Aula07-Web Semantica

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DCI-UFPE 1

Web Semântica e a

Recuperação da Informação

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Roteiro

• Evolução da Web

• Web Semântica

• Estrutura da Web Semântica

• Linguagens da Web Semântica

• RDF

• Ontologia (RDFS e OWL)

• Exemplo de acesso à Dbpedia

• Conclusão

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Gerações da Web

Terceira Geração

-significado separado da estrutura

-máquinas realizando inferências visando auxiliar na interpretação do significado e da relevância das informações

-baseada em RDF, RFDS, OWL, DAM+OIL, Topic Maps, SHOE, XOL

Segunda Geração

-estrutura separada da apresentação

-metadados para representação e organização da informação -baseada em XML, XLS

Primeira Geração

-apresentação separada da localização

-publicação rápida e acesso irrestrito a textos integrais -baseada em HTML, CSS, PDF

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Web Semântica

• A web semântica foi proposta por Tim

Berners-Lee em 1998 como uma extensão da web .

– O artigo clássico desta proposição é “The Semantic

Web” de Tim Berners-Lee, James Hendler e Ora Lassila

publicado em 2001.

– Desde então a Ciência da Informação busca se

apropriar deste conceito e das tecnologias

relacionadas.

• Extensão da web atual a fim de permitir

processamento automático de informações pelos

computadores.

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Dados vinculados (Linked Data)

• A web de dados foi proposta por Tim Berners-Lee em

2006 como uma extensão da web, utilizando as

tecnologias criadas para a web semântica e alguns

princípios.

– A finalidade é publicar e compartilhar dados na web, bem como dar suporte a consolidação da web semântica.

– Motivado inicialmente pela disponibilização e acesso aberto a grandes bases de dados científicas na web.

• A web de dados visa permitir inferências sobre dados

publicados na web ligando os dados através de links

semânticos.

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Exemplo de Base de Dados de Triplas

(modelo em grafo)

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Web Semântica

• Web Semantica ou Ontologia de Web - organização

semântica das informações, adicionando significado

e interpretação lógica aos serviços e documentos

através da representação explícita do conhecimento

(semântica legível por máquina), base para o

desenvolvimento de serviços e aplicações mais

inteligentes

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Web Semântica

 A web semântica tem como objetivo fornecer uma

estrutura de descrição do significado dos documentos e

serviços na web a fim de permitir a realização de

inferências sobre os significados pelo computador.

◦ Esta estrutura e construída por meio da adoção de linguagens que visam fornecer uma descrição para o

conhecimento representado por meio de ontologias, e a

associação dos termos aos documentos e serviços na web. ◦ Deseja-se que os computadores sejam capazes de converter

de diferentes formatos, extrair, reunir, avaliar,

organizar/classificar, e selecionar/filtrar informação de interesse via programas chamados “agentes inteligentes”.

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Linguagens da Web Semântica

Linguagem Função

XML Estruturação sintática de documentos

XML Schema Controle sintático à linguagem XML

(restrições à estrutura e definição de tipo de dados dos documentos)

RDF Mecanismo de descrição de recursos e seus relacionamentos através de triplas (objeto, propriedade, valor da propriedade). Descrição específica do objeto.

RDF Schema Define um vocabulário para descrição de objetos e suas relações. Permite definir classes, relações de subclasse e propriedades específicas para certa aplicação. Especifica/personaliza o significado dos elementos dos metadados para um domínio específico.

OWL Fornece um vocabulário para definição formal de ontologias. Descrição dos significados e relações do domínio.

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Base de conhecimento (Knowledge

Base)

• As bases de conhecimento na web semântica são constituídas da especificação de dois tipos de conjuntos de declarações (statements):

 Base terminológica – define o vocabulário (tipo das coisas, tipo das relações ou propriedades das coisas), especificada através de ontologias criadas ou reusadas usando RDFS e OWL.

 Base de fatos ou instâncias – define as coisas e suas relações usando termos dos vocabulários, especificada por meio de RDF.

• Hipótese do Mundo Aberto (Open World Assumption) - adotada na Web Semântica\Web de dados

– Toda base de conhecimento tem informação incompleta – Um recurso pode ser de diferentes tipos ao mesmo tempo

– Se não há nenhuma declaração sobre um fato ou ele não pode ser inferido, nada se pode informar (unknown)

– É sempre possível adicionar novos fatos a bases existentes, isto é, as bases podem ser estendidas ou combinadas livremente

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RDF (Resource Description Framework)

• Permite publicar e intercambiar dados (fatos).

• Os fatos são declarados através da especificação de

uma tripla:

– Recurso (Sujeito) – especificado por uma URI

– Propriedade (Predicado) – especificado por uma URI

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Representação em Grafo

lei:426

“426”

“06/04/1993”

“Governo do Distrito...”

lei:numero

lei:data

lei:autor

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RDF (Resource Description Framework)

• Exemplo de uso de RDF (notação N-triple):

– Recurso – Propriedade – Valor <http://www.cl.df.gov.br/legislacao/lei426> < http://www.cl.df.gov.br/legislação/numero> ”426” . <http://www.cl.df.gov.br/legislacao/lei426> <http://www.cl.df.gov.br/legislação/data> "06/04/1993” . <http://www.cl.df.gov.br/legislacao/lei426>

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RDF (Resource Description Framework)

• Exemplo de uso de RDF (notação Turtle):

– Recurso

– Propriedade

– Valor

@prefix lei: <http://www.cl.df.gov.br/legislacao/> .

lei:lei426 lei:numero ”426”;

lei:data "06/04/1993” ;

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RDF (Resource Description Framework)

• Exemplo de uso de RDF (notação RDF/XML):

– Recurso – Propriedade – Valor <?xml version=“1.0” encoding=“ISSO-8859-1”?> <rdf:RDF xmlns:rdf=“http://www.w3.org/1999/02/22-rdf-syntax-ns#” xmlns:lei=“http://www.cl.df.gov.br/legislacao/”> <rdf:Description rdf:about=“http://www.cl.df.gov.br/legislacao/lei426”> <lei:numero>426</lei:numero>

<lei:data>06/04/1993</lei:data>

<lei:autor>Governo do Distrito Federal</lei:autor> </rdf:Description>

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RDF Dublin Core

• Exemplo de uso de RDF e Dublin Core

<?xml version="1.0"?> <rdf:RDF

xmlns:rdf="http://www.w3.org/1999/02/22-rdf-syntax-ns#" xmlns:dc= "http://purl.org/dc/elements/1.1/">

<rdf:Description rdf:about="http://www.w3schools.com"> <dc:description>W3Schools - Free tutorials</dc:description>

<dc:publisher>W3CSchools</dc:publisher>

<dc:date>2008-09-01</dc:date>

<dc:type>Web Development Tutorial</dc:type>

<dc:format>text/html</dc:format>

<dc:_language>_en</dc:_language> </rdf:Description>

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Ontologia

 Elemento basilar para construção da Web

Semântica.

 Acredita-se que são capazes de permitir um

entendimento comum e compartilhado sobre

um determinado domínio de conhecimento,

tanto entre pessoas como entre computadores.

◦ garantem a comunicação livre de ambiguidades.

 É um modelo conceitual que captura e explica o

vocabulário utilizado nas aplicações semânticas.

(22)

Ontologia

• É uma especificação explícita, formal e

compartilhada de uma conceituação.

– Conceituação - modelo abstrato de algum

fenômeno, sendo identificados os conceitos

relevantes desse fenômeno.

• Explícita - o tipo de conceitos utilizados e as restrições a esse uso são explicitamente definidos

• Formal - legível por máquina

• Compartilhada - captura um conhecimento consensual de um grupo

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Ontologia

 Cada campo do conhecimento humano tem

utilizado modelos próprios/adequados para

comunicar conceitos e relacionamentos ligados às

suas áreas específicas de trabalho, visando

coordenação de atividades de membros, rapidez

na criação e implementação de inovações.

◦ A web semântica pode ajudar na evolução do

conhecimento humano como um todo.

◦ O papel das ontologias é explicitar o vocabulário

utilizado e fornecer um padrão para o

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Ontologias

 Componentes básicos das ontologias:

◦ Classe – descreve um conjunto abstrato de objetos, representam conceitos. Permite a descrição de um grupo de instâncias por meio de propriedades. Ex: Tigre, Carnívoro.

◦ Propriedade – descreve atributo que caracteriza os objetos de uma classe. Pode ser um par atributo-tipo do valor ou uma relação entre classes (atributo-classe). Ex: Tigre mede Inteiro.

◦ Relações – propriedades que representa tipos de relações existentes entre classes em um domínio. Ex: Tigre é-um-subtipo-de Carnívoro.

◦ Instâncias - instância, indivíduo ou elemento pertencente a uma classe. Ex: Diego é-instancia-de Tigre.

(25)

RDF Schema (RDFS)

• Permite definir o vocabulário de arquivos RDF,

definindo ontologias de base. Exemplo de uso:

– lei complementar e lei ordinária são subclasses de norma – lei complementar e lei ordinária são normas

<?xml version=“1.0”>

<rdf:RDF xmlms:rdf=http://www.w3.org/1999/02/22-rdf-syntax-ns#

xmlns:rdfs=http://www.w3.org/2000/01/rdf-shema#

xmlns:base=http://www.cl.df.gov.br/legislação> <rdfs:Class rdf:ID=“norma”/>

<rdfs:Class rdf:ID=“leicomplementar”>

<rdfs:subClassOf rdf:resource=“#norma”/> </rdf:Class>

<rdfs:Class rdf:ID=“leiordinaria”>

<rdfs:subClassOf rdf:resource=“#norma”/> </rdf:Class>

(26)

RDF Schema (RDFS)

• Através de RDFS podem ser definidas ontologias de

base contendo:

– Classes – Definidas através de instanciação da classe rdfs:Class e definição de uma URI.

• Exemplo: :Planet rdf:type rdfs:Class.

– Hierarquia de Classes – definida através das relações de subclasse (propriedade rdfs:subClassOf)

• Exemplo :Planet rdfs:subClassOf:CelestialBody .

– Propriedades – Definidas através da instanciação da classe rdf:Property especificação do domínio (rdfs:domain) e imagem (rdfs:range) de cada propriedade

• Exemplo: :satelliteOf rdf:type rdf:Property ;

rdfs:domain :CelestialBody .

rdfs:range :CelestialBody .

– Hierarquia de Propriedades – definida através das relações de subpropriedade (propriedade rdfs:subClassOf)

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Exemplo de RDFS (turtle)

@prefix rdfs: <http://www.w3.org/2000/01/rdf-schema#> . @prefix rdf: <http://www.w3.org/1999/02/22-rdf-syntax-ns#> . @prefix : <http://example.org/Space#> .

:Planet rdf:type rdfs:Class ;

rdfs:subClassOf :CelestialBody . :Satellite rdf:type rdfs:Class ;

rdfs:subClassOf :CelestialBody . :ArtificialSatellite rdf:type rdfs:Class ;

rdfs:subClassOf :Satellite . :satelliteOf rdf:type rdf:Property ;

rdfs:domain :CelestialBody . rdfs:range :CelestialBody . :Earth rdf:type :Planet .

:Moon rdf:type :Satellite ;

:satelliteOf :Earth . :Sputnik1 rdf:type :ArtificialSatellite ;

:satelliteOf :Earth ;

rdfs:label "Sputnik 1"@en .

Hierarquia

de Classes

Hierarquia

de Propriedades

Definição

de Instâncias

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RDF Schema (RDFS)

• O que RDFS não define numa ontologia:

– Restrições a propriedades globais em um contexto local

• Exemplo: Restringir que certos animais comem somente vegetais ou somente carne dado que Animal come Comida, Vegetal é Comida, Carne é comida

– Restrições sobre propriedades (transitividade, não inversível, única por instância)

– Disjunção entre classes e propriedades

• Exemplo: Disjunção entre as classes Homem e Mulher que é Pessoa.

– Restrições na cardinalidade

• Exemplo: Cada ser humano geralmente tem no máximo duas pessoas que são seus pais, em Pai é Humano, e Pai pai-de Humano

– Restrições sobre instanciação de recursos

• Exemplo: condutor é instância ou de Ciclista ou de Motociclista ou de Motorista num dado evento (exclusivo entre múltiplas subclasse)

– A equivalência de duas URIs que representam o mesmo recurso. – Negação na definição de fatos.

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RDF Schema (RDFS)

• Para dar conta das restrições não cobertas por RDFS, se faz

uso de OWL para definir ontologias mais complexas.

(30)

OWL

 OWL (Web Ontology Language) é uma linguagem de construção de ontologias que permite a interpretação

algoritmica do significado e processamento dos significados pela máquina.

◦ Os recursos são descritos como classes, subclasses, propriedades, ou instância de uma classe (indivíduos).

◦ Entre as classes, além de relações hierárquicas de gênero-espécie, permite a definição de relacionamentos de interseção, união,

disjunção, cardinalidade, igualdade, e enumeração.

◦ Permite a definição de restrições sobre propriedades como domínio, intervalo, cardinalidade, valor simples, valor univoco, valor específico, valor instância de uma classe; bem como relações de simetria,

associatividade, comutação, igualdade.

◦ Permite definir relações entre indivíduos como equivalência, desigualdade, mutuamente diferentes.

(31)

OWL

 Um documento owl pode ser escrito com o uso de uma

sintaxe baseada em xml (namespace owlx) ou em uma

sintaxe que utiliza RDF e RDFSchema (namespace owl).

 A OWL possui três sublinguagens, cada uma sendo uma

extensão de sua predecessora mais simples:

◦ OWL Lite - permite a construção de uma hierarquia de

classificação e de restrições simples. Dá suporte à migração de taxonomias e tesauros para o formato de ontoglogia. ◦ OWL DL - máximo de expressividade enquanto retendo

completeza computacional. A ontologia pode ser mapeada para linguagens de lógica de descrição.

◦ OWL Full - máximo de expressividade sem garantias computacionais.

(32)

Exemplo de Ontologias:

•Lattes:

http://www.inf.pucrs.br/~ontolp/Visualizacao/Curriculo/50674.html

•Beer:

(33)

SPARQL

 É um protocol e linguagem de consulta a bases de dados

RDF.

 Tem uma semelhança sintática com a linguagem de

consulta SQL para banco de dados, mas diferentemente é

baseada em triplas rdf (na notação turtle) para busca

sobre fatos, e pode resultar em subgrafos RDF.

 Cada base de dados do Linked Data oferece geralmente

um serviço chamado endpoint, que aceita consultas

SPARQL.

 Os agentes inteligentes na web utilizarão SPARQL para

obter conhecimento sobre fatos nas bases de dados RDF

do linked data.

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Exemplo: Dbpedia

http://dbpedia.org/resource/Pluto

http://dbpedia.org/resource

/Clyde_Tombaugh

http://dbpedia.org/resource/Streator,_Illinois

http://dbpedia.org/ontology

/Planet

http://dbpedia.org/property/discoverer http://www.w3.org/1999/02/22-rdf-syntax-ns#type http://dbpedia.org/ontology/birthPlace

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Exemplo: Dbpedia

• Em notação N-Triples

<http://dbpedia.org/resource/Pluto> <http://www.w3.org/1999/02/22-rdf-syntax-ns#type> <http://dbpedia.org/ontology/Planet>. <http://dbpedia.org/resource/Pluto> <http://dbpedia.org/ontology/discovered> "1930" . <http://dbpedia.org/resource/Pluto> <http://dbpedia.org/ontology/discovered> <http://dbpedia.org/resource/Clyde_Tombaugh> .

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Exemplo: Dbpedia

• Em notação Turtle (Terse RDF Triple Language)

– @prefix – associa prefix-label com URI

– @base – fornece URI para complementar todas as URI

– As duas notações abaixo são equivalentes:

@prefix dbo: <http://dbpedia.org/ontology/> . @base <http://dbpedia.org/resource/> .

<Pluto> dbo:discovered "1930" .

<Pluto> dbo:discoverer <Clyde_Tombaugh> . @prefix dbo: <http://dbpedia.org/ontology/> . @base <http://dbpedia.org/resource/> .

<Pluto> dbo:discovered "1930" ;

(37)

Exemplo: Dbpedia

• Em notação RDF/XML

<?xml version="1.0" encoding="utf-8" ?>

<rdf:RDF xmlns:rdf="http://www.w3.org/1999/02/22-rdf-syntax-ns#" xmlns:dbo="http://dbpedia.org/ontology/">

<rdf:Description

rdf:about="http://dbpedia.org/resource/Pluto"> <dbo:discovered>1930</dbo:discovered>

<dbo:discoverer

rdf:resource="http://dbpedia.org/resource/Clyde_Tombaugh"/> </rdf:Description>

(38)

Exemplo: Dbpedia

• SPARQL endpoint:

http://dbpedia.org/sparql/

– Exemplo de query:

– Resultado

select distinct ?planeta

where {

?planeta rdf:type dbo:Planet.

?planeta dbo:discoverer dbr:Clyde_Tombaugh.

} LIMIT 100

planeta

http://dbpedia.org/resource/3754_Kathleen http://dbpedia.org/resource/Pluto

(39)

Exemplo: Dbpedia

• SPARQL endpoint:

http://dbpedia.org/sparql/

– Exemplo de query:

– Qual o resultado esperado?

select distinct ?Astronomo

where {

?planeta rdf:type dbo:Planet.

?planeta dbo:discoverer ?Astronomo.

?Astronomo rdf:type dbo:Person.

(40)

Exemplo: Dbpedia

• SPARQL endpoint:

http://dbpedia.org/sparql/

– Como obter uma lista de Astrônomo e o planeta

descoberto por ele?

select distinct ?Astronomo ?planeta

where {

?planeta rdf:type dbo:Planet.

?planeta dbo:discoverer ?Astronomo.

?Astronomo rdf:type dbo:Person.

(41)

Ferramentas para construção de

Ontologias

 W3C

 http://www.w3.org/standards/semanticweb/

 Protégé: Editor, ambiente e framework gratuito e de código aberto

◦ http://protege.stanford.edu/

◦ http://webprotege.stanford.edu/

 Chimaera/Ontolingua: Ferramentas para construção de ontologias

◦ http://www.ksl.stanford.edu/software/ontolingua/

 ONTOKEM: Ferramenta para construção de ontologias (pt-br)

◦ http://ontokem.egc.ufsc.br/

 ONTOLP: Construção de ontologias a partir de textos

◦ http://www.inf.pucrs.br/ontolp/downloads-ontolpplugin.php

 Tutoriais

◦ http://protegewiki.stanford.edu/wiki/Protege4GettingStarted

(42)

Repositórios de Ontologias

 Mecanismo de busca por ontologias

◦ http://swoogle.umbc.edu/

 Lista de Boas Ontologias do W3C

 http://www.w3.org/wiki/Good_Ontologies

 Repositórios de ontologia

◦ http://www.inf.pucrs.br/~ontolp/downloads.php ◦ http://owl.cs.manchester.ac.uk/repository/ ◦ http://www.daml.org/ontologies/ ◦ http://www.schemaweb.info/ ◦ http://www.ksl.stanford.edu/software/ontolingua/ ◦ http://pronto.metadata.net/ontologies

 Sistema de recuperação de informação baseado em ontologias

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Aplicações da Web Semântica

 Site da BBC (Semantic Publishing)

 http://www.bbc.com/sport/football/teams/chelsea

 http://www.bbc.co.uk/ontologies

 http://www.bbc.co.uk/ontologies/coreconcepts

 http://www.bbc.co.uk/blogs/bbcinternet/2012/04/sports_dynamic_semantic.

html

 Site da Best Buy

 http://www.bestbuy.com/

 http://www.heppnetz.de/projects/goodrelations/

 http://wiki.goodrelations-vocabulary.org/Main_Page

 http://wiki.goodrelations-vocabulary.org/Datasets

 Redação de feeds com Zemanta

 http://www.zemanta.com/

 Nasa XSearch

 https://sweet.jpl.nasa.gov/

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Ontologias mais populares da área

de Documentação

 Dublin Core Elements (DC) - Basic resource metadata – Namespace URI: http://purl.org/dc/elements/1.1/

 Dublin Core Terms (DCT) - Basic resource metadata (DCMI Metadata Terms) – Namespace URI: http://purl.org/dc/terms/

 Dublin Core Type - Basic resource types (DCMI Type Vocabulary) – Namespace URI: http://purl.org/dc/dcmitype/

 Bibliographic Ontology - Bibliographic metadata (BIBO) – Namespace URI: http://purl.org/ontology/bibo/

• VIAF - The Virtual International Authority File – Namespace URI: https://viaf.org/

• Friend of a friend - Relationships between people and organizations (FOAF) – Namespace URI: http://xmlns.com/foaf/0.1/

• Europeana Data Model (EDM)

– Namespace URI: http://www.europeana.eu/schemas/edm/

• SKOS

– Namespace URI: http://www.w3.org/2004/02/skos/core#

• ORE

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Conclusões

 A web semântica será uma realidade após:

◦ a construção de bases de dados (bases de conhecimento) contendo

informações estruturadas utilizando linguagens padrão (rdf, rdfs e owl), regras de inferência e raciocinadores;

◦ a criação de programas (agentes inteligentes) que coletem o conteúdo de diversas bases de conhecimento, processem essas informações e troquem os resultados com outros programas.

 A construção de uma ontologia é um processo mais complexo que a construção de um vocabulário controlado, taxonomia ou tesauro para determinado domínio do conhecimento.

 As ontologias são os instrumentos-chave para a interoperabilidade de metadados entre sistemas documentais.

 As vantagens/desvantagens da “anotação semântica” dos documentos com base em ontologias para recuperação de informação ainda é um assunto de pesquisa, embora as ontologias já se mostrem úteis na indexação automática, na classificação automática de documentos e na criação de portais semânticos de informação.

◦ A recuperação da informação na web semântica terá como

finalidade principal a resposta à perguntas, em detrimento à

busca por documentos da web atual.

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Referências

 (FEITOSA, 2006) Capítulo 4

 http://semanticweb.org/wiki/Main_Page

 VILLALOBOS, Ana Paula Oliveira; Silva, Dircéia Cristina da. AS

POTENCIALIDADES DA WEB SEMÂNTICA PARA A CIÊNCIA DA INFORMAÇÃO.

Ponto de Acesso, Salvador, v. 4, n. 2, p. 58-75, ago./set. 2010.

 RAMALHO, Rogério Aparecido Sá; VIDOTTI, Silvana Aparecida Borsetti Gregório; FUJITA, Mariângela Spotti Lopes. Web semântica: uma

investigação sob o olhar da Ciência da Informação. DataGramaZero, Rio de Janeiro, v. 8, n. 6, dez. 2007.

 SOUZA, Renato Rocha; ALVARENGA, Lídia. A Web Semântica e suas contribuições para a ciência da informação. Ciência da Informação, Brasília, v. 33, n. 1, p. 132-141, jan./abr. 2004.

 ROCHA, Rafael Port da. Metadados, Web semântica, categorização automática: combinando esforços humanos e computacionais para a

descoberta e uso dos recursos da web. Em Questão: Revista da Faculdade

de Biblioteconomia e Comunicação da UFRGS, Porto Alegre, v. 10, n. 1, p.