Modèle Graphe (RDF & PGM)web4.ensiie.fr/~stefania.dumbrava/GDA/cours2_GDA.pdf · 1989 - World Wide...

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IntroductionRDFPGM

Modele Graphe (RDF & PGM)

Stefania Dumbrava

ENSIIE

10 Fevrier 2020

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IntroductionRDFPGM

Planning du Module

03/02 - Evolution des Modeles NoSQL

10/02 - Modele Graphe (PGM & RDF)

17/02 - Fondements des Requetes Graphe (Cypher & SPARQL)

17/02 - [TP] Modele Graphe (RDF & PGM) & Neo4j Cypher

24/02 - [TP] Neo4j Cypher Avance

09/03 - Gestion des Donnees Graphe

09/03 - [TP] Discussion & Soutenances

16/03 - [TP] Discussion & Soutenances

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Rappel: Evolution des SGBDs

Figure: Evolution des SGBDs

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Rappel: Projet

http://web4.ensiie.fr/~stefania.dumbrava/gda_project.pdf

Vous pouvez travailler en binome.

Commencer tot.

Utiliser la documentation Cypher :

https://neo4j.com/docs/cypher-manual/current/

Profiter des prochains TPs pour poser des questions.

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http://web4.ensiie.fr/~stefania.dumbrava/gda_project.pdf

https://neo4j.com/docs/cypher-manual/current/

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Briques de Base RDFSyntaxes Concretes RDFModelisation RDF

Briques de Base (I)

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Briques de Base (II)

Graphe Simple

Domaine d’objets OUn graphe est une structure (V,E ) t.q

Les noeuds sont des objets V ⊆ OLes arretes sont des sous-ensembles E ⊆ {{x , y} | x , y ∈ V}

Graphe Oriente (Directed Graph)

Les arretes sont des paires E ⊆ V × V

Multi-graphe

Un graphe est une structure (V,E , ρ) t.q

Les arretes sont des objets E ⊆ Oρ : E → {{x , y} | x , y ∈ V} (non-orientees) ouρ : E → V × V (orientees)

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Briques de Base (II)

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Briques de Base (III)

Etiquettes (Labels)

Information de type associe aux objets

Denotent quel sorte d’entite du monde reel les objets representent

Domaine d’etiquettes LUn graphe etiquete est une structure (V,E , λ) t.q

Noeuds etiquettes λ : V → LArretes etiquettees λ : E → LNoeuds et arretes etiquettes λ : V ∪ E → LNoeuds multi-etiquettes λ : V → 2L

Arretes multi-etiquettees λ : E → 2L

Noeuds et arretes multi-etiquettes λ : V ∪ E → 2L

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Briques de Base (IV)

Donnees/Proprietes (Data/Proprieties)

Information/enonces associes aux objets

Objets “riches” (le contenu reel des objets)

Domaine de donnees/valeurs DDomaine de cle des proprietes/attributes KUn graphe de donnees est une structure (V,E , ν) t.q

Donnees de noeuds ν : V → DDonnees d’arretes ν : E → DDonnees de noeuds et d’arretes ν : V ∪ E → DProprietes de noeuds ν : V × K → DProprietes d’arretes ν : E ×K → DProprietes de noeuds et d’arretes ν : (V ∪ E)×K → D

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Hierarchie des Modeles Graphe

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RDF dans l’Hierarchie des Modeles Graphe

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RDF (Resource Description Framework) : Contexte

1989 - World Wide Web invente par Tim Berners-Lee au CERN

Figure: Extrait de “Information Management: A Proposal”

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RDF (Resource Description Framework) : Contexte

Web de ressources qui ont des etats...

variables adans le tempsmanipulables (consultation, modification, creation) indirectement atravers des representations (donnees structurees)

1990 - conception des trois technologies Web de base

HTML (HyperText Markup Language) :formattage des documents

URI (Uniform Resource Identifier) :identification unique (“addresse”) des ressources, e.g.,http://web4.ensiie.fr/~stefania.dumbrava/

HTTP (Hypertext Transfer Protocol) :recuperation des ressources liees

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http://web4.ensiie.fr/~stefania.dumbrava/

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RDF (Resource Description Framework)

Modele de Donnees pour le Web Semantique

Fondament du web semantique

Decrit les ressources du Web en exploitant des metadonnees

Interoperabilite Web d’applications s’echangeant de l’information

Fait partie du standard W3C (World Wide Web Consortium)

https://www.w3.org/RDF/

Syntaxe XML (mais ce n’est pas la syntaxe unique)

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https://www.w3.org/RDF/

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Concepts de Base

Ressources - Sujets/Subject

donnees decrites a l’aide d’expressions RDF

sont referencees par des URIs -https://tools.ietf.org/html/rfc3986

ou par des IRIs (Internationalized Resource Identifiers) -https://tools.ietf.org/html/rfc3986

e.g., (fragment de) page Web, image, video, etc.

Proprietes - Predicats/Predicates

caracteristiques/attributs/relations entre les ressources.

Valeurs - Objets/Objects - associees a une propriete

Declarations RDF

triplet (R,P,V) : “la ressource R a la valeur V pour la propriete P”

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https://tools.ietf.org/html/rfc3986

https://tools.ietf.org/html/rfc3986

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RDF (Resource Description Framework) : Exemple

Les ressources sont nommees avec des URIs, e.g. :

https://www.ensiie.fr/enseignants-chercheurs/#ecole

http://xmlns.com/foaf/0.1/member

http://web4.ensiie.fr/~stefania.dumbrava/#page

Notation simplifie (prefixes courts correspondant a des prefixes d’URI) :

ensiie: → https://www.ensiie.fr/enseignants-chercheurs/#

foaf: → http://xmlns.com/foaf/0.1/

dumbrava: → http://web4.ensiie.fr/~stefania.dumbrava/#

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https://www.ensiie.fr/enseignants-chercheurs/#ecole

http://xmlns.com/foaf/0.1/member

http://web4.ensiie.fr/~stefania.dumbrava/#page

https://www.ensiie.fr/enseignants-chercheurs/#

http://xmlns.com/foaf/0.1/

http://web4.ensiie.fr/~stefania.dumbrava/#

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RDF (Resource Description Framework) : Exemple

Figure: Declaration RDF (forme graphique) avec l’usage des noms prefixes

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Litteraux

Les ressources peuvent etre aussi liees a des donnees typees

Ces donnees, qui ont des types dites primitives (entiers, reels,chaınes de caractere, date), sont nommees litteraux

Figure: Declaration RDF (forme graphique) avec l’usage d’un litteral

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RDF (Resource Description Framework)Noeuds Vierges/Blank Nodes

en RDF on peut parler d’une ressource sans connaıtre son URI.

semantiquement, c’est equivalent a utiliser une variable quantifieeexistentiellement.

Figure: Declaration RDF (forme graphique) avec l’usage d’un noeud vierge

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Graphe RDF

ensemble de declarations RDF

les noeuds sont des sujets (R) ou des objets (V) RDF(peuvent etre vides, i.e., blank nodes)

les arretes sont des proprietes (P) RDF

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Figure: Graphe RDF

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RDF Schema (RDFS)

Classes : types pour les noeuds RDF (sujets et objets)

rdfs:Resource (toutes les autres classes sont une sous-instance)

rdfs:Class (classe des ressources qui sont des classes)

rdf:Property (classe de resources qui sont des proprietes RDF)

rdf:Statement (classe des triplets RDF)

rdf:Bag, rdf:Seq, rdf:Alt (classe des collections)

rdf:List (classe des listes RDF)

rdf:XMLLiteral (classe des litteraux XML)

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RDF Schema (RDFS)

Proprietes (instances de rdfs:Property)

rdfs:range - le cible d’une arrete(meta-propriete qui denote que les valeurs d’une propriete sont desinstance d’une/de plusieurs classes ou d’un datatype)

rdfs:domain - la source d’une arrete(meta-propriete qui denote que toute ressouce qui a une proprieteest une instance d’une/de plusieurs classes)

rdf:type (denote qu’une ressource est une instance d’une classe)

rdf:subClassOf et rdfs:subPropertyOf(relations sous-ensemblistes pour les classes et les proprietes)

rdf:label (version human-readable du nom d’une ressouce)

...liste complete ici :

https://www.w3.org/TR/rdf-schema/#ch_resource

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https://www.w3.org/TR/rdf-schema/#ch_resource

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RDF Schema (RDFS) : Exemple

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RDF/XML

premiere syntaxe recommandee par le W3C (1999)

basee sur XML → complexe & verbeuse

syntaxe : http://www.w3.org/TR/rdf-syntax-grammar/

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

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http://www.w3.org/TR/rdf-syntax-grammar/

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

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RDF/XML

Figure: Exemple de syntaxe RDF/XML

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N-Triples

formattage text a base de lignes

chaque ligne se termine par un “.” et encode un triplet RDF ou lesujet, predicat et objet sont separes par des espaces blancs

les URIs/IRIs sont entoures par < et >

syntaxe : https://www.w3.org/TR/2014/REC-n-triples-20140225/

Figure: Exemple de syntaxe N-Triples

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https://www.w3.org/TR/2014/REC-n-triples-20140225/

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Turtle (Terse RDF Triple Language)

formattage plus compacte, facile a ecrire et a editer

abbreviations pour replacer les repetitions des :prefixes URI/IRI, sujets (paires predicat-objet separees par “;”) etpaires sujet-predicat (objets separes par “,”)

syntaxe : https://www.w3.org/TR/2014/REC-turtle-20140225/

Figure: Exemple de syntaxe N-Triples

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https://www.w3.org/TR/2014/REC-turtle-20140225/

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Correspondance entre les formats RDF

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Entites Simples

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Entites Multi-valuees

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Relations 1:N

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Relations N:M

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Relations avec proprietes

compatible avec les relations N:M

engendre un changement de schema

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Relations avec des proprietes

schema peut rester inchange

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Exercice I : Modelisation RDF

concepts : une personne, un etudiant, un enseignant et un cours

proprietes : estEnseignant, etudiantsCours, possedeNom et cours

Proposer un schema RDFS correspondant et une instance valide.

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Exercice II : Modelisation RDF

Ecrire le document RDF suivant en format Turtle et graphe :

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Exercice III : Modelisation RDF

Representer le graphe RDF suivant en format RDF/XML:

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Exercice III : Modelisation RDF

Ecrire un modele RDF/RDFS qui represente les assertionssuivantes :

URI1 et UR2 sont des classes

URI3 et URI7 sont des proprietes

URI1 est une sous-classe de URI2

URI3 est une sous-propriete de URI7

URI3 a le domaine URI1 et le range URI2

URI4 est une instance de URI1

URI5 et URI6 sont des instances de la classe URI2

(URI6,URI4) est une instance de la propriete URI3

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Property Graph ModelModelisation PGM

Property Graph Model (PGM)

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Modele PGM Canonique

Multi-graphe etiquette, oriente, avec des attributs

graphe d’objets “riches”

les noeuds et les arretes peuvent avoir des ettiquetes(typage)

les noeuds et les arretes peuvent avoir des proprietes(paires cle-valeur)

Figure: Exemple de Graphe de Proprietes

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Entite avec proprietes

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Relations N:M

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Relations N:M : Exemple

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Relations N-aires

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Relations N-aires : Exemple

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Proprietes Multi-valuees

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Conclusion

briques de base des modeles graphe

noeuds, arretesorientation, multi-graphesetiquettes, donnees, proprietes

hierarchie des modeles graphe

modeles les plus repandus : RDF & PGM

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Solutions TD2

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