ΠΑΝΕΠΙΣΤΗΜΙΟ ΥΤΙΚΗΣ ΜΑΚΕ ΟΝΙΑΣ ΠΟΛΥΤΕΧΝΙΚΗ ΣΧΟΛΗ

ΠΑΝΕΠΙΣΤΗΜΙΟ ΥΤΙΚΗΣ ΜΑΚΕ ΟΝΙΑΣ ΠΟΛΥΤΕΧΝΙΚΗ ΣΧΟΛΗ ΤΜΗΜΑ ΜΗΧΑΝΙΚΩΝ ΠΛΗΡΟΦΟΡΙΚΗΣ & ΤΗΛΕΠΙΚΟΙΝΩΝΙΩΝ ΙΠΛΩΜΑΤΙΚΗ ΕΡΓΑΣΙΑ Πρακτική Εφαρµογή των Οντολογιών ως Εργαλεία Αναπαράστασης και ιαχείρισης Γνώσης στην Ηλεκτρονική Υγεία ΠΑΝΑΓΙΩΤΗΣ Κ. ΚΟΡΜΠΑΚΗΣ Α.Ε.Μ. : 73 ΕΠΙΒΛΕΠΟΝΤΕΣ ΚΑΘΗΓΗΤΕΣ : ΠΑΝΤΕΛΗΣ ΑΓΓΕΛΙ ΗΣ - Επίκουρος Καθηγητής Π..Μ. ΚΩΝΣΤΑΝΤΙΝΟΣ ΣΤΕΡΓΙΟΥ - Επίκουρος Καθηγητής Π..Μ. Κοζάνη, Μάρτιος 2012

ΠΑΝΕΠΙΣΤΗΜΙΟ ΥΤΙΚΗΣ ΜΑΚΕ ΟΝΙΑΣ ΠΟΛΥΤΕΧΝΙΚΗ ΣΧΟΛΗ ΤΜΗΜΑ ΜΗΧΑΝΙΚΩΝ ΠΛΗΡΟΦΟΡΙΚΗΣ & ΤΗΛΕΠΙΚΟΙΝΩΝΙΩΝ ΙΠΛΩΜΑΤΙΚΗ ΕΡΓΑΣΙΑ Πρακτική Εφαρµογή των Οντολογιών ως Εργαλεία Αναπαράστασης και ιαχείρισης Γνώσης στην Ηλεκτρονική Υγεία ΠΑΝΑΓΙΩΤΗΣ Κ. ΚΟΡΜΠΑΚΗΣ Α.Ε.Μ. : 73 ΕΠΙΒΛΕΠΟΝΤΕΣ ΚΑΘΗΓΗΤΕΣ : ΠΑΝΤΕΛΗΣ ΑΓΓΕΛΙ ΗΣ - Επίκουρος Καθηγητής Π..Μ. ΚΩΝΣΤΑΝΤΙΝΟΣ ΣΤΕΡΓΙΟΥ - Επίκουρος Καθηγητής Π..Μ. ΣΥΝΕΠΙΒΛΕΠΩΝ : ρ. ΙΩΑΝΝΗΣ ΠΑΠΑ ΗΜΗΤΡΙΟΥ Εγκρίθηκε από την τριµελή εξεταστική επιτροπή την..... ΠΑΝΤΕΛΗΣ ΑΓΓΕΛΙ ΗΣ Επίκουρος Καθηγητής Π..Μ.... ήµητρα Κακλαµάνη Αν. Καθηγήτρια Ε.Μ.Π.... Καθηγητής Ε.Μ.Π. Κοζάνη, Μάρτιος 2012

ΙΠΛΩΜΑΤΙΚΗ ΕΡΓΑΣΙΑ Πρακτική Εφαρµογή των Οντολογιών ως Εργαλεία Αναπαράστασης και ιαχείρισης Γνώσης στην Ηλεκτρονική Υγεία ΠΑΝΑΓΙΩΤΗΣ Κ. ΚΟΡΜΠΑΚΗΣ Α.Ε.Μ. : 73... ΠΑΝΑΓΙΩΤΗΣ Κ. ΚΟΡΜΠΑΚΗΣ Copyright ΠΑΝΑΓΙΩΤΗΣ Κ. ΚΟΡΜΠΑΚΗΣ 2012 Με επιφύλαξη παντός δικαιώµατος. All rights reserved.

Π Ρ Ο Λ Ο Γ Ο Σ Η παρούσα διπλωµατική εργασία εκπονήθηκε στο Τµήµα Μηχανικών Πληροφορικής & Τηλεπικοινωνιών του Πανεπιστηµίου υτικής Μακεδονίας από τον υπογράφοντα, το ακαδηµαϊκό έτος 2011-2012, στα πλαίσια της κατεύθυνσης ειδίκευσης των Προηγµένων Εφαρµογών Πληροφορικής & Τηλεπικοινωνιών. Σκοπός της εργασίας είναι η ανάλυση των χαρακτηριστικών γνωρισµάτων των οντολογιών του Σηµασιολογικού Ιστού (Semantic Web) και η διερεύνηση των δυνατοτήτων πρακτικής εφαρµογής και αξιοποίησής τους, ως εργαλεία αναπαράστασης και διαχείρισης γνώσης στον τοµέα της ηλεκτρονικής υγείας (ehealth). Έτσι, αρχικά έγινε έρευνα για υπάρχουσες εργασίες και εργαλεία που έχουν ήδη αναπτυχθεί από την επιστηµονική κοινότητα, όπου συνδυάζονται οι οντολογίες και ο Σηµασιολογικός Ιστός µε την ηλεκτρονική υγεία και παρουσιάστηκαν τα βασικά τους χαρακτηριστικά. Επιπλέον, αναπτύχθηκε µε τη γλώσσα αναπαράστασης οντολογιών OWL (Web Ontology Language) και το εργαλείο ανάπτυξης και διαχείρισης οντολογιών Protégé, µια οντολογία που περιλαµβάνει την απεικόνιση των περιεχοµένων και τη δοµή µιας ηλεκτρονικής έξυπνης κάρτας υγείας (health card) και έγινε ανάλυση της οντολογίας βιοϊατρικών όρων ΙΑΤΡΟΛΕΞΗ, η οποία αναπτύχθηκε από µια οµάδα γλωσσολόγων, γιατρών και πληροφορικών στα πλαίσια της συνεργασίας του Ερευνητικού Ακαδηµαϊκού Ινστιτούτου Τεχνολογίας Υπολογιστών και της NeuroSoft A.E. Τέλος, η οντολογία κάρτας υγείας που δηµιουργήθηκε και η οντολογία βιοϊατρικών όρων ΙΑΤΡΟΛΕΞΗ χρησιµοποιήθηκαν αντιστοίχως σε µια πρακτική JAVA Based εφαρµογή και σε µια εφαρµογή τύπου client server, όπου αξιοποιούνται τα ιδιαίτερα χαρακτηριστικά της κάθε µιας σε συνδυασµό µε συγκεκριµένες τεχνολογίες Υπηρεσιών Ιστού και Προγραµµατιστικών ιεπαφών (APIs), µε στόχο την διαχείριση και την αναζήτηση ιατρικών, κατάλληλα οργανωµένων δεδοµένων και πληροφοριών. Παράλληλα αφήνονται ανοιχτές προοπτικές ουσιαστικής επέκτασης των χαρακτηριστικών των συγκεκριµένων µηχανισµών διαχείρισης των οντολογιών, προς την κατεύθυνση της υλοποίησης του οράµατος του Σηµασιολογικού Ιστού. i

Ε Υ Χ Α Ρ Ι Σ Τ Ι Ε Σ Στο σηµείο αυτό, θα ήθελα να εκφράσω τις ειλικρινείς µου ευχαριστίες σε όλους όσους συνέβαλαν στο να έρθει εις πέρας η παρούσα προπτυχιακή διπλωµατική εργασία. Ιδιαίτερα θα ήθελα να ευχαριστήσω τον επιβλέποντα της εργασίας αυτής, επίκουρο καθηγητή κ. Παντελή Αγγελίδη για την πολύτιµη βοήθειά του και τη διαρκή υποστήριξή του, τόσο κατά τη διεξαγωγή της έρευνας όσο και κατά τη συγγραφή της παρούσας εργασίας, καθώς επίσης τον επίκουρο καθηγητή κ. Κωνσταντίνο Στεργίου και τον διδάκτορα κ. Παπαδηµητρίου Ιωάννη για τις χρήσιµες συµβουλές τους και την καθοδήγησή τους καθ όλα τα στάδια διεκπεραίωσης της εργασίας. Τέλος, θα ήθελα να εκφράσω τις ευχαριστίες µου στην οικογένειά µου για την αµέριστη συµπαράσταση, βοήθεια και προ πάντων κατανόηση και ανοχή καθ όλο το χρονικό διάστηµα των σπουδών µου. Κοζάνη, Μάρτιος 2012 ΠΑΝΑΓΙΩΤΗΣ ΚΟΡΜΠΑΚΗΣ ii

Π Ε Ρ Ι Λ Η Ψ Η Ο Σηµασιολογικός Ιστός, σύµφωνα µε τον εµπνευστή του ιαδικτύου Tim Berners- Lee, θα αποτελέσει την εξέλιξη του Παγκόσµιου Ιστού και τη νέα γενιά του ιαδικτύου, όπου η πληροφορία θα διαθέτει δοµή και σηµασιολογία, έτσι ώστε να είναι δυνατή η αποδοτικότερη αναζήτηση, επεξεργασία και ενοποίηση των δεδοµένων, αλλά και η κατανόηση του περιεχοµένου των εγγράφων του Παγκόσµιου Ιστού από τους υπολογιστές. Οι οντολογίες παίζουν καθοριστικό ρόλο στην ανάπτυξη του Σηµασιολογικού Ιστού, ως εργαλεία αναπαράστασης και διαχείρισης γνώσης και χρησιµοποιούνται ως το υπόβαθρο πάνω στο οποίο αναπτύσσονται και στην συνέχεια υλοποιούνται οι διάφορες εφαρµογές και υπηρεσίες ιστού. Το αντικείµενο της εργασίας αυτής είναι η µελέτη των δυνατοτήτων πρακτικής εφαρµογής των οντολογιών στον τοµέα της ηλεκτρονικής υγείας, η διερεύνηση έργων και οντολογιών που έχουν ήδη αναπτυχθεί στον τοµέα αυτό και η ανάπτυξη εφαρµογής, η οποία θα διαχειρίζεται µια οντολογία που θα περιλαµβάνει πληροφορίες βιοϊατρικού περιεχοµένου. Προς αυτήν την κατεύθυνση, η εργασία περιλαµβάνει µια επισκόπηση των βασικότερων χαρακτηριστικών του Σηµασιολογικού Ιστού και των οντολογιών και αναλύει συγκεκριµένες οντολογίες και έργα που έχουν αναπτυχθεί στον τοµέα της ηλεκτρονικής υγείας. Επιπλέον, παρουσιάζει την ανάπτυξη και την υλοποίηση µιας υπηρεσίας ιστού για την διαχείριση της πληροφορίας που περιλαµβάνεται σε µια οντολογία, η οποία αποτελεί απεικόνιση ενός λεξικού βιοϊατρικών όρων. Τέλος, στην εργασία συµπεριλαµβάνεται η ανάπτυξη, µέσω του συντάκτη οντολογιών Protégé, µιας οντολογίας σε γλώσσα OWL, η οποία συγκεντρώνει όλες τις πληροφορίες που είναι αποθηκευµένες σε µια ηλεκτρονική έξυπνη κάρτα υγείας ασθενούς και ακολουθεί η διαχείριση της οντολογικής πληροφορίας και η εξαγωγή οντολογικής γνώσης µέσω της εφαρµογής διαδικασιών συλλογιστικής και µεθόδων επερωτήσεων από συγκεκριµένες προγραµµατιστικές διεπαφές. ΛΕΞΕΙΣ ΚΛΕΙ ΙΑ : Σηµασιολογικός Ιστός, Οντολογίες, OWL, RDF, RDFS, SWRL, SQWRL, Υπηρεσίες Ιστού, SOAP, Protégé, Jena, API, Reasoning, Querying, SPARQL, Racer, Pellet, DIG, Έξυπνη Κάρτα Υγείας, Ηλεκτρονική Υγεία, ιαλειτουργικότητα. iii

A B S T R A C T The Semantic Web, according to the creator of the Internet Tim Berners-Lee, will be the evolution of the Web and the new generation of the Internet, where information will have structure and semasiology in order to allow efficient data searching, processing and integration and understanding the content of Web documents from the computers. Ontologies play a key role in the Semantic Web development, as tools for knowledge representation and management and used as the background on which we develop and then implement the various applications and web services. The object of this paper is to study the potential practical application of ontologies in e-health projects and the exploration of ontologies that have already been developed in this area and the application development, which will manage an ontology that includes biomedical information content. To this end, it includes an overview of the fundamentals of the Semantic Web and ontologies and analyze ontologies and specific projects developed in the field of ehealth. Moreover, it presents the development and implementation of a web service to manage the information contained in an ontology, which is a description of a dictionary of biomedical conditions. Finally, this paper, includes the development, through the Protégé ontology editor, of an ontology in OWL, which gathers all the information stored in an electronic smart health card and the ontological information management and extraction of ontological knowledge through reasoning processes and methods of querying from specific programming interfaces. Key Words : Semantic Web, Ontologies, OWL, RDF, RDFS, SWRL, SQWRL, Web Services, SOAP, Protégé, Jena, API, Reasoning, Querying, SPARQL, Racer, Pellet, DIG, Smart Health Card, ehealth, Interoperability. iv

Π Ε Ρ Ι Ε Χ Ο Μ Ε Ν Α ΠΡΟΛΟΓΟΣ... i ΕΥΧΑΡΙΣΤΙΕΣ... ii ΠΕΡΙΛΗΨΗ... iii ΠΕΡΙΕΧΟΜΕΝΑ... iv ΚΑΤΑΛΟΓΟΣ ΕΙΚΟΝΩΝ... viii ΚΑΤΑΛΟΓΟΣ ΠΙΝΑΚΩΝ... xi 1 ΕΙΣΑΓΩΓΗ...1 1.1 Αντικείµενο της διπλωµατικής εργασίας...1 1.2 ιάρθρωση της διπλωµατικής εργασίας...3 2 Ο ΣΗΜΑΣΙΟΛΟΓΙΚΟΣ ΙΣΤΟΣ...5 2.1 Από τον Παγκόσµιο στο Σηµασιολογικό Ιστό...5 2.2 Το όραµα του Σηµασιολογικού Ιστού...7 2.3 Αρχιτεκτονική του Σηµασιολογικού Ιστού...9 2.4 Τεχνολογίες του Σηµασιολογικού Ιστού... 12 2.4.1 Μεταδεδοµένα (Metadata)... 12 2.4.2 Οντολογίες (Ontologies)... 13 2.4.3 Πράκτορες (Agents)... 14 2.4.4 Περιγραφικές Λογικές (Description Logics)... 15 2.5 Αναπαράσταση Σηµασιολογικής Πληροφορίας... 18 2.5.1 Η γλώσσα XML... 18 2.5.2 Η γλώσσα XML Schema... 18 2.5.3 Το µοντέλο δεδοµένων RDF... 19 2.5.4 Η γλώσσα λεξιλογίου RDF Schema (RDFS)... 19 2.5.5 Η γλώσσα οντολογιών ιαδικτύου (OWL - Web Ontology Language)... 21 3 ΟΝΤΟΛΟΓΙΕΣ & ΙΑΧΕΙΡΙΣΗ ΟΝΤΟΛΟΓΙΩΝ... 25 3.1 Οντολογίες... 25 3.1.1 Κατηγορίες Οντολογιών... 25 3.1.2 οµικά Στοιχεία Οντολογιών... 27 3.1.3 Γλώσσες Αναπαράστασης Οντολογιών... 27 3.2 Εργαλεία Ανάπτυξης & ιαχείριση Οντολογιών... 30 3.2.1 Protégé... 31 3.3 Τεχνολογίες Εξόρυξης Οντολογικής Γνώσης... 34 3.3.1 Γλώσσες Επερωτήσεων... 34 3.3.1.1 RQL... 35 3.3.1.2 SPARQL... 35 3.3.2 Συστήµατα Μετατροπής Σχηµάτων Γνώσης... 36 3.3.3 Προγραµµατιστικές ιεπαφές (APIs)... 36 3.3.3.1 Protégé-OWL API... 36 v

3.3.3.2 Jena API... 36 3.3.4 Συστήµατα ιαχείρισης Βάσεων Γνώσης... 39 3.4 Συλλογιστική Οντολογιών (Reasoning)... 40 3.4.1 Συστήµατα Συλλογιστικής Οντολογιών (Reasoners)... 41 3.4.1.1 Racer... 42 3.4.1.2 Fact++... 42 3.4.1.3 Pellet... 43 3.4.1.4 KAON2... 43 3.5 Κανόνες SWRL... 44 3.5.1 Η γλώσσα επερωτήσεων SQWRL... 45 3.5.2 Το SWRL Tab στο Protégé-OWL... 46 4 ΟΝΤΟΛΟΓΙΕΣ & ΗΛΕΚΤΡΟΝΙΚΗ ΗΓΕΙΑ... 48 4.1 Πρότυπα στην Ηλεκτρονική Υγεία... 48 4.2 Σηµασιολογία στην Ηλεκτρονική Υγεία... 49 4.3 ιαλειτουργικότητα στην Ηλεκτρονική Υγεία... 51 4.4 Οντολογίες, Εργαλεία & Projects στην Ηλεκτρονική Υγεία... 52 4.4.1 Οντολογικά Έργα & Εργαλεία Ανοικτού Κώδικα... 52 4.4.2 Οντολογίες & Οντολογικά Έργα στην Ηλεκτρονική Υγεία... 53 4.4.3 Τρέχουσες Εργασίες Οντολογιών Ηλεκτρονικής Υγείας... 57 5 ΙΑΧΕΙΡΙΣΗ ΟΝΤΟΛΟΓΙΚΗΣ ΓΝΩΣΗΣ ΜΕ ΥΠΗΡΕΣΙΕΣ ΙΣΤΟΥ... 59 5.1 Υπηρεσίες Ιστού (Web Services)... 59 5.1.1 Αρχιτεκτονική Υπηρεσιών Ιστού... 60 5.1.2 Τεχνολογίες Υπηρεσιών Ιστού... 61 5.1.2.1 SOAP... 61 5.1.2.2 UDDI... 62 5.1.2.2 WSDL... 62 5.2 Ανάπτυξη Υπηρεσίας Ιστού για ιαχείριση Οντολογικής Γνώσης στην Ηλ.Υγεία... 63 5.2.1 Η οντολογία ΙΑΤΡΟΛΕΞΗ... 63 5.2.2 Ο Περιηγητής της οντολογίας ΙΑΤΡΟΛΕΞΗ... 64 5.2.3 Υλοποίηση της Υπηρεσίας... 66 6 ΑΝΑΠΤΥΞΗ & ΙΑΧΕΙΡΙΣΗ ΟΝΤΟΛΟΓΙΑΣ ΗΛΕΚΤΡΟΝΙΚΗΣ ΥΓΕΙΑΣ ΜΕΣΩ ΠΡΟΓΡΑΜΜΑΤΙΣΤΙΚΩΝ ΙΕΠΑΦΩΝ... 77 6.1 Έξυπνες Κάρτες Υγείας (Smart Health Cards)... 77 6.2 Ανάπτυξη Οντολογίας Έξυπνης Κάρτας Υγείας στο Protégé... 79 6.2.1 ηµιρουργία Protégé Project... 80 6.2.2 Ορισµός & Ιεράρχηση Κλάσεων... 81 6.2.3 Περιγραφή Κλάσεων & Ιδιοτήτων... 82 6.2.4 Ορισµός Στιγµιοτύπων... 95 6.2.5 Ορισµός Κανόνων SWRL και Ερωτηµάτων SQWRL... 97 6.2.6 ιαγραµµατική Απεικόνιση Οντολογίας... 102 6.2.7 ιαδικασίες Συλλογιστικής (Reasoning) µέσω Protégé... 102 vi

6.2.8 ιαδικασίες Συλλογιστικής (Reasoning) µέσω του Protégé-OWL API... 105 6.2.9 Επερωτήσεις (Querying) SPARQL µέσω Protégé... 112 6.2.10 Επερωτήσεις (Querying) SPARQL µέσω του Jena API... 114 7 ΣΥΜΠΕΡΑΣΜΑΤΑ & ΜΕΛΛΟΝΤΙΚΗ ΕΡΓΑΣΙΑ... 116 ΠΑΡΑΡΤΗΜΑ... 119 ΑΝΑΦΟΡΕΣ & ΙΑ ΙΚΤΥΑΚΕΣ ΠΗΓΕΣ... 122 vii

ΚΑΤΑΛΟΓΟΣ ΕΙΚΟΝΩΝ ΕΙΚΟΝΑ 1.1 Το λογότυπο της κοινοπραξίας ανάπτυξης του Σηµασιολογικού Ιστού...2 ΕΙΚΟΝΑ 2.1 Από τον Παγκόσµιο στον Σηµασιολογικό Ιστό...6 ΕΙΚΟΝΑ 2.2 Η εξέλιξη του ιαδικτύου...7 ΕΙΚΟΝΑ 2.3 Το όραµα του Σηµασολογικού Ιστού από τον Tim Berners-Lee...8 ΕΙΚΟΝΑ 2.4 Οι τέσσερις εκδοχές της αρχιτεκτονικής του Σηµασιολογικού Ιστού...9 ΕΙΚΟΝΑ 2.5 Η επικρατέστερη εκδοχή αρχιτεκτονικής του Σηµασιολογικού Ιστού... 10 ΕΙΚΟΝΑ 2.6 Περιγραφή πληροφορίας στον Παγκόσµιο και στον Σηµασιολογικό Ιστό... 11 ΕΙΚΟΝΑ 2.7 Η πληθώρα των εφαρµογών των οντολογιών... 14 ΕΙΚΟΝΑ 2.8 Αρχιτεκτονική συστηµάτων αναπαράστασης γνώσης µε DL... 17 ΕΙΚΟΝΑ 2.9 HTML vs. XML... 18 ΕΙΚΟΝΑ 2.10 Γράφοι αναπαράστασης πληροφορίας σύµφωνα µε το µοντέλο RDF... 21 ΕΙΚΟΝΑ 2.11 (A) Γράφος αναπαράστασης πληροφορίας... 21 ΕΙΚΟΝΑ 2.11 (Β) RDF/XML σύνταξη... 21 ΕΙΚΟΝΑ 2.12 Η δηµιουργία της γλώσσας OWL... 23 ΕΙΚΟΝΑ 2.13 Παράδειγµα πρότασης OWL σε σύνταξη DL και RDFS... 24 ΕΙΚΟΝΑ 3.1 Κατηγοριοποίηση οντολογιών κατά Abecker et al. 1998... 26 ΕΙΚΟΝΑ 3.2 Γλώσσες αναπαράστασης οντολογιών... 29 ΕΙΚΟΝΑ 3.3 Οι τρεις υπογλώσσες της γλώσσας OWL... 30 ΕΙΚΟΝΑ 3.4 Η αρχιτεκτονική των συστηµάτων του Protégé... 33 ΕΙΚΟΝΑ 3.5 (A) Παράδειγµα ερωτήµατος SPARQL... 35 ΕΙΚΟΝΑ 3.5 (B) ηλώσεις της SPARQL... 35 ΕΙΚΟΝΑ 3.6 Αρχιτεκτονική ενσωµάτωσης εργαλείων Jena και Protégé... 38 ΕΙΚΟΝΑ 3.7 Η αρχιτεκτονική της προγραµµατιστικής διεπαφής Jena... 39 ΕΙΚΟΝΑ 3.8 Τα δοµικά µέρη ενός κανόνα SWRL... 45 ΕΙΚΟΝΑ 3.9 Παράδειγµα σύνταξης κανόνα SWRL και το αντίστοιχο τµήµα της οντολογίας... 45 ΕΙΚΟΝΑ 3.10 Παράδειγµα ερωτήµατος SQWRL... 46 ΕΙΚΟΝΑ 3.11 Η λειτυοργία µιας γέφυρας SWRL Rule Engine... 47 ΕΙΚΟΝΑ 4.1 Η ιστοσελίδα της οντολογίας GO (Gene Ontology)... 56 ΕΙΚΟΝΑ 4.2 Το BioPortal του NCBO για την αναζήτηση οντολογιών... 57 ΕΙΚΟΝΑ 4.3 Αποτελέσµατα αναζήτησης στο BioPortal για την οντολογία GO... 57 ΕΙΚΟΝΑ 4.4 Η κεντρική ιστοσελίδα του OBO Foundry... 57 ΕΙΚΟΝΑ 5.1 Ρόλοι και λειτουργίες υπηρεσιών ιστού... 60 ΕΙΚΟΝΑ 5.2 Ροή επικοινωνίας µέσω της τεχνολογίας SOAP... 61 ΕΙΚΟΝΑ 5.3 Μετατροπή του Παγκόσµιου Ιστού από συλλογή πληροφοριών σε κατανεµηµένο δίκτυο υπηρεσιών... 63 ΕΙΚΟΝΑ 5.4 Εργαλεία του έργου ΙΑΤΡΟΛΕΞΗ... 64 ΕΙΚΟΝΑ 5.5 Ο περιηγητής της οντολογίας ΙΑΤΡΟΛΕΞΗ... 65 viii

ΕΙΚΟΝΑ 5.6 Η ιεραρχία των κυριότερων κόµβων των δυο βασικών κόµβων της οντολογίας ΙΑΤΡΟΛΕΞΗ (Α) Οντότητα και (Β) Γεγονός... 65 ΕΙΚΟΝΑ 5.7 Το παράθυρο του Tomcat Server από την εκτέλεση startup... 67 ΕΙΚΟΝΑ 5.8 Η εντολή για τη δηµιουργία του αρχείου BW.jar... 71 ΕΙΚΟΝΑ 5.9 Η εντολή για την έκθεση της υπηρεσίας από τον Server... 72 ΕΙΚΟΝΑ 5.10 Η εντολή και το αποτέλεσµα της αναζήτησης του όρου «Fungus»... 76 ΕΙΚΟΝΑ 5.11 Η εντολή και το αποτέλεσµα της αναζήτησης του όρου «Aorta»... 76 ΕΙΚΟΝΑ 6.1 Έξυπνες κάρτες υγείας... 77 ΕΙΚΟΝΑ 6.2 Η καρτέλα Metadata όπου φαίνονται τα URI s της οντολογίας... 79 ΕΙΚΟΝΑ 6.3 Η καρτέλα OWL Classes όπου φαίνεται η ιεραρχία των κλάσεων της οντολογίας... 81 ΕΙΚΟΝΑ 6.4 Οι συνθήκες και οι ιδιότητες της κλάσης Hospital... 84 ΕΙΚΟΝΑ 6.5 Οι συνθήκες και οι ιδιότητες της κλάσης Pharmacy... 85 ΕΙΚΟΝΑ 6.6 Οι ιδιότητες δεδοµένων της κλάσης Insurance... 86 ΕΙΚΟΝΑ 6.7 Η αναγκαία συνθήκη και οι ιδιότητες δεδοµένων της κλάσης Relative... 87 ΕΙΚΟΝΑ 6.8 Οι ιδιότητες δεδοµένων της κλάσης Medical... 88 ΕΙΚΟΝΑ 6.9 Οι ιδιότητες δεδοµένων της κλάσης Pharmaceutical... 88 ΕΙΚΟΝΑ 6.10 Οι συνθήκες και οι ιδιότητες της κλάσης Card_Reader... 89 ΕΙΚΟΝΑ 6.11 Οι συνθήκες και οι ιδιότητες της κλάσης Health_Card... 90 ΕΙΚΟΝΑ 6.12 Η αναγκαία και ικανή συνθήκη για να ανήκει ένα στιγµιότυπο στην κλάση Person.. 91 ΕΙΚΟΝΑ 6.13 Οι συνθήκες και οι ιδιότητες της κλάσης Doctor... 92 ΕΙΚΟΝΑ 6.14 Οι συνθήκες και οι ιδιότητες της κλάσης Patient... 94 ΕΙΚΟΝΑ 6.15 Οι συνθήκες και οι ιδιότητες της κλάσης Pharmacist... 95 ΕΙΚΟΝΑ 6.16 Στιγµιότυπο «Agia Olga» της κλάσης Hospital... 96 ΕΙΚΟΝΑ 6.17 Παραδείγµατα κανόνων SWRL και ερωτηµάτων SQWRL οντολογίας health_card... 97 ΕΙΚΟΝΑ 6.18 Η διεπαφή του SWRL Query Tab στο Protégé-OWL... 98 ΕΙΚΟΝΑ 6.19 Η διεπαφή του SWRL Jess Tab στο Protégé-OWL... 100 ΕΙΚΟΝΑ 6.20 Αποτέλεσµα µεταφοράς κανόνων SWRL και γνώσης OWL της οντολογίας health_card στην Jess Rule Engine... 101 ΕΙΚΟΝΑ 6.21 Αποτέλεσµα διαδικασίας εξαγωγής συµπερασµάτων... 101 ΕΙΚΟΝΑ 6.22 10 από τα συνολικά 23 OWL Axioms που εξήχθησαν... 101 ΕΙΚΟΝΑ 6.23 Μεταβίβαση των 23 Inferred Axioms στο µοντέλο OWL... 101 ΕΙΚΟΝΑ 6.24 Οι κλάσεις της οντολογίας health_card σε δενδρική µορφή... 102 ΕΙΚΟΝΑ 6.25 Παράδειγµα σύνδεσης κλάσεων µέσω ιδιοτήτων αντικειµένων... 102 ΕΙΚΟΝΑ 6.26 Σύµβολα των διαδικασιών συλλογιστικής του Protégé... 103 ΕΙΚΟΝΑ 6.27 ιάρκεια ελέγχου συνέπειας του οντολογικού µοντέλου health_card... 103 ΕΙΚΟΝΑ 6.28 ιάρκεια ιεράρχησης κλάσεων της οντολογίας health_card... 103 ΕΙΚΟΝΑ 6.29 Ιεράρχηση κλάσεων της οντολογίας health_card πριν και µετά την εφαρµογή των διαδικασιών συλλογιστικής... 104 ΕΙΚΟΝΑ 6.30 ιάρκεια ταξινόµησης στιγµιοτύπων της οντολογίας health_card... 104 ΕΙΚΟΝΑ 6.31 Ταξινόµηση στιγµιοτύπων της οντολογίας health_card... 104 ΕΙΚΟΝΑ 6.32 Σωστή ταξινόµηση στιγµιοτύπων κλάσης Person στις αντίστοιχες υποκλάσεις... 105 ix

ΕΙΚΟΝΑ 6.33 Η αρχιτεκτονική της πλατφόρµας Eclipse... 106 ΕΙΚΟΝΑ 6.34 Το γραφικό περιβάλλον της πλατφόρµας Eclipse... 106 ΕΙΚΟΝΑ 6.35 Ενεργοποίηση του RacerPro... 107 ΕΙΚΟΝΑ 6.36 Η διεπαφή για τη σύνταξη ερωτηµάτων SPARQL στο Protégé... 112 x

ΚΑΤΑΛΟΓΟΣ ΠΙΝΑΚΩΝ ΠΙΝΑΚΑΣ A Σχέση δεδοµένων - Μεταδεδοµένων... 13 ΠΙΝΑΚΑΣ B Συντακτικό και σηµασιολογία περιγραφικών λογικών... 16 ΠΙΝΑΚΑΣ C Σχέσεις µεταξύ κλάσεων στην OWL... 23 ΠΙΝΑΚΑΣ D Αξιώµατ στην OWL... 24 ΠΙΝΑΚΑΣ E Σύγκριση συστηµάτων συλλογιστικής οντολογιών (Reasoners)... 44 ΠΙΝΑΚΑΣ F Τεχνολογίες έξυπνων καρτών υγείας... 79 ΠΙΝΑΚΑΣ G Κλάσεις και στιγµιότυπα της οντολογίας health_card... 96 xi

Κ Ε Φ Α Λ Α Ι Ο 1 Ο ΕΙΣΑΓΩΓΗ 1.1 Αντικείµενο της διπλωµατικής εργασίας Η ανάγκη για εύρεση, αποθήκευση και διαµοιρασµό της πληροφορίας οδήγησε στην ανάπτυξη και τη διάδοση του Παγκόσµιου Ιστού, ο οποίος προξένησε ριζικές αλλαγές στον τρόπο δηµοσίευσης, αναζήτησης και διάδοσης της πληροφορίας κατά την επικοινωνία των ανθρώπων και τη διεξαγωγή επιχειρηµατικών δραστηριοτήτων. Ωστόσο, υπάρχουν προβλήµατα στον εντοπισµό και τον συνδυασµό πληροφοριών από διαφορετικές πηγές µε κατανοητό τρόπο, τα οποία καλούνται να λύσουν τα συστήµατα διαχείρισης περιεχοµένου και οι µηχανές αναζήτησης µέσα από την αναζήτηση σε συγκεκριµένες βάσεις δεδοµένων. Οι απαντήσεις που επιστρέφονται από τη διαδικασία αυτή είναι ακριβείς αλλά όχι εναλλακτικές και ανεξάρτητες του περιεχοµένου στο οποίο γίνεται η αναζήτηση. Έτσι, ο Σηµασιολογικός Ιστός έρχεται ως επέκταση του Παγκόσµιου Ιστού για να καταστήσει το περιεχόµενο των κειµένων και των συνδέσµων µεταξύ των δεδοµένων, κατανοήσιµο και επεξεργάσιµο σε επίπεδο µηχανής, µέσω της χρήσης των µεταδεδοµένων δηλαδή δεδοµένων που περιγράφουν τις πληροφορίες που διαχειρίζεται ο Παγκόσµιος Ιστός, καθώς και οντολογιών για την οργάνωση αυτών των δεδοµένων. Με τον τρόπο αυτό, ο σηµερινός Ιστός θα εµπλουτιστεί µε σηµασιολογική πληροφορία, έτσι ώστε τα δεδοµένα να είναι κατανοητά από τους υπολογιστές, θα διευκολύνεται η επεξεργασία και η αναζήτησή τους και θα υπάρχει κοινή ορολογία και οργάνωση κατά τη διακίνησή τους. Επιπλέον, θα υπάρχει ευελιξία σύνθεσης της σηµασιολογικής πληροφορίας και κατά συνέπεια ευκολία στη δηµιουργία νέας. Η ανάπτυξη του Σηµασιολογικού Ιστού βασίζεται στις οντολογίες, οι οποίες αποτελούν τα βασικά εργαλεία αναπαράστασης και διαχείρισης της σηµασιολογικής πληροφορίας. Μια οντολογία είναι ένα σύνολο από δεδοµένα µε σηµασιολογικό περιεχόµενο. Σε αντίθεση µε µια βάση δεδοµένων, η οποία είναι ένα σύνολο από - 1 -

πίνακες και οι µεταξύ τους σχέσεις, µια οντολογία περιέχει συντακτικά και σηµασιολογικά πλουσιότερη πληροφορία, ενώ επίσης και η πληροφορία που περιγράφεται από µια οντολογία περιέχει ηµιδοµηµένο κείµενο σε φυσική γλώσσα και όχι πληροφορία ενός σχεσιακού πίνακα. Επιπλέον, οι οντολογίες έχουν δικτυακή αρχιτεκτονική και χρησιµοποιούνται για το διαµοιρασµό της πληροφορίας. Μια οντολογία έχει διττό ρόλο, γιατί αφενός εξασφαλίζει ένα κοινό λεξιλόγιο και αφετέρου µια κοινή κατανόηση του τοµέα γνώσης τον οποίο µοντελοποιεί. Μέσω της χρήσης µιας πληθώρας τεχνολογιών, εργαλείων και µεθόδων που αναπτύσσονται µε ακατάπαυστους ρυθµούς, οι οντολογίες έχουν ποικίλες εφαρµογές σε πολλούς τοµείς και επιστηµονικούς κλάδους. Ένας από αυτούς είναι και η Ηλεκτρονική Υγεία, στα πλαίσια της οποίας έχουν ήδη αναπτυχθεί και συνεχώς αναπτύσσονται πολλά έργα διαχείρισης βιοϊατρικών πληροφοριών µε σηµασιολογική µορφή, αλλά και οντολογίες αντίστοιχου περιεχοµένου. Πολύ σηµαντικό είναι και το γεγονός ότι οι οντολογίες έχουν άµεση εφαρµογή σε διάφορες Υπηρεσίες Ιστού, εφόσον απαιτούν σηµασιολογική ανάλυση της διακινούµενης πληροφορίας. Οι Υπηρεσίες Ιστού, είναι εφαρµογές ανεξάρτητες από πλατφόρµα και µπορούν να προσαρτηθούν σε οποιοδήποτε δικτυακό τόπο και συνεπώς, επιτρέπουν την αλληλεπίδραση διαφορετικών εφαρµογών. Στηρίζονται στη χρήση της γλώσσας XML και ακολουθούν συγκεκριµένα πρωτόκολλα και κανόνες, που ορίζονται αναλυτικά από ερευνητές του W3C, της κοινοπραξίας που αναπτύσσει τον Σηµασιολογικό Ιστό. Ορισµένες από τις προκλήσεις που αντιµετωπίζει η εξέλιξη του Σηµασιολογικού Ιστού είναι η ενιαία περιγραφή και ο συσχετισµός των διαφορετικών οντολογιών, η αποτελεσµατικότητα των µηχανισµών εξαγωγής συµπερασµάτων που εφαρµόζονται πάνω στην οντολογική πληροφορία, η επίτευξη ενός απαιτούµενου επιπέδου διαλειτουργικότητας µεταξύ των διαφόρων συστηµάτων και υπηρεσιών που κάνουν χρήση οντολογιών και σηµασιολογικής πληροφορίας, καθώς και ζητήµατα ασφαλείας των διαµοιραζόµενων δεδοµένων. ΕΙΚΟΝΑ 1.1 Το λογότυπο της κοινοπραξίας ανάπτυξης του Σηµασιολογικού Ιστού - 2 -

1.2 ιάρθρωση της διπλωµατικής εργασίας Η διάρθρωση της εργασίας ακολουθεί µια προοδευτική προσέγγιση, ξεκινώντας από την ανάλυση των βασικότερων χαρακτηριστικών του Σηµασιολογικού Ιστού, των οντολογιών και των µηχανισµών ανάπτυξης και διαχείρισής τους, στην συνέχεια παρουσιάζονται οντολογίες και αντίστοιχα έργα που έχουν ήδη αναπτυχθεί και συνδυάζουν τις οντολογίες µε τον τοµέα της ηλεκτρονικής υγείας ενώ έπειτα παρουσιάζονται πρακτικές εφαρµογές υπηρεσιών ιστού και προγραµµατιστικών διεπαφών που αξιοποιούν τις οντολογίες, ως εργαλεία αναπαράστασης και διαχείρισης γνώσης στον τοµέα της ηλεκτρονικής υγείας. Πιο συγκεκριµένα : Στο δεύτερο κεφάλαιο παρουσιάζονται τα βασικά χαρακτηριστικά του Σηµασιολογικού Ιστού, η αρχιτεκτονική του, ο σκοπός της ανάπτυξής του και οι τεχνολογίες που διαθέτει για την αναπαράσταση της σηµασιολογικής πληροφορίας που διακινείται στο εσωτερικό του. Στο τρίτο κεφάλαιο γίνεται αναφορά στις έννοιες που σχετίζονται µε τις οντολογίες, στις κατηγορίες τους, τα δοµικά τους µέρη, τις γλώσσες αναπαράστασής τους και τα εργαλεία ανάπτυξης και διαχείρισής τους. Επιπλέον, αναλύονται διάφορες τεχνολογίες που µπορούν να εφαρµοστούν πάνω στις οντολογίες για την εξόρυξη οντολογικής γνώσης όπως είναι οι γλώσσες επερωτήσεων (Querying) και µηχανισµοί συλλογιστικής (Reasoning). Αναφορά γίνεται και στην προσθήκη κανόνων στην οντολογία µε τη γλώσσα SWRL. Το τέταρτο κεφάλαιο αποτελεί µια διερεύνηση των εφαρµογών των οντολογιών στον τοµέα της ηλεκτρονικής υγείας. Παρουσιάζονται συγκεκριµένα πρότυπα, οντολογίες, έργα και εργασίες, το περιεχόµενο των οποίων σχετίζεται άµεσα µε εφαρµογές της ηλεκτρονικής υγείας. Επίσης γίνεται αναφορά στην σηµασία της επίτευξης διαλειτουργικότητας µεταξύ των συστηµάτων και των υπηρεσιών του τοµέα αυτού που διαµοιράζονται πληροφορίες σε σηµασιολογική µορφή µέσω του Ιστού. Στο πέµπτο κεφάλαιο, αφού παρουσιάστηκαν ορισµένες από τις βασικότερες Υπηρεσίες Ιστού και τα χαρακτηριστικά τους, στην συνέχεια αναπτύχθηκε µια τέτοια υπηρεσία µε βάση το πρωτόκολλο SOAP για αποµακρυσµένη κλήση διαδικασίας µεταξύ πελάτη και εξυπηρετητή (client server). Η πληροφορία που ανταλλάσσεται µέσω της υπηρεσίας αυτής περιλαµβάνεται στην οντολογία ΙΑΤΡΟΛΕΞΗ, µια οντολογία λεξικό βιοϊατρικών όρων. - 3 -

Στο έκτο κεφάλαιο χρησιµοποιείται το Protégé και η γλώσσα OWL για την ανάπτυξη µιας οντολογίας που απεικονίζει τα βασικά στοιχεία από τα οποία αποτελείται µια ηλεκτρονική έξυπνη κάρτα υγείας ασθενούς. Έπειτα, γίνεται διαχείριση της οντολογίας αυτής από το Protégé αλλά και από συγκεκριµένες προγραµµατιστικές διεπαφές, µέσω της υλοποίησης διαδικασιών συλλογιστικής και επερωτήσεων προς την οντολογία. Τέλος, στο έβδοµο κεφάλαιο, παρουσιάζονται τα αποτελέσµατα και τα συµπεράσµατα της εργασίας, ενώ παράλληλα αναφέρονται πιθανές µελλοντικές επεκτάσεις πάνω στο αντικείµενο που πραγµατεύτηκε η εργασία. - 4 -

Κ Ε Φ Α Λ Α Ι Ο 2 Ο Ο ΣΗΜΑΣΙΟΛΟΓΙΚΟΣ ΙΣΤΟΣ 2.1 Από τον Παγκόσµιο στον Σηµασιολογικό Ιστό Ο Σηµασιολογικός Ιστός (Semantic Web) είναι η επέκταση του Παγκόσµιου Ιστού (World Wide Web) που επιτρέπει στους ανθρώπους να µοιράζονται περιεχόµενο πέρα από τα όρια των εφαρµογών των ιστοσελίδων και καθιστά δυνατό να ικανοποιηθούν τα αιτήµατα των χρηστών από τη χρήση του περιεχοµένου του Ιστού. Ωστόσο, οι σελίδες του Παγκόσµιου Ιστού απευθύνονται αποκλειστικά και µόνο στους ανθρώπους, µε την έννοια ότι η πληροφορία που περιέχουν είναι αναγνώσιµη και κατανοητή µόνον από αυτούς. Ο Tim-Berners-Lee, φυσικός που εργαζόταν στο Κέντρο Πυρηνικών Ερευνών και Μελετών και πρωταρχικός εφευρέτης του World Wide Web (1989), έχει πει : «Αυτό που προσπαθούµε να κάνουµε µε το Semantic Web είναι να χτίσουµε µια στέρεα βάση συσχετισµών µεταξύ των δεδοµένων που αντιλαµβάνονται οι µηχανές, κάτι που αντιστοιχεί στην ευφυΐα του αριστερού ηµισφαιρίου του εγκεφάλου. Όταν λοιπόν καταφέρουµε να φτιάξουµε έναν τεράστιο όγκο δεδοµένων, συνδυασµένων µ' έναν τρόπο ακριβή και αξιόπιστο -και θέλουµε τα δεδοµένα αυτά να είναι οργανωµένα µ' έναν τέτοιο τρόπο-, θα έχουµε µια πολύ στέρεα βάση. Από κει και πέρα, θα είναι πολύ ενδιαφέρον -και θα αποτελέσει µεγάλη πρόκληση- να διαµορφωθούν οι ευρετικές µέθοδοι που θα επιτρέψουν να κάνουµε δηµιουργικές αναζητήσεις µέσα στα δεδοµένα αυτά. Ωστόσο, δεν είναι αυτό που προσπαθούµε να κάνουµε αυτήν τη στιγµή. Προς το παρόν, µέληµα µας είναι η δηµιουργία των σχέσεων µεταξύ των δεδοµένων». - 5 -

Η ανάπτυξη του Παγκόσµιου Ιστού δεν θα ήταν τόσο ραγδαία αν δεν υπήρχαν οι µηχανές αναζήτησης (π.χ. Google, Yahoo κλπ.) που βασίζονται σε λέξεις-κλειδιά. Παρόλα αυτά υπάρχουν κάποια προβλήµατα που σχετίζονται µε τη χρήση τους. Ένα από αυτά είναι το γεγονός ότι τα αποτελέσµατα που επιστρέφουν είναι απλές ιστοσελίδες. Έτσι αν χρειαζόµαστε πληροφορίες οι οποίες είναι κατανεµηµένες σε ξεχωριστά έγγραφα θα πρέπει να εκτελέσουµε αρκετές αναζητήσεις µε διαφορετικές λέξεις-κλειδιά προκειµένου να ανακτήσουµε τις σχετικές πληροφορίες. Ένα επίσης σηµαντικό πρόβληµα των µηχανών αναζήτησης είναι η µεγάλη «ευαισθησία» τους στο λεξιλόγιο. Πολύ συχνά δεν επιστρέφονται έγγραφα που σχετίζονται µε τις λέξεις-κλειδιά γιατί χρησιµοποιούν διαφορετική ορολογία. Αυτό δεν είναι αποτελεσµατικό γιατί οι σηµασιολογικά όµοιες αναζητήσεις θα έπρεπε να επιστρέφουν και ίδια αποτελέσµατα. Τη λύση στα προβλήµατα που αντιµετωπίζει ο Παγκόσµιος Ιστός έρχεται να δώσει ο Σηµασιολογικός Ιστός. ΕΙΚΟΝΑ 2.1 Από τον Παγκόσµιο στον Σηµασιολογικό Ιστό Ο στόχος του Σηµασιολογικού Ιστού είναι να εξελίξει το σηµερινό ιαδίκτυο έτσι ώστε οι πληροφορίες που υπάρχουν και διακινούνται σε αυτό να είναι κατανοητές, και κατ επέκταση αυτόµατα επεξεργάσιµες από τους υπολογιστές. Ο Σηµασιολογικός Ιστός δεν είναι ένας νέος Παγκόσµιος Ιστός. Είναι µια επέκταση και βελτίωση του σηµερινού Ιστού στην κατεύθυνση, κυρίως, της δόµησης της πληροφορίας έτσι ώστε να είναι προσπελάσιµη από προγράµµατα υπολογιστών. H σηµερινή αναπαράσταση των κειµένων στις σελίδες του Ιστού, που προορίζεται για χρήση από ανθρώπους θα αντικατασταθεί από αναπαράσταση κατανοητή στους υπολογιστές. - 6 -

ΕΙΚΟΝΑ 2.2 Η εξέλιξη του ιαδικτύου. Πηγή : Radar Networks and Nova Spyvak 2.2 Το όραµα του Σηµασιολογικού Ιστού Ο Παγκόσµιος Ιστός βασίζεται κυρίως σε έγγραφα γραµµένα σε HTML (Hypertext Markup Language), µια γλώσσα η οποία περιγράφει το σώµα ενός δοµηµένου κειµένου δίνοντας έµφαση στην οπτική παρουσίαση, εµπλουτίζοντάς το µε αντικείµενα πολυµέσων όπως εικόνες και φόρµες διαλόγου. Ο Tim-Berners-Lee είχε ένα διπλό όραµα για το µέλλον του ιαδικτύου. Το πρώτο µέρος ήταν να γίνει το ιαδίκτυο ένα πιο συνεργάσιµο µέσο. Το δεύτερο µέρος ήταν να γίνει κατανοητό και επεξεργάσιµο από µηχανές. Η αρχική του πρόταση για τον Παγκόσµιο Ιστό ή Mesh όπως τον ονόµασε αρχικά, περιέγραφε, όπως φαίνεται στην εικόνα 2.3, σαφώς πλουσιότερη πληροφορία από την ανάκτηση υπερκειµένου (HyperText Markup Language HTML) από εξυπηρετητές. Στην εικόνα 2.3 απεικονίζονται σχέσεις µεταξύ των στοιχείων πληροφοριών όπως οι «includes», «describes» και «wrote». υστυχώς, τέτοιες σχέσεις µεταξύ των πόρων του ιαδικτύου δεν συµπεριλαµβάνονται στην παρούσα δοµή του Ιστού. Η τεχνολογία που δύναται να συλλάβει τέτοιες σχέσεις καλείται Resource Description Framework (RDF). Το βασικό σηµείο που πρέπει να κατανοηθεί για την εικόνα 2.3 είναι ότι το αρχικό όραµα για το ιαδίκτυο κάλυπτε και πρόσθετα µεταδεδοµένα (metadata) πέρα και πίσω από αυτό που θεωρούµε σήµερα ως World Wide Web. Αυτά τα πρόσθετα µεταδεδοµένα, απαιτείται οι µηχανές να είναι σε θέση να τα επεξεργαστούν, προκειµένου να λειτουργούν σε ένα επίπεδο σηµασιολογικής και νοήµονος λειτουργίας στο ιαδίκτυο. - 7 -

ΕΙΚΟΝΑ 2.3 Το όραµα του Σηµασιολογικού Ιστού από τον Tim-Berners-Lee Με τον τρόπο αυτό, ο Σηµασιολογικός Ιστός θα παρέχει µια διεθνώς προσβάσιµη πλατφόρµα που επιτρέπει σε αυτοµατοποιηµένα εργαλεία αλλά και σε χρήστες να επεξεργάζονται και να µοιράζονται δεδοµένα. Όπως προαναφέρθηκε, το κλειδί για την επίτευξη του παραπάνω στόχου είναι τα µεταδεδοµένα. Τα µεταδεδοµένα κάνουν σαφή την πληροφορία που είναι αόριστη και την εκθέτουν προς αναζήτηση, επεξεργασία και ενοποίηση. Τα µεταδεδοµένα είναι στην ουσία δεδοµένα που αναφέρονται σε άλλα δεδοµένα (data about data). Συγκεκριµένα περιέχουν µέρος της σηµασίας των δεδοµένων, γεγονός που δικαιολογεί τον όρο «σηµασιολογικός» στον Σηµασιολογικό Ιστό. Από το 1995 γίνεται µια έντονη ερευνητική προσπάθεια στον τοµέα της αναπαράστασης της γνώσης που εκφράζεται µε σηµασιολογικό τρόπο, ώστε να είναι αναγνώσιµη και ανταλλάξιµη από µηχανές µε τη χρήση έξυπνων εφαρµογών λογισµικού. Για το σκοπό αυτό, δηµιουργήθηκαν οργανισµοί και προγράµµατα που έχουν στόχο την ανάπτυξη τεχνολογιών για την ολοκλήρωση του Σηµασιολογικού Ιστού, όπως οι εξής : Web Ontology Working Group του World Wide Web Consortium (W3C). Agent Markup Language του Defense Advanced Research Project Agency (DARPA) στις ΗΠΑ. On-To-Knowledge Project στην Ευρωπαϊκή Ένωση. - 8 -