Il German Research Center for Artificial Intelligence (DFKI) ha sviluppato un’ontologia basata sulla classificazione Nace, disponibile sul loro sito web [19]. Tale ontologia è una rap- presentazione gerarchica vera e propria in cui i codici Nace sono divisi in classi e sotto classi del linguaggio OWL, così come sono divisi in sezioni, divisioni ecc. nella classificazione Nace, e non esistono proprietà che collegano fra loro le classi in alcun modo.
Per poter analizzare l’ontologia è stato utilizzato Protégé [20], un framework grafico, gratuito e open source5, per la definizione di ontologie; in figura 5.3.1 è mostrato un estratto grafico
della stessa attraverso la visualizzazione offerta dal framework.
Considerando quanto detto alla sezione4.1.1riguardo la possibilità di considerare il riutiliz- zo di ontologie preesistenti, l’ontologia sviluppata presso il DFKI è stata utilizzata come punto di partenza, lasciando immutato quanto già fatto per creare la struttura gerarchica della classi- ficazione Nace, per poterne creare un’altra su cui sono state trasportate, nei limiti del possibile, le relazioni create nel modello sviluppato in questo capitolo. Si descrive di seguito, utilizzando
5Indica un software di cui gli autori, ossia i detentori dei diritti, rendono pubblico il codice sorgente,
Figura 5.3.1: Estratto della classificazione Nace usando Protégé.
la sintassi funzionale trattata alla sezione 4.1.3, le dichiarazioni di classe e le asserzioni già presenti nell’ontologia preesistente [19].
1. Si definisce la proprietà hasCode, che associa ad ogni classe una stringa che ne specifica il codice Nace di riferimento:
• con la dichiarazione Declaration(AnnotationProperty(nace:hasCode));
• a cui viene associato un commento che ne spiega la funzione, AnnotationAsser-
tion(rdfs:comment nace:hasCode “Specifies the code of a NACE item.”@en).
2. Si definisce la proprietà hasLevel, che associa ad ogni classe un intero che ne specifica il livello di dettaglio del codice associato nella classificazione Nace:
• con la dichiarazione Declaration(AnnotationProperty(nace:hasLevel));
• a cui viene associato un commento che ne spiega la funzione, AnnotationAsser-
tion(rdfs:comment nace:hasLevel “Specifies the level (1 to 6) of a NACE item.”@en).
3. Per ogni codice della classificazione Nace:
• si crea una classe associata con una dichiarazione del tipo Declaration(Class(nace:na-
ce_01.1));
• si assegna un’etichetta alla classe in tre diverse lingue (italiano, inglese e tedesco identificati con @it, @en, @de) utilizzando un’asserzione come AnnotationAsser-
tion(rdfs:label nace:nace_01.1 “Coltivazione di colture agricole non permanenti”@it);
• si specifica il livello di dettaglio tramite la proprietà hasLevel, utilizzando un’asser- zione come AnnotationAssertion(nace:hasLevel nace:nace_01.1 “3”^^xsd:int); • si associa alla classe una stringa che ne specifica il codice nella classificazione Nace
utilizzando un’asserzione come AnnotationAssertion(nace:hasCode nace:nace_01.1
“01.1”^^xsd:string);
• si imposta la struttura gerarchica utilizzando le dichiarazioni di sottoclasse come
Per lo scopo che si vuole perseguire, sono state riscontrate delle limitazioni per quanto riguarda la modellizzazione delle relazioni: in OWL è possibile creare una proprietà a livello di classe, a cui può eventualmente essere specificato un dominio e un range, ma non esiste un modo per poter specificare le classi a cui fa riferimento. Per tale motivo non è possibile, ad esempio, collegare la classe 46.22 con la classe 46.76 con la proprietà “fornisce_servizi”.
Nonostante non sia fattibile a livello di classe, in OWL è possibile costruire degli assiomi che consentono di collegare individui attraverso una proprietà. Per poter aggirare il problema sopra descritto, una soluzione può consistere nel creare un individuo con il codice Nace per ogni classe relativa e, utilizzando delle asserzioni sugli individui, collegare con la stessa proprietà diversi codici Nace a livello di individui anziché di classi, come mostrato in figura 5.3.2.
Figura 5.3.2: Descrizione della classe 01.11 cui è stato associato un individuo con lo stesso codice.
Questo approccio non risulta adatto agli scopi prefissati poiché, oltre ad essere poco signifi- cativo, l’intenzione finale è quella di inserire come individui di una data classe tutte le aziende la cui attività economica coincide col codice Nace specificato dalla classe; in questo modo, una volta impostate le relazioni a livello di classe, si può utilizzare un reasoner per inferire le stesse relazioni anche fra individui.
Prendendo spunto da quanto appena detto, utilizzando la tecnica di punning, introdotta con OWL 2 DL e descritta alla sezione 4.1.2, si ovvia al problema descritto: tramite lo stesso IRI (Internationalized Resource Identifiers) si può riferire sia alla classe che all’individuo, la cui disambiguazione avviene grazie al contesto univoco in cui si utilizza. In particolare, questa tecnica viene applicata per associare lo stesso IRI ai codici Nace, interpretati a seconda del contesto sia come individui che come classi, senza perdere l’opportunità di inserire le aziende come individui e inferire le relazioni che sussistono tra esse in base ai loro codici.
Si descrivono di seguito gli assiomi necessari per ottenere il modello desiderato rappresentato come un’ontologia, estendendo quella originale [19].
1. Si definisce la proprietà has_class, che associa un’azienda (individuo) al codice Nace corrispondente all’attività economica svolta (altro individuo), tramite la sintassi De-
claration(ObjectProperty(nace:has_class)); essa è necessaria per costruire la catena di
proprietà descritta al punto 3.
(a) Per ogni azienda azienda_x che si vuole inserire nell’ontologia, si usa la dichiarazio- ne Declaration(NamedIndividual(nace:azienda_x)) e si assegna l’individuo appena
creato alla classe appropriata in base al codice, usando la sintassi ObjectPropertyAs-
sertion(nace:has_class nace:azienda_x nace:01.11);
(b) Per ogni codice NACE, si definiscono come equivalenti la classe relativa al codice e la classe formata da tutti gli individui appartenenti ad essa tramite l’utilizzo della proprietà has_class, utilizzando la sintassi EquivalentClasses(nace:nace_01.11 Ob-
jectHasValue(nace:has_class nace:nace_01.11)). Questo assioma è necessario per
poter utilizzare soltanto la dichiarazione descritta al punto1aper poter associare un individuo alla sua classe, senza dover anche scrivere in modo ridondante l’assioma con sintassi ClassAssertion(nace:01.11 nace:azienda_x).
2. Si definiscono le proprietà provide_services e provide_goods, usate per collegare due co- dici Nace (come individui) secondo le regole del modello descritto alla sezione prece- dente, utilizzando le sintassi Declaration(ObjectProperty(nace:provide_goods)) e Declara-
tion(ObjectProperty(nace:provide_services));
(a) Ogni relazione esistente fra due codici Nace nel modello descritto alla sezione pre- cedente, viene trasposta nell’ontologia creata attraverso un’asserzione di proprie- tà fra individui con sintassi come ObjectPropertyAssertion(nace:provide_goods na-
ce:nace_01.12 nace:nace_01.11), che funziona nel modo corretto grazie alla tecnica
di punning;
3. Si vuole affermare che se due codici Nace visti come classi, ad esempio 01.11 e 10.39, sono connessi fra loro nel modello da una relazione di produzione fra classi, allora tutte le aziende che hanno come classe il codice 01.11 sono collegate da una relazione di produzione fra individui a tutte le aziende che hanno come classe il codice 10.39. Per fare ciò, si vuole modellare la seguente implicazione logica:
x ∈ X, y ∈ Y, X φ Y ⇒ x ψ y,
ossia, dati due individui x e y, appartenenti a due classi X e Y , se esiste una relazione fra le classi, allora esiste un’altra relazione fra gli individui.
Componendo le proprietà definite ai punti precedenti, si vorrebbe poter asserire:
has_class ◦ provide_goods ◦ has_class ⇒ provide_goods.
Tale composizione non è però lecita in OWL2 per via della sua ciclicità, che porta ad un problema di non-decidibilità.
La soluzione trovata introduce una nuova proprietà per eliminare la ciclicità, distinguendo fra la proprietà utilizzata a livello di classi, provide_goods, e quella a livello di individui
provide_goods_individuals. Soltanto a posteriori si possono interpretare le asserzioni inferite dal reasoner riconducendo le due diverse proprietà ad essere semanticamente la
stessa per i fini voluti, ossia quella di offrire produzione. Pertanto la composizione di proprietà diventa:
has_class ◦ provide_goods ◦ has_class ⇒ provide_goods_individuals.
Utilizzando la sintassi funzionale, si definisce tale composizione con la sintassi SubObject-
PropertyOf(ObjectPropertyChain(nace:has_class nace:provide_goods ObjectInverse- Of(nace:has_class)) nace:provide_goods_individuals).
Quanto detto finora vale in modo analogo per la proprietà provide_services.
Una volta costruita l’ontologia, è possibile utilizzare un reasoner per poter inferire delle nuove deduzioni: per gli esperimenti effettuati è stato utilizzato il reasoner HermiT 1.3.8.3 disponibile nel framework Protégé. Di seguito sono descritte le deduzioni che il reasoner è in grado di inferire sfruttando gli assiomi sopra descritti e sono mostrati degli esempi.
• Le classi di appartenenza delle aziende inserite sono inferite sfruttando la proprietà
has_class e l’equivalenza fra classi descritta al punto 1b(figura 5.3.3). Supponendo di voler dedurre
azienda_x Type nace_01.11,
ossia la classe di un’azienda, si mostrano le deduzioni fatte dal reasoner per poter inferire quanto voluto:
1. azienda_x has_class nace_01.11;
2. nace_01.11 EquivalentTo has_class value nace_01.11; 3. azienda_x Type nace_01.11.
• Le relazioni di produzione esistenti fra le aziende inserite nell’ontologia, e modellate dalla proprietà provide_goods_individuals, sono inferite sfruttando: la conoscenza delle classi di appartenenza delle aziende tramite la proprietà has_class; la relazione di produzione che intercorre fra i codici asserita come nel punto 2a; la definizione della sottoproprietà descritta al punto 3 (figura 5.3.4).
Supponendo di voler dedurre
azienda_x provide_goods_individuals azienda_y,
ossia la relazione di tipo produttivo che esiste fra due aziende, si mostrano le deduzioni fatte dal reasoner per poter inferire quanto voluto:
1. azienda_x has_class nace_01.11; 2. azienda_y has_class nace_10.39; 3. nace_01.11 provide_goods nace_10.39;
4. has_class ◦ provide_goods ◦ inverse(has_class) SubPropertyOf provide_goods_individuals;
5. azienda_x provide_goods_individuals azienda_y.
Rete di produzione
In questo capitolo si descrive l’applicazione del modello descritto al capitolo 5su dati reali, al fine di costruire un grafo che espliciti le relazioni di produzione direttamente fra unità delle imprese e non più fra attività economiche.
Nella sezione6.1 si illustrano brevemente il contesto e le motivazioni che hanno portato alla creazione del grafo.
Nella sezione 6.2 si descrivono le scelte fatte per la definizione del grafo, in particolare la tipologia dei nodi e le condizioni che devono sussistere affinché si crei un arco nel grafo.
Infine, nella sezione 6.3 si presenta l’indice di autosufficienza ideato per poter valutare l’autosufficienza di un grafo visto come distretto industriale, in relazione alle attività economiche in gioco.