Лекция 1: введение в предмет

Феномен World Wide Web стал возможен только благодаря практическому использованию набора широко распространенных стандартов на разных уровнях, что обеспечило интероперабельность данных. Современная тенденция развития Интернета заключается в переходе от документов, «читаемых компьютером» (machine readable) к документам, которые «понимаемы компьютером» (machine understandable).

Web разрабатывался как информационное пространство, полезное не только для коммуникации человека с человеком, но и как пространство, в котором смогут эффективно сотрудничать и компьютеры. Одно из главных препятствий на пути к этому состоит в том, что большая часть информации в Web предназначена для ее понимания человеком. Очевидно, что такая структура данных не может быть понятной для просматривающего веб-робота. Подход Semantic Web базируется на разработке языков для выражения информации в форме, пригодной для машинной обработки.

Целью Semantic Web является преобразование всей совокупности информационных ресурсов Web в единую базу знаний, пользоваться которой могут как люди, так и программы. Для этого необходимо снабдить каждый ресурс описанием его семантики и предоставить средства для автоматизированной обработки этих описаний и представления знаний о них.

Идея Semantic Web была предложена в 1998 году Тимом Бернерсом-Ли, который ранее задумал и разработал Web, является изобретателем WWW, URI, HTTP и HTML, а теперь возглавляет Консорциум W3С. Цель Бернерса-Ли – сформировать информационное пространство, к которому каждый имеет непосредственный и интуитивный доступ не только для просмотра, но и для создания информации. Машины становятся способными анализировать все данные в Web – контент, связи и транзакции между людьми и компьютерами. Эта концепция была принята и продвигается Консорциумом W3С – лидером в развитии технологий для Web (многие из основополагающих технологий, таких, как XML и RDF, были разработаны именно W3C). Для её внедрения предполагается создание сети документов, содержащих метаданные о ресурсах Web. Тогда как сами ресурсы предназначены для восприятия человеком, метаданные используются машинами (поисковыми роботами и другими интеллектуальными агентами). В Semantic Web информации придают четкое значение (смысл), что улучшает допуск компьютеров и людей к информации и обеспечивает их совместную работу в тесном сотрудничестве. Для того, чтобы Web достигла своего полного потенциала, она должна развиться в Semantic Web, обеспечивая универсально доступную платформу, позволяющую при этом распределенным данным быть обработанными программами так же как и людьми.

Semantic Web представляет собой сеть информационных узлов, которые связаны друг с другом таким образом, чтобы имеющаяся информация могла легко обрабатываться компьютером. Его можно рассматривать как эффективный способ представления данных во Всемирной паутине, или как глобально связанную базу данных. Данный проект предлагает реализацию полной системы по автоматизированному созданию и хранению семантического ядра контента, предоставленного во Всемирной паутине.

Проект Semantic Web – это попытка собрать все устоявшиеся идеи и сделать так, чтобы они смогли работать вместе внутри сети Интернет. Для достижения этой цели используются стандарты, которые разработаны не только консорциумом W3C, но и другими организациями. Цель проекта – разрешить взаимодействовать этим стандартам между собой внутри децентрализованной системы без вмешательства человека.

Проект Semantic Web, начатый в 2001 году, на данный момент находится в стадии активной разработки, старается интегрировать в себя все уже имеющиеся на данный момент подходы, с целью создать действительно универсальное средство семантического поиска информации. Как сказано в определении, которое предоставлено на домашней странице проекта – «Semantic Web является абстрактным представлением данных во Всемирной паутине, которое базируется на стандартах RDF и других стандартах, имеющих распространение. Проект разрабатывается Консорциумом W3C в содружестве с большим количеством исследователей, ученых и промышленных партнеров».

«Semantic Web – это расширения текущего Web, в котором информация предоставляется с хорошо определенным значением, которое лучше разрешит компьютерам и людям работать вместе. … Его идея в том, чтобы иметь данные в Web, определенные и связанные между собой таким образом, чтобы их можно было использовать для более эффективного исследования, автоматизации, интеграции и повторного использования в разных приложениях… эти данные могут быть общедоступными и обрабатываемыми автоматическими средствами так же, как и людьми».

Semantic Web – многодисциплинарная тема, которая объединяет теории и методы трех областей:

· логика – формальные структуры и правила логического вывода;

· онтологии – описание типов сущностей, которые относятся к Предметной области;

· теория моделей.

Три технологии составляют основу такой платформы:

- программные агенты – для того, чтобы представлять реальные объекты и автоматизированную разрешающую способность задачи от имени их владельца;

- онтологии – для семантического расширения информации, которой обмениваются и обрабатывают Web- приложения;

- Web-сервисы как вычислительные средства, доступные через Интернет.

Использование технологий Semantic Web при разработке программных систем позволяет существенно упростить проблему совместимости систем из смежных областей и является первым шагом к построению высокоинтеллектуальных компонентов и агентов.

Центральным компонентом концепции является применение онтологий, которые разрабатываются и могут быть использованы при решении различных задач, в том числе для совместного применения людьми или программными агентами, для возможности накопления и повторного использования знаний в предметной области, для создания моделей и программ, оперирующих онтологиями, а не жестко заданными структурами данных, для анализа знаний в предметной области.

Semantic Web открывает доступ к чётко структурированной информации для любых приложений, независимо от платформы и независимо от языков программирования. Программы смогут сами находить нужные ресурсы, обрабатывать информацию, классифицировать данные, выявлять логические связи, делать выводы и даже принимать решения на основе этих выводов.

Термин «семантика» касается изучения и изменения значения. Для Semantic Web это означает, что исследуются значения данных в Web, причем не только людьми, но также и компьютерами. Семантика – наука о понимании определённых знаков, последовательностей символов и других условных обозначений. Семантика определяет смысловое значение предложений языка (естественного либо искусственного).

Следует учитывать, что Semantic Web – это скорее гибкая неформальная концепция, чем интегрированная работающая система. Бернерс-Ли утверждает, что Semantic Web – это инфраструктура, а не приложение. Существует много различных определений Semantic Web. Точка зрения на Semantic Web зависит от области интересов того, кто дает определение, и сферы использования этих технологий. Например, по определению Концерна W3C, Semantic Web – это идея относительно наличия данных в Web, определенных и связанных таким образом, что их могут использовать машины не только для просмотра, но и для автоматизации, интеграции и многократного использования данных в различных приложениях. С точки зрения агентной парадигмы, цель Semantic Web состоит в том, чтобы сделать существующий Web более машинно-читаемым, чтобы позволить интеллектуальным агентам манипулировать соответствующей информацией.

Semantic Web – часть глобальной концепции сети Интернет. Это надстройка над существующей Web, которая призвана сделать размещённую в ней информацию пригодной для машинной обработки. Web – это сеть сайтов, использующих гиперссылки для переходов от страницы к странице (в отличие от Интернета, который представляет собой сеть компьютеров, объединенных каналами и использующих протоколы семейства TCP/IP для связи, и служит физической основой для Web). Web базируется на трех основных составляющих: HTTP, HTML и URL.