Ce livre s'adresse à toute personne qui souhaite apprendre à utiliser le langage Python (en version 3) et le module Owlready2 pour manipuler et construire des ontologies, c'est-à-dire des connaissances structurées accessibles par un ordinateur, dans le but de les publier sous forme de sites web dynamiques et d'effectuer des raisonnements automatiques. Il intéressera plus particulièrement les informaticiens et développeurs pour le web sémantique ou encore les scientifiques dans le domaine de l'intelligence artificielle ou du biomédical.

Après une introduction sur les ontologies et sur le module Owlready qui permet la programmation orientée ontologie, les deux chapitres qui suivent donnent au lecteur quelques rappels sur Python et sur les ontologies OWL. L'auteur présente ensuite les bases d'Owlready et montre comment accéder à des ontologies existantes en Python, comment en créer et en modifier et comment gérer des classes et des constructeurs logiques.

Deux chapitres sont ensuite consacrés à des fonctions spécifiques que peuvent offrir les ontologies : le raisonnement automatique et la gestion du texte (multilinguisme, recherche textuelle). Pour finir, l'auteur traite de points plus spécifiques comme les terminologies médicales, la création de classes mixtes Python-OWL et l'accès direct aux triplets RDF.

Basé notamment sur de nombreux exemples d'applications en lien avec le domaine biomédical, ce livre montre comment construire une petite ontologie des bactéries, comment l'intégrer à un site web dynamique et comment l'utiliser pour l'aide à la décision. D'autres exemples s'appuient sur des ontologies et des ressources de référence telles que Gene Ontology, UMLS (Unified Medical Language System) et DBpedia.

A l'issue de la lecture de ce livre, le lecteur sera ainsi en mesure d'intégrer des ontologies à ses applications et sites web Python.

Des éléments complémentaires sont en téléchargement sur le site www.editions-eni.fr.



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Introduction

1. Introduction
2. À qui s’adresse ce livre ?
3. Pourquoi les ontologies ?
4. Pourquoi Python ?
5. Pourquoi Owlready ?
6. Plan du livre
7. Remerciements

Le langage Python : adoptez un serpent !

1. Introduction
2. Installer Python
3. Démarrer Python
4. Syntaxe
   1. 1. Commentaires
   2. 2. Écrire à l’écran
   3. 3. Aide
   4. 4. Variables
   5. 5. Indentation
5. Principaux types de données
   1. 1. Les nombres entiers (int) et réels (flottant,float)
   2. 2. Les booléens (bool)
   3. 3. Les chaînes de caractères (str)
   4. 4. Les listes (list)
   5. 5. Les tuples (n-uplet, tuple)
   6. 6. Les dictionnaires (dict et defaultdict)
   7. 7. Les ensembles (set)
   8. 8. Les fichiers (open)
   9. 9. Conversion entre types de données
6. Conditions (if)
7. Boucles (for)
8. Les générateurs
9. Fonctions (def)
10. Classes (class)
    1. 1. Classes et instances
    2. 2. Héritage
    3. 3. Méthodes spéciales
    4. 4. Fonctions et opérateurs pour la programmationobjet
11. Modules Python
    1. 1. Importer un module
    2. 2. Installer des modules supplémentaires
    3. 3. Installer Owlready2

Les ontologies OWL

1. Introduction
2. Une ontologie... ça ressemble à quoi ?
3. Créer des ontologies manuellement avec Protégé
4. Exemple : une ontologie des bactéries
5. Créer une ontologie
   1. 1. Classes
   2. 2. Disjonctions
   3. 3. Partitions
   4. 4. Propriétés de données (DataProperties)
   5. 5. Propriétés objet (ObjectProperties)
   6. 6. Restrictions
   7. 7. Union, intersection et complément
   8. 8. Définitions (ou équivalences)
   9. 9. Autres constructeurs
   10. 10. Individus
6. Raisonnement automatique
7. Exercices de modélisation

Accéder aux ontologies en Python

1. Introduction
2. Importer Owlready
3. Charger une ontologie
4. Ontologies importées
5. Parcourir le contenu de l’ontologie
6. Accéder aux entités
   1. 1. Individus
   2. 2. Relations
      1. a. Classes
   3. 3. Restrictions existentielles
   4. 4. Propriétés
7. Rechercher des entités
8. Ontologie volumineuse et cache disque
9. Espaces de nommage
10. Modifier le rendu des entités
11. Répertoire local d’ontologies
12. Recharger une ontologie dans le quadstore
13. Exemple : créer un site web dynamique à partir d’une ontologie

Créer et modifier des ontologies en Python

1. Introduction
2. Créer une ontologie vide
3. Créer des classes
   1. 1. Créer des classes dynamiquement
4. Créer des propriétés
5. Créer des individus
6. Modifier des entités : relations et restrictions existentielles
7. Créer des entités dans un espace de nommage
8. Renommer des entités
9. Définitions multiples et déclarations anticipées
10. Supprimer des entités
11. Supprimer une ontologie
12. Enregistrer une ontologie
13. Importer des ontologies
14. Synchronisation
15. Exemple: peupler une ontologie à partir d’un fichier CSV
    1. 1. Peuplement par des individus
    2. 2. Peuplement par des classes

Constructeurs et restrictions, propriétés de classes

1. Introduction
2. Créer des constructeurs
3. Accéder aux paramètres des constructeurs
4. Restrictions comme propriétés de classe
5. Classes définies
6. Exemple : créer l’ontologie des bactéries en Python
7. Exemple : peupler une ontologie avec des classes définies
   1. 1. Peuplement en utilisant les propriétésde classe
   2. 2. Peuplement en utilisant les constructeurs

Raisonnement automatique

1. Introduction
2. Disjonctions
3. Raisonnement en monde ouvert
4. Raisonnement en monde fermé ou en monde fermé local
5. Classes et ontologies inconsistantes
6. Restriction et raisonnement sur les nombres et les chaînes de caractères
7. Règles SWRL
   1. 1. La syntaxe SWRL
   2. 2. Règles SWRL avec Protégé
   3. 3. Règles SWRL avec Owlready
   4. 4. Limites des règles SWRL
8. Exemple : système d’aide à la décision à base d’ontologie

Gestion du texte : annotations, langue, recherche

1. Introduction
2. Annoter les entités
3. Textes multilingues
4. Annoter les constructeurs
5. Annoter les propriétés et les relations
6. Créer de nouvelles classes d’annotations
7. Métadonnées de l’ontologie
8. Recherche plein texte
9. Exemple : utiliser DBpedia en Python
   1. 1. Charger DBpedia
   2. 2. Un moteur de recherche pour DBpedia

Accéder aux terminologies médicales et à UMLS

1. Introduction
2. UMLS
3. Importer des terminologies à partir d’UMLS
4. Importer la CIM10 en français
5. Charger les terminologies après importation
6. Utiliser la CIM10 (ICD10)
7. Utiliser la SNOMED CT
8. Utiliser les concepts unifiés (CUI) d’UMLS
9. Transcoder entre terminologies
10. Manipuler des ensembles de concepts
11. Importer toutes les terminologies d’UMLS
12. Exemple : relier l’ontologie des bactéries à UMLS
13. Exemple : un navigateur multiterminologique

Mixer Python et OWL

1. Introduction
2. Ajouter des méthodes Python aux classes OWL
3. Associer un module Python à une ontologie
   1. 1. Import manuel
   2. 2. Import automatique
4. Polymorphisme sur inférence de type
5. Introspection
6. Inverser les restrictions
7. Exemple : utiliser Gene Ontology et gérer les relations « partie-de »
8. Exemple : un « site de rencontre » pour les protéines

Travailler avec les triplets RDF et les mondes

1. Introduction
2. Les triplets RDF
3. Manipuler les triplets RDF avec RDFlib
   1. 1. Accéder aux triplets RDF
   2. 2. Créer des triplets RDF via RDFlib
   3. 3. Supprimer des triplets RDF via RDFlib
4. Effectuer des requêtes SPARQL
   1. 1. Recherche avec SPARQL
   2. 2. Préfixes SPARQL
   3. 3. Création de triplets avec SPARQL
   4. 4. Suppression de triplets avec SPARQL
5. Accéder aux triplets RDF via Owlready
6. Interroger directement la base de données SQLite3
7. Créer plusieurs mondes isolés

Annexes

1. Les logiques de description
2. Notations pour les ontologies formelles
3. Manuel de référence
   1. 1. Monde (classe World)
   2. 2. Ontologie (classe Ontology)
   3. 3. Classe (classe ThingClass)
   4. 4. Individu (classe Thing)
   5. 5. Propriété (classe PropertyClasset descendantes)
   6. 6. Constructeurs (classe ClassContruct et descendantes)
      1. a. Restriction (classe Restriction)
      2. b. Intersection (classe And)
      3. c. Union (classe Or)
      4. d. Complément (classe Not)
      5. e. Inverse d’une propriété (classeInverse)
      6. f. Ensemble d’individus (classe OneOf)
   7. 7. Classes pour les règles SWRL
      1. a. Variable (class Variable)
      2. b. Règle (class Imp)
      3. c. Atome d’appartenance à une classe(class ClassAtom)
      4. d. Atome d’appartenance à un type dedonnée (class DataRangeAtom)
      5. e. Atome de valeur de propriété objet(class IndividualPropertyAtom)
      6. f. Atome de valeur de propriété dedonnée (class DatavaluedPropertyAtom)
      7. g. Atome d’individus identiques (class SameIndividualAtom)
      8. h. Atome d’individus différents (classDifferentIndividualAtom)
      9. i. Atome de fonction prédéfinie (« builtin »,class BuiltinAtom)
   8. 8. PyMedTermino2
      1. a. Terminologie
   9. 9. Fonctions globales