Cyril Faucher (1 ère inscription en 2009)

1. Spécification conjointe et cohérente de connaissances par des modèles objets et des ontologies- application aux expressions temporelles - Cyril Faucher (1ère inscription en 2009) Directeur de thèse : Jean-Yves Lafaye Encadrant : Frédéric Bertrand ED S2I (Sciences et Ingénierie pour l’Information) cyril.faucher@univ-lr.fr L3i Ce travail est financé par l’Agence Nationale de la Recherche (ANR-Contint, projet RelaxMultiMedias 2)

2. 2 Introduction • Contexte • Événements culturels • Information temporelle • Événements récurrents et souvent périodiques • Constat • Les systèmes d’information stockent des dates d’occurrences d’événements en extension (toutes les dates d’occurrences) • Nécessité de gérer des informations temporelles périodiques • exprimées des propriétés temporelles en intension et non en extension • Intension[Carnap] : « tous les jeudis de mai de chaque année de 14h à 16h » • Extension : { …, « de 2010-05-20T14:00:00 à 2010-05-20T16:00:00 », « de 2010-05-27T14:00:00 à 2010-05-27T16:00:00 », … }

3. Introduction • D’un point de vue scientifique • Utilisation conjointe de différents espaces techniques pour profiter du meilleur de chacun pour résoudre des problèmes • Modélisation, transformation de modèles avec l’Ingénierie Dirigée par les Modèles (IDM) • Validation avec la conception par contrats (invariant, pre et post conditions) • Sémantique avec les logiques de description et l’Ingénierie des Connaissances (IC) • Les objectifs • Fournir à l’utilisateur un moyen de capturer et d’interroger une information en intension • Reformuler ces expressions dans un langage formel • Valider structurellement et sémantiquement les expressions, inférer des connaissances • Fournir un modèle pivot assurant l’interopérabilité entre des applications

4. Introduction • Cas d’utilisations • Périodes d’accessibilité (musée, cinéma, restaurant, …) • Textes réglementaires (pêche à pied) • Gestion de tâches (processus métiers)

5. Etat de l’art • Modèles temporels • Relations d’Allen • ISO 19108, iCalendar, TimeML [Pustejovsky], OWL-Time [Pan] • Contraintes temporelles [Dechter, Terenziani] • Evénements périodiques [Anselma, Terenziani] • Ingénierie Dirigée par les Modèles (IDM) • Méta-modélisation, transformation de modèles, composition de modèles [Bézivin, France, Muller, Schmidt] • Mapping objet <-> ontologie [Hillairet, Silva Parreiras] • Outils associés : EMF, Kermeta, ATL, xText • Ingénierie des Connaissances (IC) • Vue ontologique des modèles • Langages de règles (SWRL) • Raisonnement (Pellet)

6. Plan • Un modèle pour les événements périodiques • Un langage textuel contrôlé pour exprimer des propriétés temporelles • Vérification des expressions temporelles • Structurellement • Sémantiquement • Applications • Périodes d’accessibilité • Réglementation de la pêche à pied • Conclusion et perspectives

7. 1. Periodic Temporal Model • Besoins pour le modèle temporel • Instant / Period: du 10/05/2010 au 11/05/2010 • Periodicinterval: de 14h à 16h • Exception: sauf entre le 1er juillet et le 31 août • Relative expression: 3 heuresavant la BasseMer • Periodicintervalwith relative expressions: • start: de 3 heuresavant la BasseMer • end: à 3 heuresaprès la mêmeBasseMer • Periodic time span:toutes les heures entre le 10 et le 15 mars

8. 1. Periodic Temporal Model • Approche générique intégrer des normes étendre avec des concepts métier produire des applicatifs opérationnels Ce qui se concrétise en un modèle pivot assurant l’interopérabilité entre les applications Code généré (API Java) pour instancier et manipuler les modèles

9. 1. Periodic Temporal Model ISO 19108 standard • Time geometry: Instant, Period, Allen’s relations • iCalendar format • Periodic interval • Exception (+ periodic exception) Concepts additionnels proposés • Relative expression • Periodic time span • Le modèle temporel proposé : • étend la norme ISO 19108 • est compatible avec iCalendar Production d’une implémentation opérationnelle à partir des modèles. A terme, il est envisagé un système formel (systèmes de règles, ontologies, SWRL)

10. 1. Periodic Temporal Occurrence • Basé sur les concepts de PeriodRule, Frequency

11. 1. Relative position Définition d’un intervalle entre 2 expressions temporelles avec les relations d’Allen Relative expression: 3 heuresavant la BasseMer Allen’s relations

12. 1. Periodic Temporal Occurrence “from each 5th day to each 7th day of each week during the first 3 weeks of each month from 2008 to 2010” periodic time interval occurrence beginning: “from each 5th day of each week” occurrence end: “to each 7th day of each week” occurrences occurrence out of the time span t periodic time spans (restriction itself periodic) “from each 1st week of each month to each 3rd week of each month” ruleextent“from2008 to 2010”

13. 2. Un langage textuel contrôlé pour exprimer des propriétés temporelles • Utilisateur saisie des expressions temporelles avec un éditeur contextuel • Model Driven Engineering Techniques: EMF, xText

14. 2. Un langage textuel contrôlé pour exprimer des propriétés temporelles Temporal Model Grammar (xText) PeriodicRule : ('(identified by 'name=ID')')? (frequency=Frequency)? ('using a time span as ' validity+=PeriodicTimeSpan)* ('time extent ' ruleExtent=TM_Period )? ; FreqWithDurationRef : ( (times=INT 'times') | // times is fixed to 1 ('during one' referenceDuration=Duration 'period') | (times=INT 'times during one‘ referenceDuration=Duration 'period') ) ('and starts on' startTime=TM_Instant)? ;

15. 3. Vérification des expressions temporelles • 1. Structurellement • Cardinalités • Un intervalle possède un début et une fin ou bien un début et une durée • Classiquement en modélisation => OCL • 2. Sémantiquement • JANVIER suit DECEMBRE de l’année précédente • => Nécessité de spécifier la sémantique du calendrier

16. 3.2 Modèle de calendrier Modèle du calendrier EMFTriple (G. Hillairet) Base de connaissance Définition de règles (en partie générée)

17. 3.2 Modèle de calendrier • Espace technique : • objet • conception par contrats vérification Expressions temporelles Modèle du calendrier Un mois est composé de 4 à 5 semaines Une année est composée de 52 à 53 semaines 6ème semaine de chaque mois 6ème semaine de chaque année Janvier 2010 suit décembre 2009 Décembre 2009 précède janvier 2009 vérification Base de connaissance Définition de règles • Espace technique : • logique de description

18. 3.3 Exemple d’interrogation en intension (prospectif) • Requêtes • Est-ce qu’un musée est « ouvert le 20/05/2010 » ? • Promotion : extension -> intension : « ouvert tous les jeudis » • Recherche dans la base de connaissance des expressions du type • « tous les jeudis » • « tous les jours (changement de granularité) » • Réponse du système : logique ternaire • VRAI • FAUX • ? (inconnu)

19. 2 4. Applications Réglementation de la Pêche à pied GDR MAGIS L3i Périodes d’accessibilité Géomer – LETG Brest

20. 4.1 Période d’accessibilité • Période d’accès d’un lieu exprimé en intension • Le musée est ouvert tous les jours de 10h à 19h sauf le lundi • Le restaurant est fermé les 1ère et 2ème semaines d’avril • Domain Specific Model (DSM)

21. 4.1 Période d’accessibilité • Transformation de modèles pour instancier le modèle temporel Interopérabilité

22. 4.1 Acquisition et modélisation de connaissances temporelles- du texte en langage naturel au texte contrôlé - Expression saisie : « Ouvert du lundi au vendredi, de 9h à 18h. Nocturne le jeudi jusqu'à 22h. Fermé le 18 mai. » La chaîne de traitement a été expérimentée sur un corpus de 513 expressions fournies par RelaxNews iCalendar Export Kermeta Kermeta Texte contrôlé Instances du modèle temporel Instances du modèle linguistique

23. 4.2 Réglementation de la Pêche à pied • Simulation d’activités humaines • Système Multi-Agent: DAHU (Dynamique des ActivitésHUmaines) • Comportement des Agents sous contraintes Calendrier de PratiquePotentielle de la pêche à pied à la Telline Texteréglementaire : “Digging is prohibited each year, from 9 pm to 6 am between July 1st and August 31st. Out of these periods, digging is allowed from 3 hours before low tide up to 3 hours after the same low tide (according to the tide almanac in Douarnenez).” Contraintes

24. 5. Conclusions et perspectives • Un modèle générique d’expressions temporelles pour modéliser des phénomènes périodiques • Extension de la norme ISO 19108 • Expressions temporelles en intension (à l’inverse d’extension) • Un environnement de saisie contrôlée • 2 cas d’utilisations pour expérimenter les approches dont 1 industriel • Compléter les contraintes pour la validation sémantique des expressions • Ontologies, langages de règles (SWRL) • Prolog – langages de preuve formelle • Granularité des expressions temporelles • Comparaison d’expressions en intension • Requêtes à partir d’expressions en intension

25. Dissémination • Conferences (publication) • Faucher C., Lafaye J.Y., Bertrand F., Teissèdre C., "Modélisation et reformulation d’expressions temporelles extraites de textes en langage naturel", AFADL 2010 (10es Journées Francophones Internationales sur les Approches Formelles dans l'Assistance au Développement de Logiciels), 9-11 June 2010, Poitiers (France), 4 p., 2010 • Faucher C., Tissot C., Lafaye J.Y., Bertrand F., "Benefits of a periodic temporal model for the simulation of human activities", GeoVA(t) (Geospatial Visual Analytics : Focus on Time) Workshop at AGILE 2010, 10-11 May 2010, Guimaraes (Portugal), 2010 • Atelier / GDR / Séminaire (présentation) • Faucher C., Bertrand F., Lafaye J.-Y., "Génération d’un métamodèle de composants graphiques à partir de la spécification d’une bibliothèque de composants Web", Atelier IDM-IHM, 09-10 March 2010, Pau (France), 2010 • Participation au GDR MAGIS : "Analyse des dynamiques spatiales et simulation ; pour un débroussaillage du temps en géomatique" • GdT Sido : "Composition de modèles Ecore avec Kompose - Composition de métamodèles -"

26. Dissémination • Journal(soumis) • Faucher C., Tissot C., Lafaye J.Y., Bertrand F., Brosset D., Rouan M., “Benefits of a periodic temporal model for the simulation of human activities”, GeoVA(t) special issue in JLBS (Journal of Location Based Services) • Conference(soumis) • Faucher C., Teissèdre C., Lafaye J.Y., Bertrand F., “Temporal Knowledge Acquisition and Modeling”, EKAW 2010 (17th International Conference on Knowledge Engineering and Knowledge Management), Lisboa (Portugal) • Revue nationale(en cours) • Numéro spécial RIG (Revue Internationale de Géomatique) dans le cadre du GDR MAGIS

27. + + + + + +

28. 1. Calendar Periodic Descriptor Periodic time interval “from each 5th day of each first week of the month to each 7th day of each first week of the month” Periodic time spans “between July 1st to August 31st”

29. 1. Exceptions • Suppression d’occurrences • Instants, periods, periodic rules ou relative positions Exception: “sauf du 1er juillet au 31 août”

30. 4.2 Réglementation de la pêche à pied //Night The event occursperiodicallyaccording to the rule(s) below - rule: (identified by night) 1 times from each 21sthourof eachdayto each 06thhourof eachday //Low tide The event occursperiodicallyaccording to the rule(s) below - rule: (identified by low_tide) //Telline seashell digging The event occursperiodicallyaccording to the rule(s) below //3 hours before the begin of the "low tide" //3 hours after the end of the "low tide" - rule: from 3 hoursbefore low_tide to 3 hoursafter low_tide //Exceptions excepta relative positionwithout gap equals night and exceptfrom eachJulyto eachAugust “Digging is prohibited each year, from 9 pm to 6 ambetween July 1st to August 31st. Out of these periods, digging is allowedfrom 3 hours before low tide up to 3 hours after the same low tide (according to the tide almanac in Douarnenez).”

31. 4.2 Couplage de DAHU avec le modèle temporel setTimeExtent( ‘2010-04-10’, ‘2010-04-11’); DAHU time extent TimeManager allowed / prohibited Agents Temporal models schedule (PPS) owns

32. 4.2 Résultats de simulation • Exemple de statistiques journalières Day 1 Day 2 Day 3 Day 4