreveu o livro King Lear e é casado com

AnneHathaway


Usar URIs como nomes para recursos

Usar URIs HTTP para que as pessoas possam encontrar esses nomes

Quando alguém procurar por uma URI, através dessa, providenciar informações úteis, por meio de RDFs

Incluir sentenças RDF que ligam para outras URIs de forma que eles possam descobrir mais recursos.

50

1

2

3

4

Princípios Linked Data


pd:cygr foaf:Person

Richard Cyganiak

dbpedia:Berlin

rdf: type

foaf: name

foaf: based_near

dbpedia:Berlin = http://dbpedia.org/resource/Berlin

dados linkados


pd:cygr foaf:Person

Richard Cyganiak

3.405.259

dbpedia:Berlin

dp:Cities_in_Germany

rdf: type

foaf: name

foaf: based_near dp:population

skos:subject

dados linkados


pd:cygr foaf:Person

Richard Cyganiak

3.405.259

dbpedia:Berlin

dp:Cities_in_Germany

rdf: type

foaf: name

foaf: based_near dp:population

skos:subject dbpedia:Hamburg

dbpedia:Muenchen

skos:subject

skos:subject


dados linkados

poxa.... E isso já é realidade? Já existem dados na Web de Dados?

54

Sim! Projeto Linking Open data

linkeddata.org


Fundado em janeiro de 2007 e apoiado pelo W3C

“identificar conjuntos de dados disponíveis sob licenças abertas e convertê-los para RDF

de acordo com os princípios Linked Data”

55



... e como eu posso publicar dados na Web de Dados seguindo os princípios Linked Data?


Como publicar...Passo 1

Criação de URIs adequadas



• Usar URIs HTTP para tudo, tornando-as passíveis de serem

dereferenciadas.

• Evitar URIs com detalhes de implementação ou do

ambiente em que estão publicadas.

http://www.lia.ufc.br:8080/~danusarbc /index.php


X X


• Manter as URIs estáveis e persistentes

• usar algum tipo de chave primária dentro das URIs, para se certificar de que cada uma delas é única.

Livros ISBN

Cool URIs for the Semantic Web

http://www.w3.org/TR/cooluris/



Usar URIs dereferenciáveis



É o processo de recuperar uma representação de um recurso

identificado por uma URI, onde um recurso pode ter várias representações como documentos HTML, RDF, XML

entre outros.



A recuperação da representação mais adequada para o usuário é feita por meio da

negociação de conteúdo.


Servidor

Cliente

Get, Head, Post, Put, Delete, Trace, Options, Connection


Duas estratégias

303 URI e Hash URI



303 é um código de status de redirecionamento no qual o servidor

pode dar a localização de um documento que contém informações

sobre um recurso.



GET /resource/Berlin HTTP/1.1

Host: dbpedia.org

Accept: text/html;q=0.5, application/rdf+xml

HTTP/1.1 303 See Other

Location: http://dbpedia.org/data/Berlin

Vary: Accept

GET /data/Berlin HTTP/1.1

Host: dbpedia.org

Accept: text/html;q=0.5, application/rdf+xml

HTTP/1.1 200 OK

Content-Type: application/rdf+xml;charset=utf-8

<?xml version="1.0"?>

<rdf:RDF

xmlns:units="http://dbpedia.org/units/"

xmlns:foaf="http://xmlns.com/foaf/0.1/" xmlns:geonames="http://www.geonames.org/ontology#"

xmlns:rdfs="http://www.w3.org/2000/01/rdf-schema#"

...

1

2

3

4

Como obter informações sobre a cidade de

Berlin

fonte Dbpedia: http://dbpedia.org/


Hash URI

a URI contém um fragmento, uma parte especial que é separada do resto da URI

pelo símbolo #. Quando um cliente deseja recuperar uma hash URI, ele remove tudo

que vem após o símbolo # e envia o restante da URI para o servidor. Como

resposta, o cliente recebe um documento completo com o conteúdo solicitado.



GET /vocab/sme HTTP/1.1

Host: bidlynx.co.uk

Accept: application/rdf+xml

HTTP/1.1 200 OK

Content−Type: application/ rdf+xml ; charset=utf −8

<? xml version ="1.0"?>

<rdf:RDF

xmlns:rdf=" http: //www.w3.org /1999/02/22 − rdf−syntax−ns#"

xmlns:rdfs=" http: //www.w3.org /2000/01/ rdf−schema#">

<rdf:Description

rdf:about="http: // biglynx .co .uk/ vocab /sme#SmallMediumEnterprise ">

<rdf:type rdf:resource=" http: //www.w3.org /2000/01/ rdf−schema#Class " />

</ rdf:Description>

...

Vocabulário http://biglynx.co.uk/vocab/sme http://biglynx.co.uk/vocab/sme#SmallMediumEnterprise http://biglynx.co.uk/vocab/sme#Team

1

2


Criação de links RDF



devem ser criados links para outras fontes, seja de forma manual ou

automatizada.



devem ser criados links para outras fontes, seja de forma manual ou

automatizada

links RDF internos e externos



links RDF internos

conecta recursos dentro de uma única fonte de dados Linked Data



links RDF externos

conectam recursos os quais são provenientes de diferentes fontes de dados

Linked Data



Sujeito: http://www.w3.org/People/Berners-Lee/card#i

Predicado: http://www.w3.org/2002/07/owl\#sameAs

Objeto: http://www4.wiwiss.fu-berlin.de/dblp/resource/person/100007

Sujeito: http://dbpedia.org/resource/Tim\_Berners-Lee

Predicado: http://www.w3.org/2002/07/owl\#sameAs

Objeto: http://www4.wiwiss.fu-berlin.de/dblp/resource/person/100007



Ao se criar links RDF é preciso estabelecer relações entre os termos dos vocabulários

entre as fontes que estão sendo interligadas



•Friend-of-a-Friend (FOAF)

•Semantically-Interlinked Online Communities (SIOC)

•Simple Knowledge Organization System (SKOS)

•Description of a Project (DOAP)

•Creative Commons (CC)

•Dublin Core (DC).



Explicitar formas de acesso adicional aos dados



Para acessar os dados das fontes Linked Data é preciso realizar

consultas SPARQL sobre as fontes.



SPARQL endpoint é um serviço Web com suporte ao protocolo SPARQL.

possui uma URI especifica para receber requisições HTTP com consultas SPARQL e retornar os resultados dessas consultas em

diferentes formatos como XML, JSON, texto, RDF/XML, NTriples, Turtle ou N3 e HTML


É preciso seguir algum padrão para publicar dados Linked Data?


Sim!!! Publicando os dados em RDF...

Converter planilhas, arquivos CSV, arquivos XML, dados

relacionais e outros documentos para o formato RDF


Publicando os dados em RDF.... Conversão!!!

Após a geração do arquivo em formato RDF, os dados podem ser carregados em um banco de

dados que armazena as triplas RDF, chamado de RDF Store.


Publicando os dados em RDF.... Conversão!!!

Vantagem?

melhoria de desempenho que pode ser obtida ao

usar formas de armazenamento especificamente

otimizadas para realizar a persistência de triplas

RDF


Desvantagem?

o armazenamento das triplas requer espaço extra em relação aos

dados originais. Além disso, a conversão demanda um certo

tempo para ser realizada e os dados em RDF

podem ficar desatualizados em relação aos dados

originais.

Publicando os dados em RDF.... Visão!!!

fornecer uma visão RDF

através de um RDF Wrapper



Vantagem?

a visão RDF não requer espaço de armazenamento extra e não corre o risco de apresentar

dados desatualizados


Desvantagem?

um desempenho inferior à conversão de dados para RDF devido às traduções dinâmicas entre os

modelos que deve ser realizada a cada uso

da visão RDF


• O RDB-to-RDF Wrappers é uma solução que cria visões RDF a partir de mapeamentos entre as estruturas relacionais e os grafos RDF http://www.w3.org/TR/r2rml/

• A plataforma D2RQ é um exemplo de RDB-to-RDF Wrappers, que fornece toda a infraestrutura necessária para acessar bancos de dados relacionais como grafos RDF virtuais

• http://www4.wiwiss.fu-berlin.de/bizer/d2rq/spec/


E como fazemos isso?


Vamos ver?

Publicando os dados em RDF.... Validação!!!

Após gerar os dados no modelo RDF, é necessário verificar se o resultado está de acordo com os princípios Linked Data. Essa verificação pode ser feita através de ferramentas de validação como, por exemplo, Sindice

Web Data Inspector, Eyeball e W3C Validation Service.

http://inspector.sindice.com/

http://jena.sourceforge.net/Eyeball/

http://www.w3.org/RDF/Validator/


Após os dados serem publicados seguindo os princípios RDF como eles são consumidos?


Consumo de dados ligados

Browsers

Motores de buscas

Aplicações para domínios específicos



Tabulator

Piggy Bank

URI Burner LinkSailor

Dipper

Graphite RDF Browser

Browsers

Marbles



Swoogle

Falcons

Sig.ma

Sindice

Watson

Motores de

Buscas




BBC Programmes

Revyu

Talis Aspire

DBpedia Mobile

LinkedDataBr

Aplicações para

domínios específicos


BBC Programmes

DBpedia Mobile


Tarefa para casa...

• http://www.foaf-project.org/

• Criar seu arquivo RDF

• Colocar em sua página pessoal

• Inserir no Sindice, Sig.ma

• E ver o que acontece =)


Conclusões ...

árdua a tarefa de prover meios eficientes que permitam aproveitar todo conteúdo na Web, que pode ser composto tanto por dados estruturados, como os dados provenientes de bancos de dados relacionais, quanto por dados não estruturados, como textos e

dados multimídia


Conclusões ...

espera-se que o uso dos princípios do Linked Data possibilite a transformação de uma Web na qual os recursos são documentos HTML para uma Web de

Dados, onde os dados estarão interligados através de metadados


Grande Desafio ...

Adoção dos Princípios Linked Data e dos padrões para publicações de dados RDF


Obrigada!!! Danusa Ribeiro

[email protected]

Bernadette Lóscio [email protected]

Damires Souza [email protected]


Referências

• [Allemang & Hendler 2008] Allemang, D., Hendler, D. (2008) Semantic Web for the Working Ontologist, 1st edition. Morgan Kaufmann publ., Amsterdam, Netherlands.

• [Auer et al. 2009] Auer, S., Dietzold, S., Lehmann, J., Hellmann, S., and Aumueller, D. (2009) Triplify: Light-weight linked data publication from relational databases. In Quemada, J., León, G., Maarek, Y. S., and Nejdl, W., editors, Proceedings of the 18th International Conference on World Wide Web, WWW 2009, Madrid, Spain, April 20-24, 2009, pages 621–630. ACM.

• [Becker & Bizer 2008] Becker, C., Bizer, C. (2008) DBpedia Mobile: A Location-Enabled Linked Data Browser. In Linked Data on the Web (LDOW2008).

• [Bizer & Cyganiak 2006] Bizer, C., Cyganiak, R. (2006) D2R Server – Publishing Relational Databases on the Semantic Web. In 5th International Semantic Web Conference.

• [Bizer et al 2009] Bizer C., Heath T., Berners-Lee T. (2009) Linked data - the story so far. Int. J. Semantic Web Inf. Syst., 5(3):1–22, 2009.

• [Campos 2010] Campos M. L. (2010) GT-LinkedDataBR – Exposição, compartilhamento e conexão de recursos de dados abertos na Web (Linked Open Data). Disponível em http://www.rnp.br/pd/gts2010-2011/gt_linkeddatabr.html


Referências

• [Cheg & Qu 2011] Cheng, G., Qu, Y. (2011) Searching Linked Objects with Falcons: Approach, Implementation and Evaluation. International Journal on Semantic Web and Information Systems, Special Issue on Linked Data.

• [Costa & Yamate 2009] Costa A., Yamate F. (2009) Semantic Lattes: uma ferramenta de consulta baseada em ontologias. Trabalho de Grduação em Engenharia de Computação - Escola Politécnica. IME/USP.

• [Erling & Mikhailov 2006] Erling, O., Mikhailov, I. (2006) Mapping Relational Data to RDF in Virtuoso. http://virtuoso.openlinksw.com/dataspace/dav/wiki/ Main/VOSSQLRDF.

• [Filho & Lóscio 2009] Filho, F. W. B. H , Lóscio B. F. (2009) Web Semântica: Conceitos e Tecnologias. In Anais do ERCEMAPI (Escola Regional de Computação Ceará – Maranhão – Piauí).

• [Freitas 2003] Freitas, F. L. G. (2003) Ontologias e a Web Semântica. XXIII Congresso da Sociedade Brasileira de Computação. JAI. Campinas, São Paulo, Junho de 2003.

• [Gruber 1995] Gruber T. (1995) Toward principles for the design of ontologies used for knowledge sharing. 1995. International Journal Human-Computer Studies Vol. 43, Issues 5-6, November 1995, p.907-928.

• [Heath & Bizer 2011] Heath, T., Bizer, C. (2011) Linked Data: Evolving the Web into a Global Data Space (1st edition). Synthesis Lectures on the Semantic Web: Theory and Technology, 1:1, 1-136. Morgan & Claypool, 2011.


Referências

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• [Lee et al 2006] Lee, B. T., Chen, Y., Chilton, L., Connolly, D., Dhanaraj, R., Hol-lenbach, J., Lerer, A., and Sheets, D. (2006) Tabulator: Exploring and Analyzing Linked Data on the Semantic Web. In In Procedings of the 3rd International Semantic Web User Interaction Workshop (SWUI06, page 06.

• [Lee et al 2001] Lee, B. T., Hendler J., Lassilia O. (2001) The semantic web. Scientific American, 284(5):34–44, Mai 2001. http://dx.doi.org/10.1038/scientificamerican0501-34DOI: 10.1038/scientificamerican0501-34

• [Magalhães et al 2011] Magalhães, R. P., Macedo, J. A. F., Vidal, V. M. P. (2011) Linked Data: Construindo um Espaço de Dados Global na Web. In Anais do XXIV Simpósio Brasileiro de Banco de Dados. Outubro de 2011.

• [Oren et al 2008] Oren, E., Delbru, R., Catasta, M., Cyganiak, R., Stenzhorn, H., and Tumma-rello, G. (2008) Sindice.com: a document-oriented lookup index for open linked data. Int. J.Metadata Semant. Ontologies, 3:37–52.

• [Souza 2009] Souza D. (2009) Using Semantics to Enhance Query Reformulation in Dynamic Distributed Environments. PhD Thesis, Federal University of Pernambuco (UFPE), Recife, PE, Brazil.


http://dx.doi.org/10.1038/scientificamerican0501-34DOI



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