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INIZIO_TESTO_DA_INDICIZZARE

UNITA' DI RICERCA

italiano - english
Bibliografia
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[Bouquet et al., 2003] P. Bouquet, B. Magnini, L. Serafini, and S. Zanobini, “A SAT-based Algorithm for Context Matching”, in Proc. of the 4th Int. and Interdisciplinary Conference on Modeling and Using Context (CONTEXT 2003), Stanford, CA, USA, June 2003.

[Broekstra et al., 2003] J. Broekstra et al., “A Metadata Model for Semantics-based Peer-to-Peer Systems”, in Proc. of the 1st WWW Int. Workshop on Semantics in Peer-to-Peer and Grid Computing (SemPGRID 2003), Budapest, Hungary, May 2003.

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[Castano et al., 2003b] S. Castano, A. Ferrara, and S. Montanelli, "H-MATCH: an Algorithm for Dynamically Matching Ontologies in Peer-based Systems", in Proc. of the 1st VLDB Int. Workshop on Semantic Web and Databases (SWDB 2003), Berlin, Germany, September 2003.

[Castano et al., 2004a] S. Castano, A. Ferrara, S. Montanelli, and G. Racca, "Matching Techniques for Resource Discovery in Distributed Systems Using Heterogeneous Ontology Descriptions", in Proc. of the IEEE Int. Conference on Coding and Computing (ITCC 2004), Las Vegas, Nevada, USA, April 2004.

[Castano et al., 2004b] S. Castano, A. Ferrara, S. Montanelli, and G. Racca, “Semantic Information Interoperability in Open Networked Systems”, in Proc. of the Int. Conference on Semantics of a Networked World (ICSNW), in cooperation with ACM SIGMOD 2004, Paris, France, June 2004.

[Castano et al., 2004c] S. Castano, A. Ferrara, S. Montanelli, E. Pagani, G.P. Rossi, and S. Tebaldi, “On Combining a Semantic Engine and Flexible Network Policies for P2P Knowledge Sharing Networks”, in Proc. of the 1st IEEE DEXA Workshop on Grid and Peer-to-Peer Computing Impacts on Large Scale Heterogeneous Distributed Database Systems (GLOBE 2004), Zaragoza, Spain, September 2004.

[Castano et al., 2004d] S. Castano, A. Ferrara, S. Montanelli, and G. Racca, “From Surface to Intensive Matching of Semantic Web Ontologies”, in Proc. of the 3rd IEEE DEXA Int. Workshop on Web Semantics (WEBS 2004), Zaragoza, Spain, September 2004.

[Castano et al., 2005] S. Castano, A. Ferrara, and S. Montanelli, “Ontology-based Interoperability Services for Semantic Collaboration in Open Networked Systems”, in Proc. of the 1st Int. Conference on Interoperability of Enterprise Software and Applications (INTEROP-ESA 2005), Geneva, Switzerland, February 2005.

[Crespo and Garcia-Molina, 2003] A. Crespo and H. Garcia-Molina, “Semantic Overlay Networks for P2P Systems”, Stanford University, Technical Report, 2003.

[Doan et al., 2002] A. Doan, J. Madhavan, P. Domingos, and A. Halevy, "Learning to Map between Ontologies on the Semantic Web", in Proc. of the 11th Int. World Wide Web Conference (WWW 2002), Honolulu, Hawaii, USA, May 2002.

[Giunchiglia and Shvaiko, 2004] F. Giunchiglia, P. Shvaiko, “Semantic Matching”, The Knowledge Engineering Review Journal, 3, pages 256–280, 2004.

[Haase et al., 2004] P. Haase, R. Siebes, and F. van Harmelen, “Peer Selection in Peer-to-Peer Networks with Semantic Topologies”, in Proc. of the Int. Conference on Semantics of a Networked World (ICSNW), in cooperation with ACM SIGMOD 2004, Paris, France, June 2004.

[Kagal et al., 2003] L. Kagal, T. Finin, and A. Johshi, “A Policy Language for Pervasive Computing Environment”, in Proc. of the 4th IEEE Int. Workshop on Policies for Distributed Systems and Networks, Como, Italy, June 2003.

[Khambatti et al., 2003] M.Khambatti, K. Dong Ryu, and P. Dasgupta, “Structuring Peer-to-Peer Networks Using Interest-Based Communities”, in Proc. of the 1st Int. Workshop on Databases, Information Systems, and Peer-to-Peer Computing (DBISP2P 2003), Berlin Germany, September 2003.

[Madhavan et al., 2002] J. Madhavan, P.A. Bernstein, P. Domingos, A. Halevy, “Representing and Reasoning about Mappings between Domain Models”, in Proc. of the 18th National Conference on Artificial Intelligence and 14th Conference on Innovative Applications of Artificial Intelligence, Edmonton, Alberta, Canada, AAAI Press, 2002.

[Marti and Garcia­Molina, 2004] S. Marti and H. Garcia­Molina , “Limited Reputation Sharing in P2P Systems”, in Proc. of the 5th ACM Conference on Electronic Commerce ACM-EC 2004, New York, NY, USA, May 2004.

[Martinez Perez et al., 2005] G. Martinez Perez, F.J. Garcia Clemente, and A.F. Gomez Skarmeta, “Policy-based Management of Web and Information Systems Security: an Emerging Technology”, Idea Group Inc., 2005, In press.

[Nejdl et al., 2002] W. Nejdl et al., “EDUTELLA: a P2P Networking Infrastructure Based on RDF”, in Proc. of the 11th Int. World Wide Web Conference (WWW 2002), Honolulu, Hawaii, USA, May 2002.

[OASIS, 2004] OASIS consortium, “Extensible Access Control Markup Language (XACML)”, November 2004.

[Shvaiko, 2004] P. Shvaiko, “A Classification of Schema-based Matching Approaches”, in Proc. of
the 1st ISWC-04 Workshop on Meaning Coordination and Negotiation (MCN-04), 2004.

[Staab et al., 2004] S. Staab, C. Tempich, and A. Wranik, “REMINDIN’: Semantic Query Routing in Peer-to-Peer Networks based on Social Metaphors”, in Proc. of the of the 13th Int. conference on World Wide Web, WWW 2004, New York, NY, USA, May 2004.

[Stallings, 2000] W. Stallings, “Network Security Essentials: Applications and Standards”, Prentice Hall, 2000.

[Sundaram and Chapman, 2002] B. Sundaram and B.M. Chapman, “XML-based Policy Engine Framework for Usage Policy Management in Grids”, in Proc. of the Int. Workshop on GRID, Lecture Notes in Computer Science, 2536, 2002.

[Waterhouse et al., 2002] S.R. Waterhouse, D.M. Doolin, G. Kan, and Y. Faybishenko, “Distributed Search in P2P Networks”, IEEE Internet Computing, 6(1), pages 68-72, 2002.

Programma di ricerca

ESTEEM: Emergent Semantics and cooperaTion in multi-knowledgE EnvironMents - Metodi e strumenti avanzati per la collaborazione semantica in comunita' virtuali su web
Università di riferimento
Università degli Studi di MILANO - INFORMATICA E COMUNICAZIONE - MILANO(MI)
Responsabile dell'Unità di ricerca
Silvana CASTANO
Descrizione
Obiettivo dell'attivita' del gruppo di ricerca dell'Università di Milano (UNIMI) è lo sviluppo di metodi, tecniche e strumenti per la costituzione guidata da consenso di comunità semantiche in sistemi P2P, al fine di supportare efficacemente la condivisione di risorse distribuite e di collaborazione semantica in generale.
La costituzione guidata da consenso di comunità semantiche di peer e la disponibilità di tecniche per la propagazione di query su base semantica rappresenta una sfida nello stadio attuale di sviluppo di sistemi aperti a rete. Questo diventa ancora più rilevante in contesti di semantica emergente, dove requisiti di collaborazione semantica fra peer che si manifestano in maniera spontanea e imprevista richiedono capacità dinamiche di negoziazione per la definizione di accordi su interpretazioni comuni nell'ambito di un certo task. Questo è tipico ad esempio di contesti basati su peer e grid semantico, caratterizzati da un insieme di nodi paritetici senza reciproca conoscenza a priori e senza alcun grado di relazione mutua, che necessitano di cooperare attraverso la condivisione delle loro risorse (dati, documenti, servizi). A causa dell'elevata dinamicità e variabilità dei requisiti di collaborazione e condivisione, in questi contesti di collaborazione non sono previste autorità centralizzate che gestiscano descrizioni comuni delle risorse condivise da tutti i nodi del sistema. Piuttosto, ciascun peer fornisce la propria descrizione della conoscenza relativa alle risorse che condivide attraverso una sua ontologia (o peer ontology). I contesti di interesse saranno quindi caratterizzati da molteplici ontologie indipendenti. Nel progetto, si considera uno scenario applicativo che coinvolge personale medico di diversi paesi a livello internazionale che hanno esigenza di collaborare e condividere informazioni mediche al fine di migliorare I processi decisionali e ridurre le probabilità di errore. Un medico vorrebbe poter specificare la malattia del paziente e ottenere le informazioni rilevanti inerenti, dai geni che possono contribuire a causarla fino ai sintomi e alle possibili cure. Questo richiede la capacità di identificare a livello mondiale una serie di peer diversi e sparsi e non conosciuti a priori che sono in possesso di informazioni rilevanti di interesse.

Allo scopo di facilitare la scoperta di risorse e l'elaborazione di interrogazioni in questi contesti fortemente dinamici e aperti, la formazione di comunità autonome e auto-organizzanti di peer pone nuove problematiche da investigare, al fine di gestire il problema dell'elevato traffico di rete dovuto a singole interazioni fra peer e di fornire un meccanismo di coordinamento per il processamento e la propagazione delle richieste di risorse su base semantica, sfruttando le descrizioni ontologiche disponibili per le risorse da condividere. In particolare, al fine di rendere il processo scalabile e adeguato alle caratteristiche dei contesti aperti a rete, è fortemente richiesta la capacità di interagire peer-to-peer fra le diverse parti per la negoziazione di accordi locali e la capacità di costruire accordi globali (e quindi comunità) per aggregazione di accordi locali. Inoltre, la natura intrinsecamente aperta dei sistemi P2P, e quindi anche delle comunità, pone seri problemi circa la necessità di mantenere informazioni sulla reputazione dei membri di una comunità. A tal fine, sono necessarie politiche e meccanismi per la specifica delle regole sotto cui deve avvenire la condivisione e sotto cui un peer dichiara la propria disponibilità a processare le richieste che riceve.

Il gruppo di ricerca di UNIMI affronterà le problematiche di ricerca descritte in precedenza sviluppando un framework unificato, basato su servizi per la costituzione guidata da consenso di comunità semantiche di peer per supportare efficacemente la collaborazione semantica e la scoperta di risorse di interesse. Il framework sarà basato su: i) tecniche di aggregazione/negoziazione, che sfruttano descrizioni ontologiche di risorse e tecniche di ontology matching per la costituzione, mantenimento e scioglimento di comunità semantiche di peer, ii) politiche di condivisione, per la specifica di disponibilità condizionata di un peer a rispondere a richieste entranti e di condivisione condizionata di risorse messe a disposizione nell'ambito di una comunità semantica e iii) tecniche e politiche di reputazione/propagazione per la distribuzione efficace delle richieste su base semantica al fine di realizzare la condivisione coordinata di risorse distribuite all'interno di una comunità semantica confermata (committed) con le sue politiche. Tali tecniche e politiche saranno fornite sottoforma di servizi Web sulla architettura P2P di ESTEEM e dimostrate sull'applicazione di collaborazione scientifica in ambito medico.


Le attività di ricerca di UNIMI sono organizzate in due fasi come segue.


Fase 1

Attività 1.1
La prima attività sarà dedicata allo studio dello stato dell'arte e all'identificazione dei problemi aperti che verranno affrontati con lo sviluppo delle tecniche per la formazione di comunità semantiche in contesti P2P. Particolare attenzione sarà posta ai recenti sviluppi nell'area dei sistemi P2P basati su schemi, che sfruttano metadati basati su RDF(S) o ontologie tematiche per la descrizione delle risorse. I sistemi P2P puri e schema-based saranno passati in rassegna criticamente con il duplice obiettivi di: (i) analizzare criticamente e classificare le funzionalità di base attualmente messe a disposizione per la gestione di comunità di peer, specialmente comunità basate su interessi dei peer, discutendone i limiti dal punto di vista degli aspetti semantici; (ii) analizzare criticamente e classificare le attuali tecniche di propagazione di query. Entrambe le tecniche ai punti (i) and (ii) saranno analizzate con lo scopo specifico di evidenziare il ruolo delle ontologie (in molti casi molto limitato, se non assente) nella gestione degli aspetti semantici per i diversi scopi.
Ulteriore lavoro di rassegna di UNIMI in questa prima attività riguarda l'analisi critica dei modelli e politiche esistenti per l'accesso controllato e selettivo a risorse informative in sistemi distribuiti su Web. Tale analisi sarà rivolta ad evidenziarne i punti di forza e debolezza, alla luce dei nuovi requisiti posti dalla definizione di politiche di condivisione per comunità semantiche in contesto P2P.


Risultati dell'Attività 1.1
D2.1: Rapporto tecnico che illustra lo stato dell'arte su (i) attuali tecniche e meccanismi per la gestione di comunità di in reti P2P, (ii) propagazione di query in sistemi P2P, e (iii) politiche e modelli per accesso selettivo e disseminazione controllata di risorse informative in sistemi distribuiti aperti su Web.


Attività 1.2
UNIMI eseguirà questa attività in collaborazione con gli partner del progetto. L'attività riguarda la raccolta di requisiti dettagliati per lo senario applicativo di ESTEEM.
La raccolta dei requisiti verrà eseguita mediante interviste e questionari dai partner del progetto.

Risultati dell'Attività 1.2
DALL.1 (prodotto congiuntamente da tutte le unità): Rapporto tecnico che descrive i requisiti raccolti per lo scenario applicativo.


Attività 1.3
UNIMI svilupperà metodi e tecniche evolute per la formazione dinamica, basata su consenso di comunità semantiche di peer intorno a comuni interessi per scopi di collaborazione semantica e scoperta di risorse. A tale scopo, UNIMI svilupperà tecniche di negoziazione/aggregazione, che sfruttano descrizioni ontologiche delle risorse dei vari peer e tecniche di matching dinamico di ontologie per la costituzione, mantenimento e scioglimento di comunità semantiche di peer, sulla base di criteri ristretti di appartenenza e regole di funzionamento. Sarà obiettivo delle tecniche di negoziazione quello di di gestire i significati delle risorse e le relative politiche di condivisione (si veda l'Attività 1.4) specificate da un peer al fine di raggiungere un consenso e un accordo condiviso sul significato e sulle politiche nella comunità in questione. Obiettivo delle tecniche di aggregazione l'organizzazione i membri di una comunità confermata secondo una organizzazione strutturata (ad es., struttura gerarchica) per propagazione di query e condivisione di risorse su base semantica. In questo ambito, si utilizzeranno ed adatteranno le tecniche sviluppate da UNIMI nell'ambito del sistema HELIOS per il matching dinamico di ontologie in contesti aperti, al fine di organizzare i membri di una comunità semantica in base al livello di matching delle descrizioni ontologiche delle risorse che hanno concordato di condividere nella comunità. Come risultato, si stabiliranno mapping fra le ontologie dei membri di una comunità semantica, che riflettono gli accordi globali della comunità. Obiettivo delle politiche e tecniche di reputazione/negoziazione quello di definire strategie e regole per l'instradamento efficace e mirato delle richieste a livello intra e inter comunità, considerando l'organizzazione strutturata della comunità e le politiche di condivisione (si veda l'Attività 1.4). In particolare, le politiche di propagazione sfrutteranno le primitive delle reti di overlay sematiche dell'infrastruttura P2P infrastructure sviluppata nel progetto dall'unità UNIROMA per definire regole di routing semantico per indirizzare richieste a un insieme di destinatari che condividono risorse rilevanti (cioè, a vicini sematici) e che possiedono la reputazione di esperti sugli argomenti indicati nella richiesta di risorse. In questo senso, lo scopo delle politiche e delle tecniche di reputazione è quello di fornire modelli e tecniche per asserire il livello di affidabilità e competenza di un peer rispetto ad un certo argomento e di mantenere e scambiare tali informazioni all'interno di una comunità e fra comunità diverse, anche durante il processo di formazione di una comunità.

Risultati dell'Attività 1.3
D2.2: Rapporto tecnico sul framework unificato per la costituzione guidata da consenso e la gestione di comunità semantiche, con descrizione delle tecniche di negoziazione/aggregazione per la gestione del consenso e la formazione di accordi e delle tecniche e politiche di reputazione/propagazione per la propagazione semantica di richieste.



Attività 1.4
Negli attuali sistemi P2P si assume che i peer siano sempre disponibili a rispondere a richieste in arrivo da altri peer in qualunque momento. Tuttavia, questa ipotesi non è sempre vera, poiché i peer possono voler restringere la propria disponibilità in base a condizioni che devono essere soddisfatte che dipendono da diversi fattori quali condizioni temporali (ad es., l'istante di arrivo di una richiesta) oppure condizioni sullo stato interno del peer (ad es., carico di lavoro). UNIMI definirà un linguaggio basato su ontologie per la specifica dichiarativa di politiche di condivisione per esprimere la disponibilità condizionata all'elaborazione di richieste in arrivo e la condivisione condizionata delle risorse all'interno di una comunità semantica. L'uso di un linguaggio ontologico promuoverà l'interoperabilità semantica nella gestione di politiche all'interno e fra comunità. Le politiche consentiranno di specificare regole e restrizioni sulle risorse che un peer proprietario condivide nella comunità e sulle sue disponibilità di processamento di richieste. Le politiche si applicheranno sia a livello di comunità, per specificare il comportamento comune di tutta la comunità, sia a livello di peer, per restringere ulteriormente o sovrascrivere le politiche di comunità. Le politiche consentiranno di considerare, separatamente o in combinazione, un ampio insieme di restrizioni alla condivisione e disponibilità per adattarsi ai requisiti di flessibilità e dinamicità tipici dei sistemi aperti P2P, quali ad esempio, condizioni temporali, condizioni relative al tipo di connessione di rete, condizioni sullo stato interno di un peer, credenziali e preferenze degli utenti. Ad esempio, considerando l'applicazione di collaborazione scientifica in ambito medico, sarà possibile specificare una politica per la condivisione di dati clinici solamente durante l'orario d'ufficio e solamente da utenti che dimostrano di essere medici ospedalieri.

Risultati dell'Attività 1.4
D2.3: Rapporto tecnico sul linguaggio di specifica e sulle politiche di condivisione e la loro applicazione a comunità semantiche.


Attività 1.5
Questa attività riguarda la specifica di alto livello dell'architettura ESTEEM, definita in collaborazione con gli partner del progetto. L'architettura fornirà un insieme di servizi per l'accesso intergrato e trust-aware ai dati distribuiti presso i vari peer di una comunità semantica, un insieme di servizi per la scoperta e il matching di servizi all'interno della comunità, e un insieme di servizi per la formazione guidata da consenso di comunità semantiche e la loro gestione. In particolare, l'attività di UNIMI sarà dedicata alla definizione delle interfacce WSDL interfaces dell'insiene di servizi per la formazione di comunità semantiche e la distribuzione semantica di richieste.


Risultati dell'Attività 1.5
DALL.2 (prodotto congiuntamente da tutte le unità): Rapporto tecnico di definizione dell'architettura di alto livello di ESTEEM, e della specifica WSDL di tutti i servizi forniti.


Fase 2

Attività 2.1
Obiettivo di questa attività di UNIMI è la specifica dell'architettura di dettaglio dei servizi di supporto per la formazione guidata da consenso di comunità semantiche e la loro gestione e per la distribuzione semantica di richieste su un'infrastruttura P2P, usando peer ontology come spazi di conoscenza per la descrizione semantica delle risorse che i peer dichiarano di condividere e tecniche per il matching dinamico di ontologie per interoperabilità semantica nella condivisione di risorse distribuite. Questa attività progettuale coinvolge lo sviluppo di un mock-up per I servizi sviluppati da UNIMI a supporto di comunità sematiche e distribuzione semantica di richieste basati su politiche di condivisione. UNIMI sarà coinvolta con gli altri partner in processo comune di testing, specificamente per gli aspetti legati ai propri prototipi. I risultati di questo test sranno considerati nella successiva Attività 2.2.


Risultati dell'Attività 2.1
DALL.3 (prodotto congiuntamente da tutte le unità): Rapporto tecnico di definizione dell'architettura di dettaglio di ESTEEM.
DALL.4 (prodotto congiuntamente da tutte le unità): Prototipi mock-up e dati raccolti durante la fase di testing.


Attività 2.2
In questa attività, UNIMI implementerà i propri servizi; l'implementazione si baserà sulle specifiche prodotto nelle attività precedenti. L' implementazione si baserà su Web service e tecnologie grid.

Risultati dell'Attività 2.2
D2.4: Implementazione dei servizi per formazione guidata da consenso di comunità semantiche e loro gestione e distribuzione semantica di richeste in sistemi P2P, considerando politiche di condivisione.


Attività 2.3
UNIMI eseguirà questa attività in collaborazione con gli altri partner del progetto. L'attività riguarda l'implementazione di un dimostratore integrato che mostri l'uso e la fattibilità della piattaforma ESTEEM in un caso reale. L'implementazione del dimostratore sarà basata sui servizi dell'architettura ESTEEM. UNIMI avrà il compito di sviluppare i moduli del dimostratore che riguardano la formazione guidata da consenso di comunità semantiche e la distribuzione semantica di richieste P2P.


Risultati dell'Attività 2.3
DALL.5 (prodotto congiuntamente da tutte le unità): Rapporto tecnico che descrive il dimostratore integrato e i risultati della sperimentazione nell'ambito dello scenario applicativo.