PDF de programación - Atribución de Significado a Documentos XML con LogCIN-XML

Centro de Investigación y de Estudios

Avanzados del Instituto Politécnico Nacional

Unidad Zacatenco

Departamento de Ingeniería Eléctrica

Sección Computación

“Atribución de Significado a Documentos XML con LogCIN-XML”

Tesis que presenta:

Karina Escobar Vázquez



Para obtener el grado de:

Maestra en Ciencias



En la especialidad de:
Ingeniería Eléctrica



Opción:

Computación



Director de tesis:

Dr. José Oscar Olmedo Aguirre



Ciudad de México, D. F. Abril de 2004











Resumen

Desde sus inicios la Web fue enfocada en presentar información comprensible
para los seres humanos y se dejó a un lado el hecho de proveer a la información de
una semántica formal. El hecho de carecer de una semántica formal dificulta la
recuperación precisa de información y la automatización de tareas dentro de la
Web. La Web Semántica fue propuesta como la siguiente etapa en la evolución de
la Web actual para dotar a la información de significado mediante los lenguajes
XML y RDF.

En este trabajo de tesis se propone LogCIN-XML para atribuir de significado
a los documentos XML y, de esta manera, poder expresar y ejecutar reglas en
lógica de Horn. También se presenta la formalización, diseño e implementación del
lenguaje.

Entre las contribuciones principales de este trabajo se pueden destacar:

Las extensiones a XML para incorporar nociones fundamentales de la

programación lógica como variables lógicas, procedimientos lógicos y consultas.

La definición de un modelo de representación del conocimiento adecuado para

la Web Semántica.

La definición de una arquitectura abierta y distribuida que permite la

integración entre aplicaciones, facilitando la interoperabilidad.

Para demostrar algunas de las características más sobresalientes del lenguaje
tales como la recuperación de información, la capacidad de deducir información y la
generación de nuevos documentos, en este trabajo se aborda y resuelve el problema
de la deducción de relaciones de parentesco.










Abstract

From its inception, the Web has been focused in presenting information only
understandable for users, leaving out the definition of a formal semantics. The lack
of a formal semantics makes difficult to retrieve information that is sparsed on a
collection of documents. In this respect, the Semantic Web was proposed as the
following stage in the evolution of Web as we know it today. One of the purposes
of developing the Semantic Web is in defining a formal meaning to the information
by using mark-up languages like XML and RDF.

In this thesis LogCIN-XML is proposed to attribute meaning to XML
documents, allowing to express and to execute rules in Horn logic. The
formalization, design and implementation of the language are elaborated in some
detail in this work.

Among the main contributions of this work we can emphasize:

The XML extentions to incorporate fundamental knowledge of logic

programming, logic variables, logic procedures and queries.

The definition of a model for knowledge representation adequate for the

Semantic Web.

The definition of an open and distributed architecture allows the integration

among applications facilitating their interoperability.

The deduction of kinship relations is presented as a case of study showing
some of the most important characteristics of the language among information
retrieval, automated reasoning capabilities and XML document generation.










Agradecimientos



Agradezco a mi asesor, el Dr. José Oscar Olmedo Aguirre por su valioso
apoyo, dedicación y conocimientos que aportó a este trabajo de tesis. Por la
amistad y confianza que me ha brindado.

Agradezco a los miembros del jurado formado por los doctores Guillermo
Morales y Sergio Chapa, por el tiempo dedicado a la revisión de la tesis y sus
comentarios que han mejorado de una manera substancial este trabajo.

Agradezco a los profesores de la sección que con dedicación, empeño y
paciencia aportaron sus conocimientos a mi generación para darle a la sociedad una
generación de profesionistas más competentes y comprometidos.

Agradezco a Sofía Reza, el apoyo y la amabilidad que siempre mostró cuando
se requería realizar algún trámite administrativo. Además, de la amistad que me
brindó y por ver en cada uno de los estudiantes un hijo más.

Al CINVESTAV, ésta gran institución de calidad mundial que me brindó

todo el apoyo durante mi estancia.

A CONACYT, por el apoyo económico que brinda a instituciones educativas
y por hacer una realidad los deseos de superación de muchos estudiantes
mexicanos.









Reconocimientos



A mis padres Jesús y Victoria por ese gran ejemplo que me han dado, por
enseñarme que las cosas grandes requieren grandes esfuerzos, por apoyar siempre
mis decisiones, por sus valiosos consejos, por enseñarme los valores de la familia y
la responsabilidad, por creer en mí, lo que me ha permitido crecer como ser humano
impulsándome a seguir adelante.

A mis hermanos Yareli, Jesús y Carlos por motivarme a dar lo mejor de mí,
por escucharme cuando me sentía frustrada y por hacerme reír cuando más lo
necesitaba. En especial a Yareli por todas las noches que no la dejé dormir
platicándole mis proyectos.

A mis grandes amigos Laura, Guadalupe, Nubia, Verónica, Olga, Mari, Axel y
Max por que siempre me apoyaron de una u otra manera en el transcurso de la
maestría y por todas esas reuniones que pospusieron para que yo estuviera
presente.

A Dios por permitirme ver culminado un deseo.









Índice General
INTRODUCCIÓN ...................................................................................................1

1.1 LA WEB SEMÁNTICA ............................................................. 1
1.2 ESTRUCTURA Y SIGNIFICADO DE DOCUMENTOS ......................... 3
1.3 PLANTEAMIENTO DEL PROBLEMA ............................................ 5
1.4 PROPUESTA DE SOLUCIÓN ...................................................... 6
1.5 OBJETIVO GENERAL............................................................. 10
1.6 OBJETIVOS ESPECÍFICOS....................................................... 10
1.7 METODOLOGÍA.................................................................... 11
1.8 CONTRIBUCIONES ................................................................ 11
1.9 ORGANIZACIÓN DEL DOCUMENTO ........................................... 12

ANTECEDENTES .................................................................................................13

2.1 LENGUAJE DE MARCADO DE HIPERTEXTO HTML ..................... 13
2.2 LENGUAJE EXTENSIBLE DE MARCADO XML............................. 15
2.2.1 Esquemas y DTDs ....................................................................................18
2.2.2 Documentos válidos y bien construidos.....................................................19
2.2.3 Hojas de estilo...........................................................................................19
2.3 TRABAJOS RELACIONADOS CON LA WEB SEMÁNTICA ................ 20
2.3.1 Lenguajes Ontológicos...............................................................................20
2.3.2 Lenguajes de Consulta ..............................................................................27
2.4 PROGRAMACIÓN LÓGICA ....................................................... 29
2.5 MOTORES DE INFERENCIA DE PROLOG .................................... 30
2.5.1 Prolog Café ...............................................................................................30
2.5.2 GNU Prolog ..............................................................................................30
2.5.3 JavaLOG ..................................................................................................30
2.5.4 JProlog......................................................................................................31
2.5.5 NetProlog..................................................................................................31
2.6 CONCLUSIONES ................................................................... 31





CASO DE ESTUDIO: DEDUCCIÓN DE RELACIONES DE PARENTESCO.....33

3.1 ELEMENTOS XML................................................................ 34
3.2 TÉRMINOS XML .................................................................. 35
3.2 PROCEDIMIENTOS................................................................ 36
3.2.1 Procedimientos generadores ......................................................................37
3.2.2 Predicados primitivos................................................................................40
3.2.3 Procedimientos definidos por el programador ...........................................41
3.4 CONSULTAS ........................................................................ 44
3.5 RESOLVIENDO CONSULTAS EN LOGCIN-XML ........................... 45

FORMALIZACIÓN DEL LENGUAJE LOGCIN-XML .........................................53

4.1 SINTAXIS