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Web sémantique

Un article de DokuPedia.

On parle beaucoup depuis quelque temps d'une notion qui est censée révolutionner le web : le « Web Sémantique ». Pourtant, le web sémantique fait partie de ces notions qui restent vagues, voire sources de malentendus. En effet, il existe à ce sujet un grand nombre d'explications, mais beaucoup sont complexes ou alors peu claires; certaines sont même quelque peu fumeuses ou fausses.
Nous allons tout de même tenter de définir le « Web Sémantique », les moyens mis en oeuvre, ses applications et les barrières qui peuvent empêcher son adoption.

Le projet « Semantic Web », né au sein du Consortium W3C[1] à l'initiative de Tim Berners-Lee[2] , apparaît dans un article écrit conjointement par Tim Berners-Lee, Ora Lassila et James Hendler en mai 2001 dans la revue Scientific American. Depuis cette date, de nombreuses personnes travaillent au développement des normes et des standards du web sémantique.

Sommaire

Principe du web sémantique

Le projet de web sémantique a pour but de donner à l'information une représentation sémantique afin de permettre aux ordinateurs d'interpréter le contenu des documents (textes, vidéos, etc.) présents sur le web. Sur le web « classique », les textes sont lisibles par l'homme mais non par les machines. En effet, seul l'être humain est capable de savoir si les pages trouvées par un moteur de recherche correspondent bien à sa demande. Car, s'il est vrai que les moteurs de recherches sont de plus en plus efficaces, ils ne font avant tout que répondre à la question : « Quelles sont les pages (les plus populaires) contenant le mot X ? ».
Par exemple, un moteur de recherche classique ne peut, à l'heure actuelle, faire la distinction entre les textes de Jules Verne et les textes traitant de cet écrivain. Ou encore, si je saisis dans un moteur l'expression « web sémantique », j'obtiens une multitude de réponses, mais je ne sais pas, pour autant, comment le sujet est abordé avant de consulter ces pages. Je ne sais pas, par exemple, si le projet est considéré comme une avancée importante ou bien au contraire, s'il est perçu comme une perte de temps, ou même une atteinte aux libertés publiques.
Pour autant, il ne s'agit pas de faire en sorte que les ordinateurs ou encore les robots des moteurs de recherche puissent comprendre le langage humain ou fonctionner en langage naturel. Il ne s'agit pas de créer une intelligence artificielle permettant au web de réfléchir, mais plutôt que ce dernier puisse agir comme une immense base de données en rassemblant l'information de manière pratique. Ainsi, avec le web sémantique, quelque soit l'endroit où les informations se trouvent, un outil va les collecter.
En effet, de nombreuses informations que nous utilisons sont présentes sur Internet, mais ne sont pas accessibles aux échanges ; c'est le cas de la météo, des animations dans une région. Ces données sont enfermées dans des applications qui ne sont pas conçues pour les échanger. Il est nécessaire d’avoir des outils, complétant le web actuel, et faisant que son contenu est compréhensible par des applications différentes.
L'idée de base est donc d'ajouter de l'information dans les documents pour permettre aux machines de traiter le contenu. Il s'agit de marqueurs sémantiques (ou métadonnées) implantées dans le document grâce à des outils du web sémantique.

Les métadonnées

Les métadonnées sont des informations situées au sein d'un document afin de le décrire. Elles servent également d'étiquettes afin de retrouver les données.
Bien avant l'apparition du concept de web sémantique, il avait été convenu de renseigner au moyen de métadonnées un certain nombre de documents et d'informations échangées. Par exemple, une codification commune des éditeurs HTML décrit, de façon sommaire, l'auteur d'un document, sa date de création, son objet, etc., grâce aux « Méta-tags » (ou « Balises Méta ») placées dans l'en-tête du code-source du document HTML.
Ces métadonnées sont en principe utilisées par les moteurs de recherche lors du référencement de la page web. Cependant leur portée est maintenant limitée. Les principaux moteurs de recherche (Google, MSN Search ou Yahoo) ont préféré abandonner la pertinence des meta-tags car la plupart des sites soumis contiennent des balises ne représentant pas forcément le contenu du site. Les moteurs d'indexation s'attachent maintenant plus aux textes qu'aux métadonnées.
Quand on parle de "web sémantique", certains pensent aux balises sémantiques. Par exemple, les balises Méta, vues un peu plus haut, font partie d'un groupe plus important : les balises "sémantiques". Pourtant, l’information apportée par ces balises et les possibilités du web sémantique sont loin d'avoir les mêmes portées. En fait, ces balises signalent au navigateur la structure du contenu (comme "ceci est un des éléments d'une liste"), mais nullement son sens.

Les normes et outils du web sémantique ou la "pièce montée" de Berners-lee

Du point de vue technique, on peut définir le web sémantique comme une superposition de couches constituées de protocoles, de langages, d'outils et de normes. On a ainsi, l'habitude de représenter l’architecture du web sémantique au moyen d’un diagramme, qui fut proposé par Tim Berners-Lee et dont il existe beaucoup de variantes. En voici une :

Image:websemantic.jpg

On peut remarquer que le web sémantique est, en quelque sorte, une extension du web ; il en utilise l’infrastructure en s’appuyant sur les normes et protocoles existants : http, URIs (Universal Resource Identifier), le langage XML.
A ceci, s’ajoute des standards propres au web sémantique (que nous allons aborder plus en détails) : RDF, RDF Schema, OWL. Tout ceci a pour but de former un cadre commun permettant le traitement automatique à grande échelle des documents respectant ces standards, en accédant directement aux données qu’ils contiennent.
La couche « Logic and Proof » est un système automatique de raisonnement qui réalise les déductions logique au sein d'un système en reliant des faits à des règles : on appelle cela un moteur d'inférence. On est alors en mesure d’exploiter les entités du document, pour réaliser les actions définies, de manière totalement automatique. Bref, l’inférence est un processus qui permet de produire de nouvelles informations à partir d’autres informations en utilisant des règles formelles.
Quant à la brique « Trust », il s'agit de créer des réseaux de confiance (autrement dit, celui qui détient l'information l'utilise de manière conforme, honnête) au moyen de signatures numériques et de certificats électroniques.

RDF (ressource Description Framework)

RDF est une des couches de l'architecture du web sémantique. La première version de RDF est publié en 1990. Il s'agit d'un modèle associé à une syntaxe qui définit un cadre général pour la standardisation des métadonnées des ressources du Web.
RDF sert en fait à décrire de manière efficace des ressources (pages, images,etc.,), ou des relations entre ressources, en leur affectant des métadonnées.
Par ressource web, il faut entendre tout type de sous-ensemble du web. Une ressource est un objet abstrait qui représente aussi bien un objet physique, tel un livre ou une page web qu’un objet conceptuel comme une couleur. Une ressource peut également être une composante d’un objet plus grand, par exemple : un paragraphe particulier d’un document.
Or, dans la perspective d’un web sémantique, les choses doivent être clairement identifiées, sans quoi il n’est pas possible de partager l’information. La solution proposée par le web sémantique est d’associer un identifiant à chaque chose que l'on souhaite identifier : l’URI[3]. Une URI permet d’identifier une chose (une ressource) avec certitude et de manière unique. Ainsi, à chaque concept est accolé une définition unique.
Revenons maintenant au modèle RDF. Il a pour buts :
d’augmenter la facilité de traitement automatique des ressources web, en fournissant l'interopérabilité entre les applications qui échangent de l'information.
RDF peut aussi offrir un moyen de définir et d'exploiter :

  • les droits sur la propriété intellectuelle des pages web,
  • les préférences de confidentialité d'un utilisateur aussi bien que des politiques de confidentialité d'un site web,
  • les signatures numériques pour construire un « web de confiance » (surtout pour le commerce électronique).

Le modèle RDF définit une ressource sous la forme d'un triplet : ressource, propriété, valeur (ou encore : sujet, verbe, complément). Ce modèle conceptuel permet de représenter un nombre considérable de choses au moyen de phrases minimales et sans ambiguïté. Par exemple la phrase suivante  : Balzac est l'auteur du roman : Le Lys dans la vallée, se traduira en RDF :


Sujet:http://monsite.com/Balzac
Prédicat: Auteur de
Objet: « Le Lys dans la vallée »

Puis :

<rdf>
Début du triplet RDF

<description about="  http://monsite.com/Balzac "> 	
                                  Sujet

<s:auteur>Le Lys dans la vallée</s:auteur>	
Prédicat	Objet           Fin du prédicat

</description>
</rdf>
fin du triplet RDF


RDF et XML sont complémentaires : à chaque tag XML correspond un triplet dans RDF. Cependant, RDF n'est pas à proprement parler un langage XML : on pourrait faire du RDF sous d'autres formes. On peut écrire, pour soi, du RDF comme on parle : <Balzac> <est> <un auteur>. Cette solution est plus facile, mais n'est pas standardisée et ne permet donc pas des échanges informatiques ; l’interopérabilité n'est plus possible.

RDF Schema (RDFS)

Le modèle RDF Schema ou RDFS, fondé sur RDF, permet de définir des concepts définis par rapport à d'autres concepts.
Ex : nous pouvons définir que le concept de « berger » dans le vocabulaire intitulé « professions » (un autre concept), représente la profession de berger. Une fois le vocabulaire « professions » formellement défini grâce à RDF Schema, n'importe qui peut, désormais, utiliser la notion de « berger ».
Ainsi, un outil intégrant le vocabulaire « professions » pourrait proposer à ses utilisateurs de décrire leur profession. Puis, les données de cet outil seraient publiées sur Internet et feraient l'objet d'une indexation par une autre application connaissant le vocabulaire « professions ». Les utilisateurs de cette dernière application pourraient donc faire la demande suivante : énumérer toutes les personnes occupant la profession de berger.
La classe « bergers » est une sous-classe de la classe « professions »). Et RDF Schema peut aussi permettre de spécifier le champ d'application d'une propriété (ex : la propriété « sont gardés par » s'appliquent aux classes des « bergers » et des « nurses »).
Il sert aussi à définir la propriété domain ou l’'objet de la propriété » (ex : la classe des « moutons » peut être l'objet de la propriété « sont gardés par »).
Cependant, on comprend qu'il sera difficile de gérer les informations si tout le monde peut définir des « vocabulaires » comme il le souhaite. Aussi des initiatives ont été lancées pour créer une liste précise et exhaustive de vocabulaires à utiliser au sein de RDF, comme Dublin Core[4] ou plus récemment FOAF.
En effet, sur la base de RDF vont ensuite se développer des vocabulaires spécifiques destinés à des applications particulières, comme par exemple FOAF destiné à décrire les relations entre personnes. Il existe aussi le fameux RSS : RDF Site Summary qui permet de décrire des listes de choses faisant l'objet d'une page web, ou bien SKOS (Simple Knowledge Organisation System) : un vocabulaire pour décrire des systèmes d'organisation de la connaissance (thesaurus, vocabulaire contrôlé, etc.), ou encore DOAP (Description of a Project) qui permet de décrire un projet communautaire de développement de logiciel.

Les microformats

RDF est complexe d'utilisation pour la plupart des internautes. Même si de nouvelles interfaces sont mises en place, il doit s'agir de remplir une quinzaine de champs pour une donnée. C'est la raison de la popularité des microformats qui sont apparus plus récemment et qui ne se basent pas sur RDF, mais sur l'insertion d'informations au sein même du XHTML de la page. Par exemple, XFN (XHTML Friends Network) est utilisé pour indiquer les relations entre les individus via les liens réalisés entre leurs sites comme le fait FOAF mais en se servant de simples liens, par exemple en ajoutant, pour indiquer les relations entre le lieur et le lié:

« rel="friend met" »


Les ontologies et le langage OWL (Ontology Web Language)

RDF Schema ne permet que de décrire des vocabulaires simples ; pour des vocabulaires plus complexes, on se tournera vers le langage OWL. OWL est défini en trois sous-langages, chacun étant une extension du précédent : OWL Lite, OWL DL et OWL full.
En effet, fondé sur RDF et RDF Schema, le langage OWL étend les possibilités de RDF Schema. Il permet de décrire des vocabulaires extrêmement riches : on parle d'ontologies.
A l’origine ce terme philosophique signifie la science de l’être. Dans le cas du web sémantique, ce terme est emprunté au vocabulaire (de la mathématique) informatique, pour désigner la représentation des connaissances. Les ontologies informatiques sont des formes de taxinomies ou de classifications comme celles utilisées en sciences naturelles. Ainsi, grâce au langage OWL, les machines peuvent « connaître » la signification de chaque élément des documents et les relations qui les lient. (Il convient évidemment de s’accorder sur des sens communs devant être attribués aux concepts que l’on utilisera.)
Il devient beaucoup plus facile d’effectuer des recherches complexes constituées d’éléments possédant une relation sémantique.
Et, la mise en œuvre d’un moteur d’inférence (Actuellement, plusieurs moteurs d’inférence gratuits ou commerciaux tels que Racer, Pellet, Fact, Fact++, Surnia, F-OWL et Howlet existent. La plupart de ces moteurs sont conçus pour raisonner sur les logiques de description, mais acceptent en entrée des fichiers OWL) sur les données traitées en langage OWL permet de regrouper les ressources sémantiquement proches. Par exemple, la recherche de dirigeants des entreprises pharmaceutiques européennes est beaucoup plus simple à l’aide d’une ontologie car celle-ci décrit les liens qui existent entre un dirigeant et une entreprise, entre une entreprise et un secteur d’activité.

Finalités et objectifs du web sémantique

Selon Tim Berners-Lee, le web sémantique constitue aujourd’hui la seule façon de sauvegarder l’universalisme et la gratuité d’accès aux informations. En effet, les entreprises qui veulent faire payer l’accès à leurs données sont nombreuses. Ainsi, certains craignent le morcellement des réseaux en faveur de ceux qui ont des capacités financières plus importantes. Or, la philosophie de l’Internet s’appuie sur l'idée de neutralité du réseau; C'est-à-dire, la possibilité pour chacun d'avoir une égalité d’accès aux données présentes sur le web.
A moyen terme, si le web sémantique se développe véritablement et s’étend à la majorité des ressources de la toile, de profonds bouleversements sont à prévoir dans la production, l’échange et la recherche d’information sur le web. Les objectifs visés sont de :

  • Permettre une meilleure interopérabilité et transformer le web en un vaste « espace d’échanges de ressources entre machines, permettant l’exploitation de grands volumes d’informations et de services variés.
  • Développer des possibilités de recherche intelligente sur le contenu. Le web sémantique peut permettre le travail en profondeur, dans la trame même des documents et de l’information ; il permet une « granularité » de l'information plus importante. (La granularité de l'information est ce qui détermine le degré de profondeur de l'analyse d'un document. Le niveau d'exploration peut être très fin comme il peut être synthétique).
  • Faciliter l’utilisation et la recomposition des ressources par les machines en rendant l'information indépendante de son support. Les documents du web sémantique contiennent des informations qui peuvent être traitées, échangées par des logiciels.
  • Permettre de libérer les utilisateurs d’une partie du travail de recherche et d’exploitation des résultats. Ainsi, un internaute cherchant à se documenter sur un concept pourrait trouver, grâce au rapprochement fait par l’ordinateur, une vision contrastée du problème qu’il cherche, conséquence de l’assemblage des différents sens donnés par des auteurs divers.

Le but du web sémantique est que ces outils soient capables de livrer à l’utilisateur les seules informations qui l’intéressent, grâce à une toile où les données sont partagées et réutilisées indépendamment des applications, des entreprises et des communautés d’auteurs qui les ont générées. Il faut que les auteurs acceptent de n’utiliser que des données ainsi normalisées. Ceci réduit leur liberté de création mais facilite la circulation de leurs productions.
Voici un exemple d’application : « un site touristique qui explique les différents attraits touristiques d’Autrans et notamment le calendrier des divers festivals, un second site annonce les conditions météorologiques de la même ville. On peut imaginer un logiciel qui extraie les informations de ces deux sites et les mettent en relation, sans intervention humaine.

Les applications du web sémantique

Ces nouveaux outils et langages standards permettent le développement de nouvelles applications : des applications sémantiques. Pour les utilisateurs, aucune différence n’est visible : on ne peut pas distinguer par l’apparence un site dont le contenu est conforme à la structure du web sémantique, d’un site dont le contenu est classique Cependant il reste encore du chemin à parcourir pour que ces outils soient vraiment performants.

Les wiki sémantiques (Ontoworld, un wiki sur le web sémantique propose une liste de wiki sémantiques) donnent la possibilité de créer des contenus en précisant leur sens et en caractérisant leurs relations via une syntaxe de type wiki. Par exemple, Semantic MediaWiki est une extension de MediaWiki, le logiciel utilisé par l’encyclopédie libre Wikipedia avec des fonctions sémantiques.

Les outils du web sémantique vont également servir dans les domaines des bibliothèques numériques, des catalogues informatisés, afin de permettre des référencements et des recherches plus efficaces des ressources. Dublin Core est par exemple une application concrète du modèle RDF pour le classement bibliographique.

Il existe aussi des projets de navigateur avec des interfaces à facettes utilisant RDF et SKOS : exemple de STITCH qui permet de parcourir des collections hétérogènes et où certaines ressources sont liées entre elles avec des liens sémantiques. Ou bien le navigateur OINK pour les données RDF, ou Swoogle qui utilise les ontologies pour affiner les recherches, ou encore l’extension de Firefox nommée Piggy-Bank, qui permet, entre autre, au navigateur d’extraire les données de différents sites web et de les rassembler.

Le Knowledge Management et le web sémantique

Les systèmes de knowledge management (ou systèmes de gestion des connaissances) vont, eux aussi, pouvoir exploiter le web sémantique et ses outils, en créant des logiciels qui donne la possibilité, aux entreprises, d’exploiter l’ensemble de leurs ressources informationnelles grâce à l’utilisation d’un langage commun. Utilisé dans le cadre de l’entreprise, le web sémantique et l’utilisation des ontologies offrent 3 avancées essentielles : des possibilités de recherche améliorée, une automatisation des tâches possibles bien plus importante et une interopérabilité des systèmes.
Car, les logiciels de gestion des connaissances, afin d'assurer leur fonction de support pour le transfert et le partage des savoirs de l’entreprise, doivent être en mesure d’accéder à l’intégralité des sources de données. Pourtant, les entreprises ont, bien souvent, plusieurs systèmes de gestion de l’information (base de données, Intranet, Gestion électronique de documents (GED). Chacun de ces systèmes possédant ses propres modèles de données, il ne peut pas les échanger avec une autre application. Ceci gêne beaucoup les systèmes de knowledge management dans l'intégration des différentes sources d'informations.
Le web sémantique semble la solution pour faciliter l’intégration des sytèmes de gestion des connaissances au système d’information de l’entreprise. En effet, comme on l’a vu précédemment, les ontologies offrent la possibilité de représenter et d’organiser la connaissance à l’aide d’un unique modèle de données commun à l’ensemble des applications de l’entreprise. Elles donnent la possibilité, par exemple, de mettre en place des référentiels métiers partagés sur lesquels vont pouvoir être adossées les connaissances et informations.
Ainsi, d’un point de vue pratique, le web sémantique peut-être exploité pour la mise en place de serveurs de connaissances dont la fonction est d’uniformiser et d’organiser l’accès aux différentes sources d’information disponibles dans l’entreprise.
Malgré l’avenir prometteur du web sémantique en entreprise, les outils permettant de créer et de gérer les ontologies ne sont pas encore assez matures pour permettre l’utilisation massive des ontologies dans les entreprises.

Barrières à l'adoption du web sémantique

Le web sémantique a de nombreux militants, mais il a aussi ses sceptiques et ses détracteurs qui en dénoncent le caractère idéaliste. Certains critiquent le W3C pour la perte d’énergie, de temps et d’argent dépensée pour ce projet. En effet, le travail nécessaire pour enrichir un contenu avec les outils du web sémantique n’est pas négligeable.

Le web sémantique suppose que les documents soient écrits d’une certaine manière. C’est loin d’être le cas. Or, un des problèmes à l’adoption des standards du web sémantique en est la complexité. Ce ne sont pas uniquement les personnes définissant des normes qui doivent travailler afin de les affiner ou de les faire évoluer, mais les producteurs de contenu. Ceux-ci doivent connaître les normes à utiliser et s’efforcer de les respecter, si du moins ils veulent être compris par les machines interprétant leurs réalisations.
Cependant, même un auteur motivé peut ne pas bien exploiter les ontologies et standards du web sémantique. La qualité de l’enrichissement du document au moyen de métadonnées est le résultat du savoir-faire de son auteur. Or, le risque est grand d’avoir des contenus mal catégorisés, mal qualifiés. Aux erreurs involontaires, aux approximations et aux oublis, s’ajoutent le problème des métadonnées insérées délibérément, sans rapport avec le contenu réel (le spam).
Ajouter une étape supplémentaire de description du contenu par l’homme, n’améliorera pas forcément la qualité de l’information, puisque des métadonnées mal renseignées font même perdre les informations présentes dans le contenu original.

Une autre chose importante pour ceux qui voient le web sémantique comme une utopie, est que cela n’apporte rien de plus aux producteurs de contenu. Ces derniers peuvent s’interroger sur l’utilité et le gain qu'apporte la mise en œuvre des lourdes procédures du web sémantique sur leur site. (Cela permettrait à leurs travaux ou aux idées qu’ils mettent en avant de bénéficier d’une diffusion plus large.) En effet, le désintéressement actuel des moteurs de recherches à l’égard de ces données peut décourager les auteurs.

Les personnes dubitatives ajoutent également qu’une page web utilisant un balisage sémantique n’est pas nécessairement plus pertinente. Cela sera le cas, si le producteur était sérieux, honnête et s’il connaissait les formats du web sémantique. Mais, dans de nombreuses situations, les auteurs ne signalent pas franchement le contenu de leur site.
Ainsi, dans une déclaration faite en juillet 2006 lors d’une conférence organisée par l’American Association for Artificial Intelligence (AAAI), Peter Norvig, le directeur du département recherche chez Google, déclarait que si Google ne s’intéressait pas, pour le moment, à ces données implémentées, c'était pour éviter de faire face à 3 grands problèmes :
«  Nous sommes confrontés à des millions de webmasters qui ne savent pas configurer un serveur, ne savent pas écrire de l’HTML. C’est difficile pour eux de passer à l’étape suivante. Le deuxième problème, c’est la concurrence. Certaines sociétés commerciales disent : je suis le leader ? Pourquoi devrais-je obéir aux standards ? Le troisième problème, c’est la fraude. Nous sommes confrontés chaque jour à des gens qui souhaitent améliorer leur classement dans les moteurs … »
Enfin, d’autres voix s’élevant contre le web sémantique dénoncent une menace d’atteinte aux libertés publiques, un nouvel instrument permettant aux pouvoirs de police et aux grandes majors, de pénétrer dans l’intimité des comportements des gens en recueillant les données que beaucoup publient (sur eux-mêmes et leurs amis) dans des blogs, des espaces de rencontre, etc.

Cependant, parmi ceux qui critiquent, nombreux sont ceux qui reconnaissent malgré tout que les outils et concepts du web sémantique sont applicables à l’échelle d’un système d’information fermé comme une entreprise, une bibliothèque, mais ne fonctionneront pas ou mal à l’échelle plus grande du web pour les raisons évoquées plus haut.

Conclusion

Entre le moment de l’apparition d’une technologie et son utilisation par le plus grand nombre, il peut parfois se passer plusieurs années. L’adoption du web sémantique dépend de multiples facteurs : économiques, sociologiques et même politiques. Cependant, selon ses promoteurs, les avantages évidents du système ne peuvent que produire son adoption progressive par l’ensemble des acteurs. Son rythme d’adoption est donc lié au rythme des exemples donnés. Il incombe donc aux concepteurs d’outils d’édition de contenu et aux navigateurs de réaliser des outils plus efficaces et plus simples d'utilisation.


Notes et liens externes supplémentaires

  1. Le W3C ou le World Wide Web Consortium est un consortium fondé en octobre 1994 pour promouvoir la compatibilité des technologies du World Wide Web. Le W3C n'émet pas des normes, mais des recommandations à valeur de standards industriels.
    Sa gestion est assurée conjointement par le Massachusetts Institute of Technology (MIT) aux États-Unis, le European Research Consortium for Informatics and Mathematics (ERCIM) en Europe et l'Université Keio au JaponWorld Wide Web Consortium.
  2. Biographie deTim Berners-Lee sur le site du W3C.
  3. La syntaxe des URIs a été défini par Tim Berners-lee et décrite en détail en août 1998 par l’IETF (Internet Engineering Task Force)
  4. La norme de métadonnées Dublin Core est un ensemble d'éléments pour décrire une grande variété de ressources en réseau. La norme du Dublin Core comprend 15 éléments dont la sémantique a été établie par un consensus international de professionnels provenant de diverses disciplines telles que la bibliothéconomie, l'informatique, et d'autres domaines connexes.


Bibliographie




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