JSON-LD

JSON-LD
WEB SEMANTICO - 2016-2017
GIOELE CIAPARRONE - LUCA VITALE

Outline
 Introduzione
 Cos’è JSON-LD?
 Sintassi di base
 Mapping da RDF a JSON-LD
 JSON-LD in contesti reali
 Sviluppi futuri: JSON-LD 1.1

Introduzione
 Un prerequisito fondamentale del web semantico è
l’esistenza di una grande quantità di dati strutturati
interconnessi sul Web, detti Linked Data
 La presenza di collegamenti tra diverse sorgenti di dati
permette alle macchine di combinarli efficacemente per
ottenere nuova conoscenza
 Secondo Berners-Lee, gli open data sono valutati con “5
stelle” solo se sono anche Linked

Linked Data
 Tim Berners-Lee nel 2006 ha descritto quattro principi
fondamentali per i Linked Data[1]:
◦ usare URI per identificare risorse;
◦ usare URI HTTP in modo che queste risorse possano essere
referenziate e cercate da persone e macchine;
◦ fornire informazioni utili sulla risorsa quando vi si accede, usando
formati standard come RDF;
◦ includere link ad altre URI per permettere la ricerca di
informazioni correlate.

Come rappresentare i Linked Data?
 Esistono vari formati per serializzare i grafi RDF:
◦ Turtle, N-Triples, RDFa, RDF/XML, N3, JSON-LD, …
 RDFa è ad esempio uno dei formati più utilizzati per inserire Linked Data in pagine HTML
 JSON-LD è invece utilizzato per fornire Linked Data utilizzando JSON

Che cos’è JSON?
 JSON (JavaScript Object Notation) è un formato per lo scambio di dati
 JSON è sia human-readable che machine-readable
 Si basa su due strutture:
◦ oggetti: insiemi di coppie chiave-valore
◦ array: elenco ordinato di valori
 JSON è attualmente un formato molto utilizzato per la
comunicazione client/server
◦ Più compatto di XML
◦ Molto semplice da utilizzare in JavaScript
{"people": [
{
"name": "Michael"
},
{
"name": "Andy",
"age": 30
},
{
"name": "Justin",
"age": 19
}
]
}

JSON-LD
 JSON-LD è un formato di dati basato su JSON che permette di serializzare Linked Data
 Permette di aggiungere significato semantico a chiavi e valori presenti nei documenti JSON
 La sintassi è progettata per integrare facilmente JSON-LD in sistemi che già utilizzano JSON
 JSON-LD 1.0 è una W3C Recommendation (2014)

JSON-LD aggiunge a JSON:
 Un meccanismo di identificazione universale degli oggetti JSON (IRI)
 Un modo per disambiguare le chiavi in diversi documenti JSON tramite l’utilizzo di un context
 Un modo per far sì che un oggetto JSON si riferisca ad un oggetto JSON su di un altro sito Web
 L’abilità di annotare stringhe con la propria lingua
 Un modo di associare ai valori un tipo di dato (es.: data e ora)
 La capacità di esprimere uno o più grafi orientati in un unico documento

Sintassi di JSON-LD (1)
 Il modello di dati di JSON-LD è un’estensione
del modello di RDF
 Un documento JSON-LD serializza un dataset
RDF generalizzato, cioè un insieme di grafi RDF
generalizzati
 Un grafo RDF generalizzato è un insieme di
triple generalizzato, cioè che possono avere
letterali e blank node in tutti i componenti
della tripla

Esempio JSON:
Risolviamo le ambiguità:

• L’introduzione del contesto consente
di rendere più conciso il documento
• Il contesto permette di associare ai
termini un IRI
• È anche possibile specificare il tipo di
dato del valore associato a quel
termine
• Il contesto può anche essere inserito
in un file esterno specificando l’IRI del
file come valore della chiave
@context

• Per far riferimento ad un nodo del grafo dall’esterno è necessario assegnargli un ID

• È possibile assegnare un tipo a un nodo usando la keyword @type
• Si può anche specificare più di un tipo per lo stesso nodo

• È possibile specificare un tipo anche per i valori delle proprietà
• Specificando un @type uguale a @id il valore (@value) verrà considerato un IRI

 Il valore di @type può anche essere un termine definito nel contesto

 Si può usare la keyword @base per definire l’IRI di base per le IRI relative

 Come in Turtle è possibile usare IRI compatte

 Il valore di @vocab definisce l’IRI di base per tutte le proprietà e i tipi che non sono definiti nel
contesto e che non sono né IRI compatte né IRI assolute

 JSON-LD permette di definire una lingua di default per il documento, per un termine o per un
singolo valore

 In JSON-LD gli array di default sono considerati non ordinati
 Per una lista ordinata si usa la keyword @list

 Esistono tante altre funzionalità in JSON-LD:
◦ Embedding: nodi innestati
◦ Uso avanzato del contesto: contesti locali, contesti multipli ecc.
◦ Definizione di proprietà inverse
◦ Raggruppamento di nodi in grafi (keyword @graph)
◦ Blank node
◦ Aliasing delle keyword
◦ Indicizzazione dei dati
◦ ….
 È possibile leggere la specifica completa di JSON-LD sul sito del W3C[2]

Relazione fra RDF e JSON-LD (1)
 Poichè JSON-LD non è altro che una serializzazione del modello RDF, è possibile convertire le
triple da un formato di serializzazione ad un altro
 Per effettuare una qualsiasi conversione è necessario eseguire la serializzazione del grafo RDF o
la deserializzazione in RDF
 Ad esempio se vogliamo convertire un documento Turtle in JSON-LD bisogna deserializzare il
Turtle in un grafo RDF e serializzare quindi il grafo in JSON-LD

Relazione fra RDF e JSON-LD (2)
 Gli algoritmi standard di serializzazione e deserializzazione di JSON-LD sono descritti in dettaglio
sul sito del W3C[3]
 Poiché sono abbastanza complessi ne vedremo solo l’idea generale

Deserializzazione di JSON-LD (1)
 La procedura per deserializzare un documento JSON-LD in RDF consiste dei seguenti passi:
1. Espandere il documento JSON-LD in modo da eliminare il contesto
2. Appiattire (Flattening) il documento, cioè trasformarlo in un array di node object
3. Trasformare ogni node object in una serie di triple RDF

Serializzazione di JSON-LD
 La serializzazione può essere effettuata con l’inverso del terzo passo della deserializzazione
 Si crea un singolo node object per tutte le triple che hanno un soggetto in comune e una singola
proprietà per tutte le triple che hanno anche un predicato in comune
 L’output sarà quindi un documento JSON-LD espanso che potrà eventualmente essere
compattato con l’introduzione di un contesto

Tool per effettuare le conversioni
 Per Python esiste ad esempio RDFLib, che permette di deserializzare e serializzare RDF nei
formati più comuni di serializzazione (RDF/XML, Turtle, JSON-LD, RDFa, N3, Ntriples, …)
◦ Il supporto di JSON-LD è garantito tramite il plugin rdflib-jsonld
◦ Permette anche di eseguire query SPARQL sul grafo
 Esistono diversi convertitori online
◦ EasyRdf – disponibile anche in PHP
◦ RDF Translator
 Anche molti altri linguaggi hanno librerie per l’utilizzo di JSON-LD che spesso permettono la
conversione nei vari formati di RDF

Utilizzo di JSON-LD
 JSON-LD ha avuto un grande successo
dalla sua introduzione ed è ora uno dei
formati più utilizzati per aggiungere
semantica alle pagine HTML[4]
 Gli utenti hanno richiesto l’aggiunta di
nuove funzionalità allo standard

Sviluppi futuri: JSON-LD 1.1
 Recentemente è stato pubblicato il draft di JSON-LD 1.1 (ultimo aggiornamento 31 maggio 2017)[5]
 Tra le novità abbiamo:
◦ L’utilizzo di oggetti come chiavi delle collezioni
◦ La possibilità di specificare un contesto specifico per oggetti di un certo tipo
◦ Proprietà innestate
◦ Miglioramento del framing
◦ …

Bibliografia
 [1] Tim Berners Lee, “Linked Data”. Design Issues.
https://www.w3.org/DesignIssues/LinkedData.html
 [2] W3C, “JSON-LD 1.0. A JSON-based Serialization for Linked Data”.
https://www.w3.org/TR/json-ld/
 [3] W3C, “JSON-LD 1.0 Processing Algorithms and API”. https://www.w3.org/TR/2014/REC-json-
ld-api-20140116/#rdf-serialization-deserialization-algorithms
 [4] “Extraction Results from the October 2016 Common Crawl Corpus”.
http://webdatacommons.org/structureddata/#results-2016-1
 [5] W3C, “JSON-LD 1.1. A JSON-based Serialization for Linked Data”.
https://json-ld.org/spec/latest/json-ld/

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