The serializable and incremental semantic reasoner fuzzyDL

Serializable and incremental semantic reasoners make it easier to reason on a mobile device with limited resources, as they allow the reuse of previous inferences computed by another device without starting from scratch. This paper describes an extension of the fuzzy ontology reasoner fuzzyDL to make it the first serializable and incremental semantic reasoner. We empirically show that the size of the serialized files is smaller than in another serializable semantic reasoner (JFact), and that there is a significant decrease in the reasoning time

NORA: Scalable OWL reasoner based on NoSQL databasesand Apache Spark

Reasoning is the process of inferring new knowledge and identifying inconsis-tencies within ontologies. Traditional techniques often prove inadequate whenreasoning over large Knowledge Bases containing millions or billions of facts.This article introduces NORA, a persistent and scalable OWL reasoner built ontop of Apache Spark, designed to address the challenges of reasoning over exten-sive and complex ontologies. NORA exploits the scalability of NoSQL databasesto effectively apply inference rules to Big Data ontologies with large ABoxes. Tofacilitatescalablereasoning,OWLdata,includingclassandpropertyhierarchiesand instances, are materialized in the Apache Cassandra database. Spark pro-grams are then evaluated iteratively, uncovering new implicit knowledge fromthe dataset and leading to enhanced performance and more efficient reasoningover large-scale ontologies. NORA has undergone a thorough evaluation withdifferent benchmarking ontologies of varying sizes to assess the scalability of thedeveloped solution.Funding for open access charge: Universidad de Málaga / CBUA This work has been partially funded by grant (funded by MCIN/AEI/10.13039/501100011033/) PID2020-112540RB-C41,AETHER-UMA (A smart data holistic approach for context-aware data analytics: semantics and context exploita-tion). Antonio Benítez-Hidalgo is supported by Grant PRE2018-084280 (Spanish Ministry of Science, Innovation andUniversities)

A Knowledge-Based Approach to Enhance Provision of Location-Based Services in Wireless Environments

Location-Based Services (LBS) are attracting a great interest with the fast expansion of mobile computing nowadays. These services use the user location to customize the offered information. However, most of those services are designed for specific scenarios and goals with implicit knowledge about the application context. As a consequence, hundreds of them are available (even with the same purpose). So, it is difficult for users to choose the most suitable service as they are in charge of knowing/finding the services which will be interesting for them, and handle the information that such services need. In this paper, we present an approach to handle LBS for mobile users which relieves them from knowing and managing the knowledge related to such services. This approach consists of a proposal for the modeling of such information as ontologies, which are handled by an agent-based architecture. Also, we propose to maintain updated the knowledge each mobile device contains by leveraging the exchange of information with others. For accessing the local knowledge, we present an SPARQL-like query language which avoids the ambiguities of natural language. Finally, we propose an approach to translate the user information needs into formal requests expressed in this query language, which could be later processed against the knowledge repositories to obtain the results the user needs

Towards an Ontological Foundation of Services Science: The General Service Model

Despite the ubiquity of services, there is still no consensus ontheir exact nature and structure. This consensus, however, isnecessary to unambiguously describe and trade servicesphysically as well as in an Internet of Service. To make someprogress towards a shared conceptualization, we present in thispaper a general service model based on the DOLCE foundationalontology. In our understanding, a service is essentially composedof a service process whose core actions (delivered by a serviceproducer to a service consumer) comply with the exposeddescription of a service provider’s commitment. Each servicebelongs to a larger service system process which obeys legal andpricing constraints. We illustrate the model’s usefulness andrelevance by the means of a continuous example

Sistema inteligente para la optimización del razonamiento semántico en dispositivos móviles

En nuestras vidas cotidianas es cada vez más frecuente el uso de aplicaciones específicamente diseñadas para su ejecución en dispositivos móviles. Si bien dichas aplicaciones proporcionan servicios útiles, existen muchos ejemplos de escenarios donde la incorporación de tecnologías semánticas podría mejorar la calidad de los servicios y la experiencia del usuario. El uso de información semántica específicamente representada y de un razonador semántico para inferir nuevo conocimiento implícito plantea ciertos retos cuando el hardware es un dispositivo móvil, con limitaciones en cuanto a capacidad de procesamiento, memoria, batería... En este proyecto se ha creado una plataforma inteligente para el razonamiento semántico en dispositivos móviles que permite decidir en tiempo de ejecución dónde procesar los datos: si en el propio dispositivo móvil o en un servidor externo. Para ello, se han utilizado algoritmos de aprendizaje automático que permiten predecir el coste del razonamiento de acuerdo a diferentes criterios y, finalmente, decidir el lugar del razonamiento teniendo en cuenta el hardware del dispositivo móvil

Combined heuristic task and motion planning for bi-manual robots

Planning efficiently at task and motion levels allows the setting of new challenges for robotic manipulation problems, like for instance constrained table-top problems for bi-manual robots. In this scope, the appropriate combination of task and motion planning levels plays an important role. Accordingly, a heuristic-based task and motion planning approach is proposed, in which the computation of the heuristic addresses a geometrically relaxed problem, i.e., it only reasons upon objects placements, grasp poses, and inverse kinematics solutions. Motion paths are evaluated lazily, i.e., only after an action has been selected by the heuristic. This reduces the number of calls to the motion planner, while backtracking is reduced because the heuristic captures most of the geometric constraints. The approach has been validated in simulation and on a real robot, with different classes of table-top manipulation problems. Empirical comparison with recent approaches solving similar problems is also reported, showing that the proposed approach results in significant improvement both in terms of planing time and success rate.Peer ReviewedPostprint (author's final draft

Proceedings of the 1st Doctoral Consortium at the European Conference on Artificial Intelligence (DC-ECAI 2020)

1st Doctoral Consortium at the European Conference on Artificial Intelligence (DC-ECAI 2020), 29-30 August, 2020 Santiago de Compostela, SpainThe DC-ECAI 2020 provides a unique opportunity for PhD students, who are close to finishing their doctorate research, to interact with experienced researchers in the field. Senior members of the community are assigned as mentors for each group of students based on the student’s research or similarity of research interests. The DC-ECAI 2020, which is held virtually this year, allows students from all over the world to present their research and discuss their ongoing research and career plans with their mentor, to do networking with other participants, and to receive training and mentoring about career planning and career option

The Semantic Shadow : Combining User Interaction with Context Information for Semantic Web-Site Annotation

This thesis develops the concept of the Semantic Shadow (SemS), a model for managing contentual and structural annotations on web page elements and their values. The model supports a contextual weighting of the annotated information, allowing to specify the annotation values in relation to the evaluation context. A procedure is presented, which allows to manage and process this context-dependent meta information on web page elements using a dedicated programming interface. Two distinct implementations for the model have been developed: One based on Java objects, the other using the Resource Description Framework (RDF) as modeling backend. This RDF-based storage allows to integrate the annotations of the Semantic Shadow with other information of the Semantic Web. To demonstrate the application of the Semantic Shadow concept, a procedure to optimize web based user interfaces based on the structural semantics has been developed: Assuming a mobile client, a requested web page is dynamically adapted by a proxy prototype, where the context-awareness of the adaptation can be directly modeled alongside with the structural annotations. To overcome the drawback of missing annotations for existing web pages, this thesis introduces a concept to derive context-dependent meta-information on the web pages from their usage: From the observation of the users' interaction with a web page, certain context-dependent structural information about the concerned web page elements can be derived and stored in the annotation model of the Semantic Shadow concept.In dieser Arbeit wird das Konzept des Semantic Shadow (dt. Semantischer Schatten) entwickelt, ein Programmier-Modell um Webseiten-Elemente mit inhaltsbezogenen und strukturellen Anmerkungen zu versehen. Das Modell unterstützt dabei eine kontextabhängige Gewichtung der Anmerkungen, so dass eine Anmerkung in Bezug zum Auswertungs-Kontext gesetzt werden kann. Zur Verwaltung und Verarbeitung dieser kontextbezogenen Meta-Informationen für Webseiten-Elemente wurde im Rahmen der Arbeit eine Programmierschnittstelle definiert. Dazu wurden zwei Implementierungen der Schnittstelle entwickelt: Eine basiert ausschließlich auf Java-Objekten, die andere baut auf einem RDF-Modell auf. Die RDF-basierte Persistierung erlaubt eine Integration der Semantic-Shadow-Anmerkungen mit anderen Anwendungen des Semantic Webs. Um die Anwendungsmöglichkeiten des Semantic-Shadow-Konzepts darzustellen, wurde eine Vorgehensweise zur Optimierung von webbasierten Benutzerschnittstellen auf Grundlage von semantischen Strukturinformationen entwickelt: Wenn ein mobiler Benutzer eine Webseite anfordert, wird diese dynamisch durch einen Proxy angepasst. Die Kontextabhängigkeit dieser Anpassung wird dabei bereits direkt mit den Struktur-Anmerkungen modelliert. Für bestehende Webseiten liegen zumeist keine Annotationen vor. Daher wird in dieser Arbeit ein Konzept vorgestellt, kontextabhängige Meta-Informationen aus der Benutzung der Webseiten zu bestimmen: Durch Beobachtung der Benutzer-Interaktionen mit den Webseiten-Elementen ist es möglich bestimmte kontextabhängige Strukturinformationen abzuleiten und als Anmerkungen im Modell des Semantic-Shadow-Konzepts zu persistieren

What'sup: a mobile application for searching ongoing cultural events

Trabalho de projecto de mestrado em Engenharia Informática (Sistemas de Informação), apresentado à Universidade de Lisboa, através da Faculdade de Ciências, 2012Hoje em dia, não existem muitas aplicações móveis de turismo em Portugal, orientadas para a organização e calendarização de eventos culturais. Para além disso, a área do turismo doméstico (turismo feito dentro do próprio país por residentes desse país) em Portugal tem muito potencial e, face à actual situação do país, pode representar uma alternativa fiável e financeiramente mais agradável. De qualquer forma, a aplicação que se pretende desenvolver não tem como alvo o turismo tradicional (visita de museus, monumentos e espaços verdes) mais orientado ao local, em que se assiste a eventos que são previsíveis em termos de calendarização e que acontecem regularmente ao longo do tempo, sempre nesses locais. Em vez disso, apostamos na descoberta de eventos dentro do âmbito doo turismo urbano, de curta duração e num contexto mais ad-hoc (sem um planeamento prévio muito aprofundado ou sem um conhecimento prévio do local onde nos encontramos), tendo maioritariamente como objectivo o entretenimento, como por exemplo a participação em festivais, concertos, eventos de cinema, festas, exposições, entre outros. O nosso foco é, portanto, um turismo mais orientado aos eventos, mais dinâmico. O nosso utilizador-alvo procura idealmente eventos que estejam a decorrer nesse momento ou que decorram no próprio dia. Também é importante salientar que decidimos utilizar ao máximo as tecnologias daWeb Semântica que têm emergido nos últimos anos. Este factor mostra que a nossa aplicação é baseada numa abordagem inovadora e que tem grandes potencialidades dentro da área. Deste modo, este projecto, chamado What’sUp tem como objectivo o desenvolvimento de uma aplicação móvel, destinada a funcionar em dispositivos Android, que possa indicar ao utilizador eventos culturais existentes no local onde este se encontra (e nas redondezas), que decorram num dado momento ou intervalo de tempo. Estes eventos são apresentados ao utilizador através da análise da linguagem natural que é introduzida pelo mesmo, quando este procura por eventos na sua área circundante. O utilizador pode colocar perguntas à aplicação (através de introdução de texto) do tipo "O que há de teatro agora?”, ”Que concertos vai haver hoje à noite?”ou mesmo ”Que exposições posso visitar às 10 horas”. A aplicação analisa a pergunta do utilizador, através de um sistema de palavras-chave e transforma-a numa query na linguagem de pesquisa SPARQL, que é executada sobre uma ontologia, que serve como base de dados da nossa aplicação. Esta ontologia de eventos culturais, escrita na linguagem OWL 2 (baseada em RDF), permite nos representar a informação dos eventos com um detalhe muito elevado. O resultado da query é a lista de eventos culturais, correspondente à pergunta do utilizador. No entanto, para que este processo se concretize, há uma série de tarefas que são executadas antes disso. Quando a informação sobre os eventos ´e armazenada na ontologia, já sofreu um conjunto de alterações e passou por várias fases: primeiramente, os eventos são extraídos de um conjunto predefinido de sítios Web apropriados (com informação sobre eventos culturais em Lisboa e arredores) existentes na Internet, utilizando web scrapers para tal. Estes web scrapers possuem uma grande flexibilidade, já que os web sites de onde a informação é extraída estão estruturados de formas diferentes e mostram informações diferentes sobre os eventos culturais. Por isso mesmo, é necessário adaptar os web scrapers para que se enquadrem com a estrutura de navegação de cada site, com o objectivo de extrair a informação correctamente em cada caso. ´E extraído conteúdo digital (em forma de texto) relevante sobre cada evento publicado nos documentos HTML das agendas on-line, previamente seleccionadas. Essa informação é guardada num ficheiro do tipo CSV (Comma-Separated Values). O ficheiro é lido por uma aplicação Java, que faz ligeiras alterações às expressões (sejam elas sobre a data, categoria ou preço do evento) e executa sobre cada expressão extraída, a função apropriada da gramática construída em Prolog, baseada no conceito de gramática livre de contexto, também chamada de gramática de cláusulas definidas. Esta gramática é constituída por um conjunto de regras que permite avaliar expressões de linguagem natural com certas características. Assim, são extraídas as características relevantes das expressões. As propriedades do evento são definidas através do tipo de retorno que estas funções devolvem. De seguida são criadas instancias desses eventos na ontologia, com as suas respectivas características, como o nome do evento, a sua categoria, data, preço e local. Isto ´e concretizado através do uso da framework para Java, Jena API, que nos permite editar a ontologia directamente (sem aceder a uma ferramenta de edição de ontologias) e ter controlo sobre o seu conteúdo. Todos estes elementos formam uma base de dados de eventos devidamente catalogados e organizados, que pode ser pesquisada, devolvendo os resultados esperados, depois do utilizador fazer a sua pesquisa, através de um input de texto na aplicação. A localização do utilizador é sempre tida em conta, através dos dados da sua geolocalização, retirados do dispositivo móvel (por exemplo, do sistema de Global Positioning System, conhecido por GPS). Com estes dados, a aplicação consegue calcular quais os eventos que decorrem em locais que se encontram mais perto do utilizador e apresentar essa informação. Assim, a aplicação devolve um resultado ou conjunto de resultados que correspondam à pesquisa do utilizador e permite ao utilizador aceder a toda a informação sobre cada evento, incluindo a sua geolocalização no mapa da aplicação e a distância a cada evento. O utilizador faz as suas pesquisas através de linguagem natural, o que é vantajoso para o próprio. Esta abordagem permite ao utilizador evitar uma pesquisa por parâmetros e demasiado complicada, que exigiria da sua parte uma maior carga cognitiva, em termos de utilização da aplicação e também em termos de conhecimento dos principais locais e atractivos turísticos da zona onde se encontra. Deste modo, o utilizador não necessita de saber o nome do evento nem o local onde este acontece para o encontrar. Apenas tem que fazer uma pergunta que o leve a obter os resultados para descobrir que eventos estão a decorrer no momento. Para que a informação sobre eventos seja renovada, os web scrapers são executados periodicamente para actualizar a base de dados de eventos. Este processo é, portanto, automático e invisível para o utilizador. A arquitectura da aplicação está dividida em vários módulos, tendo cada um a sua função e sendo fundamental para o funcionamento de todo o processo. Procurámos ter uma arquitectura modular, em que cada módulo é relativamente independente e, consequentemente, pode ser estendido individualmente quando for necessário. A dissecação da arquitectura é feita na secção do trabalho realizado. A interface final da aplicação tem um estilo simples e minimalista, onde, num primeiro nível, o utilizador faz um input de texto e depois explora os resultados da sua pesquisa. O utilizador pode ainda alterar algumas definições na sua pesquisa, a partir da aplicação, como por exemplo, o raio geográfico da procura (500 metros, 2000 metros, etc). Desta forma, este projecto visa oferecer alternativas para os turistas ocasionais, que queiram descobrir a cultura da cidade. Para isso, esta aplicação fornece toda a informação de que estes necessitam para se orientarem nas suas aventuras turísticas e culturais.What’sUp is a project which focuses on the development of a tourism and culture oriented context-based mobile application that helps the user to explore local cultural offers. The goal is to inform and to lead the user about the ongoing and upcoming cultural events in the user geographical area, without the need to specifically state his geographic location or the exact date/time of the intended event. We built a Web ontology in OWL 2, which contains four types of information about the cultural events: When, What, Where and How Much. This event data is scattered across on-line agendas and e-magazines on the Web. We periodically extract the most important content about the events, to keep our event information updated. This information is then refined and inserted in the web ontology, using web scraping methods and a Definite Clause Grammar. Each user question is made in natural language (through text input) and is after transformed in a SPARQL query that runs in the OWL 2 database. The result of that query is a list of cultural events, that is then presented to the user. What’sUp can greatly improve the access to context-based information in digital cities, through the use of natural language interaction and Semantic Web technologies

Web service detection in service-oriented software development

Service Orientierung ist ein wichtiger Trend in der aktuellen Software Entwicklung, von dem sich die Befürworter eine Erhöhung des Wiederverwendungsgrads von Software Komponenten erhoffen. Jedoch fehlt bislang eine erprobtes Vorgehen zur Entwicklung service-orientierter Architekturen, das die Wiederverwendung unterstützt. In dieser Arbeit wird anhand eines Beispiels aus dem Finanzdienstleistungssektor ein "meet-in-the-middle" Vorgehen vorgestellt und aufgezeigt, an welchen Stellen Wiederverwendungspotential besteht. Ein relationales Repository für Web Service Operationen wird vorgestellt und die Anfragemöglichkeiten mittels Description Logic erweitert. Techniken des relationalen Schema Matchings und Description Logic werden kombiniert, um eine effiziente Suche nach Web Service Operationen zu unterstützen. Service orientation has become a buzzword in research and practice during the last years, but a mature development methodology for service-oriented architectures does not exist yet. This thesis makes a contribution to the ongoing discussion on the organization of service-oriented application development to increase the reuse of Web services. Based on an example from the financial industry, a meet-in-the-middle development approach is presented. A relational Web service operation schema repository is introduced and semantically extended with description logic. Relational schema matching techniques and description logic are combined to support efficient syntactic-semantic search for Web service operations in the repository